基于模块化的云梯消防车协同设计研究

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Research on Aerial Ladder Fire Truck Colaborative DesignBased on the MOduIarizati0nXI Ning-gang，ZHAN G Xiao-zhong，LUO Dan，CHEN Yun(School ot Mechanical and Electrical Engineering，Xian University of Architecture and Technology，Shaanxi Xian 7 1 0055，China)Abstract：For the desiga o/conceptualization and flexibility and the need of product pe咖rmanceS optimizing of AerialLutderfire truck，based on the function modularization，system，architecture ofAerial Ladderfire truck which Was based oncolaborative design W(LS discussed.Based on the modular thought and Visual Csoftwal'e development platform.thedistributedfunction modularization man-machine interface structure ofAerial Ladderfire truck Was able to get constructed。

A nd the data of information model of Aerial Ladder fire truck WOS shared by each distributed modularization，and thecommunication and exchange were further conducted.By calling MATLAB in Cprogramming.the optimization of thestructure Was realized，and the data consistency of collaborative design Was guaranteed.The goal CO ict of diferent subjectWas coordinated by using conflict resolution which ∞based onfuzzy data theory。

Key Words：M 0dularizati0n；Colaborative Design；System Architecture；Conflict Resolutionl l了I面云梯消防车其结构与大型汽车起重机相似，而其工作现场和丁作条件却截然不同，尤其在火灾现场情况及其复杂，要求云梯消防车能够在各种角度 、各种高度下灵活运转且安全可靠，云梯消防车要有足够的强度，各种载荷 、工况运转稳定性进行精确地计算和分析，云梯消防车的结构有了更高的要求，计算机辅助设计在完成繁重 、复杂的劳动过程中精度高、效率快，可以提供精确的设计参数。

协同设计具有分布式信息集成、过程集成和组织集成的特征，组织多学科和不同领域的技术人员进行分布式协同设计。利用面向对象的分布式拈方法，构建-个云梯消防车协同设计环境。它使得参与设计的人员分别专注自己设计的领域，构造相应的功能拈。分布在网络上的功能拈，通过共享云梯消防车信息模型数据库实现了协同设计。

以 Visual c作为主要开发T具，对分布式功能拈进行开发研究，从而实现云梯消防车的协同设计以及计算的程序化、规范化～通用设计和优化分析过程集成为-个整体，减轻了设计人员的劳动强度 ，提高了整个系统的开放性、可重用性和可靠性 。

2云梯消防车的协同概念设计概念设计是产品设计中关键的环节。概念设计是功能的最直接体现，从产品功能目标的抽象和总功能的分解与综合开始，接着是寻找各子功能的原理解，然后做出方案的综和，在此过程中要分别进行经济技术评价，最后选择最佳方案。计算机辅助的概念设计过程抽象为：功能定义～功能分解-子功能原理解-经济技术评价-综合方案。

功能和拈是-体的，拈为-组具有相同功能、具有不同结构特征，但能互换的单元要素。划分并设计出-系列分布式功能拈，每个功能拈表征-个设计子问题或问题的-个学科方面，并可独立地操作和管理自有的数据和行为。每个分布式功能拈都共享云梯消防车信息模型数据库，实现信息的通信和交来稿日期：20l2-O4-l7基金项目：陕西侍育厅自然科学专项基金(09JK562)；两安建筑科技大学基金(JC0708)作者简介：习宁刚，(1986-)，男，陕两渭南，硕士，主要研究方向：信息化机械产品设计及软件开发张晓钟，(1953～)，陕西咸阳：教授，主要研究方向：机械设计与计算机应用30 习宁刚等：基于拈化的云梯消防车协同设计研究 第 2期互。用面向对象的方法构建分布式功能拈(拈内聚度大 、拈耦合度小)，通过在对象中封装数据和方法来表征和实现。

依据概念设计的思想和软件丁程的原则 ，综合云梯消防车常规设计的设计过程和计算机设计的具体要求(如数据流、面向对象 )，根据简单实用的设计原则，制定软件设计流程，如图 1所示 。

需求可行性分析知识数据库 云梯消防车功能划分分布式功能拈设计主界面零部件选择结果输出冲突消解、最优方案N I。。。。。。。 。。。。。。。

二二图形数据库(结束 )、- - - / 图 1软件设计流程Fig.1 Software Design Flow分布式功能拈是三层的客户朋艮务器结构，用户通过客户端界面向位于应用服务器上的拈发出服务请求 ，拈开始运行，在运行过程中可以从数据库服务器获取所需的数据，最后通过界面将运算结果返回客户端，或者将运算结果写入数据库服务器。

在分布式功能拈的设计过程中，由于设计的复杂性和各功能拈之间参数的相关性，并不完全按照软件设计流程，而是以几个功能拈同时进行，导致必须对后续功能拈的设计进行修改，如此反复修改，直到达到设计要求。设计过程中还始终有许多不确定参数数据，同时考虑到设计中的数据交互与重用问题 ，通过分析而得到与数据、功能相关的功能拈化体系架构。如图2所示客户拈梯消防车信模型数据库识数据库(客户端) (应用服务器) (数据厍服务器)罔2功能拈化体系架构Fig.2 Function Modular Architecture3软件的架构与实现3.1客户端面向设计用户的客户端是基于 Web的图形用户界面。用户通过 Web浏览器进入分布式功能拈界面，将设计事件或消息发送到应用服务器。应用服务器的前端通过 HTML、ASP等来实现，后端则用CGI、Active X等来实现。

3.2应用服务器应用服务器的框架结构用 Visual c十来实现的◎架集成、封装等面向对象的机理帮助设计者快速构造分布式功能拈，同时还可以管理分布式功能拈，包括进入权限设置、拈之间的连接与信息交换 、分布式功能拈与云梯消防车信息模型数据库之间的信息交互等。各个分布式功能拈通过共享云梯消防车信息模型数据库，进行信息交互和协同设计。

分布式功能拈界面的设计是从可交互性、信息显示、数据输入等方面进行设计。在同-界面中命令输入、数据显示等功能风格-致，给人-种简洁、和谐的美感，其设计主页与油缸参数设定界面，如图 3所示。分布式功能拈的界面设计：3-2.1启动 画面Visual c中利用利用组件库中的 Splash Screen组件实现软件的启动画面。

3.2-2单文档多视图左窗口采用类似 QQ抽屉菜单界面的效果，借用了编好的CGfxOutBarCtrl控件。

3-2.3提示作用通过利用 SetTooltipText(T(”))对话框函数实现了不同按钮的提示作用，或利用 DoModal函数显示模态对话框来实现对用户的提示作用。

3.2.4 结构优 化Visual C调用 MATI AB下建立的COM组件过程：在MA-TLAB下建立 COM组件；将建立 COM组件时生成的源文件和头文件拷贝到 Visual c建立的当前T程的目录下；为程序添加头文件；设置预编译头文件；编译、连接、运行。

(b)图3设计主页与油缸参数设定界面Fig.3 Design Homepage and Oil Cylinder Paranleter Setting Interface3.3数据库服务器分布式功能拈的信息是相关的，其中-个功能拈的输出可能是另-个功能拈的输入，它们通过共享云梯消防车信息模型数据库进行信息的传递。各分布式功能拈利用SQL语句与云梯消防车信息模型数据库交互和通信，从数据库中获取所需的信息，并将相关设计结果输出到数据库中。

数据库服务器采用 Microsoft Access数据库来记录各种历NO.2Feb.20l3 机 械 设 计与 制造 3l史数据，充分利用关系数据库所具有的管理和查询功能。数据交互和通信所涉及的主要雨数：3.3.1读取数据GetColect(字段名”)方法来获取当前记录指针所指的字段值，然后冉用 MoveNext方法移动到下-条记录位置。

3.3.2插入 记 录可以先用 AddNew方法新增-个空记录，再用 PutColect(字段”名，值)输入每个字段的值，最后再用 Update更新到数据库中。

3.3-3修改记录中字段值ITI- pRecordset->PutCollect(”D1”，atof(m-DI))；4结构优化设计为了使云梯消防车的]-作范围更加方便灵活，使其结构能够更加的优化及T作的效率更高。对云梯消防车的支腿机构进行了简化，使其力矩减小，将力矩用配重设置在云梯臂上 ，已达到更加稳定的效果，降低亿的功效，进而优化消防车结构。

通过基于 COM的混合编程，在 Visual C编译环境下建立界面，更加方便的计算出增加配重后消防车的稳定性，提高了云梯消防车的整体稳定性 ，并充分利用了现有软件成果。

5冲突消解概念设计 、协同设计具有分布式信息集成 、过程集成和组织集成的特征，组织多学科和不同领域的技术人员进行分布式概念协同设计。概念设计、协同设计能够支持多学科专家和设计人员的共同工作，提高工作效率 、缩短设计周期、增强产品的市澈争能力。但是，由于概念设计、协同设计是多个功能小组参与到-个项 目的设计过程中，各小组之间存在着大量相互制约、相互影响的关系，而且他们对产品开发的考虑角度、评价标准 、专业领域知识不尽相同，必然导致设计过程中冲突的产生。因此，从某种意义上来说 ，概念设计、协同设计过程就是-个冲突产生和消解的过程 。

冲突消解主要是利用模糊数学理论处理语言评价信息，将语言评价信息转化为模糊数，并依据扩展原理进行模糊数运算与分析，实现冲突消解。

冲突消解所需的数据和知识存储于系统共享知识数据库 ，消解算法使用 Visual c编程语言编写后制成 ActiveX控件 ，存放在 Web服务器上。通过使用 ASP和 ADO相结合的方式，设计人员可以调用 Web服务器上的消解算法并访问知识数据库 ，通过网络确定各协调目标值和权重值并将其输入到知识数据库中，消解算法根据目标值和权重值计算m最优消解方案。

6结束语从概念设计角度对云梯消防车进行功能化分解，研究各功能的拈化问题。基于协同设计构建云梯消防车功能拈化体系架构。综合云梯消防车常规设计的设计过程和计算机设计的具体要求，开发了分布式功能拈交互界面。各个分布式功能拈通过共享云梯消防车信息模型数据库，进行信息、数据的交互和协同设计。根据模糊数学理论处理设计冲突，实现协同工作，减轻了设计人员的lT作负荷，方便了设计的修改与结构优化。