聚焦CAD軟件技術(shù)最新發(fā)展趨勢(shì)
進(jìn)入21世紀(jì)，CAD造型技術(shù)在理論上并沒有出現(xiàn)人們期待已久的重大突破，但是在應(yīng)用和實(shí)用技術(shù)方面還是取得了不少的進(jìn)展，這表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
圖形交互功能改進(jìn)
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具。既為工具，則務(wù)求易學(xué)好用、得心應(yīng)手，形成一個(gè)友好的、具有某種智能化的工作環(huán)境。這樣的工作環(huán)境可以開拓使用者的思路，解放其大腦，讓其集中精力于設(shè)計(jì)創(chuàng)作，而并非軟件的操作次序或使用規(guī)則。
1.智能化的圖標(biāo)菜單
多層次的彈出式或下拉式菜單已不能滿足使用者的需求。良好的菜單結(jié)構(gòu)可以使設(shè)計(jì)周期提前20%～50%。智能化的圖標(biāo)菜單結(jié)構(gòu)是CAD軟件今后的發(fā)展趨勢(shì)。
好的菜單結(jié)構(gòu)是：用戶在圖形操作區(qū)和菜單區(qū)之間移動(dòng)光標(biāo)的次數(shù)要盡量少，菜單層次要盡量少，菜單要直觀、簡潔、明了，菜單項(xiàng)排列要根據(jù)使用頻率自動(dòng)組合、調(diào)節(jié)位置，操作指令結(jié)構(gòu)要十分簡化。
2.“拖放式”造型
設(shè)計(jì)就是靈活的修改。直觀地、實(shí)時(shí)地對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行“拖放式”的設(shè)計(jì)與修改一直是設(shè)計(jì)人員追求的目標(biāo)。在變量化技術(shù)的支持下，利用形狀約束和尺寸約束可以分開處理的靈活性，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件上的常見特征直接以拖動(dòng)方式直觀、實(shí)時(shí)地進(jìn)行圖示化編輯修改的功能。今后的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)智能化的、完全的“拖放式”造型。
3.動(dòng)態(tài)導(dǎo)引器
目前在某些軟件中，伴隨光標(biāo)而隨時(shí)隨地彈出菜單的操作模式已經(jīng)越來越多。隨著光標(biāo)的移動(dòng)，動(dòng)態(tài)導(dǎo)引器自動(dòng)拾取、判斷所有的模型元素的種類及空間相對(duì)位置，理解使用者的設(shè)計(jì)意圖，記憶常用的步驟，并提示使用者下一步可能要做的工作。這是軟件智能化的一個(gè)很好的應(yīng)用范例。
應(yīng)用功能改進(jìn)
1.發(fā)展功能高度集成化的CAX體系
在CAD軟件中，軟件改進(jìn)主要有兩種途徑。一是改進(jìn)整體性能，優(yōu)化內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，改進(jìn)易用性;一是改進(jìn)功能集成性，在一個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用功能集成。即用一個(gè)CAX軟件來快捷地、一路暢通地開發(fā)出客戶所需要的產(chǎn)品。預(yù)計(jì)在市場(chǎng)上形成完善、強(qiáng)大的CAX體系只需3～5年的時(shí)間。
例如，從工業(yè)設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化，即CAID與CAD的集成，以確保設(shè)計(jì)人員可以完全自由地表達(dá)自己的意圖，從產(chǎn)品外觀到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來自由流暢地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、性能或結(jié)構(gòu)改進(jìn)以及高級(jí)渲染著色。
2.知識(shí)融合技術(shù)
知識(shí)融合技術(shù)是能夠進(jìn)行自動(dòng)化過程設(shè)計(jì)、管理可能性因素和實(shí)踐性因素的一門技術(shù)。它讓用戶能夠創(chuàng)建和保存自己的規(guī)則和過程，物理、化學(xué)或者在其它領(lǐng)域創(chuàng)建的工程規(guī)則都可以被集成，例如裝配材料的花費(fèi)、加工公差的極限、沖壓的工序和模具注射過程等項(xiàng)目都可以保存和評(píng)估，并且大量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程處理。用戶可以方便地選擇他們所需要的方案，就如同現(xiàn)在建造參數(shù)化特征一樣簡單。大量的過程自動(dòng)化可以為工業(yè)界帶來可重復(fù)利用過程的革命。
3.特定工業(yè)過程的智能向?qū)?BR> 過程向?qū)诤狭藰I(yè)界特有的過程知識(shí)，把設(shè)計(jì)技術(shù)中復(fù)雜的因素連接到了自動(dòng)的過程當(dāng)中。例如EDS的NX軟件有許多智能化的過程向?qū)В鹤⑺苣＞呦驅(qū)А⒓?jí)進(jìn)模具向?qū)АX輪工程向?qū)А_壓工程向?qū)А⒑附又怼⒓庸＜翌檰枴?qiáng)度向?qū)А?yōu)化向?qū)У取＿@些過程向?qū)O大地改進(jìn)工作流程的效率，生產(chǎn)率可以成倍提高。
4.系統(tǒng)化造型
使用系統(tǒng)化造型，設(shè)計(jì)者能夠通過改變產(chǎn)品中的任何零件，進(jìn)行各種變型，來查看完整的產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程。新一代的CAD軟件將參數(shù)化造型技術(shù)提升到了更為高級(jí)的系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的層面上。系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)參數(shù)可以由產(chǎn)品向下驅(qū)動(dòng)其子系統(tǒng)、裝配以及最終的零件。對(duì)于產(chǎn)品定義模板的修改將通過自動(dòng)化的途徑，控制并映射到所有相關(guān)的子系統(tǒng)和零部件之上。
系統(tǒng)功能改進(jìn)
1.CAD軟件中加入PDM功能
具有PDM功能的CAD軟件正在逐漸為用戶所認(rèn)識(shí)和接受。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)協(xié)同是未來CAD的主要發(fā)展方向之一。設(shè)計(jì)協(xié)同的虛擬會(huì)議可促進(jìn)設(shè)計(jì)人員之間自由討論、發(fā)表見解，團(tuán)隊(duì)能夠把想法立體化，并立即見到在產(chǎn)品所有方面的結(jié)果。通過消除通訊瓶頸，設(shè)計(jì)協(xié)同功能能解決在工程師、供應(yīng)商與客戶間對(duì)關(guān)鍵產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題的協(xié)調(diào)工作。當(dāng)團(tuán)隊(duì)成員正工作在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方方面面，而且是位于不同國家、城市或設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)時(shí)，設(shè)計(jì)協(xié)同使異地?cái)?shù)據(jù)共享成為可能，即使位于同一辦公樓的團(tuán)隊(duì)也能從實(shí)時(shí)共享與檢查設(shè)計(jì)改變中獲益。
2.PLM環(huán)境中的CAD
在PLM解決方案中，CAD功能是其中必不可少的一個(gè)有機(jī)組成部分，簡稱為PLM3D。在PLM環(huán)境中的CAD功能與獨(dú)立運(yùn)行的CAD軟件在使用的定位上有一定的層次上的差異。獨(dú)立的CAD軟件強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，具有PDM功能的CAD軟件強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的共享，而PLM中的CAD功能則強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)的管理，以及基于這些數(shù)據(jù)而工作的各地、各企業(yè)、各部門、各工作組之間的協(xié)同。
在PLM的中性CAD數(shù)字化模裝中，利用JT格式，可實(shí)現(xiàn)多CAD數(shù)據(jù)來源的虛擬產(chǎn)品的整機(jī)大裝配，以及對(duì)零部件廠商的協(xié)作管理，還可以以PLM3D來作為數(shù)字化工廠布置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以作為后期產(chǎn)品維護(hù)/維修的仿真數(shù)據(jù)。
圖形交互功能改進(jìn)
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具。既為工具，則務(wù)求易學(xué)好用、得心應(yīng)手，形成一個(gè)友好的、具有某種智能化的工作環(huán)境。這樣的工作環(huán)境可以開拓使用者的思路，解放其大腦，讓其集中精力于設(shè)計(jì)創(chuàng)作，而并非軟件的操作次序或使用規(guī)則。
1.智能化的圖標(biāo)菜單
多層次的彈出式或下拉式菜單已不能滿足使用者的需求。良好的菜單結(jié)構(gòu)可以使設(shè)計(jì)周期提前20%～50%。智能化的圖標(biāo)菜單結(jié)構(gòu)是CAD軟件今后的發(fā)展趨勢(shì)。
好的菜單結(jié)構(gòu)是：用戶在圖形操作區(qū)和菜單區(qū)之間移動(dòng)光標(biāo)的次數(shù)要盡量少，菜單層次要盡量少，菜單要直觀、簡潔、明了，菜單項(xiàng)排列要根據(jù)使用頻率自動(dòng)組合、調(diào)節(jié)位置，操作指令結(jié)構(gòu)要十分簡化。
2.“拖放式”造型
設(shè)計(jì)就是靈活的修改。直觀地、實(shí)時(shí)地對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行“拖放式”的設(shè)計(jì)與修改一直是設(shè)計(jì)人員追求的目標(biāo)。在變量化技術(shù)的支持下，利用形狀約束和尺寸約束可以分開處理的靈活性，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件上的常見特征直接以拖動(dòng)方式直觀、實(shí)時(shí)地進(jìn)行圖示化編輯修改的功能。今后的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)智能化的、完全的“拖放式”造型。
3.動(dòng)態(tài)導(dǎo)引器
目前在某些軟件中，伴隨光標(biāo)而隨時(shí)隨地彈出菜單的操作模式已經(jīng)越來越多。隨著光標(biāo)的移動(dòng)，動(dòng)態(tài)導(dǎo)引器自動(dòng)拾取、判斷所有的模型元素的種類及空間相對(duì)位置，理解使用者的設(shè)計(jì)意圖，記憶常用的步驟，并提示使用者下一步可能要做的工作。這是軟件智能化的一個(gè)很好的應(yīng)用范例。
應(yīng)用功能改進(jìn)
1.發(fā)展功能高度集成化的CAX體系
在CAD軟件中，軟件改進(jìn)主要有兩種途徑。一是改進(jìn)整體性能，優(yōu)化內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，改進(jìn)易用性;一是改進(jìn)功能集成性，在一個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用功能集成。即用一個(gè)CAX軟件來快捷地、一路暢通地開發(fā)出客戶所需要的產(chǎn)品。預(yù)計(jì)在市場(chǎng)上形成完善、強(qiáng)大的CAX體系只需3～5年的時(shí)間。
例如，從工業(yè)設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化，即CAID與CAD的集成，以確保設(shè)計(jì)人員可以完全自由地表達(dá)自己的意圖，從產(chǎn)品外觀到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來自由流暢地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、性能或結(jié)構(gòu)改進(jìn)以及高級(jí)渲染著色。
2.知識(shí)融合技術(shù)
知識(shí)融合技術(shù)是能夠進(jìn)行自動(dòng)化過程設(shè)計(jì)、管理可能性因素和實(shí)踐性因素的一門技術(shù)。它讓用戶能夠創(chuàng)建和保存自己的規(guī)則和過程，物理、化學(xué)或者在其它領(lǐng)域創(chuàng)建的工程規(guī)則都可以被集成，例如裝配材料的花費(fèi)、加工公差的極限、沖壓的工序和模具注射過程等項(xiàng)目都可以保存和評(píng)估，并且大量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程處理。用戶可以方便地選擇他們所需要的方案，就如同現(xiàn)在建造參數(shù)化特征一樣簡單。大量的過程自動(dòng)化可以為工業(yè)界帶來可重復(fù)利用過程的革命。
3.特定工業(yè)過程的智能向?qū)?BR> 過程向?qū)诤狭藰I(yè)界特有的過程知識(shí)，把設(shè)計(jì)技術(shù)中復(fù)雜的因素連接到了自動(dòng)的過程當(dāng)中。例如EDS的NX軟件有許多智能化的過程向?qū)В鹤⑺苣＞呦驅(qū)А⒓?jí)進(jìn)模具向?qū)АX輪工程向?qū)А_壓工程向?qū)А⒑附又怼⒓庸＜翌檰枴?qiáng)度向?qū)А?yōu)化向?qū)У取＿@些過程向?qū)O大地改進(jìn)工作流程的效率，生產(chǎn)率可以成倍提高。
4.系統(tǒng)化造型
使用系統(tǒng)化造型，設(shè)計(jì)者能夠通過改變產(chǎn)品中的任何零件，進(jìn)行各種變型，來查看完整的產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程。新一代的CAD軟件將參數(shù)化造型技術(shù)提升到了更為高級(jí)的系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的層面上。系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)參數(shù)可以由產(chǎn)品向下驅(qū)動(dòng)其子系統(tǒng)、裝配以及最終的零件。對(duì)于產(chǎn)品定義模板的修改將通過自動(dòng)化的途徑，控制并映射到所有相關(guān)的子系統(tǒng)和零部件之上。
系統(tǒng)功能改進(jìn)
1.CAD軟件中加入PDM功能
具有PDM功能的CAD軟件正在逐漸為用戶所認(rèn)識(shí)和接受。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)協(xié)同是未來CAD的主要發(fā)展方向之一。設(shè)計(jì)協(xié)同的虛擬會(huì)議可促進(jìn)設(shè)計(jì)人員之間自由討論、發(fā)表見解，團(tuán)隊(duì)能夠把想法立體化，并立即見到在產(chǎn)品所有方面的結(jié)果。通過消除通訊瓶頸，設(shè)計(jì)協(xié)同功能能解決在工程師、供應(yīng)商與客戶間對(duì)關(guān)鍵產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題的協(xié)調(diào)工作。當(dāng)團(tuán)隊(duì)成員正工作在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方方面面，而且是位于不同國家、城市或設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)時(shí)，設(shè)計(jì)協(xié)同使異地?cái)?shù)據(jù)共享成為可能，即使位于同一辦公樓的團(tuán)隊(duì)也能從實(shí)時(shí)共享與檢查設(shè)計(jì)改變中獲益。
2.PLM環(huán)境中的CAD
在PLM解決方案中，CAD功能是其中必不可少的一個(gè)有機(jī)組成部分，簡稱為PLM3D。在PLM環(huán)境中的CAD功能與獨(dú)立運(yùn)行的CAD軟件在使用的定位上有一定的層次上的差異。獨(dú)立的CAD軟件強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，具有PDM功能的CAD軟件強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的共享，而PLM中的CAD功能則強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)的管理，以及基于這些數(shù)據(jù)而工作的各地、各企業(yè)、各部門、各工作組之間的協(xié)同。
在PLM的中性CAD數(shù)字化模裝中，利用JT格式，可實(shí)現(xiàn)多CAD數(shù)據(jù)來源的虛擬產(chǎn)品的整機(jī)大裝配，以及對(duì)零部件廠商的協(xié)作管理，還可以以PLM3D來作為數(shù)字化工廠布置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以作為后期產(chǎn)品維護(hù)/維修的仿真數(shù)據(jù)。
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