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浅谈我国CAD的发展趋势

作者:未知

  摘要:国产化CAD软件究竟如何发展,要看到它的内在定律,但国产化软件不排斥学习国外先进技术。通过企业应用,看到CAD是一种知识化产品,要经过培训、服务才能发挥最大效益。
  关键词:CAD技术;发展阶段;发展趋势
  中图分类号:TP391.72文献标志码:A文章编号:1671-7953(2009)01-0052-03
  
  Discuss the Development Trend of CAD in China
  LI Miao��
  (Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 450007,China)��
  Abstract:Localization of CAD software development,how to see its internal laws,but does not exclude the software localization learn foreign advanced technology. Through the enterprise applications,see a knowledge-based CAD is through training,products and services to maximize efficiency.��
  Key words:CAD Technology;stage of development;development trend
  
  CAD是当今流行的最优秀的计算机辅助绘图软件之一,是工程技术人员从事设计与绘图的得力工具。CAD技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用,并已成为企业的现实生产力。CAD自从美国Aoutodesk公司1982年推出以来,经过二十余年的发展,CAD的版本不断升级,功能也随之不断增强。经过我国计算机工程人员的努力,现在国产CAD也达到了与国际接近的水准,推出了绘图功能更强大、人机界面友好更易于使用、提供了更多平台支持、允许用户进行多次开发、提供了更可靠的硬件接口等等,逐渐开始能够与国外巨头分庭抗礼,这对于已能根据自身特定需求提出要求的“准成熟”我国用户而言,无疑增添了更多的选择。
  由于现在已经是全球网络化、信息化的时代,用户未来的发展需求对CAD产品、软件企业和应用水平都提出了越来越高的要求,主要表现在以下五个方面。
  首先,用户不再需要单一的CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM的软件,需要一个具有支持他们专业化、能够配套的软件产品,CAD要转化,需要各种不同类型的专业产品。第二,基于网络环境的面向工程数据库要发展。第三是要发展面向互联网环境的多媒体用户界面。第四是智能化。软件开发侧重于功能性、水平性,但是不注意用户方便性,而市场化特别需要这个。第五,发展CAD产业,就要加强服务网络体系[1]。
  但是,在使用国产CAD平台软件之后,一些客户发现,部分厂家给我们包装了太多的所谓“概念”和“功能”,给人有点华而不实,避重就轻的感觉。客户需要的实实在在的应用,却被其忽略。国产平台要想更好地满足设计师的需要,不但要追上国外产品的技术水准,更要在应用性上有更多的“中国的特色”--而这种突破是要建立在应用的“实用性”[2]上的。在此方面,也不乏佼佼者例如:天瑜、中望、浩辰等等,由于本人平时用浩辰软件比较多,所以现在就以浩辰CAD为例。
  在浩辰新近推出的浩辰ICAD平台软件ICAD2008i中,实用性的提升让笔者和广大同行惊叹。在此,目前国内CAD应用的关键需求之一――复杂图形对象的偏移技术,用浩辰ICAD平台软件与国内市场另外几个同为平台级的CAD软件进行比较,以窥探不同CAD软件在“实用性”方面的差异。
  复杂对象偏移技术:判断CAD系统是否成熟的关键因素之一。
  在我们的日常设计中,创建与修改图形对象是CAD系统中最基本、最常用的功能之一,其完成效果与质量是评价一个CAD系统是否成熟的关键因素之一,而偏移是修改图形对象操作中一个比较复杂的修改操作。
  偏移是指创建形状与被选定图形对象形状平行的新图形对象,偏移的基本要求是在保证图形形状相似的前提下,新对象必须与源对象平行,即不能相交。从技术上讲,偏移是一个比较困难的操作,其完成的效果不但严重影响着图纸的质量,其操作的速度与图纸设计的效率也密切相关。
  国内对象偏移技术难点:复杂对象偏移。
  目前,许多国产CAD系统在简单图形偏移实现都没有问题,但对于复杂一点的图形对象,如复杂的二维多段线与样条曲线进行偏移,许多会做出错误地处理,导致生成错误的图形,甚至个别的都无法偏移。例如:
  
  1、驱动装置2、支重轮3、履带架4、张紧缓冲装置5、链轨及履带板6、导向轮
  上图为多功能机履带行走机构,如果我们软件功能不强或操作的失误都有可能造成图形的缺失或者变形、不清晰等。如图2
  
  在我们实际图形编辑过程中,解决此问题“技巧”是先偏移图形对象,然后修剪或延伸其端点。然而,这又需要花费更多的时间去手动进行修改,极大地影响了工作效率,笔者对此深有体会。
  二次剪裁偏移技术:解决复杂图形偏移两大症结:
  复杂图形对象偏移,关键要解决的问题是偏移处理以及后续自动修剪。通过深入研究,并参考国外成熟的CAD系统对偏移的实现效果后,ICAD平台软件ICAD2008i研究并实现了二次剪裁偏移技术:在处理过程中使用6环岛原则,解决了自相交图形对象偏移后,新对象与源对象相交的问题;退化处理这一自动修剪技术使图形对象在偏移后,会根据实际情况进行线条的避让或退化,避免了手工修剪。二次剪裁偏移技术的实现,使得ICAD平台软件系统的偏移功能得到了极大的提高,能解决各种复杂图形对象的偏移问题。
  AutoCAD整体偏移效果尚可,但在偏移中出现错误一次,表现为修剪后圆弧曲率不对。国内市场上其他CAD平台软件则在偏移处理上问题较多,不但生成错误的图形,甚至个别的图形都无法偏移。
  通过比较可以看出,在此常用的关键功能上,ICAD平台软件ICAD2008i“实用性”表现良好,可以在多种复杂环境中运用自如,而其他国产CAD平台软件开发深度明显不足,距离真正实用还有很长的路要走。
  国产软件的崛起,正在引领整个行业从国外寡头技术和产品的主导时代进入以用户应用为导向的时代。而如何才能真正满足设计师的需求,部分厂商却走了歪路,仅仅把一个不成熟的产品急着推向市场,去炒概念。
  要想真正地满足广大用户正确选型的要求,提供良好的本土化解决方案,国产CAD平台企业必须静下心来,抛开一切浮躁,加大开发力度,开发设计师真正需要的产品,真正实用的产品。
  围绕企业创新设计能力的提高和网络计算环境的普及,CAD技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智能化四方面。
  1)标准化除了CAD支撑软件逐步实现ISO标准和工业标准外,面向应用的标准构件(零部件库)、标准化方法也已成为CAD系统中的必备内容,且向着合理化工程设计的应用方向发展。
  传统形式的手画工程图已经有了成熟的国际标准,相互都能理解。而存储在磁盘、光盘上的形形色色的CAD二进制数字记录,要想实现标准化就复杂、困难得多。由于STEP标准涉及的面非常宽,众口难调,标准的制定过程十分缓慢,存在问题很多。而在我国,CAD应用工程的实施具有更加严密的组织领导体系,而且实际从事CAD应用软件开发的单位相对比较集中,起步比国外晚,不存在要与过去开发的老系统保持兼容问题。CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上,为了支持异构跨平台的环境,就要求它应是一个开放的系统,这里主要是靠标准化技术来解决这个问题。
  目前标准有两大类:一是公用标准,主要来自国家或国际标准制定单位;另一是市场标准,或行业标准,属私有性质。前者注重标准的开放性和所采用技术的先进性,而后者以市场为导向,注重考虑有效性和经济利益。后者容易导致垄断和无谓的标准战。因此提出应对传统的标准化工作进行革新。有专家建议标准革新的目标是公用标准应变成工业标准,也就是说革新后仍应以公用标准为基础,不过要从工业标准中吸收其注重经济利益和效率的优点。另外,也有人提出现在制定标准的单位很多,但是标准制定过程却没有标准,这也是标准革新过程中值得考虑的问题。这些观点对我国制定CAD标准也许有所启迪[3]。
  2)开放性CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口95/98/NT和UNIX平台上,在JavaLINUX平台上也有CAD产品,此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境,甚至这类环境可开发其内核源码,使用户可定制自已的CAD系统。
  3)集成化CAD技术的集成化体现在三个层次上:其一是广义CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP经过多种集成形式成为企业一体化解决方案,推动企业信息化进程。其二,是将CAD技术能采用的算法,甚至功能模块或系统,做成专用芯片,以提高CAD系统的效率;其三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。
  国际CAD商品系统开发的另一个趋势是在全球范围内优选最成功的功能构件,进行集成。至今最成熟的几何造型平台有两家:Parasolid和ACIS;几何约束求解构件有一家,它的主要产品是2D和3DDCM[4]。我国开发的机械CAD应用系统已经部分采用ACIS和Parasolid平台,这是合理的。但是国际上近来又有一种思潮,要求软件开发自由化,以免受制于一、二家公司垄断性产品的束缚。这就是选用Linux操作系统以及在它基础上开发各种共享软件,开放源程序。我国也在酝酿自主开发因特网、操作系统、以及各种办公的国产化系统。这时,自研制几何造型通用平台和各种功能构件也将提上议事日程,我们要及早做好准备。
  4)智能化设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域,智能CAD是CAD发展的必然方向。从人类认识和思维的模型来看,现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动(包括形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式)往往是束手无策的[5]。因此,智能CAD不仅仅是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合,更要深入研究人类设计的思维模型,并用信息技术来表达和模拟它。这样不仅会产生高效的CAD系统,而且必将为人工智能领域提供新的理论和方法。CAD的这个发展趋势,将对信息科学的发展产生深刻的影响。
  按地区行业组织制造业信息化,推动传统产业改造,大力向小型民营企业的发展创造新的增长点,要壮大支持服务的手段,建立支持服务的体系,尤其要创造信息网络化环境,这个网络化环境没有地区行业支持,靠一个企业内部是无法完成的[6]。在这里我有三点建议:首先,要充实加强产业联盟,推进CAD产业的优化发展;第二要促进研究CAD产业的政策发展,制定市场规范、指南,建立CAD产品服务的质量评测和体系;第三,继续支持国家级产业化、信息化技术发展中心的建设,支持制造业信息化标准规范的研究、制定和实施,组织协调CAD软件,重新树立信息的交换标准。
  总之,国产化CAD软件究竟如何发展,要看到它的内在定律,但国产化软件不排斥学习国外先进技术。通过企业应用,看到CAD是一种知识化产品,要经过培训、服务才能发挥最大效益。首先要拓宽市场领域,开创信息化的新模式。创新是产业化灵魂,要观念创新、技术创新、管理创新。要调整关系,转换机制,转换机制核心是落实知识
  产权。要抓服务,保质量,以用户满意作为最高标准,最后要学会积极运作,创效益,增财富。
  
  参考文献
  [1]魏军英,丁淑辉.浅谈先进制造技术环境下现代CAD技术的发展[J].现代制造技术,2007(3).
  [2]周冰.未来CAD发展趋势[J].微型机与应用,2008(3).
  [3]王翔宇.机械CAD技术的发展及应用[J].黑龙江科技信息,2008(7).
  [4]雷毅.CAD软件发展,观念、环境、机制是关键[J].机械工业信息与网络,2008(6).
  [5]商信.我国软件发展思路[J].企业技术开发,1999(5).
  [6]杨燕萍,曹丽君,王刚.CAD技术在企业中的应用与发展的研究[J].商场现代化,2008(10).
  [7]何佳,万艳玲.基于CADDS5的舰船电缆设三维设计方法[J].船海工程,2008(3).


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