CAD技術(shù)的發(fā)展回顧計算機輔助設(shè)計（CAD：ComputerAidedDesign）技術(shù)是以計算機、外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，包括二維繪圖設(shè)計、三維幾何造型設(shè)計、有限元分析（FEA）及優(yōu)化設(shè)計、數(shù)控加工編程（NCP）、仿真模擬及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容。隨著Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)和并行、高性能計算及事務(wù)處理的普及，異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計及實時仿真也得到廣泛應(yīng)用。一、CAD技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過程準(zhǔn)備和醞釀時期（50－60年代初）CAD技術(shù)處于被動式的圖形處理階段。1．蓬勃發(fā)展和進入應(yīng)用時期（60年代）提出了計算機圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲符號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想，從而為CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。60年代中期出現(xiàn)了許多商品化的CAD設(shè)備，60年代末，美國安裝的CAD工作站已達200多臺，可供幾百人使用。2．廣泛使用的時期（70年代）1970年美國Applicon公司第一個推出完整的CAD系統(tǒng)。出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的CAD／CAM商品化系統(tǒng)。70年代末，美國CAD工作站安裝數(shù)量超過12000臺，使用人數(shù)超過2．5萬。3．突飛猛進的時期（80年代）在這個時期，圖形系統(tǒng)和CAD／CAM工作站的銷售量與日俱增，美國實際安裝CAD系統(tǒng)至1988年發(fā)展到63000套。CAD／CAM技術(shù)從大中企業(yè)向小企業(yè)擴展；從發(fā)達國家向發(fā)展中國家擴展；從用于產(chǎn)呂設(shè)計發(fā)展到用于工程設(shè)計和工藝設(shè)計。4．開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時期（90年代）由于微機加視窗95／98／NT操作系統(tǒng)與工作站加Unix操作系統(tǒng)在以太網(wǎng)的環(huán)境下構(gòu)成了CAD系統(tǒng)的主流工作平臺，因此現(xiàn)在的CAD技術(shù)和系統(tǒng)都具有良好的開放性。圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化。在CAD系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用正文、圖形、圖像、語音等多媒體技術(shù)和人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)大大提高了自動化設(shè)計的程度，出現(xiàn)了智能CAD新學(xué)科。智能CAD把工程數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)、知識庫及其專家系統(tǒng)、擬人化用戶接口管理系統(tǒng)集于一體，形成如圖1示所示的結(jié)構(gòu)。圖1

智能CAD系統(tǒng)二、CAD系統(tǒng)的構(gòu)成及分類CAD技術(shù)集中體現(xiàn)在CAD系統(tǒng)上，CAD系統(tǒng)是最終用戶用來實現(xiàn)設(shè)計思想、加速產(chǎn)品和工程設(shè)計的信息化工具。1．CAD系統(tǒng)的構(gòu)成CAD系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖2所示，從其體系結(jié)構(gòu)講可分為三個層次，如圖3所示?；A(chǔ)由計算機、外圍設(shè)備和系統(tǒng)軟件組成。系統(tǒng)軟件在工作站上流行Unix加Motif操作系統(tǒng)，在微機上流行Win95/98/NT操作系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件還包括支撐軟件、系統(tǒng)開發(fā)和維護的工具軟件。支撐層包含了圖3中部所示內(nèi)容，隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，異地協(xié)同虛擬CAD環(huán)境將是CAD支撐層的重要發(fā)展趨勢。應(yīng)用層針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求有各自的CAD專用軟件來支持相應(yīng)的CAD工作。圖2

CAD系統(tǒng)的硬件基本組成圖3CAD系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)2．CAD系統(tǒng)的分類CAD系統(tǒng)作為計算機應(yīng)用系統(tǒng)的一個重要分支，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，即：多用戶共享一臺計算機；一個用戶使用一臺計算機；一個用戶共享多臺計算機。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，CAD系統(tǒng)大致可分為兩類，即集中式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。集中式系統(tǒng)要求有功能較強的計算機，一次投資大，使用起來不靈活，在80年代中期以前應(yīng)用比較廣泛。從工作站和高性能微機問世以后，大多數(shù)用戶采用工作站和微機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來代替這類集中式CAD系統(tǒng)，形成網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)。三、CAD支撐軟件CAD支撐軟件主要包括：1．設(shè)備驅(qū)動程序，如Windows操作系統(tǒng)支持的設(shè)備驅(qū)動程序集，ISO通過的標(biāo)準(zhǔn)程序庫CGI(ComputerGraphicsInterface)，又如HP公司提供的繪圖儀、打印機設(shè)備驅(qū)動程序等；2．窗口管理系統(tǒng)，工作站上流行Motif窗口系統(tǒng)；微機上Win95、Win98、WinNT窗口系統(tǒng)，微機上的窗口系統(tǒng)已代替了過去的DOS操作系統(tǒng)，成為最大眾化的操作系統(tǒng)。窗口系統(tǒng)中包含了豐富的圖形用戶接口（GUI）程序，多媒體用戶接口程序（MUI）和網(wǎng)絡(luò)用戶接口程序（NOI）；3．漢字輸入輸出程序，除了中文之星專用漢字處理程序外，中文Windows操作系統(tǒng)也已廣泛應(yīng)用；4．二維計算機輔助設(shè)計繪圖系統(tǒng)；5．三維線框、曲面、實體和特征統(tǒng)一表示的數(shù)字化建模系統(tǒng)；6．三維真實圖形實時顯示系統(tǒng)；7．產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM（ProductDataManagementSystem）；8．異地協(xié)同虛擬設(shè)計系統(tǒng)；9．智能CAD系統(tǒng)；CAD外延系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展回顧一、計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP）工藝設(shè)計是連接產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造的橋梁，是制造系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本具有重要影響。60年代末，人們開始計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP：ComputerAidedProcessPlanning）的研究開發(fā)，但由于工藝設(shè)計對千差萬別的實際生產(chǎn)環(huán)境具有很強的依賴性和技術(shù)復(fù)雜性，CAPP仍然是計算機輔助技術(shù)中的薄弱環(huán)節(jié)。從60年代末到目前的三十年間，先后出現(xiàn)了在設(shè)計方式上不同的兩類系統(tǒng)，即派生式系統(tǒng)和創(chuàng)成式系統(tǒng)。派生式（Variant）系統(tǒng)已從單純的檢索式發(fā)展成為今天具有不同程序的修改、編輯和自動篩選功能的系統(tǒng)，融合了部分創(chuàng)成式的原則和方法。創(chuàng)成式（Generative）系統(tǒng)的研究與開發(fā)始于70年代中期，而且很快得到普遍重視，被認為是有前途的方法，但實踐的結(jié)果并不理想。近年來，這兩類系統(tǒng)都在發(fā)展中不斷改進提高和互相滲透，從80年代開始探索將人工智能（AI）、專家系統(tǒng)技術(shù)等應(yīng)用于CAPP系統(tǒng)的研究和開發(fā)，研制成功了基于知識（Knowledge-based）的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)或CAPP專家系統(tǒng)。近幾年來，有人將人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊推理以及基于實例的推理等用于CAPP之中，也有人提出了CAPP系統(tǒng)構(gòu)造工具的思路，并進行了卓有成效的實踐。還有人將傳統(tǒng)派生法、傳統(tǒng)創(chuàng)成法與人工智能結(jié)合在一起，綜合它們的優(yōu)點，構(gòu)造了混合式CAPP系統(tǒng)。CAPP系統(tǒng)功能包括：（1）零件信息的輸入：零件信息是系統(tǒng)進行工藝設(shè)計的對象和依據(jù)，計算機目前還不能象人一樣識別零件圖上的所有信息，所以在計算機內(nèi)部必須有一個專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來對零件信息進行描述，如何輸入和描述零件信息是CAPP能否實用化的關(guān)鍵問題之一。（2）工藝決策：工藝決策是系統(tǒng)的控制指揮中心，它的作用是；以零件信息為依據(jù)，按預(yù)先規(guī)定的順序或邏輯，調(diào)用有關(guān)工藝數(shù)據(jù)或規(guī)則，進行必要的比較、計算和決策，生成零件的工藝規(guī)程。（3）工藝數(shù)據(jù)／知識庫：工藝數(shù)據(jù)／知識庫是系統(tǒng)的支撐工具，它包含了工藝設(shè)計所要求的所有工藝數(shù)據(jù)（如加工方法、余量、切削用量、機床、刀具、夾具、量具、輔具以及材料、工時、成本核算等多方面的信息）和規(guī)則（包括工藝決策邏輯、決策習(xí)慣、經(jīng)驗等眾多內(nèi)容，如加工方法選擇、排序規(guī)則等）。（4）人機界面：人機界面是用戶的工作平臺，包括系統(tǒng)菜單、工藝設(shè)計的界面、工藝數(shù)據(jù)／知識的輸入和管理界面，以及工藝文件的顯示、編輯與管理界面等。（5）工藝文件管理與輸出：一個系統(tǒng)可能有成百上千個工藝文件，如何管理和維護這些文件，既是CAPP系統(tǒng)的重要內(nèi)容，也是整個CAD／CAPP／CAM集成系統(tǒng)的重要組成部分。輸出部分包括工藝文件格式化顯示、存儲、打印等。二、計算機輔助制造（CAM）計算機輔助制造（CAM：ComputerAidedManufacturing）是利用CAD、CAPP的信息在數(shù)控加工設(shè)備上實現(xiàn)制造自動化。CAM的主要任務(wù)是選擇加工工具、生成加工路徑、消除加工干涉、配置加工驅(qū)動、仿真加工過程等，以滿足小批量、高精度、短周期和加工一致性要求高的產(chǎn)品制造的需要，進而實現(xiàn)CAD／CAPP／CAM的集成。計算機輔助制造中最核心的技術(shù)是數(shù)控技術(shù)。40年代末，美國開始研究數(shù)控加工技術(shù)，并于1952年生產(chǎn)出第一臺數(shù)控機床，1957年第一批數(shù)控機床投入使用。我國在1958年試制成功第一臺配有電子管數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床，1965年開始成批生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。90年代國內(nèi)外已有數(shù)百種先進的數(shù)控機床，并得到廣泛應(yīng)用。數(shù)控加工主要分下述兩個步驟：*程序編制－－根據(jù)圖紙，按數(shù)控機床控制系統(tǒng)要求確定加工指令，完成零件數(shù)控程序編制；*加工過程－－將得到的數(shù)控程序傳輸給數(shù)控機床，控制機床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)，驅(qū)動機床，使刀具和工件嚴格執(zhí)行程序規(guī)定的相對運動，加工出符合圖紙的零件。（1）數(shù)控自動編程技術(shù)編制零件加工程序是數(shù)控應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，靠手工編程無法滿足數(shù)控加工（特別是復(fù)雜零件）的需求，在50年代初期，美國開始了數(shù)控自動編程技術(shù)－－APT語言的研究，形成了早期的CAD系統(tǒng)。此后在數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)應(yīng)用需求拉動下，CAM技術(shù)不斷發(fā)展，從語言編程發(fā)展為圖形交互編程，進而實現(xiàn)了CAD／CAM一體化?，F(xiàn)代的CAM技術(shù)已經(jīng)成為CAX體系的重要組成部分，與CAD系統(tǒng)集成在一起，直接在CAD建立起來的參數(shù)化、全相關(guān)的三維幾何模型（實體＋曲面）上進行加工編程，生成正確的加工軌跡。（2）數(shù)控加工過程的仿真模擬數(shù)控加工過程仿真模擬的意義在于利用計算機圖形的手段，對實際加工過程進行快速有效的模擬。隨著高速計算機和圖形顯示設(shè)備及算法的不斷研究發(fā)展，仿真模擬的技術(shù)逐漸廣泛地應(yīng)用在生產(chǎn)中，虛擬加工的實際過程，通過控制加工過程的進行，不斷改變觀察方向和位置，并利用其它一些必要的圖形手段，在虛擬的加工環(huán)境中及早地發(fā)現(xiàn)問題，以求替代或大幅度地減少試切加工，從而達到降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。三、計算機輔助工程分析（CAE）有限元法（或稱有限單元法、有限元素法）是求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維形體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計算，以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。有限元法從60年代初開始在工程上應(yīng)用到今天，已經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷史，其理論和算法都經(jīng)歷了從蓬勃發(fā)展到日趨成熟的過程，現(xiàn)已成為工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析中（如航空、航天、機械、土木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域）必不可少的數(shù)值計算工具，同時也是分析連續(xù)力學(xué)各類問題的一種重要手段。隨著計算機技術(shù)的普及和不斷提高，有限元分析系統(tǒng)的功能和計算精度都在很大提高，各種基于幾何造型系統(tǒng)的有限元分析系統(tǒng)應(yīng)運而生，計算機輔助有限元分析（CAEFA：ComputerAidedFiniteElementAnalysis）已成為計算機輔助工程（CAE）的重要組成部分，是結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要工具，同時也是計算機輔助4C系統(tǒng)（CAD／CAE／CAPP／CAM）的重要環(huán)節(jié)。有限元法的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，就是將實際結(jié)構(gòu)假想地離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對離散體進行分析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果來替代對實際結(jié)構(gòu)的分析，這樣可以解決很多實際工程需要解決而理論分析又無法解決的復(fù)雜問題。根據(jù)經(jīng)驗，有限元分析各階段所用的時間為：40％－－45％用于模型的建立和數(shù)據(jù)輸入，50％－－55％用于分析結(jié)果的判讀和評定，而分析計算只占5％左右。針對這種情況采用計算機輔助設(shè)計技術(shù)來建立有限元分析的幾何模型和物理模型，完成分析數(shù)據(jù)的輸入，通常稱這一過程為有限元分析的前處理。同樣，對有限元分析的結(jié)果也需要用CAD技術(shù)生成形象的圖形輸出，如生成位移圖、應(yīng)力、溫度、壓力分布的等值線圖，表示應(yīng)力、溫度、壓力分布的彩色明暗圖，以及隨機械載荷和溫度載荷變化生成位移、應(yīng)力、溫度、應(yīng)力等分布的動態(tài)顯示圖。我們稱這一過程為有限元的后處理。在計算機輔助有限元分析的過程中，前、后處理是最主要的工作。四、CAD技術(shù)的集成傳統(tǒng)意義上的CAD系統(tǒng)只能產(chǎn)生工程圖紙及其有關(guān)的技術(shù)說明，只有通過工程數(shù)據(jù)庫，STEP、IGES以及有關(guān)應(yīng)用接口，實現(xiàn)CAD／CAPP／CAM的集成，把CAD和生產(chǎn)制造結(jié)合成一體，才能進一步提高生產(chǎn)力和加工精度，才能實現(xiàn)設(shè)計生產(chǎn)的自動化，進一步發(fā)展的趨勢是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS），用以真正實現(xiàn)企業(yè)信息化。1．信息集成從發(fā)展的過程來看，CAD／CAE／CAPP／CAM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和集成方式有以下三種：（1）松散集成方式各系統(tǒng)建立的產(chǎn)品模型各不相同，相互間的數(shù)據(jù)交換需要在每兩個系統(tǒng)間進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，因此系統(tǒng)間模型存在無法轉(zhuǎn)換部分，造成產(chǎn)品數(shù)據(jù)的不完整性。一般只能提供批量數(shù)據(jù)的傳輸。（2）中性文件集成方式存在一個與各系統(tǒng)無關(guān)的中性文件格式，各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)格式的中性文件，每個系統(tǒng)只與標(biāo)準(zhǔn)格式文件打交道,無需知道別的系統(tǒng)的細節(jié)。這種方式為系統(tǒng)開發(fā)者和使用者提供了較大的便利，但仍需要解決各系統(tǒng)間模型統(tǒng)一的問題，只有這樣才能保證數(shù)據(jù)交換順利進行。數(shù)據(jù)交換的功能也主要提供批量數(shù)據(jù)的傳輸。（3）共享數(shù)據(jù)庫方式各個系統(tǒng)在一個統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型指導(dǎo)下，通過數(shù)據(jù)庫存取接口在集成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫內(nèi)存取各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)，同一對象的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中只存在一份，各系統(tǒng)對它操作的一致性由數(shù)據(jù)庫保證。在這種方式下，各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享達到很高的程度，數(shù)據(jù)庫提供各系統(tǒng)存取產(chǎn)品數(shù)據(jù)的并發(fā)控制，能夠使產(chǎn)品開發(fā)的各階段工作在共享數(shù)據(jù)庫上并發(fā)進行，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的并行工程。這種集成方式的優(yōu)點是在統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型指導(dǎo)下集成，數(shù)據(jù)庫提供了強有力的數(shù)據(jù)建模、存貯、查詢、控制等管理功能。CAD／CAE／CAPP／CAM系統(tǒng)的集成技術(shù)是隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換出現(xiàn)以前，CAD系統(tǒng)只能采用松散的集成方式。隨著數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，中性文件交換數(shù)據(jù)逐漸得到應(yīng)用。STEP標(biāo)準(zhǔn)的提出，第一步是要解決以文件交換為基礎(chǔ)的集成方式，第二步則是以共享數(shù)據(jù)庫的集成方式作為目標(biāo)。STEP是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定的產(chǎn)品數(shù)據(jù)與交換標(biāo)準(zhǔn)，編號為ISO10303。2．過程集成包括以并行工程哲理推動的CAD／CAPP／CAM交叉并行設(shè)計，以及DFX（DFM、DFA……）的研究與實施，其中DFM位在設(shè)計階段，充分進行可制造性分析、性能／價格比的成本分析等。CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢展望一、CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢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，并已成為企業(yè)的現(xiàn)實生產(chǎn)力。圍繞企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的普及，CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢主要圍繞在標(biāo)準(zhǔn)化、開放式、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）、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)計的應(yīng)用方向發(fā)展。傳統(tǒng)形式的手畫工程圖已經(jīng)有了成熟的國際標(biāo)準(zhǔn)，相互都能理解。而存儲在磁盤、光盤上的形形色色的CAD二進制數(shù)字記錄，要想實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化就復(fù)雜、困難得多。從80年代中期起，ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織著手醞釀制訂這類標(biāo)準(zhǔn)，稱作ISO10303《產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達與交換標(biāo)準(zhǔn)》，簡稱STEP。它要涵蓋所有人工設(shè)計的產(chǎn)品，采用統(tǒng)一的數(shù)字化定義方法。由于STEP標(biāo)準(zhǔn)涉及的面非常寬，眾口難調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)的制定過程十分緩慢，存在問題很多。而在我國，CAD應(yīng)用工程的實施具有更加嚴密的組織領(lǐng)導(dǎo)體系，而且實際從事CAD應(yīng)用軟件開發(fā)的單位相對比較集中，起步比國外晚，不存在要與過去開發(fā)的老系統(tǒng)保持兼容問題。如果我國采取主動貫徹STEP積極思想的方針，不糾纏于過分繁瑣的技術(shù)細節(jié)，針對我國的現(xiàn)實需要和技術(shù)發(fā)展前景，及早統(tǒng)一協(xié)調(diào)自主開發(fā)軟件的數(shù)據(jù)模型，這將有助于推動國內(nèi)CAD界的學(xué)術(shù)研究風(fēng)氣，促進CAD軟件開發(fā)水平的大幅度提高。這種主動出擊的策略要比單純等待STEP標(biāo)準(zhǔn)草案一版一版更新有利得多?；仡櫄v史，CAD和計算機圖形學(xué)的國際標(biāo)準(zhǔn)制定總是滯后于市場上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAD產(chǎn)品更新頻繁。誰家產(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，誰就是事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAD技術(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競爭中不斷向前推進，永無止境。CAD軟件一般應(yīng)集成在一個異構(gòu)的工作平臺之上，為了支持異構(gòu)跨平臺的環(huán)境，就要求它應(yīng)是一個開放的系統(tǒng)，這里主要是靠標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)來解決這個問題。目前標(biāo)準(zhǔn)有兩大類：一是公用標(biāo)準(zhǔn)，主要來自國家或國際標(biāo)準(zhǔn)制定單位；另一是市場標(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)的開放性和所采用技術(shù)的先進性，而后者以市場為導(dǎo)向，注重考慮有效性和經(jīng)濟利益。后者容易導(dǎo)致壟斷和無謂的標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)。通過總結(jié)這個領(lǐng)域幾十年標(biāo)準(zhǔn)化工作的經(jīng)驗，不少標(biāo)準(zhǔn)化專家已認識到存在的問題，這已經(jīng)成為進一步制定標(biāo)準(zhǔn)的障礙。因此提出應(yīng)對傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作進行革新。有專家建議標(biāo)準(zhǔn)革新的目標(biāo)是公用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也就是說革新后仍應(yīng)以公用標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，不過要從工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中吸收其注重經(jīng)濟利益和效率的優(yōu)點。另外，也有人提出現(xiàn)在制定標(biāo)準(zhǔn)的單位很多，但是標(biāo)準(zhǔn)制定過程卻沒有標(biāo)準(zhǔn)，這也是標(biāo)準(zhǔn)革垮新過程中值粉得考慮的問風(fēng)題。這些觀沙點對我國制旨定CAD標(biāo)露準(zhǔn)也許有所次啟迪。狀復(fù)飛2．開放性鼻據(jù)CAD系善統(tǒng)目前廣泛敏建立在開放老式操作系統(tǒng)狡窗口95／板98／NT將和UNIX斯平臺上，在四Java倘LINUX孩平臺上也有為CAD產(chǎn)品后，此外CA梢D系統(tǒng)都為炸最終用戶提飲供二次開發(fā)廢環(huán)境，甚至蹦這類環(huán)境可恥開魔發(fā)其內(nèi)核源祝碼，使用戶壁可定制自已適的CAD系搭統(tǒng)。初寧予3．集成化踐竊CAD技確術(shù)的集成化征體現(xiàn)在三個澡層次上：其葛一是廣義C校AD功能C緣AD/CA董E/CAP甘P/CAM停/CAQ/完P(guān)DM/E終RP經(jīng)過多路種集成形式壇成為企業(yè)一扛體化解決方悠案，推動企硬業(yè)信息化進習(xí)程。目前創(chuàng)灘新設(shè)計能力局（CAD）菊與現(xiàn)代企業(yè)將管理能力（更ERP、P驢DM）的集常成，已成為裕企業(yè)信息化義的重點；其粗二，是將C報AD技術(shù)能蒙采用的算法幅，甚至功能桶模塊或系統(tǒng)希，做成專用買芯片，以提誘高CAD系蜻統(tǒng)的效率；車其三是CA流D基于網(wǎng)絡(luò)短計算環(huán)境實倦現(xiàn)異地、異趨構(gòu)系統(tǒng)在企尋業(yè)間的集成縣。應(yīng)運而生凡的虛擬設(shè)計表、虛擬制造推、虛擬企業(yè)富就是該集成繪層次上的應(yīng)銜用。敏航國際CA匆D商品系統(tǒng)喉開發(fā)的另一擇個趨勢是在于全球范圍內(nèi)代優(yōu)選最成功患的功能構(gòu)件沿，進行集成席。至今最成格熟的幾何造馳型平臺有兩借家：Par薄asoli驢d和ACI湊S；幾何約鉗束求解構(gòu)件圣有一家，它符的主要產(chǎn)品煮是2D和3裕D貫怖DCM。對我國開發(fā)的晨機械CAD胳應(yīng)用系統(tǒng)已菠經(jīng)部分采用賊ACIS和撕Paras停olid平構(gòu)臺，這是合限理的。但是投國際上近來昌又有一種思異潮，要求軟危件開發(fā)自由測化，以免受際制于一、二爸家公司壟斷愿性產(chǎn)品的束揀縛。這就是琴選用Lin耐ux操作系扒統(tǒng)以及在它鍬基礎(chǔ)上開發(fā)勢各種共享軟府件，開放源鼠程序。我國緩也在醞釀自影主開發(fā)因特水網(wǎng)、操作系豐統(tǒng)、以及各返種辦公的國葵產(chǎn)化系統(tǒng)。舊這時，自研摔制幾何造型跌通用平臺和臟各種功能構(gòu)匯件也將提上嶄議事日程，需我們要及早泊做好準(zhǔn)備。眨暖常4．智能化胖爛丸設(shè)計是一勤個含有高度傷智能的人類接創(chuàng)造性活動旁領(lǐng)域，智能灰CAD是C壁AD發(fā)展的眉必然方向。需從人類認識頃和思維的模撫型來看，現(xiàn)液有的人工智銹能技術(shù)對?；驍M人類的思積維活動（包廣括形象思維房、抽象思維殊和創(chuàng)造性思仁維等多種形旗式）往往是悼束手無策的乖。因此，智六能CAD不莖僅僅是簡單孝地將現(xiàn)有的趟智能技術(shù)與庭CAD技術(shù)滾相結(jié)合，更輸要深入研究堆人類設(shè)計的等思維模型，畝并用信息技談術(shù)來表達和再模擬它。這盜樣不僅會產(chǎn)促生高效的C楚AD系統(tǒng)，侍而且必將為臟人工智能領(lǐng)允域提供新的她理論和方法炮。CAD的擠這個發(fā)展趨顏勢，將對信協(xié)息科學(xué)的發(fā)緞?wù)巩a(chǎn)生深刻氏的影響。芳艇凍二、CAD竹技術(shù)研究開掏發(fā)熱點糕莊家1．計算機滲輔助概念設(shè)昆計天心角一方面，陣根據(jù)有關(guān)的問統(tǒng)計資料表葉明，產(chǎn)品工圖本費的70紐％是在產(chǎn)品刺設(shè)計階段決殊定的。同時塘，一旦概念撈設(shè)計被確定終下來，產(chǎn)品懷設(shè)計的60埋％－70％況也就被確定馬下來。尤其遼需要提及的注是，即使詳圣細設(shè)計再好泡，也難以彌國補概念設(shè)計飲階段所出現(xiàn)扮的缺陷。還籠有產(chǎn)品的創(chuàng)由新及其所具蔬有的競爭能公力基本上也地是在概念設(shè)俱計階段就被住確定下的。蹈故概念設(shè)計陸是設(shè)計過程敲中一個非常豈重要的階段凳，它已成為縫企業(yè)競爭的甲一個制高點驢。因此計算演機輔助概念駱設(shè)計愈來愈側(cè)受到重視。鐘但另一方面圾，在概念設(shè)余計期間，所騾涉及的設(shè)計謹需求和約束劫的種種知識歡，往往是不剩精確的、近曬似的扇或未知的，夾也就是說復(fù)劫雜性很高，夫這給CAD鴿技術(shù)帶來很景大的難度。連糧概念設(shè)計餐的過程主要揮是評價和決端策的過程，銜它涉及到產(chǎn)未品功能、動參作和結(jié)構(gòu)等腹因素，它對揮產(chǎn)品的價格悲性能、可靠叮性、安全性河等等起決定灣性的影響作披用。正因為板應(yīng)考慮的因幅素和目標(biāo)是驢多方面的。雷因此評價和裂決策過程是偶一個很復(fù)雜殘的，難度很侵大的過程。猜目前計算機散輔助概念設(shè)下計的方法可燃分為霧兩大類：即缺自動生成方北案和交互生統(tǒng)成方案。當(dāng)盆然，應(yīng)用時雜這兩種方法巷可以混合使列用?？赴郑?）自革動生成方案屑諸叨目前主要疏采用人工智擊能技術(shù)。為蠟了使計算機劫有效地支持鉆概念設(shè)計活敢動，需要解抬決兩大難題節(jié)。即建模問何題和推理問竭題：A．前糾者是對產(chǎn)品白的功能、動反作和結(jié)構(gòu)諸贈因素之間相址互影響的復(fù)襲雜關(guān)系進行芹建?；虮磉_省。例如汽鍋弄的蒸汽閥門蹈，基功能是巧防止汽鍋爆召炸，它的動贏作是當(dāng)檢測碰到一定的壓貪力差時，它系會自動打開事，而其結(jié)構(gòu)撒是所用的實汽際構(gòu)件的布荒局及其連接嗓關(guān)系，群建模的結(jié)果跌提供推理用架；B．而推魯理問題實際批上就是生成問和選擇合適臂的方案。碌羽建模問題濤主要是建模勤的表示法，姻目前已提出校各種各樣的愚表示法。如姜語言、幾何占模型、圖形莫、對象、知強識模型和圖王象法等等，濟語言表示法擁屬于一種形糖式描述方法妥，它能保證賺計算機有效撒地進行推理休，稱為面向諒機器的表示核法。而圖象借表示法是一攻種高可視化訪的表示法（撒即可視化思誦維模型），兇它側(cè)重于提妄供一種有助公于輔助設(shè)計狹人員創(chuàng)新工外作的建模環(huán)廣境，稱它為孟面向人的表越示法，而上歪列其它愈表示法依次事界于這兩者先之間。倘軟盡管已有待很多不同的感建模表示法音，但它們往謹往只支持描守述概念設(shè)計須的某一方面擴，缺少一種倚能描骨述概念設(shè)計柴各種因素的悼統(tǒng)一表示法之，這正是下客一步的目標(biāo)生。警研推理問題綱的重點是在閣轉(zhuǎn)換過程，駐即把用戶需瘋求映射到實合現(xiàn)所給需求爐集合的一些杠實際的結(jié)構(gòu)邪上。篩難點在于產(chǎn)睛生和選擇合逼適的映射方修法。爐女同樣也有鄰很多推理方裁法支持概念遙設(shè)計活動，粉如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)襯、基于實例再的推理法、喬基于知識的斃推理技術(shù)、迎優(yōu)化、價值執(zhí)工程和定性妙推理等等。介但目前也只蔥能設(shè)計一些嬸特定領(lǐng)域的夠例子，離全奉面應(yīng)用還有綱差距。但從睜長遠來看，熔這方面的許兩多工作還應(yīng)刮繼續(xù)進行。家例如知識獲盈取是人工智預(yù)能領(lǐng)域中一漲個大難題，哀為了解決這波一問題，可野以采用數(shù)據(jù)軋挖掘技術(shù)從省已有的設(shè)計牧庫中自動獲吉取感興趣的撒領(lǐng)域知些識。狐棕（2）交廈互技術(shù)生成久方案處序由于概念晝設(shè)計的復(fù)雜咽性，自動地導(dǎo)生成合適的園方案是很困傅難的。在自滔動生成和選略比方案尚未愧成熟之前，井交互技術(shù)是虛重要手段。楊在概念設(shè)計貪階段可充分心利用多媒體卻技術(shù)，如包蜜括有效的信概息搜索技術(shù)跟，以便在網(wǎng)謝上可查到大怨量對概念設(shè)躲計有用的設(shè)循計例子。又紹如研究協(xié)同標(biāo)概念設(shè)計技濃術(shù)，使群體打成員易于參漏與概念設(shè)計舌，并作出積河極的貢獻。牙市刻2、計算機泥支持的協(xié)同全設(shè)計斑的蛋設(shè)計工作披是一個典型仆的群體工作稻。群體成員日既有分工，眠又有合作。眠因此群體的未工作由兩個麥部分組成：候一是個體工裝作，群體成棉員應(yīng)完成的灌各自分工的尚任務(wù)；另一垂是協(xié)同工作集，因為群體濾工作不可能脫分解為互相媽獨立的個體噴工作，群體殃成員之間存倘在相互關(guān)聯(lián)變的問題。一翅般稱為接口哄問題，接口仔難免會出現(xiàn)戶矛盾和沖突侵，如不及時暫發(fā)現(xiàn)和協(xié)調(diào)舉解決，就會籌造成返工和茄損失。傳統(tǒng)能的CAD系宮統(tǒng)只支持分排工后各自應(yīng)很完成的具體駁任務(wù)，至于駛成員間接口驚問題，計算忙機不能支持澤，主要靠面少談或某種通石訊工具進行裹討論并加以流解決。但這潑些方式很難噸做到及時并磚充分地協(xié)商測和講討論。騰因而一項大漏的設(shè)計任務(wù)啟接口問題難信免要出差錯項，這正是為釀什么設(shè)計工項作會出現(xiàn)不湖斷牙反復(fù)、不斷代修改這一過楚程的主要原巧因。誦蝕計算機支引持的協(xié)同設(shè)柏計是計算機塞支持的協(xié)同欲工作（CS范CW）技術(shù)近在設(shè)計領(lǐng)域勝的一種應(yīng)用腿。用于支持竊設(shè)計群體成擇員交流設(shè)計死思想、講討秋論設(shè)計結(jié)果洗、發(fā)現(xiàn)成員元間接口的矛穗盾和沖突，值及時地加以栽協(xié)朽調(diào)和解決，的減少以至避扒免設(shè)計的反蟲復(fù)，從而進寬一步提高設(shè)愚計工作的效渴率和質(zhì)量。駕安協(xié)同設(shè)計墾倍受人們的限關(guān)注，已有及不少原型系積統(tǒng)，也有一壁些產(chǎn)品已在順市場上出售宿了。已有工田作中，有些緒屬基礎(chǔ)性工疏作，如建模屬、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)增、適用于C板SCW的支笛撐環(huán)境等等俗。但從建立攏實用協(xié)同設(shè)日計寬系統(tǒng)的角度底來說，主要習(xí)面臨如下三伏大問題：積時（1）群詳體成員間多滲媒體信息傳蠢輸戒枕目前在局終域網(wǎng)上通訊雜方法已較成僑熟，但在遠優(yōu)程網(wǎng)上，交秀換數(shù)據(jù)時，終異步傳輸，路現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平霸臺問題不大生，但實時交兇換數(shù)據(jù)問題粥較多。首要嗽的是傳輸媒蒼體的選擇問獲題，即基于閉公用網(wǎng)（如滲WWW）還從是基于專用聾網(wǎng)（如語音金傳輸可借用喉專線，葡又如租用I少SDN總線晚）。目前多霉數(shù)研究是集核中在公用網(wǎng)蟻Inter轎net和I削ntran庭et上。但孤商品開發(fā)上匆更多考慮專蕉用線。趟從實用效果戒來說，公用厚網(wǎng)效果較差范，而專用線考雖然效果好念些，但價格鋼太高。勞檢（2）異獸構(gòu)平臺污姜參與協(xié)同違設(shè)計的成員隸是分散在各起地，且設(shè)備劍條件多種多途樣。因此，醋實用的協(xié)同斧設(shè)計系統(tǒng)必烈須能在異構(gòu)項環(huán)境中運行蚊，包括數(shù)據(jù)洽傳輸、工具耽集成，還有妹跨平臺的交抖互界面，這份主要依靠標(biāo)頓準(zhǔn)化工作來瘡解決異構(gòu)環(huán)杰境問題，目風(fēng)前普通采用汁的是COR弄BA，JA嗎VA技術(shù)和鐘通信領(lǐng)域的德標(biāo)準(zhǔn)等。不境過這類技術(shù)就目前對CS頁CW的支持倉還有不足之周處，有待增揪強功能。至飾于跨平臺的妙交互界面的首研制，雖有唐不少進展，遍但是至今尚般未見到支持悔它的工業(yè)標(biāo)鮮準(zhǔn)。衣約（3）人田－－人交互夸墊毅應(yīng)該說支跨持設(shè)計群體救人員間的人拋－－人交互撇是協(xié)同設(shè)計奏的核心問題垮之一，特別服是目前自動凝發(fā)現(xiàn)矛盾和押沖突，并進嗚行自動協(xié)同鑼和解決的技箏術(shù)還不成熟戶，因此人－協(xié)－人交互的演手段尢為重悠要。當(dāng)前，菜最為普遍的源是利用電子謹會議（包括薪白板、語音漢、視頻等等怒工具）支持治成員間進行孤討論，它比院較適用于交森流設(shè)計思想客，不過用它告來討論設(shè)計鈔結(jié)果就很費原勁，共同修串改設(shè)計結(jié)果浸就更不可能幸了。目前討孕論設(shè)計結(jié)果用主要是依靠饑應(yīng)用共享這董一工具，這禮一工具能夠沉達到一人對旅一個CAD紗工具進行操酷作，其它成掉員均能在自寨已的終端上未看到操作過變程和結(jié)果。沾這個工具也媽可以和電子羊會議系統(tǒng)集被成，用語音遇等工具進行苗討論，但應(yīng)紫用共享最大煮的問題在于叮對于沒有源劈程序的CA景D工具，一嚼個時刻只允也許一個人操鴿作，其它人田希望操作必副須事先申請煎，獲準(zhǔn)并在虧當(dāng)前操作者安退出后方博可操作，故送很不方便，夾成員間不能域直接互操作符，這是需要巡進一步解決旁的問題。轟匯總而言之碎，協(xié)同設(shè)計胞系統(tǒng)的現(xiàn)狀猶是局域網(wǎng)已魔達到實用階聯(lián)段，在異步獄工作方式下巴，遠程協(xié)同膝設(shè)計問題也華較小，但遠辦程實時工作宜方式下，特狐別是基于公粘用網(wǎng)，尚處述實驗階段，策當(dāng)然整個協(xié)亞同設(shè)計系島統(tǒng)離成熟階洽段尚有一定恒距離，很多愛問題有待解選決。朱聞饅3、海量信撿息存儲、管薪理和檢索策通CAD系挖統(tǒng)處理的信筐息愈來愈多經(jīng)，而且是多防媒體信息。況盡管磁盤容嬌量增長速度刊很快，但仍陵遠不能滿足瘦信息量快速兄增長的需求鳴。海量信息竭的存儲、管纏理和快速檢摧索已成為世洽人矚目的問延題。這除了秋依靠硬件來爪解決問題外輔，DBMS風(fēng)是一重要技似術(shù)，實踐證農(nóng)明，傳統(tǒng)的鴿關(guān)系數(shù)據(jù)庫旱管理系統(tǒng)E蹄DBMS已駛難已適應(yīng)要顯求而采用面億向?qū)ο蠛完P(guān)恒系相結(jié)合的鈔模型可能是牌個過肥渡的解決方勿案。鏡剛困4、設(shè)計法苦研究及其相塌關(guān)問題程裝府設(shè)計工作序是項復(fù)雜的詢且知識密集命的群體活動疾，為了提高耗效率必須遵覽循某種正確猛的設(shè)計方法辰，雖然設(shè)計牲方法學(xué)的研淡究已有半個摘多世紀(jì)了，鋒但針對CA欺D的設(shè)計法丟卻是最近才酸有的，稱為趟正規(guī)設(shè)計流碑程法，它不姨僅讓我們知減道設(shè)計是一泡種流程，還原為開發(fā)CA桿D工具提供插了依據(jù)，因充此了解和識今別設(shè)計過程嶼的不同方面陸（即不同的炕設(shè)計活動）牌，是開發(fā)新賣一代CAD目系銳統(tǒng)的關(guān)鍵。絮負現(xiàn)在已出激現(xiàn)許多設(shè)計忙流程法。過途去常用的是殺自頂向下、已自底向上的分自然可行方甘法，但這種忘方法只適用詢于詳細設(shè)計領(lǐng)階段?，F(xiàn)在交為了支持整趨個設(shè)計工作戚，設(shè)計法的洲研究重點應(yīng)虛在支持概念嗽設(shè)計方法和檔協(xié)同設(shè)計方導(dǎo)法之上。例櫻如，新的C叔AD系統(tǒng)可喝消除許多由泡于距離和時核間所造成對渴工作方法和陪組織的限制恭，協(xié)同設(shè)計摸面臨的不但茅有人－－機帖交互、還有脫人－－人交綠互，因而C顯AD的過程捐更復(fù)雜了，形盡管人們都燙在期望提供依一種靈活的謙，可移動的絕、安全可靠坊的遠程協(xié)同拾設(shè)計環(huán)境，絹但如果沒有膠正確尺的方法來指閉導(dǎo)，將很難啞達到預(yù)期的炭效果。絞尖目前企業(yè)待的組織基本爹上是一種很姐嚴謹?shù)膶哟蝺艚Y(jié)構(gòu)組織，進在這種組織逃內(nèi)民主有限統(tǒng)，雖然它可鏈防止出現(xiàn)人近多嘴雜和無葉休止?fàn)幷摰尿?qū)現(xiàn)象，但它午又束縛著人啟們聰明才智鋤的充分發(fā)揮獅。按目前情吉況，采用這能種組織結(jié)構(gòu)蠅是必要的。糖但隨著工作五方法和方式科的改變，組招織結(jié)構(gòu)也可道改成動態(tài)組辯成，只要群面體成員間能貞相互了解，蝦易于合作，談也許這種非蟻嚴謹?shù)慕M織瘋結(jié)構(gòu)是可行挪的，可更好處地發(fā)揮每個戀人的才頭干。攏蠅應(yīng)該說到貪目前為止，膜設(shè)計工作還穴是由設(shè)計人械員主宰一切毅，但事實上胸設(shè)計所牽涉厚的面很廣，僻包括市場的盞需求