電大論文淺談CAD技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

1、鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育建筑CAD課程論文淺談CAD技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展學(xué) 號(hào)： XXXXXXXXXX姓 名： XXXXXXXXXX淺談CAD技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展摘要：CAD進(jìn)行數(shù)字和圖形信息處理，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、造型和數(shù)控加工的自動(dòng)編程軟件，具有知識(shí)密集、綜合陸強(qiáng)、初始投入大的特點(diǎn)。它的普及應(yīng)用將使建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)和機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式發(fā)生深刻的變化，從而帶動(dòng)建筑行業(yè)和機(jī)械制造業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，是當(dāng)前國(guó)際科技領(lǐng)域的前沿課題。CAD技術(shù)作為成熟的普及技術(shù)已在企業(yè)中廣泛應(yīng)用，本文從CAD的含義入手，簡(jiǎn)單介紹了目前CAD的幾種主流軟件。主要介紹了CAD技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和CAD技術(shù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。關(guān)鍵詞

2、：CAD 應(yīng)用 發(fā)展一、CAD的含義CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design）。利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作 。簡(jiǎn)稱(chēng)CAD。 在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開(kāi)始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；由計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來(lái)，使設(shè)計(jì)人員及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)作出判斷和修改；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖

3、形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。1972年10月，國(guó)際信息處理聯(lián)合會(huì)（IFIP）在荷蘭召開(kāi)的“關(guān)于CAD原理的工作會(huì)議”上給出如下定義：CAD是一種技術(shù)，其中人與計(jì)算機(jī)結(jié)合為一個(gè)問(wèn)題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長(zhǎng)，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科方法的綜合性協(xié)作提供了可能。CAD是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，對(duì)產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖、分析和編寫(xiě)技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱(chēng)。CAD技術(shù)是電子信息技術(shù)的一個(gè)重要組成部分；它是利用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析

4、與文檔制作等設(shè)計(jì)活動(dòng)。它是綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程設(shè)計(jì)方法的最新發(fā)展而形成的一門(mén)新興學(xué)科。從廣義上說(shuō)，CAD技術(shù)包括二維工程繪圖、三維幾何設(shè)計(jì)、有限元分析、數(shù)控加工、仿真模擬、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)以及上述技術(shù)（CAD/CAE/CAM）的集成技術(shù)等。目前，CAD技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的大多數(shù)活動(dòng)，但也有一些活動(dòng)還難用CAD技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如設(shè)計(jì)的需求分析、設(shè)計(jì)的可行性研究等。將設(shè)計(jì)過(guò)程中能用CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)的活動(dòng)集合在一起就構(gòu)成了CAD過(guò)程，圖1就說(shuō)明了設(shè)計(jì)過(guò)程與CAD過(guò)程的關(guān)系。 二、CAD的應(yīng)用范圍早期CAD是一個(gè)包括應(yīng)用范圍很廣的軟件，概括來(lái)說(shuō)，CAD的設(shè)計(jì)對(duì)象有兩大類(lèi)，一類(lèi)是機(jī)械、電氣、電子、輕

5、工和紡織產(chǎn)品；另一類(lèi)是工程設(shè)計(jì)產(chǎn)品，即工程建筑，國(guó)外簡(jiǎn)稱(chēng)AEC(Architecture、Engineering和Construction)。而如今，CAD技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到藝術(shù)、電影、動(dòng)畫(huà)、廣告和娛樂(lè)等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。CAD在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用最早，也最為廣泛。采用CAD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)不但可以使設(shè)計(jì)人員“甩掉圖板”，更新傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化，降低產(chǎn)品的成本，提高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力；還可以使企業(yè)由原來(lái)的串行式作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。如今世界各大航空、航天及汽

6、車(chē)等制造業(yè)巨頭不但廣泛采用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而且投入大量的人力物力及資金進(jìn)行CAD/CAM軟件的開(kāi)發(fā)，以保持自己技術(shù)上的領(lǐng)先地位和國(guó)際市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)。計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)（ComputerAidedArchitectureDesign，簡(jiǎn)稱(chēng)CAD）是CAD在建筑方面的應(yīng)用，它為建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)了一場(chǎng)真正的革命。隨著CAAD軟件從最初的二維通用繪圖軟件發(fā)展到如今的三維建筑模型軟件，CAAD技術(shù)已開(kāi)始被廣為采用，這不但可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短工程周期，還可以節(jié)約2%至5%的建設(shè)投資，而近幾年來(lái)我國(guó)每年的基本建設(shè)投資都有幾千億元之多，如果全國(guó)大小近萬(wàn)個(gè)工程設(shè)計(jì)單位都采用CAD技術(shù)，則可以大大提高

7、基本建設(shè)的投資效益。 CAD技術(shù)還被用于輕紡及服裝行業(yè)中。以前我國(guó)紡織品及服裝的花樣設(shè)計(jì)、圖案的協(xié)調(diào)、色彩的變化、圖案的分色、描稿及配色等均由人工完成，速度慢、效率低，而目前國(guó)際市場(chǎng)上對(duì)紡織品及服裝的要求是批量小、花色多、質(zhì)量高、交貨要迅速，這使得我國(guó)紡織產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。采用CAD技術(shù)以后，大大加快了我國(guó)紡織及服裝企業(yè)走向國(guó)際市場(chǎng)的步伐。 如今，CAD技術(shù)已進(jìn)入到人們的日常生活中，在電影、動(dòng)畫(huà)、廣告和娛樂(lè)等領(lǐng)域大顯身手。電影拍攝中利用CAD技術(shù)已有十余年的歷史，美國(guó)好來(lái)塢電影公司主要利用CAD技術(shù)構(gòu)造布景，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)的手法設(shè)計(jì)出人工不可能做到的布景。這不僅能節(jié)省大量的人力、

8、物力，降低電影的拍攝成本，而且還可以給觀眾造成一種新奇、古怪和難以想像的環(huán)境，獲得極大的票房收入。比如美國(guó)的侏羅紀(jì)公園、星球大戰(zhàn)、ET等科幻片以及完全用三維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)制作的影片玩具總動(dòng)員，都取得了極大的成功。轟動(dòng)全球的大片泰坦尼克應(yīng)用了大量的三維動(dòng)畫(huà)制作，用計(jì)算機(jī)真實(shí)地模擬了泰克尼克航行、沉船的全過(guò)程。此外，動(dòng)畫(huà)和廣告制作中也充分利用了計(jì)算機(jī)造型技術(shù)，實(shí)質(zhì)上也是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還被用于各種模擬器及景物的實(shí)時(shí)漫游、娛樂(lè)游戲中。 近十年來(lái)，在CIMS工程和CAD應(yīng)用工程的推動(dòng)下，我國(guó)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越普遍，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)單位和企業(yè)采用這一技術(shù)來(lái)提高設(shè)計(jì)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞

9、動(dòng)條件。目前，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)的CAD軟件有好幾十種，國(guó)內(nèi)的一些科研機(jī)構(gòu)、高校和軟件公司也都立足于國(guó)內(nèi)，開(kāi)發(fā)出了自己的CAD軟件，并投放市場(chǎng)，我國(guó)的CAD技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。三、CAD的發(fā)展歷史 CAD技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷了四個(gè)階段。（一）形成階段1950年美國(guó)麻省理工學(xué)院采用陰極射線管(CRT)研制成功圖形顯示終端，實(shí)現(xiàn)了圖形的屏幕顯示，從此結(jié)束了計(jì)算機(jī)只能處理字符數(shù)據(jù)的歷史，并在此基礎(chǔ)上，孕育出一門(mén)新興學(xué)科計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。（二）發(fā)展階段20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)了光筆，從此開(kāi)始了交互式繪圖的歷史。20世紀(jì)60年代初，屏幕菜單指點(diǎn)、功能鍵操作、光筆定位、圖形動(dòng)態(tài)修改等交互繪圖技術(shù)相繼出

10、現(xiàn)。1962年美國(guó)人Ivan Sutherland開(kāi)發(fā)出第一個(gè)交互式圖形系統(tǒng)Sketchpad。此后，相繼出現(xiàn)了一大批商品化CAD軟件系統(tǒng)。但是由于顯示器價(jià)格昂貴，CAD系統(tǒng)很難推廣。直到60年代末期，顯示技術(shù)有了突破，顯示器價(jià)格大幅度下降，CAD系統(tǒng)的性能價(jià)格比大大提高，CAD用戶開(kāi)始以每年30的速度逐年遞增。在顯示技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也得到了很大發(fā)展，整個(gè)70年代，以二維繪圖和三維線框圖形為主的CAD系統(tǒng)形成主流。（三）成熟階段第一個(gè)實(shí)體造型(Solid Modeling)試驗(yàn)系統(tǒng)誕生于1973年，第一代實(shí)體造型軟件于1978年推向市場(chǎng)，80、90年代實(shí)體造型技術(shù)成為CAD技術(shù)發(fā)展

11、的主流，并走向成熟，出現(xiàn)了一批以三維實(shí)體造型為核心的CAD軟件系統(tǒng)。實(shí)體造型技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大大拓寬了CAD技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。（四）集成階段CAD對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程和制造過(guò)程所產(chǎn)生的巨大推動(dòng)作用已被認(rèn)同，加之設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化的需求，集成化CAD系統(tǒng)的出現(xiàn)是自然而然的事。到了20世紀(jì)90年代，幾乎所有的CAD系統(tǒng)都通過(guò)自行開(kāi)發(fā)或購(gòu)買(mǎi)配套模塊的方式實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)集成。四、目前CAD的主要軟件CAD技術(shù)從最初的工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹拿總€(gè)角落，從機(jī)械、電子、航空、航天、郵電、兵工、紡織、建筑、船舶、地質(zhì)、采礦，一直到藝術(shù)、裝演、醫(yī)療、教學(xué)、旅游、管理等，可以說(shuō)無(wú)數(shù)不包，以CAD技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的各類(lèi)商業(yè)專(zhuān)

12、業(yè)軟件已超過(guò)10萬(wàn)個(gè)。以下為目前市場(chǎng)上比較主流的CAD軟件：（1）AutoCAD及MDT AutoCAD系統(tǒng)是美國(guó)Autodesk公司為微機(jī)開(kāi)發(fā)的一個(gè)交互式繪圖軟件，它基本上是一個(gè)二維工程繪圖軟件，具有較強(qiáng)的繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及方便用戶的二次開(kāi)發(fā)功能，也具有部分的三維作圖造型功能。它是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件。MDT(MechanicalDesktop)是Autodesk公司在機(jī)械行業(yè)推出的基于參數(shù)化特征實(shí)體造型和曲面造型的微機(jī)CAD/CAM軟件。（2）Pro/Engineer Pro/Engineer系統(tǒng)是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（ParametricTechnology

13、Corporation簡(jiǎn)稱(chēng)PTC）的產(chǎn)品，它剛一面世（1988年），就以其先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于特征設(shè)計(jì)的實(shí)體造型而深受用戶的歡迎，隨后各大CAD/CAM公司也紛紛推出了基于約束的參數(shù)化造型模塊。此外，Pro/Engineer一開(kāi)始就建立在工作站上，使系統(tǒng)獨(dú)立于硬件，便于移植；該系統(tǒng)用戶界面簡(jiǎn)潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。Pro/Engineer整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)上，具有完整而統(tǒng)一的模型，能將整個(gè)設(shè)計(jì)至生產(chǎn)過(guò)程集成在一起，它一共有20多個(gè)模塊供用戶選擇。基于以上原因，Pro/Engineer在最近幾年已成為三維機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域里最富有魅力的系統(tǒng)，其銷(xiāo)售額和用戶群仍以最快的速度

14、向前發(fā)展。（3）I-DEASMasterSeries5I-DEASMasterSeries是美國(guó)SDRC（StructuralDynamicsResearchCorporation）公司自1993年推出的新一代機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，也是SDRC公司在CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的旗艦產(chǎn)品，并以其高度一體化、功能強(qiáng)大、易學(xué)易用等特點(diǎn)而著稱(chēng)。I-DEASMasterSeries5于今年6月20日在美國(guó)首次展示，其最大的突破在于VGX技術(shù)的面市，極大地改進(jìn)了交互操作的直觀性和可靠性。另外，該版本還增強(qiáng)了復(fù)雜零件設(shè)計(jì)、高級(jí)曲面造型以及有限元建模和耐用性分析等模塊的功能。SDRC公司近期還集中了優(yōu)勢(shì)力量大力

15、加強(qiáng)數(shù)控加工功能的開(kāi)發(fā)。（4）CATIACATIA系統(tǒng)是法國(guó)達(dá)索（Dassault）飛機(jī)公司DassaultSystems工程部開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。該系統(tǒng)是在CADAM系統(tǒng)（原由美國(guó)洛克希德公司開(kāi)發(fā)，后并入美國(guó)IBM公司）基礎(chǔ)上擴(kuò)充開(kāi)發(fā)的，在CAD方面購(gòu)買(mǎi)原CADAM系統(tǒng)的源程序，在加工方面則購(gòu)買(mǎi)了有名的APT系統(tǒng)的源程序，并經(jīng)過(guò)幾年的努力，形成了商品化的系統(tǒng)。CATIA系統(tǒng)如今已經(jīng)發(fā)展為集成化的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，它具有統(tǒng)一的用戶界面、數(shù)據(jù)管理以及兼容的數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序接口，并擁有20多個(gè)獨(dú)立計(jì)價(jià)的模塊。（5）EUCLID EUCLID軟件是法國(guó)MATRA公司信息部的產(chǎn)品，它是由法國(guó)國(guó)家科學(xué)

16、研究中心為英法聯(lián)合研制的協(xié)和號(hào)超音速客機(jī)而開(kāi)發(fā)的軟件。該軟件具有統(tǒng)一的面向?qū)ο蟮姆植际綌?shù)據(jù)庫(kù)，在三維實(shí)體、復(fù)雜曲面、二維圖形及有限元分析模型間不需作任何數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作。由于數(shù)據(jù)是彼此引用，而不是簡(jiǎn)單的復(fù)制，所以用戶在修改某部分設(shè)計(jì)時(shí)，其他相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)自行更新。（6）Unigraphics（UG）UG起源于美國(guó)麥道（MD）公司的產(chǎn)品，1991年11月并入美國(guó)通用汽車(chē)公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技術(shù)（IT）服務(wù)公司，UG由其獨(dú)立子公司UnigraphicsSolutions開(kāi)發(fā)。UG是一個(gè)集CAD、CAE和CAM于一體的機(jī)械工程輔助系統(tǒng)，適用于航空航天器、汽車(chē)、通用機(jī)械以及模具等的設(shè)

17、計(jì)、分析及制造工程。（7）SolidWorks SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)，是由美國(guó)SolidWorks公司于1995年11月研制開(kāi)發(fā)的，其價(jià)格僅為工作站CAD系統(tǒng)的四分之一。該軟件采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，可動(dòng)態(tài)模擬裝配過(guò)程，它采用基于特征的實(shí)體建模，自稱(chēng)100%的參數(shù)化設(shè)計(jì)和100%的可修改性，同時(shí)具有中英文兩種界面可供選擇其先進(jìn)的特征樹(shù)結(jié)構(gòu)使操作更加簡(jiǎn)便和直觀五、CAD的發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是圖形處理設(shè)備的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造(CAD/CAM)技術(shù)以驚人的速度快速發(fā)展，有專(zhuān)家評(píng)價(jià)：“如果把電子技術(shù)看作

18、是工業(yè)的一次革命的話，那么CAD/CAM是工業(yè)的另一次革命，它是計(jì)算機(jī)對(duì)人類(lèi)文明的巨大推動(dòng)在工業(yè)方面的重要體現(xiàn)，其前景是不可限量的”。 圍繞企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的普及，CAD技術(shù)的發(fā)展方向主要圍繞在標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式、集成化、智能化四方面。1標(biāo)準(zhǔn)化除了CAD支撐軟件逐步實(shí)現(xiàn)ISO標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，面向應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件（零部件庫(kù)）、標(biāo)準(zhǔn)化方法也已成為CAD系統(tǒng)中的必備內(nèi)容，且向著合理化工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用方向發(fā)展。回顧歷史，CAD和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定總是滯后于市場(chǎng)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAD產(chǎn)品更新頻繁。誰(shuí)家產(chǎn)品的技術(shù)思想領(lǐng)先，性能最好，用戶最多，主導(dǎo)了市場(chǎng)，誰(shuí)就是事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAD技

19、術(shù)的發(fā)展不是一種純學(xué)術(shù)行為，它是在高技術(shù)產(chǎn)品所固有的激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不斷向前推進(jìn)，永無(wú)止境。目前標(biāo)準(zhǔn)有兩大類(lèi)：一是公用標(biāo)準(zhǔn)，主要來(lái)自國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定單位；另一是市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)，或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，屬私有性質(zhì)。前者注重標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放性和所采用技術(shù)的先進(jìn)性，而后者以市場(chǎng)為導(dǎo)向，注重考慮有效性和經(jīng)濟(jì)利益。后者容易導(dǎo)致壟斷和無(wú)謂的標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)。通過(guò)總結(jié)這個(gè)領(lǐng)域幾十年標(biāo)準(zhǔn)化工作的經(jīng)驗(yàn)，不少標(biāo)準(zhǔn)化專(zhuān)家已認(rèn)識(shí)到存在的問(wèn)題，并提出應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行革新的相關(guān)觀點(diǎn)。2開(kāi)放性CAD系統(tǒng)目前廣泛建立在開(kāi)放式操作系統(tǒng)窗口9598NT和UNIX平臺(tái)上，在Java LINUX平臺(tái)上也有CAD產(chǎn)品，此外CAD系統(tǒng)都為最終用戶提供二次開(kāi)發(fā)環(huán)境

20、，甚至這類(lèi)環(huán)境可開(kāi)發(fā)其內(nèi)核源碼，使用戶可定制自已的CAD系統(tǒng)。3集成化CAD技術(shù)的集成化體現(xiàn)在三個(gè)層次上：其一是廣義CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP經(jīng)過(guò)多種集成形式成為企業(yè)一體化解決方案，推動(dòng)企業(yè)信息化進(jìn)程。目前創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力（CAD）與現(xiàn)代企業(yè)管理能力（ERP、PDM）的集成，已成為企業(yè)信息化的重點(diǎn)；其二，是將CAD技術(shù)能采用的算法，甚至功能模塊或系統(tǒng)，做成專(zhuān)用芯片，以提高CAD系統(tǒng)的效率；其三是CAD基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境實(shí)現(xiàn)異地、異構(gòu)系統(tǒng)在企業(yè)間的集成。應(yīng)運(yùn)而生的虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造、虛擬企業(yè)就是該集成層次上的應(yīng)用。4智能化設(shè)計(jì)是一個(gè)含有高度智能的人類(lèi)創(chuàng)造性活動(dòng)領(lǐng)

21、域，智能CAD是CAD發(fā)展的必然方向。智能CAD不僅僅是簡(jiǎn)單地將現(xiàn)有的智能技術(shù)與CAD技術(shù)相結(jié)合，更要深入研究人類(lèi)設(shè)計(jì)的思維模型，并用信息技術(shù)來(lái)表達(dá)和模擬它。這樣不僅會(huì)產(chǎn)生高效的CAD系統(tǒng)，而且必將為人工智能領(lǐng)域提供新的理論和方法。CAD的這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，將對(duì)信息科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。六、CAD技術(shù)研究開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)1計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)根據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料表明，產(chǎn)品工本費(fèi)的70是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段決定的。同時(shí)，一旦概念設(shè)計(jì)被確定下來(lái)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的6070也就被確定下來(lái)。尤其需要提及的是，即使詳細(xì)設(shè)計(jì)再好，也難以彌補(bǔ)概念設(shè)計(jì)階段所出現(xiàn)的缺陷。還有產(chǎn)品的創(chuàng)新及其所具有的競(jìng)爭(zhēng)能力基本上也是在概念設(shè)計(jì)階段就被確定

22、下的。故概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)非常重要的階段，它已成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)制高點(diǎn)。因此計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)愈來(lái)愈受到重視。但另一方面，在概念設(shè)計(jì)期間，所涉及的設(shè)計(jì)需求和約束的種種知識(shí)，往往是不精確的、近似的或未知的，也就是說(shuō)復(fù)雜性很高，這給CAD技術(shù)帶來(lái)很大的難度。概念設(shè)計(jì)的過(guò)程主要是評(píng)價(jià)和決策的過(guò)程，它涉及到產(chǎn)品功能、動(dòng)作和結(jié)構(gòu)等因素，它對(duì)產(chǎn)品的價(jià)格性能、可靠性、安全性等等起決定性的影響作用。正因?yàn)閼?yīng)考慮的因素和目標(biāo)是多方面的。因此評(píng)價(jià)和決策過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的，難度很大的過(guò)程。目前計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)的方法可分為兩大類(lèi)：即自動(dòng)生成方案和交互生成方案。當(dāng)然，應(yīng)用時(shí)這兩種方法可以混合使用。 （1）自動(dòng)生

23、成方案 目前主要采用人工智能技術(shù)。為了使計(jì)算機(jī)有效地支持概念設(shè)計(jì)活動(dòng)，需要解決兩大難題。即建模問(wèn)題和推理問(wèn)題：A前者是對(duì)產(chǎn)品的功能、動(dòng)作和結(jié)構(gòu)諸因素之間相互影響的復(fù)雜關(guān)系進(jìn)行建模或表達(dá)。例如汽鍋的蒸汽閥門(mén)，其功能是防止汽鍋爆炸，它的動(dòng)作是當(dāng)檢測(cè)到一定的壓力差時(shí)，它會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，而其結(jié)構(gòu)是所用的實(shí)際構(gòu)件的布局及其連接關(guān)系，建模的結(jié)果提供推理用；B而推理問(wèn)題實(shí)際上就是生成和選擇合適的方案。 建模問(wèn)題主要是建模的表示法，目前已提出各種各樣的表示法。如語(yǔ)言、幾何模型、圖形、對(duì)象、知識(shí)模型和圖像法等等，語(yǔ)言表示法屬于一種形式描述方法，它能保證計(jì)算機(jī)有效地進(jìn)行推理，稱(chēng)為面向機(jī)器的表示法。而圖像表示法是一種高

24、可視化的表示法（即可視化思維模型），它側(cè)重于提供一種有助于輔助設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新工作的建模環(huán)境，稱(chēng)它為面向人的表示法，而上列其它表示法依次界于這兩者之間。 推理問(wèn)題的重點(diǎn)是在轉(zhuǎn)換過(guò)程，即把用戶需求映射到實(shí)現(xiàn)所給需求集合的一些實(shí)際的結(jié)構(gòu)上。難點(diǎn)在于產(chǎn)生和選擇合適的映射方法。例如知識(shí)獲取是人工智能領(lǐng)域中一個(gè)大難題，為了解決這一問(wèn)題，可以采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從已有的設(shè)計(jì)庫(kù)中自動(dòng)獲取感興趣的領(lǐng)域知識(shí)。 （2）交互技術(shù)生成方案 由于概念設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，自動(dòng)地生成合適的方案是很困難的。在自動(dòng)生成和選比方案尚未成熟之前，交互技術(shù)是重要手段。在概念設(shè)計(jì)階段可充分利用多媒體技術(shù)，如包括有效的信息搜索技術(shù)，以便在網(wǎng)上可查到大

25、量對(duì)概念設(shè)計(jì)有用的設(shè)計(jì)例子。又如研究協(xié)同概念設(shè)計(jì)技術(shù)，使群體成員易于參與概念設(shè)計(jì)，并做出積極的貢獻(xiàn)。2計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工作是一個(gè)典型的群體工作。群體成員既有分工，又有合作。因此群體的工作由兩個(gè)部分組成：一是個(gè)體工作，群體成員應(yīng)完成的各自分工的任務(wù)；另一是協(xié)同工作，因?yàn)槿后w工作不可能分解為互相獨(dú)立的個(gè)體工作，群體成員之間存在相互關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。一般稱(chēng)為接口問(wèn)題，接口難免會(huì)出現(xiàn)矛盾和沖突，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和協(xié)調(diào)解決，就會(huì)造成返工和損失。傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)只支持分工后各自應(yīng)完成的具體任務(wù)，至于成員間接口問(wèn)題，計(jì)算機(jī)不能支持，主要靠面談或某種通訊工具進(jìn)行討論并加以解決。但這些方式很難做到及時(shí)并充分地協(xié)商

26、和講討論。因而一項(xiàng)大的設(shè)計(jì)任務(wù)接口問(wèn)題難免要出差錯(cuò)，這正是為什么設(shè)計(jì)工作會(huì)出現(xiàn)不斷反復(fù)、不斷修改這一過(guò)程的主要原因。3海量信息存儲(chǔ)、管理和檢索CAD系統(tǒng)處理的信息愈來(lái)愈多，而且是多媒體信息。盡管磁盤(pán)容量增長(zhǎng)速度很快，但仍遠(yuǎn)不能滿足信息量快速增長(zhǎng)的需求。海量信息的存儲(chǔ)、管理和快速檢索已成為世人矚目的問(wèn)題。這除了依靠硬件來(lái)解決問(wèn)題外，DBMS是一重要技術(shù)，實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)EDBMS已難已適應(yīng)要求而采用面向?qū)ο蠛完P(guān)系相結(jié)合的模型可能是個(gè)過(guò)渡的解決方案。4設(shè)計(jì)法研究及其相關(guān)問(wèn)題設(shè)計(jì)工作是項(xiàng)復(fù)雜的且知識(shí)密集的群體活動(dòng)，為了提高效率必須遵循某種正確的設(shè)計(jì)方法，雖然設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究已有半個(gè)

27、多世紀(jì)了，但針對(duì)CAD的設(shè)計(jì)法卻是最近才有的，稱(chēng)為正規(guī)設(shè)計(jì)流程法，它不僅讓我們知道設(shè)計(jì)是一種流程，還為開(kāi)發(fā)CAD工具提供了依據(jù)，因此了解和識(shí)別設(shè)計(jì)過(guò)程的不同方面（即不同的設(shè)計(jì)活動(dòng)），是開(kāi)發(fā)新一代CAD系統(tǒng)的關(guān)鍵。5支持設(shè)計(jì)創(chuàng)新創(chuàng)新是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈魂，如何利用計(jì)算機(jī)來(lái)支持創(chuàng)新，這是個(gè)新的課題。目前只能提供一種啟迪方法，如存入大量多媒體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方便地供設(shè)計(jì)人員查詢，從而可能引導(dǎo)出意想不到的富有創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。又如利用CSCW工具，通過(guò)直接討論方式來(lái)相互啟發(fā)，產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)思想，促進(jìn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。6用戶接口的智能化和人性化CAD系統(tǒng)的用戶界面是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞交換信息的媒介和對(duì)話接口，也是CAD軟

28、件系統(tǒng)的重要組成部分。以用戶為中心，自然、高效多通道交互技術(shù)和無(wú)所不在的計(jì)算是一項(xiàng)長(zhǎng)期的目標(biāo)，也是當(dāng)前人機(jī)交互的研究熱點(diǎn)。采用以用戶為中心的CAD軟件設(shè)計(jì)方法，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)和實(shí)用性工程評(píng)價(jià)，以保證CAD軟件技術(shù)及CAD軟件產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。在改善軟件界面簡(jiǎn)化操作步驟、降低操作難度等方面予以創(chuàng)新。7造型技術(shù)實(shí)現(xiàn)與歷史無(wú)關(guān)的造型方法，即產(chǎn)品模型的形狀不再依賴(lài)于特征創(chuàng)建的先后順序，這使得三維CAD系統(tǒng)更易于操作使用；全面地支持概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)；幾何造型系統(tǒng)能夠創(chuàng)建任意幾何形狀的形體；能夠更好地表達(dá)產(chǎn)品的完整技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，支持產(chǎn)品全生命周期的特征造型系統(tǒng)，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作在更商層次上進(jìn)行，為開(kāi)發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型的CIMS集成系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)