4.2　数据服务

    图4是基于域对象的虚拟原型数据服务的结构.领域数据库(Discipline Database,DDB)中存放域对象.虚拟原型是对域对象的更高层次封装，是以产品为核心包含多领域信息的完备功能实体，为用户提供一个数字的产品仿真模型.原型数据库(Prototype Database, PDB)存放虚拟原型使用的多领域数据集合，包括所有域对象、域对象之间的关系以及相关的设计数据与虚拟数据等.用户界面一方面通过仿真界面服务器接受用户的仿真操作，并将该操作转化成向虚拟原型提出的仿真请求；另一方面将仿真的结果数据以图形方式显示，以便人机交互.领域数据库和原型数据库分别置于物理上分布的多个Server中，各Client中仿真界面直接访问原型数据库所在的Server，该Server再根据内部的域对象管理机制，向各领域数据库所在的Server上的域对象发出服务请求.最后，将服务返回的结果提供给用户界面或视图对象。 

    领域数据库为虚拟原型提供的数据服务功能主要有以下4个方面：域对象的生成与存储；面向仿真的数据服务；与相关领域的数据交换；面向虚拟数据生成的数据服务.原型数据库在数据管理功能上由对象管理器、仿真数据服务器和虚拟数据产生器构成.对象管理器负责域对象与视图对象的创建、维护和删除工作.仿真数据服务器主要根据界面服务器对用户操作的感知，通过对域对象的访问，为仿真界面提供相应的仿真与数据服务.数据产生器按照一定的规则，结合领域数据库中的设计信息，自动生成虚拟原型中的虚拟数据。

    4.2.1　对象管理器

    对象管理器负责视图对象、域对象以及领域实体对象的管理.对象管理器的视图对象管理功能包括：

    .视图对象的创建与删除.在仿真开始前，用户通过界面服务器提供的“注册”功能，向虚拟原型提交所关心的仿真视图，对象管理器在Client上创建一个视图对象.随着仿真过程的结束，视图对象被删除。
    .视图对象的动态重构.随着仿真过程的进行，经过初始化的视图对象无法完全满足用户界面的需求，需要根据用户的操作过程，对视图对象进行动态重构。
    .视图对象的版本管理.仿真界面允许用户对一个设计进行多方位的仿真，虽然它们共享一个视图对象，但关心的角度各有不同，需要建立视图对象的不同版本，分别管理。

    对象管理器对域对象的管理是通过领域实体对象完成的.原型数据库中的领域实体对象与领域数据库中的领域实体对象一一对应，记录了该领域实体对象的相关属性信息.对象管理器对域对象的管理主要包括领域实体对象的创建、维护和删除等。

    4.2.2　仿真数据服务器

    仿真数据服务器通过建立与管理域对象队列来完成对用户界面的仿真数据服务功能.在仿真操作开始之前，用户需向虚拟原型注册所关心的仿真视图，仿真数据服务器将该视图转换成相应的各个域对象.根据它们之间的时序依赖关系，建立多个域对象队列，并将这些域对象“激活”，为视图对象提交相应的初始化信息.当仿真开始后，仿真界面跟踪用户的操作过程，向仿真数据服务器发出相应的服务请求.仿真数据服务器一方面分析涉及到的域对象，将之激活，插入到域对象队列，并促使视图对象的动态重构；另一方面将用户的操作转化成相应的激励控制，分别传给各域对象.域对象队列按先后顺序或时序依赖关系依次运行，并将结果返回给仿真数据服务器.仿真数据服务器在完成结果分析后，按照一定的方式提供给仿真界面，显示仿真的结果.最后，将完成的域对象从队列中删除。

    4.2.3　虚拟数据产生器

    为了更有效地支持多领域专家的协同工作，要求在项目开发的早期，甚至项目开发之前，就在计算机上产生产品的虚拟原型.然而，此时建立虚拟原型以及在基于虚拟原型的仿真过程中，需要用到大量的虚拟数据.我们在数据产生器中引入专家系统，根据知识库与推理机制来自动生成，并提供基于Agent的数据主动服务。

    5、结束语

    虚拟原型的优势主要体现在：

    1)成本低，速度快，节省了制造物理原型的昂贵费用.并且，在计算机上建立虚拟原型的时间远远小于物理原型的制作时间。

    2)有利于设计优化.虚拟原型易于修改，可以利用虚拟原型对各种设计方案进行综合比较，并选出最优设计。

    3)可有效支持并行设计，可以方便地实现上下游并行设计和多专家协同设计。

    4)有利于实现拟实制造.虚拟原型数据可直接用于拟实制造。

    虚拟原型是多学科和多领域技术的交叉和集成，除应用专业技术外，还涉及CAD/CAE、并行工程、虚拟现实、CSCW、逆向工程、人工智能、计算机仿真、分布计算等技术，技术难度很大.我们正以机电一体化的电子设备设计应用为背景，研究虚拟原型的实现技术，开发实用的支持并行设计的虚拟原型环境。