模板研究發(fā)展與展望(

1、 模板研究發(fā)展與展望 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然基金（60273044）,安徽省自然基金（01042201）。作者簡(jiǎn)介: 劉曉平(1964-), 男, 山東濟(jì)南人, 教授, 博導(dǎo), 研究方向?yàn)镃AD/CG， 石慧(1980-), 女, 安徽合肥人, 碩士研究生, 研究方向?yàn)镃SCW和CAD，; 毛崢強(qiáng)(1982-), 男, 安徽合肥人, 碩士研究生, 研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助建模。 劉曉平 石慧 毛崢強(qiáng)（ 合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院可視化與協(xié)同計(jì)算（VCC）研究室, 合肥 230009 ）【摘要】模板概念由來(lái)已久，其應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，以電路CAD、圖像處理與模式識(shí)別、工程CAD等方向的應(yīng)

2、用居多，而多種不同的結(jié)合與研究頗具共性，無(wú)不體現(xiàn)了模板技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及作用。本文著重描述了模板技術(shù)的發(fā)展及其在多個(gè)學(xué)科方向上的應(yīng)用，將模板分為比對(duì)式及生成式兩大類別，形式化地提出了模板的定義，并對(duì)模板的作用及特征進(jìn)行了闡述和分析。作者以模板技術(shù)與協(xié)同設(shè)計(jì)結(jié)合為模板發(fā)展的新視角，探討了模板技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和研究前景?！娟P(guān)鍵詞】模板，比對(duì)式模板，生成式模板，復(fù)用，匹配，協(xié)同中圖分類號(hào)：TP391.72The Development and Prospects of the Research on Template LIU Xiao-ping SHI Hui MAO Zheng-qiang（ VCC Di

3、vision, School of Computer & Information, Hefei University of Technology, Hefei, 230009 ）【Abstract】The concept of template has been put forward for a long time, which is widely applied. In the domain of computer science, template is mainly applied to Circuit CAD、Image Processing & Pattern Re

4、cognition and Engineering CAD. Different combination and research has commonness, in which the superiority of template technology appears. In this paper, the development of template technology and the its application in many directions are mainly described. Template is divided into two classes, one

5、is Template for Comparison, another is Template for Production. The definition of template is given in the way of formalization. The paper also analyses the functions and features of template, and discusses the uptrend and foreground of template technology in a new view of development, which combine

6、s template technology and cooperative design.【Key words】template, Template for Comparison ,Template for Production , reuse, match, cooperation引言模板技術(shù)在建筑、機(jī)械等領(lǐng)域內(nèi)一直發(fā)揮著顯著的作用，基于學(xué)科的交叉性及問題共性的抽象存在，有關(guān)模板研究同樣在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用需求的推動(dòng)下逐步地開展起來(lái)?；谀０宓难芯繖M跨多個(gè)方向，具有通用性、靈活性、針對(duì)性的特點(diǎn)，模板與具體方向的完美結(jié)合，不僅有助于驅(qū)動(dòng)該方向研究的進(jìn)展，同時(shí)革新了傳統(tǒng)模式和理念，有利于模板研究的

7、縱深發(fā)展及模板應(yīng)用的交流與借鑒，把模板的研究與應(yīng)用推向新的高度。作者在工程設(shè)計(jì)CAD領(lǐng)域內(nèi)長(zhǎng)期研究模板的基礎(chǔ)上，比較了各方向?qū)δ０宓膽?yīng)用與融合，總結(jié)了模板研究的進(jìn)展，并對(duì)模板研究的前景做出了分析。1、模板在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的研究與應(yīng)用模板概念由來(lái)已久，不僅在建筑、鑄造等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，同樣已滲透到了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)多個(gè)方向的研究。Berkeley 大學(xué)的Srivastava 1在ICCAD 領(lǐng)域最早引用了模板概念, 作者在提出軟硬件混合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架之后, 介紹了一個(gè)分層的體系結(jié)構(gòu)模板, 并利用該模板進(jìn)行了一個(gè)ROBOT 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn), 主要側(cè)重于硬件的模板設(shè)計(jì)。此后，模板技術(shù)分別在辦公自動(dòng)化、程

8、序設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)CAD、圖像處理與模式識(shí)別、工程CAD及軟件工程、系統(tǒng)開發(fā)等方向充分發(fā)揮了其特有的優(yōu)勢(shì)。1） 辦公自動(dòng)化模板在辦公自動(dòng)化軟件中的應(yīng)用非常普遍，其中最為常見的當(dāng)數(shù)微軟的Office辦公套件, Office模板涵蓋了公文起草、辦公事務(wù)處理、財(cái)務(wù)管理、人事管理、市場(chǎng)營(yíng)銷、各類簡(jiǎn)報(bào)等多類模板，能夠幫助使用者快速地高效地創(chuàng)建各類所需文檔。模板文庫(kù)成為容納所有模板的集中地，針對(duì)全面的模板體系，模板管理功能亦相當(dāng)合理與完善，使用者可在模板文庫(kù)中添加新的Office模板，使得自定義的模板更加適應(yīng)特定的需求。2） 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中也引入了模板概念，模板應(yīng)用于不同的場(chǎng)合，其優(yōu)勢(shì)發(fā)揮也各有

9、側(cè)重。如C+中的類模板和函數(shù)模板，將具備相似功能的類或函數(shù)歸并，增強(qiáng)通用性，目的是為了減少開發(fā)代碼。文2中，將模板概念與屬性語(yǔ)法結(jié)合。屬性語(yǔ)法的模板被定義為一種語(yǔ)義規(guī)則的抽象，是一種標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)展的、可重用的定義程序語(yǔ)言的方法，能夠更好地控制復(fù)雜屬性語(yǔ)法。文3提出了java的一種基于語(yǔ)義的軟件設(shè)計(jì)方法模板設(shè)計(jì)模式，主要用于比較對(duì)象是否等同。David Hemer4提出了一種正式的組件語(yǔ)言，組件則被定義為模板，模板參數(shù)可以是變量、類型或者函數(shù)，可適用于解決大范圍內(nèi)的問題，主要用于支持軟件的自動(dòng)化發(fā)展。3） 電路設(shè)計(jì)CAD此方向模板的應(yīng)用主要體現(xiàn)在硬件的設(shè)計(jì)方面，文獻(xiàn)5在IC 高級(jí)綜合方面邁出了一

10、大步, 提出了模板映射的性能優(yōu)化方法, 首次介紹了軟件模板技術(shù)在ASIC 設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。Jeremy Chan 和 Sri Parameswarana提出了NoCGE6-Network On Chip (NoC) generator, 一種基于可重用方法學(xué)的可擴(kuò)展模板，該模板支持NoC 電路設(shè)計(jì)的快速定制。文7中涉及的模板是一種基于圖的符號(hào)模板，由實(shí)際的布局自動(dòng)產(chǎn)生，將專家設(shè)計(jì)者的知識(shí)自然地保存于模板之中。4） 圖像處理與模式識(shí)別圖像處理及模式識(shí)別方面常會(huì)涉及模板概念，模板匹配是模式識(shí)別和圖像處理中的經(jīng)典方法8、9之一，具有多種形式，該方法將模板當(dāng)作依照和比較的對(duì)象，而比較的方式則各有不同，匹

11、配算法的性能改善成為研究的熱點(diǎn)問題，此方向上模板研究為更好的匹配和選擇提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。5） 工程CAD工程CAD與模板的結(jié)合是一種必然的趨勢(shì)，這是由該領(lǐng)域的特點(diǎn)所決定的，文獻(xiàn)10-12主要研究的背景是工程中材料表的自動(dòng)生成，針對(duì)不同、復(fù)雜的表格設(shè)計(jì)要求，為了實(shí)現(xiàn)表格的自動(dòng)生成，文章提出了一種針對(duì)表格的層次模板技術(shù)，以模板形式表達(dá)不同專業(yè)的不同材料表的框架結(jié)構(gòu)，并由此設(shè)計(jì)了一套較為完整的材料表模板定制語(yǔ)法，用戶只需定制其所需的表格模板便能滿足要求，實(shí)現(xiàn)材料表的自動(dòng)生成，避免了用戶設(shè)計(jì)表格時(shí)的重復(fù)工作。模板在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用亦充分發(fā)揮了其特長(zhǎng)13-15，提出了一套模板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)

12、了面向定制的模板技術(shù)實(shí)施方案，滿足多變的應(yīng)用需求，并很好地解決了節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)這一困擾鋼結(jié)構(gòu)工程CAD系統(tǒng)的難題。文16為了實(shí)現(xiàn)并行裝配設(shè)計(jì)模式，提出了裝配模板與模板實(shí)例化的概念，將產(chǎn)品裝配模型的抽象描述定義為裝配設(shè)計(jì)模板，通過對(duì)模板的分解產(chǎn)生零部件的虛擬模型,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零部件的并行設(shè)計(jì)，在各個(gè)零部件設(shè)計(jì)完成之后，實(shí)現(xiàn)裝配模板的自動(dòng)實(shí)例化。作者所在的團(tuán)隊(duì)，亦將模板技術(shù)與工程設(shè)計(jì)進(jìn)行了結(jié)合，研究了模板的形式化表示模型、模板的運(yùn)算機(jī)制及模板的設(shè)計(jì)模式，并應(yīng)用于冷沖模的設(shè)計(jì)流程，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程，提高了設(shè)計(jì)效率23-26。6） 軟件工程、系統(tǒng)開發(fā)Felix H. Gatzemeier 和 Oliver Mey

13、er 將模板定義為一種簡(jiǎn)單的參數(shù)化機(jī)制17，使用模板技術(shù)可以簡(jiǎn)單易行地處理復(fù)雜的文檔結(jié)構(gòu)定義，文18提出了基于屬性的模板用于描述服務(wù)信息，模板是通過對(duì)于Internet上軟件的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)及相關(guān)屬性介紹編輯產(chǎn)生的，主要通過描述性的知識(shí)庫(kù)生成，可作為輔助工具提供給服務(wù)供應(yīng)商。文19提出了一個(gè)抽象的體系結(jié)構(gòu)模板來(lái)表示不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu), 目的是在軟硬件劃分中進(jìn)行更為靈活的資源分配，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加方便有效、系統(tǒng)性能和代價(jià)達(dá)到最優(yōu)。該模板的基本思想是把系統(tǒng)看作是一個(gè)由通信通道(Communication Channel )連接的處理單元(Processing Element)的網(wǎng)絡(luò)，在這一模板中,是對(duì)實(shí)際

14、系統(tǒng)中軟件、硬件及固件的抽象，是對(duì)系統(tǒng)中通信資源的抽象,體系結(jié)構(gòu)模板通過將系統(tǒng)中完成計(jì)算和通信的資源封裝成相互比較獨(dú)立的模塊,以方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合。文20給出了一個(gè)具有高安全性的移動(dòng)Agent系統(tǒng)及其模板結(jié)構(gòu)模型，通過模板提高Agent軟件的模塊性、可重用性、可擴(kuò)充性及通用性。2、模板的分類及作用2.1 模板的分類“模板”一詞最初并非源于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域, 據(jù)辭海中的解釋, 模為制造器物的模型21。 左思魏都賦有“授全模于梓匠”。 模板有三種含義: 其一稱“型板”, 在鑄造中, 指將鑄模連澆注系統(tǒng)的模型一起固定的板, 用作造型的模具; 其二稱“模型板”、“殼子板”, 用作澆注混凝土及砌筑磚石拱等的模

15、子, 其形狀與構(gòu)件相適應(yīng), 一般用木材或鋼材做成; 其三是按照原有生物高分子的結(jié)構(gòu), 合成新的生物高分子的過程, 前者是后者的模板。 文獻(xiàn)22中是這樣記載的: 模者, 法式、規(guī)范。 有古文為證,說文中有“模, 法也”;廣韻中有“模, 法也, 形也, 規(guī)也”;尚書大傳中有“太廟之中, 繽乎其猶模銹也”;歸田賦中有“揮翰墨以?shī)^藻, 陳三皇之軌?！钡?。 由于模板為形、法、規(guī)的統(tǒng)一, 在建筑、機(jī)械、服裝等行業(yè)都有較好地應(yīng)用。模板的應(yīng)用形式不一，但皆定義為一種統(tǒng)一的模式，綜合分析模板技術(shù)的各類應(yīng)用，并依據(jù)使用模板的方式及目的差異可將模板分為兩大類型：比對(duì)式模板及生成式模板，如圖1、圖2所示。比對(duì)式模板主

16、要作為比較和匹配的對(duì)象，通過建立相似性參數(shù)體系進(jìn)行過濾，以便得到符合實(shí)際需求的比對(duì)結(jié)果。生成式模板經(jīng)由大量的分析提煉而成，由語(yǔ)義描述、符號(hào)表示等形式進(jìn)行記錄與存儲(chǔ)，通過對(duì)不同數(shù)據(jù)集套用該模板，并進(jìn)行相應(yīng)操作生成新的設(shè)計(jì)對(duì)象。兩類模板的形式化表達(dá)如下：比對(duì)式：if Compare (T，O） S ,then Save(O);其中，T表示模板，O表示比對(duì)對(duì)象，Compare ( )為比對(duì)函數(shù)，根據(jù)實(shí)際需求對(duì)模板及比對(duì)對(duì)象進(jìn)行比較，S為相似性參數(shù)體系，一旦符合標(biāo)準(zhǔn)，則記錄該對(duì)象Save ( )； 生成式：T = Abstract (O1,O2On );O = Apply(T，D)；其中，T表示模板，

17、O表示設(shè)計(jì)對(duì)象，D表示數(shù)據(jù)集，Abstract ( )作為提煉模板的操作表達(dá)，Apply()操作將模板與數(shù)據(jù)集結(jié)合，生成新的設(shè)計(jì)對(duì)象。 圖 1 比對(duì)式模板 圖 2 生成式模板2.2 模板的作用不同領(lǐng)域及方向引入模板的目的多有區(qū)別，在此綜合分析計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的多處應(yīng)用，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：l 滿足用戶個(gè)性化的需求。通過用戶自主地組合與設(shè)計(jì)，利用基本模板組建成所需產(chǎn)品，如辦公自動(dòng)化軟件中的格式模板，Visio軟件中的模板，皆為用戶提供了自主組合設(shè)計(jì)的平臺(tái)，產(chǎn)生特定格式的文檔或圖稿。l 繼承與復(fù)用。將結(jié)果與重要信息凝聚，減少重復(fù)勞動(dòng)，簡(jiǎn)化繁瑣而又雜亂的工作，工程CAD、系統(tǒng)開發(fā)中的模板多為實(shí)現(xiàn)此目的而設(shè)計(jì)

18、，結(jié)合設(shè)計(jì)的特殊性，完善設(shè)計(jì)流程，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法。10-16，23-26l 匹配與映射的依據(jù)。以存在模板作為依照和比較的對(duì)象，為進(jìn)一步操作提供基礎(chǔ)，以圖像處理及模式識(shí)別中的模板匹配8-9為代表，作為經(jīng)典方法之一，發(fā)揮了模板在此方面的優(yōu)勢(shì)。l 設(shè)計(jì)模式的固化。將軟、硬件設(shè)計(jì)模式以特有形式固化，如電路CAD5-7，將經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)模式固化于模板之中，提高了電路設(shè)計(jì)的效率。3、模板的定義及特征3.1 模板定義設(shè)計(jì)的內(nèi)涵較廣，但完全創(chuàng)新式的設(shè)計(jì)方式并不多見，大量工作都是在已有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇式地復(fù)用及適當(dāng)?shù)男薷?，以適應(yīng)新對(duì)象的要求，這便為模板的深入探索奠定了基礎(chǔ)。模板的基本思想是從一組相似事物中抽象出特

19、征及基于特征的處理方法,這些特征以及對(duì)特征的處理方法形成了模板概念設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)24?，F(xiàn)以生成式模板為例，給出形式化定義：定義1 模板是一四元組，Template = <ID,O,S,R> ，其中：ID 是模板的唯一標(biāo)識(shí)；O 是模板中的對(duì)象集合；S 是對(duì)象操作服務(wù)集合；R是對(duì)象服務(wù)的約束規(guī)則集合。定義2 模板對(duì)象由圖形實(shí)體對(duì)象和文本體對(duì)象組成。一個(gè)模板由一個(gè)主圖形體、若干個(gè)子圖形體、該模板最終設(shè)計(jì)實(shí)體、若干個(gè)文本體組成。圖形體記載了該體的幾何描述，文本體記錄下可解釋的字符描述。<O>:=<TYPE><BODY-DESCRIBE><TYPE&

20、gt;:=<MASTER-ENTITY>|<SUB-ENTITY>|<DESIGNENTITY>|<TEXT-BODY>定義3 模板操作服務(wù)由對(duì)象和服務(wù)體組成，描述為：<S>:=<A><SERVE-NAME><SERVE-BODY><A>:=<O>定義4 模板約束規(guī)則由操作服務(wù)和相應(yīng)的規(guī)則體組成，描述為 ：<R>:=<SERVE-NAME><RULE-BODY><RULE-BODY>:=<CONDITION><

21、ACTION>3.2 模板特征l 模板具有變異性，模板雖是具有相對(duì)固定格式的規(guī)范，但是并非固定不可變的，根據(jù)實(shí)際需求，模板存在著某些變化, 這些靈活的可變性, 正是模板顯示實(shí)力的基礎(chǔ)l 模板可以嵌套，模板不僅可以應(yīng)用于完整的問題描述，當(dāng)有效分解出的子問題存在著合適的共性時(shí)，同樣可以采用模板加以描述，而模板間的嵌套關(guān)系由此產(chǎn)生l 模板支持定制，模板是規(guī)律及特征的凝結(jié)，合理的定制功能是優(yōu)秀模板產(chǎn)生的途徑l 模板支持復(fù)用，模板作為對(duì)于具有相似模式的對(duì)象的抽象,可被重復(fù)、適時(shí)地加以應(yīng)用可見，模板的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，但是由于模板固有的基本特征，多種應(yīng)用的內(nèi)部機(jī)理和原則十分相似。模板可以理解為一種具

22、有相對(duì)固定格式的規(guī)范,是定義和描述某一類相似事物的標(biāo)準(zhǔn)，繁瑣與雜亂性工作是引入模板的根本原因，應(yīng)用模板多是在總結(jié)規(guī)律、統(tǒng)一規(guī)范的前提下以確保結(jié)果、提高效率、減少時(shí)間為目的?；诠こ淘O(shè)計(jì)的重復(fù)性與變異性，作者所在團(tuán)隊(duì)將模板概念應(yīng)用其中23-26，總結(jié)出一套適用于工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方法學(xué)，已收獲成效。4 模板發(fā)展趨勢(shì)設(shè)計(jì)無(wú)處不在，應(yīng)用范圍十分廣泛，面向設(shè)計(jì)的生成式模板具有其存在的意義和價(jià)值。大千世界沒有絕對(duì)孤立的事物，彼此之間或多或少地通過某種中介聯(lián)系著。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，探索復(fù)雜對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)和規(guī)律成為目前的研究熱點(diǎn)，規(guī)律的總結(jié)是對(duì)于模板內(nèi)部關(guān)系的高度提煉，只有了解了模板發(fā)展的歷史和模板技術(shù)，才能

23、在未來(lái)的工作中，依據(jù)工作性質(zhì)加以區(qū)分和應(yīng)用，從中提煉和感悟模板思想的精髓，這也是本文的根本初衷。作者所在團(tuán)隊(duì)在工程CAD、機(jī)械CAD方向中對(duì)于模板進(jìn)行了較為詳細(xì)和深入的研究，提煉出了模板的形式化表達(dá)和規(guī)則，對(duì)于設(shè)計(jì)對(duì)象做了深層次的總結(jié)。隨著網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化的發(fā)展，模板技術(shù)也在一定程度上產(chǎn)生了新的特點(diǎn)。為適應(yīng)新的形勢(shì)，作者在工程CAD基礎(chǔ)上初步發(fā)展了協(xié)同模板的思想，并在模板機(jī)理方面進(jìn)行了探索。協(xié)同設(shè)計(jì)27是協(xié)同技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的重要應(yīng)用，協(xié)同模板28、29概念正是在協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)近些年來(lái)迅速發(fā)展的前提下，結(jié)合模板23-26在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用基礎(chǔ)應(yīng)運(yùn)而生的，它在模板的基礎(chǔ)上被賦予了新的網(wǎng)

24、絡(luò)特性。協(xié)同模板的優(yōu)勢(shì)在于可以減少網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信量，具有可復(fù)用性和可繼承性?？鐓^(qū)域的設(shè)計(jì)組，在具備設(shè)計(jì)模板的前提下，通過設(shè)計(jì)參數(shù)的匹配，便可以重現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，有效避免了大量數(shù)據(jù)的傳輸，使協(xié)同設(shè)計(jì)得以有效進(jìn)行，協(xié)同模板的可重用性及可繼承性亦可借鑒已有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，降低設(shè)計(jì)難度。協(xié)同模板同樣是具有語(yǔ)義功能的可以描述幾何及屬性信息的抽象數(shù)據(jù)表示，符合工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，其不僅包含幾何屬性、工程屬性，更有網(wǎng)絡(luò)屬性、任務(wù)屬性等支持協(xié)同機(jī)制的特殊屬性信息，支持協(xié)同工程設(shè)計(jì)的全過程。CoT 是協(xié)同模板的簡(jiǎn)稱，其形式化描述可以表示為：CoT = < M-ID,T-ID,C,E, T,RU,RE

25、,OP >, 其中M-ID表示獨(dú)立的協(xié)同任務(wù)ID號(hào)； T-ID 代表唯一的協(xié)同模板ID號(hào)；C 指協(xié)同模板中的部件集；E 則是一系列的表達(dá)式；T記錄了網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和工作流程進(jìn)行所需的任務(wù)信息；RU指部件和任務(wù)的約束規(guī)則庫(kù);RE 描述了位置關(guān)系；OP則是存儲(chǔ)模板操作的集。有關(guān)協(xié)同模板方法學(xué)的研究已在協(xié)同模板可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)29中得到了充分的體現(xiàn)和印證。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。核心模塊主要包含三大功能模塊：模板控制，協(xié)同控制及造型建模器。模板控制模塊主要功能體現(xiàn)在模板創(chuàng)建、模板解釋、模板操作、模板的查詢匹配等方面，Xerces-C+解析器及XML編輯器為TDML語(yǔ)言的操作提供了后臺(tái)支持。協(xié)同設(shè)計(jì)流程

26、及任務(wù)的控制則由協(xié)同控制模塊負(fù)責(zé)，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)任務(wù)間的交流及串并行任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。而造型建模模塊提供了模板可視化的接口，將基于模板獲取的設(shè)計(jì)結(jié)果圖形化，主要采用三維建模器. ACIS作為幾何造型核心，三大基本模塊之間存在大量不同種類的信息交流，以模板庫(kù)、任務(wù)庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)及圖形庫(kù)作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，構(gòu)建了整個(gè)協(xié)同設(shè)計(jì)的可視化系統(tǒng)框架。 圖3 協(xié)同模板可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架模板概念在工程CAD 領(lǐng)域上的合理嫁接, 突破了該領(lǐng)域傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，大大提高了該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)效率,而 協(xié)同模板的應(yīng)用在協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境中則發(fā)揮了重要的作用，可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的搭建為協(xié)同模板機(jī)理的實(shí)現(xiàn)提供了研究平臺(tái)，圖4、圖5展示了協(xié)同模板在冷沖模及包

27、層設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例。有關(guān)模板的研究將會(huì)面臨更為廣闊的前景：l 標(biāo)準(zhǔn)化：模板在大規(guī)模領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用與發(fā)展，離不開規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，模板的定義與概念設(shè)計(jì)將會(huì)進(jìn)一步減少工作的繁雜、完善模板的定制，從而實(shí)現(xiàn)模板設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性和通用性。l 智能化：語(yǔ)義模板的研究與發(fā)展將為特定領(lǐng)域內(nèi)的對(duì)象描述和設(shè)計(jì)提供更有效的支持，模板設(shè)計(jì)語(yǔ)言的總結(jié)將為模板設(shè)計(jì)語(yǔ)義的發(fā)展提供基礎(chǔ)，以便更好地定義模板系統(tǒng)中規(guī)律性與靈活性的平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)模板的智能化特點(diǎn)。l 可視化：模板規(guī)模的增大及約束內(nèi)涵的復(fù)雜化，增加了管理模板的困難度。模板的可視化，使得模板在海量數(shù)據(jù)的規(guī)律發(fā)現(xiàn)方面體現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化了模板的管理流程；約束信息的可視化亦可為用戶監(jiān)控約

28、束信息的變更狀態(tài)提供更為直觀的方法。l 網(wǎng)絡(luò)化：在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中應(yīng)用模板思想，是模板發(fā)展的重要趨勢(shì)，如何設(shè)計(jì)更為符合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需求的模板成為模板網(wǎng)絡(luò)化的熱點(diǎn)和難題。將模板與協(xié)同機(jī)制相結(jié)合，不僅革新了協(xié)同設(shè)計(jì)領(lǐng)域的傳統(tǒng)理念，同時(shí)亦將模板表示的通用性、模板結(jié)構(gòu)的可變異性等引入了更深層次的研究，成為網(wǎng)絡(luò)化的重要研究趨勢(shì)。 圖4協(xié)同模板在冷沖模中的應(yīng)用 圖5 協(xié)同模板在DWTB包層中的應(yīng)用5結(jié)束語(yǔ)通過對(duì)于模板理論的研究及模板技術(shù)的應(yīng)用，不難發(fā)現(xiàn)模板技術(shù)具有其自身的共性及特點(diǎn)。不同學(xué)科方向與模板概念的結(jié)合對(duì)于該方向的發(fā)展都起到了推波助瀾的作用。通過跟蹤不斷前進(jìn)與成熟的模板技術(shù)，結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化

29、、智能化的需求，作者提出了協(xié)同模板的概念，給模板理論的發(fā)展帶來(lái)嶄新的視角。有關(guān)模板的研究雖然已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但模板理論和技術(shù)仍不夠成熟，在靈活性、通用性等方面面臨更多的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)，縱觀模板的起源、應(yīng)用及發(fā)展，生成式模板的研究方法和技術(shù)路線對(duì)比對(duì)式模板或未來(lái)可以派生出的其他形式模板的深入研究有重要的借鑒和指導(dǎo)作用，作者充分相信比對(duì)式模板與生成式模板在各自技術(shù)深入和發(fā)展的基礎(chǔ)上，將會(huì)互相滲透、互相影響，共同推動(dòng)模板作為一門共性技術(shù)的研究走向深入。參考文獻(xiàn)1Srivastava M B, Brodersen R W. “Rapidprototyping of hardware and soft

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