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随着计算机、网络以及制造业的不断发展,人们对数字化产品有着更广泛以及更深层次的追求,数字化产品的设计也变得越来越复杂,以至于单一的数字化系统无法设计满足客户的需要,产品设计者必须通过多种学科领域下的数字化系统进行协同设计,才能设计出满足客户需求的产品。数字化系统协同工作导致在设计与制造环节各种异构平台的数据交换必须进行频繁的信息交换与共享。但由于异构系统所处领域的不同,异构系统之间的数据结构存在较大差异,导致目前的数据传递方法还不能有效地应用于异构系统的协同设计。因此,如何实现异构数字化系统的互操作成为当前研究的热点问题。论文针对该问题展开研究,其主要工作为:1)提出基于分层语义的互操作体系架构。针对异构系统接口之间的差异导致数据信息传递的低效性问题,提出分层语义模型转换异构系统接口,设计满足CAD/CAE/PDM系统功能操作需求的中性接口规范,并结合WebServices集成框架技术设计分层语义模型接口,达到异构系统之间数据传递的高效性。2)提出基于本体的异构数字化互操作设计方案,解决异构数字化系统功能操作接口统一表示问题。针对不同学科领域和领域内不同平台产品的功能存在的差异性,设计了共享本体与局部本体的分层体系结构。通过构建局部本体封装领域内部各种系统平台的可调用功能,利用共享本体描述特定领域向其他领域开放的互操作功能集合,使用XSLT技术实现相同领域内不同异构系统之间产品设计特征之间的局部本体转换。3)实现基于Web Services的异构数字化系统互操作原型系统。针对CAD/CAE/PDM系统协同设计的特点,定义基于语义的多层次互操作接口,构建分层语义模型以及各层次接口的消息通讯机制,结合Web Services集成框架技术设计特有的中性语义接口规范,封装不同领域的互操作功能,实现SolidWorks、UG-NX与AutoCAD、Fluent以及TeamCenter系统之间的功能互操作。本文最后将研究成果应用于特定的CAD/CAE/PDM系统中,分别对进行二次开发,应用Web Services传递设计数据信息,以验证于可行性。