关于CAD技术深化应用的思考
黄 培
经过多年的推广，CAD技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。应用CAD技术起到了提高了企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的标准化等作用。近年来，我国CAD技术的开发和应用取得了长足的发展，除对许多国外软件进行了汉化和二次开发以外，还诞生了不少具有独立版权的CAD系统，如开目CAD、高华CAD、PICAD等，由于这些软件价格便宜，符合我国国情和标准，所以受到了广泛的欢迎，赢得了越来越大的市场份额。这些CAD软件为企业实现设计现代化提供了支持。
由于CAD技术解决的只是设计部门的自动化问题，而在生产制造型企业中，设计、工艺编制、制造与管理构成了主要的生产活动，所以，CAD技术是企业采用先进制造技术的基础，在企业甩掉图板之后，就自然地提出了CAD技术深化应用的要求。因此，CAD技术的深化应用可以概括为以下两个方面：
1. 进一步普及CAD软件，加强图档的管理，加强CAD技术的应用深度（三维造型、设计计算、优化设计等），提高CAD技术应用的效果。
2. 应用CAPP、CAM、MIS等单元智能技术。并在各个系统应用的基础上，建立企业级信息集成系统，应用先进制造技术，真正从整体上大大提高效率，降低成本。 进一步提高CAD技术的应用效果 CAD技术在企业中的应用，可以分为二维绘图、三维造型、零件设计、有限元分析和专用计算等。 二维绘图技术在企业应用情况较好，这一方面是国家大力推进甩图板工程，另一方面是由于二维绘图技术解决的是所有企业的共性问题。三维造型软件投资较大，所以采用的企业相对少一些，应用情况好的也相对少一些。零件设计、有限元分析和专用计算软件则普及率较低，由于这些系统都进行了一定的理论假设，所以其结果的可靠性稍低，应用难度也较大，只用于某些必须的场合。
要进一步提高CAD技术的应用效果，以下几点是最关键的：
1.建立局域网，将单机运行变为在网络上运行。这一步，许多大企业已经实施了。建立网络，主要是实现资源的共享和保密。
2.增加网络站点的容量，进一步提高普及率。有条件的企业争取达到一人一机的水平。
3.针对企业实际进行深入的应用开发。可以和CAD软件公司合作开发针对企业的专门的设计、计算和绘图功能。
4.加强对技术人员的技术培训。包括计算机基础知识、操作技能的培训和CAD软件的培训。企业应注重培养骨干，形成系统级和应用级两个梯队，使企业自身具有一定的开发能力，保证各类CAD系统的正常运行。
5.在进一步扩大二维绘图系统的使用时，应将提高效率作为一个根本上的标准。实际上，各个CAD软件由于原理不同，绘图效率的差别是很大的，通用的、适用面较广CAD软件由于要考虑多个行业的需要，自然较低，所以企业应选择适合自己专业的，专业级的CAD系统。例如，对于机械行业，企业应选择符合画法几何原理，适应工程师设计绘图习惯的CAD软件。只有这些软件才能够大大提高效率。
6.应该明确二维绘图系统和三维造型系统的关系，摆正它们的地位。有的企业认为，只要使用三维造型系统，CAD的应用就万事大吉了，这是不正确的。二维CAD系统和三维CAD系统是一种互相协调、互相集成的关系，企业可以使用三维CAD系统进行复杂零件的设计和装配设计，而大量常规零件设计和各种图纸的输出工作则由二维CAD系统就可以完成。各种系统通过标准的文件接口交换数据。
7.应用PDM系统应注意结合企业的实际。PDM（产品数据管理系统）包括了图档管理、项目管理、产品结构管理、图纸修改过程的管理等。项目管理比较适应于按照工程项目来进行设计的设计院，设计院的设计分工比较细，工程相对比较大，对PDM中的项目管理需求大一些。对于企业需要的主要是图档的查询与管理，产品结构管理等。
8.在应用CAD系统时，企业应考虑与CAPP、MIS、CAM的集成，注意选择能够提供系列化软件的软件公司，除保证数据的兼容性以外，更重要的是各模块之间功能的协调配合。例如PDM中审核CAD的图纸时，必须能够设定访问图纸的权限，使用一家公司的产品比较容易实现。
9.在应用CAD系统时，企业应将软件公司的服务放在一个重要地位来进行考虑。目前，大多数国外公司在中国的人员较少，有的公司甚至只有几个人，服务较差。而国内自主版权的CAD软件公司，一般都在全国建立了办事处，技术服务较好。
总的来说，CAD软件是一种设计工具，关键在于普及。企业要注重根据实际需要选择经济实用的软件，同时建立相应的鼓励机制，促使工程技术人员自觉地甩掉图板，进行深层次的应用。
二 应用其他智能技术，实现企业级信息集成 在CAD技术进行推广的同时，CAPP、CAM和MIS系统也在企业得到了应用。但相对于CAD而言，这些技术的应用还处于起步阶段。 对于CAPP技术，国内外也开发了很多系统。虽然CAPP技术的理论研究十分深入，但由于工艺编制工作本身的复杂性和经验性，以及在CAPP技术的研究和开发中，存在着过于专用化、片面追求工艺设计的全面自动化、适应面窄等问题，所以使CAPP系统始终没有形成真正商品化的产品。 在这种背景下，全国最大规模的自主版权CAD软件公司之一--武汉开目集成技术有限责任公司利用长期的CAD软件开发成果和经验，从1995年开始了开目CAPP工具系统的开发，1997年底形成产品。开目CAPP系统把实用摆在首要地位，符合工程师的工艺编制思路，能够迅速甩掉图板和手册，大大提高工艺编制的效率。开目CAPP系统一经推出，就获得企业界的广泛好评，销售额迅速上升，已装机1000多套。 CAM技术在我国汽车、模具等行业已经开始采用UG、PRO-E等CAD/CAM集成系统，完成从复杂零件设计到自动生成数控代码，再自动在数控加工中心上进行加工的全过程，但由于这些系统软硬件价格十分昂贵，所以令中、小企业望而却步。另一方面，我国的电气、开关、模具等行业广泛地应用了数控钻、数控冲、线切割等经济型数控机床，配备相应软件取得了良好的应用效果。例如开目公司为福州第一开关厂开发的开目钣金CAD/CAM系统，实现了钣金件的三维设计、展开和冲孔等功能，可以选择各种刀具，直接生成数控代码，使用十分方便。应用CAM技术应该注意结合企业的实际情况，量力而行。 从八十年代末开始，许多企业和公司就开始开发各类管理系统，有的企业还应用了国外的MRP- II 软件。但总的来说，由于各个企业的人员、产品和生产模式差异很大，个性很强，所以一直没有得到普及。企业自主开发的MIS软件实用性较强，但大多数没有考虑到网络信息集成的需求，只是单元的应用系统，而MRP- II 软件由于价格昂贵，而且要求企业按照软件的模式进行管理和集成，所以在我国鲜有应用效果好的企业。为此，开目公司开发了开目MIS工具系统，实现了工具化和集成化，系统完全开放，可以采用各种自主开发的软件组件很快组合出企业需要的软件。实用性较高。 CAD、CAPP、CAM、MIS等单元的智能技术，是从企业生产的各个侧面来提高效率，推进自动化。如果仅使用这些单元智能技术，则其效果是相当有限的，企业要从整体上提高效率、改进技术、优化管理、降低成本，必须在计算机网络上将各种计算机辅助技术集成起来运用。企业级信息集成系统在企业的广泛推广应用，将从根本上改变现有企业生产管理的低效率，促进企业的技术进步及人员素质的提高，具有明显的社会效益和经济效益。 在这种情况下，开目公司已开始开发企业级信息集成系统。该系统包括CAD、CAPP、CAM、MIS等子系统。各个系统之间的集成首先表现在数据共享方面，进一步还表现在功能上的协调配合方面。如CAD中为CAPP所需特征获取而采用的基于特征和约束的参数化机制、特征提取与识别方法；又如PDM环境下CAD、CAPP进程控制与角色对CAD、CAPP功能设置上的要求；还如生产资源在生产实际环境中动态变化对CAPP中生产资源选用的影响等。 由多项单元技术向集成系统过渡，各单元的衔接是一个关键内容。各应用企业采用计算机集成技术将不仅是企业信息的集成，更重要的是企业的人员(设计人员、工艺人员、生产管理人员)从以往相对独立地工作到今后紧密配合地工作，这就必须有畅通的信息流通渠道和完善的事物流处理体系。
开目企业级信息集成系统包括以下内容：
1 建立符合中国实际的企业运行模型系统，模拟与仿真企业的生产与管理的软、硬件环境。
2 深入调查企业的设计、工艺产品规范及生产管理模式，抽取其中具有共性之处，构造积木式单元模块，包括CAD、特征识别、工艺决策、工艺表格填写、合同管理、库存管理、进货销售管理、设备管理、生产主作业计划调度、车间生产作业计划等。
3 建立PDM与CAD、CAPP的有机关联，包括设计任务分解，角色分派，进程控制。使PDM与CAD、CAPP数据上共享，功能上相互配合协调。
4 建立图形化的事物流处理进程编辑模块，实现企业内部事物处理在各单元模块之间有序运行，提高事物处理的自动化程度和降低对系统使用者计算机水平的要求。
5 开发企业信息集成系统的计算机多媒体教学演示光盘，提高培训手段。
应用企业级信息集成系统，无疑是CAD技术深化应用的趋势。企业可以根据自身的实际情况，统一规划、分布实施，从CAD技术的进一步普及开始，应用CAPP、MIS和CAM技术，充分考虑网络的信息集成。保证应用这些计算机辅助系统能够给企业带来持续、稳定的效益。
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