計算機輔助設計(CAD)技術,作為電子信息技術的一個重要組成部分,是促進科研成果的開發和轉化,促進傳統產業和學科的更新和改造,實現設計自動化,增強企業及其產品在市場上競爭能力加速國民經濟發展和國防現代化的一項關鍵性高新技術,也是進一步向計算機集成制造(CIMS)發展的重要技術基礎。從廣義上說,CAD技術包括二維工程繪圖、三維幾何設計、有限元分析、數控加工、仿真模擬、產品數據管理、網絡數據庫以及上述技術(CAD/CAE/CAM)的集成技術等。CAD應用工程是與CAL)技術研究開發、推廣應用相關的高新技術密集的大型系統工程。CAD應用工程的實施標志著我國在“企業信息化、信息企業化”的大道上取得了長足的發展。CAD技術的使用使產品和工程設計、制造的工作內容和方式發生了根本性變革,這一技術成為工業發達國家制造業保持競爭優勢、開拓市場的重要手段。
隨著計算機性能成數最級的提高,其價格成倍地下降;隨著網絡通訊的普及化、信息處理的智能化、多媒體技術的實用化;CAD技術的普及應用越來越廣泛,越來越深入,CAD技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展。
90年代以來,從事科研和應用開發CAD的技術人員認識到,要讓CAD技術成為生產力,關鍵是讓設計人員都用上、會用CAD系統。國家科委確定以“甩圖板”的工程目標來實現繪圖設計自動化作為推廣應用CAD技術的突破口,今天,許多地方、企業己經推廣了CAD,取得了較好的效果,但也還存在一些問題值得探討。
1 引起設計革命的CAD
CAD是目前計算機應用中最活躍的領域一股的設計業務主要包括研究開發設想、產品基本設計、成本估算、設計制圖以及為設計而進行的輔助工作(如產品調研、為設計而接受繼續教育、參加有關的學術會議等)
首先從占設計時間40%的制圖入手,計算機輔助制圖不但作為一種減輕設計者勞動的方法,而且引出一場“設汁革命”。CAD使設計工作產生了如下的變革:①使設計工作深入到前所未有的深度:②提高圖紙設計的速度和質量;③簡化設計過程,計算機與產品標準數據庫連接后,所有己納入標準的零部件設計都可實現計算機自動給圖,設計者只需告訴計算機所采用的標準參數就可以了:④設計仿真和設計檢驗,利用CAD的三維圖形功能,可在計算機屏幕上模擬出所設計產品的外形狀態,在設計之初就對產品進行優化,在新產品試投產前,就可以對其制造過程中的結構、加工、裝配、裝飾和動態特征進行分析和檢驗,從而提高了產品設計的一次成功性;⑤設計與制造的緊密結合,如前所述,CAD的設計數據既可用于設計仿真CAE,也可以通過數據傳輸系統與數控加工設備聯結,將設計數據直接用于產品的加工,即CAM、CAD可自動完成從設計到加工程序的轉換。
2 CAD軟件邁進個性化時代
設計和制造是制造業開發產品的主要環節,CAD技術推動了制造業的技術革命,他哭破了傳統方式,使人們可以不用圖板、圖紙就可高效地開發產品,現在CAD技術己經成為衡量一個國家工業水平的重要標志。
應用領域和人群的不斷增長,對CAD軟件提出了更高的要求。各行業用戶一方面迫切希望得到最適合自己專業需求的CAD軟件,另一方面希望以合理可承受的價格得到來自專業CAD廠商為自己雖身定做的專業服務。行業用戶迫切希望得到個性化的CAD產品和服務。
CAXA日前率先推出的“電子圖板2000”,標志著CAD軟件邁入個性化時代。“CAXA電子圖板”充分考慮了用戶的個性化需求,提供了專業而易于使用的開發平臺,使用者可以根據自己的需要改變軟件、增加功能甚至開發出全新的專業設計軟件。“CAXA電子圖板2000”目前己集成了機械、電氣和建筑設計模塊,數十家專業軟件開發機構與CAXA合作開發專業設計軟件并將不斷集成起來此外,CAX人推出了個性化服務計劃,從培訓、支持到定制產品,一改以往“企業生產什么賣什么”的思路,而以“用戶需要什么,我們提供什么”為宗旨,針對使用者的應用和需求,為其置身定制,讓軟件和服務更適合使用者的需求。“CAXA電子圖板2000”個性化的產品和服務,讓高科技的軟件更加大眾化了。
3應用CAD技術的幾個問題
網絡化
網絡化是當前的一個趨勢,CAD采用網絡可以實現信息共享,給設計工作帶來極大的方便。這里有必要談的一點是CAD軟件的網絡化問題。由于CAD的實時數據交換量極大,采用主機分時系統會降低設計效率,最佳方案是各節點機能獨立完成設計工作,網絡的作用是各節點有關資源的相互調用。同時,由于知識產權保護的需要,CAD軟件都有自己的加密措施(如鑰匙盤或加密狗)。因而在實施上出現兩種情況,一是僅在服務器上安裝一個加密狗,二是在各節點機分別安裝加密狗。前者便于資產管理后者可以脫離網絡單機運行,各有優點。
像CAXA電子圖板的網絡板就提供了三種安裝模式,即全服務器安裝、全工作站安裝、混合安裝。第一種模式適合于無盤工作站網絡,將軟件全部安裝在服務器上,節點工作站無硬盤:不足之處是網絡要求高,否則運行速度受影響。第二種模式要求工作站有一定的硬盤容量,運行服務器與工作站基本上無數據交換,服務器的作用僅是軟件使用權限控制。第三種模式則是將經常調用的部分程序安裝在工作站上,而把硬盤空間大的庫文件之類安裝在服務器上,兼顧運行速度、網絡通訊及硬盤空間各個萬面,是一種較好的模式。
智能化
智能化是CAD發展的必然。智能化的主要特征是不僅能處理數據而且能處理知識,其功能遠超出了計算范疇,他能進行推理、優化、選擇、判斷并作出決策,這樣的系統在解決問題方面能達到專家水平,即專家系統氣專家系統是人工智能的一種實際應用。
眾所周知,工程設計是一項綜合性工作,是工程師根據科學方法,憑借自身積累的經驗、遵循國家規范,按使用要求和施工條件等諸多因素,進行分析,比較和判別卜最后用圖紙和文字資料表達設計產品的過程。整個設計過程是一個反復的逐步求精的過程。可是目前我國自行開發的工程CAD軟件大多只能進行校核性設計及出施工圖,不具備思維、決策的能力。
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