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1CAD的起源

CAD技術起步于50年代的后期，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，在計算機上進行繪圖已不再是紙上談兵，越來越多的人希望通過計算機技術來擺脫復雜、繁瑣、費時的傳統(tǒng)繪圖方法。眾所周知，CAD是ComputerAidedDesign的英文縮寫，但在CAD剛起步的初期，單純的ComputerAidedDrawing才是CAD的基本含義。直到70年代中期，CAD技術終于得到了長足發(fā)展。

總的說來，CAD發(fā)展過程就是從計算機輔助繪圖到計算機輔助設計，從二維繪圖到三維造型，進而到三維集成的設計過程。在當代，廣義的CAD則是指CAD/CAE/CAM的高度集成，其中CAD側重于產品的設計與開發(fā)，CAE（ComputerAidedEngineer）側重于產品的優(yōu)化與分析，CAM（ComputerAidedManufacture）側重于產品的加工與制造。

CAD的主導是人，而計算機是工具。CAD系統(tǒng)是將人的創(chuàng)造性思維、專業(yè)知識及實踐經驗與計算機高速運算功能、大量信息儲存及邏輯判斷能力有機結合，實現人機信息交流及交互工作的系統(tǒng)。CAD又是現代設計相關學科綜合運用的新技術，它把常規(guī)設計原理、計算機軟硬件技術和各種現代設計方法有機地綜合運用，不僅繼承了傳統(tǒng)設計方法的精華，而且注入了現代科學的精髓。

在經濟高速發(fā)展的今天，企業(yè)經營環(huán)境時高質量、多功能、多樣化的新產品和高質服務不斷涌入高速多變、高度細分的國際市場。大型企業(yè)同樣要面向整個社會進行新產品的研制與開發(fā)，同樣面臨著市場全球化、制造國際化及需求多樣化的新挑戰(zhàn)。各大型企業(yè)圍繞著產品研制周期、質量和成本等方面的競爭越來越激烈。誰能夠掌握新的制造技術、先進的制造系統(tǒng)和新的管理方法，誰就能在殘酷的競爭中脫穎而出并取得龍頭地位，而這些新的管理方法和先進的制造技術無一不是與CAD系統(tǒng)的發(fā)展和應用息息相關。

2CAD在大型企業(yè)中的應用

CAD技術的推廣和應用作為“九五”計劃的一個重點，這些年來已在全國的各大型企業(yè)中初具規(guī)模。這些單位由于起步較早，用于CAD技術開發(fā)的資金較為充裕，所配置的硬件數量較多，軟件的更新換代也比較及時。隨著國內掌握微機CAD系統(tǒng)應用與開發(fā)設計的技術隊伍不斷擴大，企業(yè)也能很方便地通過各種渠道獲得來自外部的技術支持，如版本升級、二次開發(fā)、應用培訓等。

據了解，絕大部分的大型企業(yè)已成功地將CAD技術運用于本單位二維工程圖紙的繪制；有的企業(yè)嘗試將數據文件存在軟盤中交檔案管理部門歸檔，然后進行有關文件數據的匯總（如匯總整件匯總表、外購件匯總表、標準件匯總表等），大大節(jié)省了人力、物力和產品研制時間；更有一些技術實力較強的單位，在三維CAD技術方面的掌握和應用較好，可以用三維設計軟件進行結構三維圖的實體造型，在方案的初期配合三維造型完成各種圖像、動畫進行方案的預演及匯報，并在設計過程中利用建好的模型進行有限元分析和優(yōu)化設計。這些企業(yè)已完成了“甩圖板”，達到了提高產品設計質量、縮短設計周期的目的。

在調查中發(fā)現，一個單位的CAD技術的推廣與應用程度與單位主管領導的主觀認識和采取的管理方法有著極大的關系。以某大型企業(yè)為例，早在90年代前后就開始CAD方面的嘗試及應用，采購了幾臺在當時不錯的Intel－286原裝機和惠普卷筒式繪圖儀，CAD軟件用AutoCAD10.0版。由于單位領導層并未意識到CAD技術能夠產生巨大的經濟效益，因而不鼓勵設計人員使用計算機繪圖，五年過去了，只有少數幾位對CAD感興趣的年輕人用計算機繪出了一些簡單的零件圖。一直到1995年，該單位的科研管理部門強力推行CAD，規(guī)定只有用計算機繪的圖紙才能歸檔，只用了短短的一年多時間，該單位就徹底甩掉了繪圖板和丁字尺。

3CAD在應用中存在的問題

3.1CAD設備利用率低

部分單位把三維CAD軟件只用于三維造型。三維技術成了向上級領導“演示”其本單位技術實力的工具，成了“展示”單位形象的工具，而在實際產品的研制開發(fā)過程中需要用來解決問題時卻成了“聾子的耳朵”。

大型企業(yè)一旦決定上CAD項目后，往往會大量的購進所需的設備，在軟硬件配置上所花費的成本是為數不少的。但真正到使用中才發(fā)現很少有設計人員能完全掌握如此先進的設計工具為研制任務服務。技術設備的閑置使得CAD技術投資并沒有如期地帶來可觀的經濟效益。

由此可見，CAD的推廣應用不可能一蹴而就，它需要領導決策層的重視，也需要根據企業(yè)的實際水平和需求“量身定做”，更需要使用CAD的工程設計人員不斷提高自身的業(yè)務水平。

3.2盲目“重硬輕軟”

對于大型企業(yè)而言，CAD的工程的實現往往體現在購買了多少臺計算機、打印機、繪圖儀，引進了多少大屏幕工作站，在各部門建立了多少計算機房等硬件設施上。而對于CAD軟件來說，就覺得不重要，認為小小的幾張光盤要花如此大的價錢，不合算，不如“盜版”來的方便，來的便宜。

其實，大型企業(yè)應用CAD技術目的是為了產生更大的效益，合理地將CAD軟、硬件有機結合才能最大限度地發(fā)揮經濟效能。我們知道，計算機的硬件是不可能保值的，更談不上增值了，真正的計算機價值體現在計算機應用過程中產生的效益，而對于那些不是通過正規(guī)渠道購買或“拷貝”的軟件，是無法在功能上和技術服務等方面得到保證的。

我們不可能象國外大型企業(yè)那樣，以7：3的比例進行軟、硬件投資（即70%投資的資金用于購買軟件，30%用于購買硬件），結合我國初級階段的國情，以5:5或3:7的軟、硬件投資比例應該是能夠承受的。

3.3對CAD軟件的二次開發(fā)的認識不足

每個大型企業(yè)都有自己的相關系列產品，不同類型的企業(yè)，他們面向的社會需求也是不同的。目前市面上的商業(yè)CAD軟件基本上都是面對某一專業(yè)的帶有共性的通用開發(fā)平臺，如建筑方面的CAD、機械方面的CAD等，它們所涵蓋的范疇相對較大。如何才能得到真正適合本單位特定產品研制過程的CAD軟件呢？這就牽涉到軟件的二次開發(fā)問題。

許多大型企業(yè)經過了CAD初期的使用后，都會有對軟件進行二次開發(fā)的迫切要求。目前大部分單位采取的是鼓勵本單位的設計人員針對需求進行開發(fā)，有些單位還專門組織了一批人員進行專職的軟件二次開發(fā)。這種培養(yǎng)CAD人才的意識是正確的，但得到的最終效果卻不明顯，越來越多的設計人員抱怨軟件不好用，存在這樣那樣的實際問題。

其實大型企業(yè)CAD人才的培養(yǎng)重點應該是應用CAD軟件來解決各種實際工程問題；而高等院校和研究院的CAD人才培養(yǎng)重點才是CAD軟件的二次開發(fā)。為了擺脫二次開發(fā)軟件的無序狀態(tài)，大型企業(yè)必須與高等院校和研究院合作，針對不同的企業(yè)，開發(fā)出更適合企業(yè)自身的CAD軟件。

3.4對計算機管理的重視程度不夠

經過CAD技術的快速發(fā)展，現在許多大型企業(yè)都具備了多臺計算機及相應的CAD設備，有的單位還設立了計算機房以便于統(tǒng)一管理。但實際情況卻并未管到實處，大部分計算機管理人員是兼職而非專職，他們同其他設計人員一樣要承擔各種硬指標的設計任務；對于計算機管理這一任務而言，往往是軟指標，除了制定一下機房管理條例及定時開關主機，并無其它的任務需按時保質完成。這就使得計算機管理人員根本無暇也無意去考慮CAD設備的維護、CAD軟件的更新及解決推廣使用CAD軟件過程中遇到的各種實際問題。

針對以上的情況，計算機管理人員應設為專職，應較為精通應用軟件及維護硬件，并經過一系列必要的培訓后方可上崗。他們必須在計算機管理的同時利用大量的時間學習以跟上計算機飛速發(fā)展的步伐，以保證能夠對專業(yè)設計人員進行CAD軟件應用方面的輔導。一般來說，他們平時工作的勞動強度應保持與其他設計人員相當。

3.5對CAD應用軟件過于依賴

CAD軟件可以替代工程設計人員完成許多繁雜的計算，使原來需耗費大量人力、物力、時間的工作變得簡單易行，但它無論如何都無法取代人腦的創(chuàng)造性思維。CAD技術應用的程度及效果，很大程度上取決于應用軟件者的工程設計水平。在很多大型企業(yè)里，不少設計人員往往注重讓計算機得出結果的快慢，而忽視了計算結果與工程實際互相印證，不愿再花精力和時間去分析結果的正確性。他們把CAD技術當作簡單的機械性的流水作業(yè)，而忽略了在工程設計中的創(chuàng)造性、具體性和正確性。其實任何一種CAD軟件都受到開發(fā)軟件者的實踐水平、經驗等局限，不可能是放之四海皆準的通用工具。現實工程中千變萬化的情況也無法與軟件使用時的初始條件相吻合，每一位設計人員在應用CAD技術解決實際問題時都需依靠自身的專業(yè)理論和工程經驗對輔助設計進行修正，因此，從某種意義上講CAD技術人員在應用軟件的同時應不斷地提高自身專業(yè)技術水平，才能確保產品設計質量。

4CAD在大型企業(yè)中的發(fā)展趨勢

在目前CAD應用的基礎上再進一步深化，就應走企業(yè)信息化的道路。目前比較好的思路是利用數據庫技術，將一定規(guī)范的設計信息（明細表、明細欄、標題欄中的信息）作為數據對象，儲存在數據庫中，通過數據庫進行管理，也可以進行實時變更。CAD技術是先進制造技術的重要組成部分，隨著以實現制造過程信息集成為目標，不少大型企業(yè)已著手開始建立企業(yè)級的CIMS（ComputerIntegrationManagementSystem）系統(tǒng)，從而實現系統(tǒng)集成和信息共享。

作為CIMS工程的一個子系統(tǒng)，CAD可獨立于CIMS之外而運作，并通過BOM（Billofmaterial）的形式向CIMS提供必要的信息資源，再通過PDM（ProductDataManagement）系統(tǒng)得以實現，從而將CAD、CAM、CAE、CAPP的應用集成。

具體地說，CAD的發(fā)展趨勢體現在以下幾個方面：

4.1面向產品的全過程

在產品的全過程中，要求產品的信息能在不同的環(huán)節(jié)間方便地轉換，有助于產品開發(fā)人員在設計階段能全方位地考慮產品的成本、質量、進度及用戶需求。

4.2考慮產品的繼承性

在產品的更新換代過程中，要求能方便地獲得產品的全部歷史數據，以便充分利用已經經過生產實踐的產品信息，在新品開發(fā)過程中，只需對其中極少部分零部件進行修改后重新構造，即可得到全新的產品，這不僅大大縮短了產品開發(fā)周期，節(jié)約了研制成本，還提高了產品的標準化程度，保證了產品的一次成功。

4.3滿足產品的并行設計

產品在設計過程中簡單地分解為不同的模塊，分別由設計人員分工進行設計，然后通過計算機網絡進行組裝和集成，在產品的開發(fā)過程中設置從頂至下（uptodown）的工作模式，不同的設計層具有不同的管理使用權限，對產品建立統(tǒng)一的數據模型后進行動態(tài)管理。

4.4靈活的虛擬現實技術

設計人員可在虛擬現實中創(chuàng)造新的產品模型，并檢查設計效果，可以運用虛擬工具任意改變產品的外形而無需耗費材料及占用加工設備。這種方法可盡早地發(fā)現在產品研制過程的最初階段出現的設計缺陷，以保證設計的準確性。

5結束語

總之，國內大型企業(yè)完成“甩圖板”只是企業(yè)實現CAD信息化建設的第一步，每個企業(yè)應根據自身CAD應用的實際情況選擇合適的CAD軟件、硬件，立足于CAD人才的培養(yǎng)，不斷的逐步完善技術數據，自然過渡到計算機集成應用階段（PDM、MRPⅡ、ERP），真正做到降低企業(yè)的投入風險，達到增強企業(yè)產品的創(chuàng)新能力和市場競爭力的目的。

參考文獻

1孫世琪，孫宇.現代制造導論.北京：兵器工業(yè)出版社,2000

2郝靜如.計算機輔助工程.北京：航天工業(yè)出版社,2000

3雷源中.跨世紀先進制造技術基礎研究.中國機械工程,1996