以XML技術為基礎之設計與分析系統主動式整合｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	謝振文 Jen-Wen Hsieh
論文名稱：	以XML技術為基礎之設計與分析系統主動式整合 Active Integration of Design and Analysis Systems Using XML
指導教授：	陳鴻銘 Hung-Ming Chen
口試委員:	謝佑明 Yo-Ming Hsieh 康仕仲 Shih-Chung Kang 楊亦東 I-Tung Yang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 營建工程系 Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年：	2007
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	162
中文關鍵詞：	系統整合、性能設計、自動化
外文關鍵詞：	System integration, Performance-based design, Automation
相關次數：	點閱：165 下載：1
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近年來性能設計的概念已被導入各領域的設計中，其基本上是以分析模擬的方式對所提之設計方案進行檢驗，依分析結果不斷修正設計以達到最適的設計方案，而設計上要綜合考量設計物的各種性能，即需將某設計中的方案以各種不同領域的分析程式進行各種不同性能的評估，例如耐震分析、成本分析、節能分析等，要達成有效率的性能設計需設計與各種不同領域之分析系統整合，然而目前各領域主流的分析軟體大多皆獨立發展其所屬領域相關的功能，由於這些主流分析軟體分屬不同公司的產品，均發展多年，各自的技術與功能繁多，研發團隊各有專精，故彼此系統間整合不易。現有推動中系統整合的方法，均嘗試提出一套儲存設計資料的標準檔案格式，如IFC（Industry Foundation Classes）等，並期待各種商用分析系統共同支援該一標準，此方法須各類分析軟體業者的配合方能達成系統整合，被動且無強制力，故成效有限。
XML 技術是一可將資訊結構化儲存，並依定義好的轉換規則將資訊格式化為各種不同文字檔格式的技術，本研究嘗試將XML技術應用於系統之整合上，核心系統為自行開發的一個支援跨領域設計整合之電腦輔助設計原型系統，其是以物件導向程式之設計提供各種不同的建模模組元件，並為各元件提供各領域相關之基本參數設定，可經由各領域專業人員共同完成單一模型的方式達到設計參數的整合與一致。本系統可將建構調整中的多領域模型基於現有的參數存成XML 檔，再藉由XML之資料格式轉換技術將模型檔案格式由XML 檔轉換成各領域專家所欲操作性能分析軟體之輸入檔格式，使各領域的專家們可選擇使用其所熟悉之軟體系統對現有設計進行所屬領域詳細的性能分析，並基於分析的結果修正調整現有的設計，經過重複上述的設計、分析、評估、調整的步驟，即可產生跨領域性能考量下最適之理想設計。本研究已成功地達成以電腦自動化的方式使所建立之電腦輔助設計原型系統與ETABS、PCCES及FDS等不同領域之應用軟體主動整合。

The performance-based design is a design process in which a design is repeatedly evaluated and modified by computer analyses until an optimal result can be reached. This design concept has been widely accepted in various disciplines. To achieve an optimal design under multi-disciplinary consideration, analyses in various disciplines must be conducted for a design project. The integration of a design system with analysis systems in various disciplines is expected to improve the efficiency of such multi-disciplinary evaluation by computer analyses. However, this integration is difficult to achieve because most mainstream analysis systems are developed by different companies, and currently no data exchange standard has been commonly agreed yet by all companies. This research proposed a system integration model based on XML technology. A prototype CAD system is first developed for building a design model with multi-disciplinary design attributes, and all the design information of the model can be formatted and outputted in a XML document. By using the format transformation feature of XML, the multi-disciplinary design model in XML format can then be automatically transformed to the analytical models of various analysis systems. Thus, the current design can be instantly evaluated for its performances in various disciplines by computer simulation.

目錄
論文摘要	I
ABSTRACT	II
誌謝	III
圖目錄	IV
表目錄	VII
目錄	IX
第一章 緒論	1
1.	研究動機	1
2.	研究目的	4
3.	研究範圍	7
4.	研究方法	7
5.	論文架構	9
第二章 研究背景	11
1.	文獻回顧	11
2.	系統開發技術	14
2.1.	物件導向	14
2.1.1.	封裝(Encapsulation)	14
2.1.2.	繼承(Inheritance)	14
2.1.3.	多型(Polymorphism)	15
2.2.	3D電腦繪圖	15
2.2.1.	當前轉換矩陣(Current Transformation Matrix,CTM)	16
2.2.2.	觀點轉換(Viewing Transformations)	16
2.2.3.	投射矩陣(Projection Matrix)	17
2.2.4.	修飾(Render)	18
2.3.	XML技術	19
2.3.1.	XML Schema	20
2.3.2.	XPath(XML Path Language)	21
2.3.3.	XSL-FO(Extensible Stylesheet Language Formatting Objects)	21
2.3.4.	XSLT(Extensible Stylesheet Language Transformations)	21
2.3.5.	XML Parser	21
3.	系統開發工具	22
3.1.	JAVA程式語言	22
3.2.	OpenGL	23
第三章 系統功能需求分析	24
1.	前言	24
2.	系統功能需求分析	24
2.1.	跨領域模型	26
2.1.1.	具實體意義之建模元件	27
2.1.2.	元件具多領域之屬性參數	28
2.1.3.	共享元件資料	30
2.1.4.	預設元件參數	30
2.1.5.	新增修改元件參數	31
2.2.	支援程式自動化設計資訊轉換處理	31
2.2.1.	以XML為設計資料之存檔格式	33
2.2.2.	XML Schema資料結構驗證	33
2.2.3.	模型資料匯入匯出	34
第四章 資料轉換規則之分析與制定	35
1.	前言	35
2.	資料之轉換計算	35
3.	解析欲整合之分析軟體輸入檔案	37
3.1.	剖析檔案內容	38
3.2.	以FDS為例剖析其*.data輸入文字檔	40
3.3.	以ETABS為例剖析其*.e2k輸入文字檔	43
3.4.	以PCCES為例剖析其*.xml輸入文字檔	48
4.	XSLT格式化樣版設計方法	51
4.1.	剖析分析檔案格式化規則文法標準作業程序	51
4.2.	以FDS為例設計其XSLT檔	54
4.3.	以ETABS為例設計其XSLT檔	56
4.4.	以PCCES為例設計XSLT檔	57
第五章 系統運作機制規劃	58
1.	前言	58
2.	系統運作流程	58
2.1.	系統建立XML文件機制	61
2.2.	系統儲存XML檔案格式	62
2.3.	系統讀取XML文件機制	64
2.4.	系統驗證XML文件機制	67
2.5.	系統轉換XML檔案機制	69
第六章 系統架構與功能探討	71
1.	前言	71
2.	主系統與三維繪圖系統之類別	72
2.1.	CadSystem Class	73
2.2.	CADJPanel Class	75
2.3.	ModelLight Class	77
3.	節點、材料、模型元件等構件類別	78
3.1.	TopPoint Class	79
3.2.	Node Class	80
3.3.	Materials Class	81
3.4.	ObjectDefault Class	82
3.5.	ObjectBeamColumn Class	82
3.6.	ObjectWall Class	83
3.7.	ObjectSlab Class	84
4.	對話框類別	84
4.1.	DialogNode對話框Class	85
4.2.	DialogMaterial對話框Class	86
5.	資料讀取與儲存類別	88
5.1.	SAX2model Class	88
5.2.	JdomCreate Class	89
6.	系統功能探討	90
7.	主視窗功能	90
7.1.	載入檔案	90
7.2.	儲存檔案	92
7.3.	轉換檔案	93
7.4.	預設模型參數	94
8.	模型設定與操作	95
8.1.	Node參數設定	95
8.2.	滑鼠右鍵選單	96
8.3.	Join / UnJoin功能	99
8.4.	模型材料屬性設定功能	100
8.5.	模型材料屬性新增功能	100
8.6.	模型材料屬性修改功能	101
8.7.	模型材料屬性刪除功能	102
第七章 系統使用範例	103
1.	前言	103
2.	建立模型範例	103
2.1.	預設模型參數設定	103
2.2.	新增物件模型	104
2.3.	操作模型元件	105
2.4.	模型屬性更改	106
2.5.	模型資料輸出與轉檔	108
3.	匯入各種分析軟體	110
3.1.	結構分析軟體ETABS	110
3.2.	火災動力模擬軟體FDS (Fire Dynamic Simulator)	111
3.3.	公共工程經費電腦估價系統PCCES	112
第八章 結論與未來展望	113
1.	結論	113
2.	未來展望	114
參考文獻	116
附錄	118
附錄A  自行定義之XML檔案格式說明	118
附錄B  XML轉換檔案格式化樣版	144
附錄B.1  火災動力模擬系統檔案轉換樣版FDS.xsl	144
附錄B.2  結構分析系統檔案轉換樣版ETABS.xsl	146
附錄B.3  公共工程電腦估價系統檔案轉換樣版PCCES.xsl	151
附錄C  系統成員列表	154
附錄C.1  TopPoint	154
附錄C.2  Node	155
附錄C.3  Materials	156
附錄C.4  ObjectDefault	157
附錄C.5  ObjectBeamColumn	158
附錄C.6  ObjectWall	159
附錄C.7  ObjectSlab	160
附錄C.8  SAX2model	161
附錄C.9  JdomCreate	162

                                

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