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对CAD应用软件开发问题的几点思考

2016/5/16    来源:互联网    作者:王春光  刘秀娟  赵凯      
关键字:发展趋势  系统  智能化  
CAD作为设计与制造业的辅助工具已经应用多年,技术不断完善和发展。对于CAD软件产品开发商来说,了解CAD技术发展趋势,掌握用户需求和市场行情,紧跟前沿技术发展,集中力量打好攻坚战,才能开发出前卫的、高效率的、具有广阔市场前景的优秀CAD应用软件。

    CAD(Computer Aided Design)作为设计与制造业的辅助工具已经应用多年,技术不断完善和发展。对于CAD软件产品开发商来说,了解CAD技术发展趋势,掌握用户需求和市场行情,紧跟前沿技术发展,集中力量打好攻坚战,才能开发出前卫的、高效率的、具有广阔市场前景的优秀CAD应用软件。

一、CAD软件发展趋势

    经过多年实践,从应用和实用技术方面讲,CAD软件的发展有如下趋势:

1、用户操作界面高效化

    为缩短产品设计周期,CAD应用软件的用户操作界面在使用上应力求高效率。用户对软件的操作主要是通过菜单完成,而目前CAD软件中的多层次级联菜单效率并不高。菜单结构的发展趋势是:用户在图形操作区和菜单区之间移动光标的次数少,菜单直观、简洁、层次少,菜单项排列能根据使用频率自动组合、调节位置,操作指令结构十分简化。

2、实体造型设计智能化

    直观地、实时地对三维实体进行“drag&&drop(拖放式)”的智能化设计与修改是设计人员追求的目标。在变量化技术的支持下,利用尺寸约束和形状约束可以分开处理的灵活性,实现对零件上的常见特征直接以拖动方式直观、实时地进行图示化编辑修改。

3、导引功能动态智能化

    CAD应用软件中,随着光标的移动而随时随地弹出菜单,动态导引器自动拾取、判断所有的模型元素的种类及空间相对位置,理解使用者的设计意图,记忆常用的步骤,并提示用户下一步可能要做的工作。

4、CAX体系功能高度集成化

    改进CAD软件整体性能和功能集成性,优化内部数据结构和算法,在一个软件体系结构下实现更多的应用功能集成。用一个CAX软件来快捷地、一路畅通地开发出客户所需要的产品。

5、特定工业过程向导智能化

    过程向导融合业界特有的过程知识,把设计技术中复杂的因素连接到自动的过程当中,改进工作流程的效率,成倍提高生产率。

6、CAD软件功能设计协同化

    CAD软件具有PDM(产品数据管理)等功能实现设计协同。设计协同的虚拟会议可促进设计人员之间自由讨论、发表见解,团队能够把想法立体化,并立即见到在产品所有方面的结果。通过消除通讯瓶颈,设计协同功能能解决在工程师、供应商与客户间对关键产品设计问题的协调工作。

二、目前市场上的重要CAD软件产品

    二维软件最有代表性的是美国的Autodesk公司的AutoCAD软件,它约占全球CAD用户60%的装机量,具有最广泛的用户群。AutoCAD是一种通用软件,一般要经过二次开发才能为我所用。目前国内的很多二维软件都是在AutoCAD平台上开发出来的。自主版权的国产二维软件,有开目CAD,华天CAD、中望CAD,CAXA等。目前国内二维软件已进入成熟阶段,软件的几何画法、尺寸标注、写汉字、图库标准等更适合国情。而且价格相对低廉(约是国外的三分之一),与外国软件相比更具竞争力。但选择国内软件需留意的是运行是否稳定,是否与其它流行的大型软件有双向数据传递接口,往后的升级能力如何。

    三维软件目前国际最为流行的机械工程CAD(设计)/CAE(工程分析)/CAM(制造)软件有十多种,各有所长,在中国市场上比较有竞争力、功能齐全的高档机械CAD/CAM软件有:美国SDRC公司的IDEAS软件、美国Siemens公司的NX软件、PTC公司的Pro/Engineer软件;中档机械CAD/CAM软件有SolidWorks、SolidEdge、MDT等三维软件;加工软件有以色列的Cimatron等软件。

三、企业对CAD软件产品的需求

    企业实施CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/ERP/OA/电子商务等信息集成一体化,在选择CAD软件时,通常考虑如下问题:软件功能能否满足用户的需求,即实用性;软件本身各方面功能如何,主要从智能化、标准化、集成化去评价;软件是否已经登记注册;运行是否稳定可靠;与其它系统的文件转换接口如何;软件是否具有较好的开放性,尤其指二次开发;人机界面是否易学易用;升级能力以及公司背景和售后的技术支持能力;价格因素。

    在选择二维CAD时着重考虑如下几方面:基本的二维图形绘制和编辑功能;各种符合我国标准的图面设置和标注工具(如视图、尺寸、公差标注、形位公差、粗糙度、剖面线等);标准件库,且符合国标;动态导航;标题栏、明细表绘制填写工具等;汉字输入系统;是否有一定的用户群。

    在选择三维CAD时着重考虑如下几方面:成熟的曲面造型能力;成熟的实体造型能力;成熟的特征造型技术;三维图转二维图的能力,是否全关联;是否有CAE、CAPP、CAM、MRP及PDM等模块,如果没有是否提供这些大型软件的双向数据传递接口;数据管理如何。

    市场上每个软件都有它的长处,只要所选的软件的长处是本企业最需要的,其三维CAD模块能提供各专业应用软件接口,为以后的CAE/CAPP/CAM/MRP/PDM的应用铺好路就行。

四、CAD软件设计的几个重要研究方向

    了解了用户需求和市场行情后,根据CAD技术应用发展趋势,目前CAD软件开发设计有以下几个重要方向,这也是我国“软件重大专项”三维CAD及产品创新设计系统研究开发和应用课题。

1、三维数字化设计核心系统

    三维数字化设计核心系统研究分为通用平台和核心构件两部分。核心构件包括几何引擎、约束求解器、图形管理和真实感图形渲染等;通用平台包括草图设计、零件设计、装配设计、工程图、数据交换接口和通用构件开发工具等。系统针对机械、家电、工程设计等行业和典型区域的应用,支持产品创新设计系统与行业应用软件系统的开发,并具有较强的稳定性、可靠性,形成具有自主知识产权的、支持Linux/Unix/windows等异构平台的软件产品。

    三维数字化设计核心系统应结合国产操作系统、数据库管理系统和中间件软件专项,集成二维CAD、产品数据管理系统(PDM)等资源,支持基于网络的协同设计、基于知识的过程设计、基于Web的产品数据浏览和传输;提供基于Web的客户化定制设计等专业化设计工具的开发基础;支持行业和区域应用,支持异地设计资源的管理和利用。

2、典型行业三维CAD应用系统

    针对机械、家电、工程设计等典型行业,在三维数字化设计核心系统基础上开发具有行业共性的专业化设计软件工具集和应用系统,为三维数字化设计核心系统在典型行业和区域的应用提供平台。工具集的开发应能带动一批专业应用系统的开发,促进创新设计技术的应用,并带动制造业信息化产业的发展。

    典型行业工具集应与三维数字化设计核心系统集成,能结合国产操作系统、数据库管理系统和重大应用软件专项,集成典型行业的CAD系统资源,带动一批行业应用。

3、计算机辅助产品创新设计软件的研究开发及应用

    为缩短设计周期,充分挖掘人才与知识的潜力与价值,提高人才、企业、产品的创新能力,提高研发效率,研究、开发计算机辅助创新设计的核心系统和通用平台及核心构件。

    (1)提高精确搜索以及阅读最新信息、技术资料的效率,包括:语义处理技术的应用;知识库的生成与管理;多个相关专业搜索引擎的调用等。

    (2)摆脱“思维定势”分析和解决问题,开拓个体的创造能力,包括:产品功能和工艺流程的分析,发现潜在问题;创新规律(或原理)的应用;多学科知识与原理的借鉴;产品进化趋势的预测等。

    (3)进行快速有效的智力资产管理以及企业智力资源的合理利用,包括:已有知识的管理与共享;新知识的产生;自主知识产权的保护等。

4、三维CAD及产品创新设计系统的推广应用

    结合省市制造业信息化工程的实施和工程行业对三维CAD及产品创新设计及系统的需求,提出典型行业和区域推广应用三维CAD及产品创新设计系统的整体解决方案;进行典型产品创新设计应用系统开发;实施行业和区域应用工程,提高行业、区域的创新能力和整体竞争能力;应用牵引,促进三维CAD及产品创新设计及系统的开发,促进省市对三维CAD系统的技术咨询公司和技术服务中心的发展,拉动国产操作系统和数据库管理系统的应用促进三维CAD及产品创新设计系统实现应用到千家万户的目标。

五、软件设计过程中应把握的几个问题

    CAD的应用目标是提高设计质量、传播和保存设计经验、提高设计效率、降低试制成本、提高设计管理水平等。

    在CAD软件设计中,应把握以下要点:三维CAD系统是技术创新和产品设计的有效辅助工具,三维设计是产品设计的最终出路;以三维设计软件为平台,应至少集成进来有限元分析软件组成应用系统,才能真正解决提高设计质量的问题;三维设计平台软件必须有投影生成二维工程图的功能,并有双相关连的能力;通过CAD系统软件,给工程师提供包含确定设计经验的应用程序,达到设计知识传递和保存的作用;CAD系统软件中应包含许多成熟的设计功能,直接参与设计过程,防止设计错误,符合专业设计的要求;三维CAD软件的使用,对于软件本身的功能、质量,对于软件应用的正规培训,对于售后技术支持,都提出了比二维设计系统更高的要求。

    还应说明的是,随着CAD应用软件和应用技术的不断发展,广大的设计人员对CAD系统的功能要求也越来越高。国内大多企业已不再满足于借助CAD系统来达到“甩图版”的目的,而是希望能使企业的设计人员从本质上减轻大量简单、重复、烦琐的工作量,集中精力于富有创造性的高层次创新设计活动中。由于三维CAD系统具有可视化好、形象直观、设计效率高、以及能为CIMS(集成制造系统)工程中各应用环节提供完整的设计、工艺、制造信息等优势,其取代传统的纯二维CAD系统已成为历史发展的必然。但是,由于我国目前的制造业基础的现状的制约,国内制造企业应用的整体技术水平和企业、人员的习惯定式等影响,二维图纸的应用不仅不会在短期内全部消亡,反而还会作为指导生产、制造的载体长期存在,并不断随着计算机软硬件平台的发展而飞速进步。因此,二维CAD软件仍具有一定的市场。

责任编辑:屈婷婷
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