市场的全球化带来了产品设计和生产管理的网络化要求；要求有一种支持协同设计的平台技术，支持不同专业背景的领域专家间的协同工作。分布环境下异构CAD系统间协同设计的最大挑战来自于两个方面，设计工具的异构和产品数据的巨大。这两个约束限制了它们在实时协同如联合设计和方案评审中的应用。 本研究在国家十五863／CIMS主题重点项目“面向大批量定制的协同商务与集成设计系统”的支持下，研究了基于语义映射、支持分布式异构CAD系统协同工作的相关技术。首次提出了基于操作语义的异构CAD协作模型；提出了异构CAD间进行操作语义交换的映射机制和数据通信协议；实现了面向设计目标、基于建模过程的异构CAD间的协同设计。论文的主要工作及创新点如下： 1．根据分布式环境下不同CAD系统的异构特点，提出了基于操作语义的异构CAD协作模型，构建了适合于异构CAD系统语义互操作和语义数据交换的三层结构，实现了与多媒体协作工具的集成，能够支持异构CAD间的辅助交互设计。与传统的基于中性数据交换的“哑"模式相比，基于操作语义的协作模型通过捕捉产品特征、操作参数、设计意图等语义信息来构造操作语义，并通过协同过程的语义交换和映射，增强了异构CAD互操作数据的表达和语义映射能力。这种协作模型所交换的操作语义数据量小，可使在线信息交换量降低到K的数量级，适合于实时在线协同设计。 2．设计并构建了操作语义本体OSO，从操作语义、操作原语和映射关系三个方面对OSO所涉及的领域知识进行了描述；提出了一种操作语义映射机制；维护了操作语义在不同CAD系统中的语义一致性，确保了对标准操作语义准确、完整的解析。在仔细考察了AutoCAD、CATIA和UG的800多条命令后，从中提取了支持二维绘图和三维造型、几何标注及装配约束等几个部分的192条标准操作语义。这些操作语义定义了添加、修改、删除和查询四种建模操作及其相关的尺寸约束、几何元素和加工实体等三大类48个对象。最后给出了操作语义映射实现过程及其具体算法。 3．提出了一套支持操作语义互交换的通信协议OSECP，该协议是一种开放、可扩充、与具体CAD应用无关且易于被计算机系统自动解析的数据交换协议。OSECP把语义信息分解为操作信息和协作信息两大部分，通过语义信息收集模块构造语义信息格式化资源单元作为通信协议中的基本单元。同时定义了16种操作语义通信原语，来表达通信交互行为。本文分别对OSECP包含的操作语义正文模式、通信原语、协作信息、操作信息四个部分进行了详细的描述。最后采用基于XML数据交换标准来实现异构CAD系统间的语义数据交换，给出了从EXPRESS定义到XML定义的转换方法，实现了协同设计的互操作。 4．在操作语义协作理论基础上，设计并实现了一个基于操作语义的协同设计系统(OSCD)，详细讨论了其中的关键技术，并通过具体实例验证了协作理论的可行性。