淺析CAD 技術(shù)及發(fā)展趨勢

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從第一臺計(jì)算機(jī)問世至今，人們從未停止
過將他的應(yīng)用推廣到各個(gè)領(lǐng)域的嘗試。近一個(gè)
世紀(jì)過去了，正如先前人們所希望的那樣，計(jì)算
機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)遍布了我們生活的每行每業(yè)。事
實(shí)上，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為我們學(xué)習(xí)、科研、生活中
所不可或缺的強(qiáng)有力的助手。就在計(jì)算機(jī)應(yīng)用
技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，一系列相關(guān)的新興科學(xué)也隨
之興起，CAD 技術(shù)便是其中之一。
CAD（COMPUTER AID DESIGN，即計(jì)算
機(jī)輔助設(shè)計(jì)）是指設(shè)計(jì)人員通過"人-機(jī)界面"與
計(jì)算機(jī)進(jìn)行"人-機(jī)對話"式設(shè)計(jì)，它充分利用計(jì)
算機(jī)快速準(zhǔn)確的運(yùn)算和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)以及綜合
思維分析能力，并將其融為一體，用以解決工程
或設(shè)計(jì)問題，或是對某一物理過程的模擬。對于
不同的工程領(lǐng)域，CAD 具體內(nèi)容的重點(diǎn)有很大
的不同，例如，電子電路的重點(diǎn)在于節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)
表示其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；微波電路較多的研究其數(shù)學(xué)
模型及矩陣方程；機(jī)械和建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于
圖形技術(shù)；控制系統(tǒng)則主要用計(jì)算機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)
系統(tǒng)的建模、分析、設(shè)計(jì)和仿真等。
1 CAD 技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
CAD 技術(shù)產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)50 年代，是經(jīng)
過多年的計(jì)算機(jī)技術(shù)及外圍設(shè)備的發(fā)展而形成
的一門新的技術(shù)。目前CAD 技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)
用在機(jī)械、電子、航天、航空、汽車、船舶、輕工、紡
織、建筑、GIS、礦業(yè)、地測、公路、鐵路等領(lǐng)域。80
年代，由于超大規(guī)模集成電路的發(fā)展， 32 位微機(jī)
和大容量存儲芯片投入實(shí)際應(yīng)用，出現(xiàn)了超級
小微機(jī)、工程工作站、超級微機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)；
各種商業(yè)化的支撐軟件，如繪圖軟件、有限元分
析軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件等都相繼投入市場，帶
動(dòng)了包括CAD 技術(shù)在內(nèi)的大批新興技術(shù)的快
速發(fā)展。由于CAD 技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)
形成了一個(gè)以研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、推廣應(yīng)用到
銷售服務(wù)的一整套的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
1.1 國外CAD 技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在
1.1.1 基礎(chǔ)軟件商品化
國外的一些高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)公司，在基礎(chǔ)軟
件商品化方面，做了大量的工作。例如，在圖形
系統(tǒng)方面，美國Autodesk 公司推出的autocad
圖形軟件包，已經(jīng)發(fā)展到了2008 版本，成為微
機(jī)繪圖的主要基礎(chǔ)軟件。此外，如SDRC 公司的
I-DEAS，IBM 公司的CADAM,，Pro Engineer 等
都是在工程工作站上應(yīng)用的具有很強(qiáng)繪圖功能
的圖形基礎(chǔ)軟件。除此之外，在有限元分析、優(yōu)
化設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等方面，近年來，也相
繼推出了許多很實(shí)用的商品化軟件。由于這些
商品化軟件大量投入市場，極大地促進(jìn)了CAD
技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用。
1.1.2 推廣應(yīng)用普通化
由于硬件技術(shù)和軟件技術(shù)的不斷發(fā)展和完
善，持別是商品化基礎(chǔ)軟件的不斷推出，CAD 技
術(shù)在國外企業(yè)中應(yīng)用十分普遍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在發(fā)達(dá)
國家中，CAD 技術(shù)在制造企業(yè)中的應(yīng)用，其覆蓋
率高達(dá)70%以上，一些大中型企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，
全部由計(jì)算機(jī)完成。例如美國的通用汽車公司、
日本的大限公司、Mazak 公司等，在CAD 技術(shù)
的應(yīng)用方面，均已達(dá)到了非常高的水平。
1.1.3 極力推進(jìn)智能化、集成化。國外的
CAD 技術(shù)發(fā)展很快，目前已經(jīng)推出了第三代
CAD 軟件產(chǎn)品。第三代CAD 軟件產(chǎn)品以三維設(shè)
計(jì)為基礎(chǔ)，引入了人工智能技術(shù)，并把所有的功
能在單一的公共數(shù)據(jù)庫下集成起來，在數(shù)據(jù)庫
的支持下工作，實(shí)現(xiàn)了CAD 系統(tǒng)的真正集成。
1.2 我國的CAD 技術(shù)起步于上世紀(jì)60 年
代末，可以說與工業(yè)發(fā)達(dá)國家基本同步，我國在
CAD 技術(shù)的各個(gè)方面，開展了許多研究、開發(fā)和
推廣應(yīng)用工作，取得了巨大的成果，為生產(chǎn)力的
發(fā)展注入了技術(shù)進(jìn)步的因素，起到了可喜的促
進(jìn)作用。"八五"期間，根據(jù)抓應(yīng)用、促發(fā)展的方
針，又重點(diǎn)進(jìn)行了CAD 技術(shù)的推廣應(yīng)用工作。
根據(jù)2004 年抽樣調(diào)查的結(jié)果得知，機(jī)械電子行
業(yè)已擁有CAD 系統(tǒng)16076 套，航空航天工業(yè)系
統(tǒng)約有90%以上配備了不同檔次的計(jì)算機(jī)，工
程設(shè)計(jì)院90%以上的計(jì)算工作量、50%左右的
方案設(shè)計(jì)、30%左右的繪圖工作量是通過CAD
軟件來完成的。
我國在國產(chǎn)化CAD 軟件的開發(fā)方面，也取
得了新的發(fā)展。這對進(jìn)一步促進(jìn)CAD 技術(shù)在我
國企業(yè)中的應(yīng)用起到了很大的推進(jìn)作用。盡管
我國在CAD 技術(shù)的研究、開發(fā)和在企業(yè)中的推
廣應(yīng)用等方面，取得了很大的成績，但是與工業(yè)
發(fā)達(dá)國家相比，在應(yīng)用和開發(fā)的廣度和深度上，
還存在著很大的差距，主要表現(xiàn)在： (1)我國自主
版權(quán)的CAD 軟件，其商品化程度低、可靠性較
差、功能單一、集成化程度低，難以進(jìn)入市場。(2)
國內(nèi)CAD 技術(shù)的推廣應(yīng)用還很不普遍。據(jù)統(tǒng)
計(jì)，在制造業(yè)領(lǐng)域，真正使用CAD 技術(shù)輔助進(jìn)
行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，其覆蓋率還不足5%。(3)雖然引
進(jìn)了不少的CAD 軟件，但是其功能都沒有被充
分利用。而且CAD 軟件的引進(jìn)和應(yīng)用，在行業(yè)
之間和地區(qū)之間的發(fā)展也很不平衡。
近幾年來，CAD 技術(shù)正向著開放、集成、智
能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。
(1) 向融合各個(gè)領(lǐng)域高新技術(shù)的方向拓展。
如：多媒體技術(shù)、科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)
實(shí)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等。(2)向設(shè)計(jì)的全過程
拓展，采用一體化和智能化技術(shù)。如國外建筑工
程領(lǐng)域的多種CAD 平臺都可以支持從方案到
逼真的效果顯示，實(shí)現(xiàn)從建筑、結(jié)構(gòu)、工程設(shè)備、
概預(yù)算的整體設(shè)計(jì)過程。人工智能和專家系統(tǒng)
也開始比較廣泛地應(yīng)用于全過程設(shè)計(jì)中。(3)向
產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程拓展，進(jìn)行集成化和協(xié)同工
作。計(jì)算機(jī)集成工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的概念包括決策
支持、辦公自動(dòng)化、管理信息、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量
管理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)子系統(tǒng)、工程圖計(jì)算機(jī)輔
助管理子系統(tǒng)等。(4)向采用軟件先進(jìn)技術(shù)的方
向拓展。近幾年來，軟件技術(shù)有了兩大進(jìn)展：面
向?qū)ο蟮姆椒ê涂蛻魴C(jī)/服務(wù)器技術(shù)，它們正在
投入全方位運(yùn)用。由此可見，進(jìn)一步開展CAD
技術(shù)的研究、開發(fā)和在企業(yè)中推廣應(yīng)用工作，仍
是我國從事CAD 技術(shù)工作人員的一項(xiàng)繁重而
又十分迫切的任務(wù)。
2 研究CAD 目的和意義
2.1 有利于統(tǒng)計(jì)匯總等工程預(yù)算的計(jì)算
隨著AutoCAD 功能的不斷增強(qiáng)，其應(yīng)用領(lǐng)
域也在不斷增加，其應(yīng)用趨勢也不斷增長。目前
AutoCAD 已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、建筑、GIS、礦
業(yè)、地測、公路、鐵路等領(lǐng)域。然而隨著對Auto－
CAD 應(yīng)用的不斷深入，各種需求的不斷增加，
AutoCAD 自身處理和管理數(shù)據(jù)能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)
逐漸暴露出來。目前人們普遍關(guān)注的問題之一
就是能否利用AutoCAD 工程圖進(jìn)行一些統(tǒng)計(jì)
匯總等計(jì)算，如地測、公路、鐵路、建筑等系統(tǒng)的
統(tǒng)計(jì)匯總計(jì)算和工程概預(yù)算等問題。針對這一
問題，各行業(yè)中出現(xiàn)了各種應(yīng)用軟件，這些軟件
的一個(gè)共同特點(diǎn)是，都是利用各種AutoCAD 二
次開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)的，其最大的缺點(diǎn)是開發(fā)
難度大、開發(fā)周期長、對工程圖有確定的要求。
本文根據(jù)各種有關(guān)AutoCAD 二次開發(fā)的參考
文獻(xiàn)，提出了首先將AutoCAD 圖形數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)
化成SQL Server 用戶數(shù)據(jù)庫文件，再利用SQL
Server 用戶數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)匯總計(jì)算的強(qiáng)大功能，進(jìn)
行各種統(tǒng)計(jì)匯總等計(jì)算的方法。由于針對的是
AutoCAD 的圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)化，具有通用
性，應(yīng)用范圍廣，可以作為通用模塊，在其它開
發(fā)項(xiàng)目中重復(fù)利用，以使開發(fā)人員可以專注自
身核心代碼的編寫而不必?fù)?dān)心圖形數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)
化的問題，縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)效率。
2.2 有利于對圖形進(jìn)行大批量的修改
在AutoCAD 工程圖的繪制過程中，經(jīng)常需
要進(jìn)行不斷的修改，特別是在即將繪制完成的
時(shí)候，總是要進(jìn)行大批量的層屬性、顏色屬性、
線型屬性等的修改，這時(shí)如果將其圖形文件轉(zhuǎn)
化為數(shù)據(jù)庫文件，我們就可以通過在數(shù)據(jù)庫中
修改某些字段的值來達(dá)到對圖形進(jìn)行批量修改
的目的，不僅修改方便、快速、準(zhǔn)確，而且不容易
遺漏對某些實(shí)體屬性的修改。
2.3 有利于圖紙的管理和相互間繪圖的協(xié)
調(diào)
使用AutoCAD 進(jìn)行工程制圖時(shí)，經(jīng)常會產(chǎn)
生大量的圖紙，這些圖紙分散，不易管理，查找
也很繁瑣。同時(shí)，由于每個(gè)人負(fù)責(zé)的圖紙間的修
改，也容易造成圖形數(shù)據(jù)的不一致，通過將AutoCAD
圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行管理，
我們可以通過SQL Server 提供的用戶驗(yàn)證、事
件回滾、建立索引查找等各種機(jī)制，來保證數(shù)據(jù)
的一致性和對圖紙的批量管理，為AutoCAD 提
供更高的便捷和安全。

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2012-12-29 14:57 上傳

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