CAD技术的发展趋势展望
先进制造技术网站
一、CAD技术的发展趋势
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。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。从80年代中期起,ISO国际标准化组织着手酝酿制订这类标准,称作ISO10303《产品数据表达与交换标准》,简称STEP。它要涵盖所有人工设计的产品,采用统一的数字化定义方法。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。如果我国采取主动贯彻STEP积极思想的方针,不纠缠于过分繁琐的技术细节,针对我国的现实需要和技术发展前景,及早统一协调自主开发软件的数据模型,这将有助于推动国内CAD界的学术研究风气,促进CAD软件开发水平的大幅度提高。这种主动出击的策略要比单纯等待STEP标准草案一版一版更新有利得多。回顾历史,CAD和计算机图形学的国际标准制定总是滞后于市场上的工业标准。CAD产品更新频繁。谁家产品的技术思想领先,性能最好,用户最多,主导了市场,谁就是事实上的工业标准。CAD技术的发展不是一种纯学术行为,它是在高技术产品所固有的激烈市场竞争中不断向前推进,永无止境。
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。通过总结这个领域几十年标准化工作的经验,不少标准化专家已认识到存在的问题,这已经成为进一步制定标准的障碍。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。
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Java LINUX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。目前创新设计能力(CAD)与现代企业管理能力(ERP、PDM)的集成,已成为企业信息化的重点;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。应运而生的虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业就是该集成层次上的应用。
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3D DCM。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。