网络化协同设计技术在园林工程设计中的应用研究

　　随着国家经济的发展和生活水平的提高，人们对园林绿化的施工质量和设计水平提出了更高的要求，推动了园林工程向大体量、多层次、多专业、以人为本和与环境协调性等方面发展。由于园林工程的自身特点，它要求市政、建筑、安装、园艺等专业组（院）之间要紧密联系，共享信息资源，协同设计，在方案阶段要根据现场的环境（地质、水文、气候、建筑风格、风俗习惯）、规范规定及业主的特殊要求，进行反复协调；在施工阶段要及时与监理、施工单位联系，处理设计变更。通过多次的迭代，才能最终形成一个完整的设计。如果按照传统的单人单机串行设计，处理任何问题都要设计人员到现场或参加会议的方式，无论从经济、规模和时间上都制约了设计院的发展，难以满足社会发展和激烈的市场竞争的需求。近年来，随着计算机技术、信息技术的发展，基于计算机的设计理论与方法学，显得异常活跃。国内外一些科研院所进行了面向工程实际的协同设计研究，其技术日臻完善，推动了协同设计技术的发展，同时，由于Internet的飞速发展，使得开发各种协同设计系统成为了可能。目前，国内外针对建筑和机械的协同设计研究较多，而对于园林工程的研究较少，因此，有必要根据园林工程的特点，进行协同设计技术的研究。

1. 协同设计的概念

　　计算机支持的协同设计（Computer Supported Cooperative Design ,CSCD）是CSCW在工程设计领域的具体化，至今还没有一个权威的定义，但人们普遍同意下述的观点，即：协同设计是指为了完成某一设计目标，由两个或两个以上设计主体(或称专家)，通过一定的信息交换和相互协同机制，分别以不同的设计任务共同完成这一设计目标。研究协同设计的根本原因是由于设计本身具有协同性。

2. 关健技术

　　开发计算机支持的协同工作系统的关键技术有:用户间通信，信息共享，项目管理(包括群体活动管理和个体活动管理)，访问控制，协同可视化界面等等。

　　信息共享:信息共享是协同工作的基本任务，只有提供方便可靠的信息采集、访问、修改和删除机制才能促进成员之间的协作活动。具体地说就是:提供运行在不同操作平台上的不同应用程序对数据的存取和交换，例如对于电子邮件实现不同文档格式的转换；支持分布成员、信息资源以及当前活动信息的维护,提供信息共享的不同访问方式，如在电子会议室将整个会议过程分成:信息收集、信息评估和信息结论过程，不同过程有不同的访问方式；支持用户了解当前使用信息被其它用户同步使用时做的更改。

　　用户间通信:计算机支持的协同工作系统要求运行环境为不同工作模式提供相应类型的通信服务；支持多媒体通信，允许进行视频、音频、图像、文字和数据的传送；支持不同形式的通信，如:同步实时通信和异步非实时通信；支持不同媒体信息间的转换。

　　群体活动管理:计算机支持的协同工作系统的目的是支持多个用户参与同一工作，所以必须提供相应的机制支持群体活动，包括:可以安排群体活动的时刻表，活动主题的安排；群体活动中成员间任务和责任的划分，如在进行多媒体文献写作时，编辑和作者责任的划分，各章节作者的确定；工程中各种活动的协调，如工程中典型的分析、设计、实现和测试的协调；用户之间工作的协调，群体工作必然涉及个体之间的冲突，如何在满足系统实施的基本条件下完成一项工作，涉及到许多协调控制策略，如:令牌控制方式，并发控制和协商控制等。

　　个体活动管理:在协调多个用户之间工作的基础上，计算机支持的协同工作必须能够为单个用户提供方便而适宜的工作平台，保证用户的高效工作。

　　协同可视化界面:“你见即我见”(WYSIWIS: What you see is what I see)是协同可视化界面设计中常用的一种思想，但是在实际协同工作中，这种思想很容易造成共享界面信息反复滚动、控制权的争夺，所以应适当考虑宽松的“你见即我见”以便于用户间更灵活、方便的协调。

　　访问控制:为了安全性和其它一些社会性的需求，参加协调工作的用户必须能够保留一部分私有数据不为群体共享，计算机支持的协同工作必须提供这样的机制支持。

3. 协同设计的主要方式

　　协同设计是先进制造技术中并行工程运行模式的核心。传统设计是串行迭代的模式，即瀑布式的设计方法，就是说按产品寿命周期的各个过程顺序执行。在使用阶段发现问题后，在前面各阶段中找原因加以解决。并行工程则是在产品设计阶段尽早考虑产品寿命周期中各种因素的影响，全面评价产品设计，以达到设计中的最优化，最大限度消除隐患。因此涉及产品整个生命周期的各个不同部门的专家必须协同工作，在产品的设计阶段，不仅设计专家要进行讨论，协调产品的设计任务，而且工艺、制造、质量等后续部门也要参与产品设计工作，对产品设计方案提出修改意见。

　　协同设计也是敏捷制造，动态联盟的重要方法和手段，当今，世界市场日趋多变:产品生命周期短、更新换代快、品种增加、批量减小，顾客对产品的交货期、价格和质量的要求越来越高，企业往往依靠独占性技术构成的新产品以赢得市场份额，获取高额利润。在这种情况下，如何敏捷地提供可利用的知识和技术，快速开发新产品，重组资源，组织生产，满足用户“个性化产品”的需要，就成为企业能否赢得竞争、不断发展的关键。敏捷制造认为，以信息技术为基础，在全球一体化或地区一体化的金融环境和政治环境中，通过临时联合那些能适应环境变化的企业，组成动态联盟，共同承担风险，分担义务，共享成果，才能迅速开发新产品，响应市场需求。

　　l)横向协同:横向协同充分体现了敏捷制造哲理下的企业间动态联盟。它适应了现代企业向专业化方向发展的趋势，即越来越多的制造企业从“大而全”或“小而全”的模式中走了出来，专注于自己的核心能力和核心产品。面向市场机遇，和具有其他专业技术的企业合作，从而拥有技术、资金、成本、速度等综合优势，形成“团体化”的竞争方式。

　　2)纵向协同:纵向设计体现了并行工程的原理。这种工作模式使得开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素，尽可能保证产品设计、工艺设计、制造的一次成功.从而缩短产品开发周期、提高质量和降低成本。根据并行工程原理，通过计算机网络将产品寿命循环各个方面的专家，甚至包括潜在的用户都集中在一个工作环境下，形成专门的工作小组，协同工作。

　　横向和纵向的协同设计在具体设计中没有严格区分，常常是互相交织在一起。即动态设计联盟采用并行的设计过程，在并行的设计过程中设计团体人员是企业内外专业人员的组合。

4. 协同设计的特点

　　与传统CAD系统相比，协同设计系统有如下特点:

　　1)多主体性:是指设计活动由两个或两个以上设计专家参与，而这些设计专家通常是互相独立的，并且各自具有领域知识、经验和一定的问题求解能力。

　　2)协同性:具有一种协同各个设计专家完成共同设计目标的机构，这一机构包括各设计专家间的通讯协议、冲突检测和仲裁机制。

　　3)共同性:多设计专家要实现的设计目标是共同的，他们所在的设计环境和上、下文信息也是一致的。

　　4)灵活性:参与设计的专家数目可以动态的增加或减少，协同设计的体系结构也是灵活动、可变的。

　　通过表1.1来对传统CAD系统和协同设计系统进行比较详细的对比:

表1.1协同设计系统与单机CAD系统的比较

5.技术路线：

1）深入研究网络化协同设计中的关键技术和园林工程设计的特点，对园林设计流程进行规划，分析基于网络化协同设计技术的园林工程设计的体系结构和系统模型；

2) 研究点到点、点到多点的网络通信技术，利用Internet和TCP/IP协议，构建网络化园林工程协同设计的工作环境；

3) 基于三层体系结构的软件技术，开发具有园林设计数据管理和园林工程项目管理以及通信功能的系统平台，实现成员间的设计资源共享、交换和相互通信；

4) 用版本维护和互斥锁的方法解决园林协同设计中存在的数据一致性维护和冲突问题；

5) 利用加密、认证机制和VPN技术来保证网络数据的安全。

　　通过对网络化协同设计中的关键技术进行深入研究，针对园林工程设计的特点，对园林设计流程进行改进和重组；对设计系统的体系结构进行规划；对设计信息进行分类。利用现有的网络技术以实现协同设计和信息共享，开发一套功能实用、技术先进的园林工程协同设计系统,提高园林工程的设计水平和进度，具有良好的应用前景和经济效益。