浅谈CAD技术的应用现状和发展趋势

浅谈CAD技术的应用现状和发展趋势

晁阳

(杨凌职业技术学院， 陕西 杨凌 712100)

摘要：CAD技术是21世纪最重要的三大工业技术之一，本文回顾了CAD技术的发展趋势和我国目前CAD技术的普及的现状，展望了CAD技术的未来。

关键词：CAD技术； 现状； 发展趋势

收稿日期：2015-03-11

作者简介：晁 阳(1984-)，男，陕西兴平人，讲师，主要从事电气自动化技术专业的教学与研究。

中图分类号：TP391.72

Application Status and Development Trend of CAD Technology

CHAO Yang

(Yangling Vocational and Technical College, Yangling, Shaanxi 712100, China)

Abstract:CAD technology is one of the three most important industrial technologies in the 21st century. This paper reviews the development trend of CAD technology and its present situation of popularization in our country, and describes the prospect of CAD technology in the future.

Key words: CAD technology; present situation; development trend

在全球经济飞速发展的大背景下，电子技术日新月异，计算机也成为日常不可获取的工具。在此基础上计算机辅助设计(简称CAD)技术有了大规模的发展。CAD技术是专门从事工程和设计的科研和技术人员，使用在CAD系统依照产品的设计程序进行设计的一项技术，该技术可以对工程和产品进行分析计算、几何建模、图形绘制、仿真、工程数据库管理，它是人类大脑的智慧和技术创新及与计算机系统相结合的产物。目前CAD技术在机械工业、化工轻工、汽车电子、飞机船舶、建筑路桥等多个领域和行业已经有了广泛的使用，这使传统行业的设计和制造无论在形式上还是思想上都发生了根本变化。CAD技术的使用在生产业中带来了巨大的社会效益和经济效益，在制造业和信息化产业领域已经发挥出十分重要的作用。

1世界CAD技术发展的历程

{STCAD技术萌发于上世纪50年代后半段，1959年12月，在MIT召开的一次计划会议上，CAD的概念被明确提出。通过这次会议，研制CAD试验的基础准备条件逐渐具备，硬、软件的准备工作也基本完善。1963年，美国IE·Sutherland博士在他的论文中提出了“人机对话图形系统”和“SKETCHPAD系统”的观点，首次提出了计算机图形学、交互技术、分层储存的数据结构等新思想，极具创造性，开辟了人机交互的设计方法，为CAD的广泛应用打下了坚实的理论基础。美国通用汽车公司为了使其产品更具有市场竞争力，在1964年成功开发了DAC-I系统，将其应用于汽车玻璃线性设计并取得良好效果，这是最早的将 CAD运用到具体生产中的系统。此后，随着计算机、绘图机等硬件设备的研制日益成熟和使用更加广泛，加上技术人员和对图形数据处理方法的研究进一步深入，CAD技术逐渐形成，从二维电路设计应用到三维造型设计， CAD技术越来越实用化，并且在全世界范围内得到迅猛发展。20世纪70年代，CAD技术已经被广泛应用到许多工程和产品设计领域，随着计算机硬件性能不断提高、价格不断下降，运用在小型和超小型计算机上的CAD系统进入市场并成为主流。此时CAD的主要功能仍然为二维绘图，三维集合造型开始被研究。20 世纪80年代，科技出现了迅猛的发展，计算机使用超大规模集成电路后生产成本极大下降，此时的计算机硬、软件的功能也都达到了新的水平，较高的性能和低廉的价格使CAD的硬件配置和软件使用成本能够被中、小型企业接受，CAD技术不再被大型企业所垄断，进一步被普及和推广，进入高速发展阶段。Autodesk公司自1982年推出计算机辅助设计与绘图软件糸统(AutoCAD)以来，多次更新版本，改善功能，市场占有率和影响力有了较大的提高。20世纪90年代后，随着CPU速度及内存、硬盘容量的增加，在微型计算机平台下运行的CAD系统也就成为主流了，随着制作方不断提升系统性能和降低生产成本，系统的出售价格逐渐降低， CAD技术更加普及，开始在工程设计和施工领域全面普及并成为必不可少的设计工具。

2我国CAD技术的现状

2.1　我国CAD技术发展历程

20世纪70年代，我国开始对CAD技术进行研究，主要是针对应用在航空和造船领域的二维绘图软件。70年代初，设计人员借助计算机对一些复杂的工业产品的设计、科学计算、曲线拟合数值等进行设计和计算，速度、精确性和工作效率得到大幅提高。在此过程中也培养了一批质量较高的计算机应用队伍，他们成为CAD技术研究开发的骨干力量。随着我国工业发展的需要，大量数控机床被引进，数控自动编程系统的研究开发已经成为工作重点，70年代中期，国内一些科研实力较强的单位和高校开始开发和研究了数控自动编程语言并将其应用于生产。航空工业和机械工业等相关部门还开发出了针对数控铣床、车床、加工中心、线切割机、火花切割机等机床的系统，类似于国标APT数控语言。在此过程中成长起来的技术人员成为日后我国CAD/CAM技术的发展和推广应用的核心力量。

20世纪80年代，部分大型设计院和企业引进CAD系统，在国家“七五”计划期间，我国CAD技术快速发展并普及开来。在《重点机械产品计算机辅助设计(CAD )系统开发》这个国家重点科技攻关项目中，共设三大课题40个专题集，全国高校、科研单位、工厂等共计30多个单位的2 500多科研和工作人员参与项目攻关。与此同时，各工业领域和部门也开展了针对具有本行业特点的CAD/CAM 技术攻关。上世纪90年代以来，国内许多科研单位、大型企业、高校都致力于CAD系统的开发和科研工作，相继开发了用于绘图、分析、计算和图纸档案管理的CAD软件。Autodesk公司开发生产的的AutoCAD软件是目前国际上使用最多的CAD软件，国产的CAD类软件有华正CAXA电子图版、浙大2DDS, 华中理工大学的IUTECAD和中科院开发的DICAD。

自20世纪90年代后，我国在CAD技术的开发、研究和推广上有较大进展，但相较于发达国家仍有很大差距。国内CAD软件功能相对比较单一、集成度低、稳定性差、缺乏竞争力，对于工程设计和施工人员来说，CAD系统仅仅只是摆脱传统手工制图的工具，很多CAD系统深层次的功能没有得到充分应用，使用CAD技术进行产品设计、仿真和计算的比例还需进一步提高。对CAD系统二次开发的力度不够，这些都极大的制约了CAD技术在制造产业发回更大的作用。

2.2　我国CAD技术应用中的不足

过去20年里，我国CAD技术发展成果显著，也研发了许多自主版权的CAD产品，但与发达国家相比，还存在一定差距，主要体现在以下方面。

①后续资金不足，商品化程度较低，营销手段落后。产品过分追求“填补空白”等技术指标，对市场不够充分重视，无法满足市场的需求。产品研发和推广的后续资金不足，难以继续推广，CAD软件产品化的过程十分困难。加之营销手段比较原始，营销工作十分滞后，售后服务也不完善。

②国家对标准的制定有待提高，企业缺乏认识和重视。自主研发的CAD产品质量问题过多，稳定性和可靠性都比较差，这主要依赖于国家对软件标准的科学制定和执行，促使研发和生产环节首先面向市场，其次建立稳定的质量保证关系。 企业对CAD/CAM技术的认识不够，简单的认为这就是一个由手工绘图到计算机绘图的转变，而不是一次企业设计、生产经营的革命，这也使得CAD技术的推广变得艰难。

③专业技术人员缺乏。研究表明，在我国从事CAD技术基础研究、标准化制定的研究型人才，从事科研成果转化的开发型人才，能够熟练应用CAD技术进行产品设计的应用型人才等都相对比较缺乏，已经在职的工程技术人员对CAD技术的认识和掌握也不是十分充分，这也是制约我国CAD技术发展的一个重要原因。

2.3　对我国CAD技术发展的几点建议

①注重专业CAD技术人员的培养。发达国家的企业高度重视对专业技术人员的培养和培训，并且不断加大投入力度，其中对于人才的培养经费占到经费的70%。致力于培养各领域、各行业的CAD基础开发人才和专业技术人才，是我国未来很长时期需要借鉴和学习的方向。

②重视二次开发，保证CAD技术先进性。为了加快CAD技术开发的步伐，应该利用现有的技术，对其进行二次开发，形成自己的技术成果，并且保持成果的先进性、前沿性、实用性，尽量避免重复开发，以便提高效率和节约人力和资金。

③着眼市场，重视营销。坚持以市场为导向，提前明确市场定位，以市场和用户为宗旨，弱化技术指标，开发和生产出符合市场需求，使用户满意的产品。同时要加强营销管理工作，加大宣传、产品发布、售后等工作的力度。

3CAD技术的发展趋势

我国工业正面临着经济全球化的大环境，市场全球化和品种多样化的需求必将使新技术、新工艺围绕CAD系统展开研发与革新。所以集成化、智能化、参数化、网络化也必将成为CAD系统发展趋势的主要方向。

3.1　集成化

集成化的目标是提高产品设计生产的自动化程度，是目前CAD技术发展的主要趋势之一。要求CAD系统的硬件和软件功能齐全，生产的每一个阶段都有效的使用CAD技术，要求CAD系统内部各模块之间有集成，或多种CAD系统之间有集成。

3.2　智能化

设计工作是一个反复修改的过程，设计者应将多门专业知识融会贯通并在CAD中实现，这样才能得到较好的设计结果。然而，目前的CAD系统无法解决此类问题。随着人工智能的发展，可将人工智能技术引入CAD系统中，使CAD可以模拟人的思维，模拟专家解决问题的过程，利用已有的数据，通过分析和运算，得到令人满意的设计效果。这也是CAD技术发展的主要趋势之一。

3.3　参数化

伴随着计算机的硬件技术的发展日益先进，CAD技术也逐渐从一维绘图发展到二维绘图再发展到到三维建模。参数化、变量化的设计思想和特征造型似的工作效率极大提高，有效地减少了设计工作量和重复劳动，这也是CAD技术的发展趋势之一。用参数来约束设计对象，能够使形状结构的设计结果更精确和完整的表达，从而为建立产品的集成信息模型服务。

3.4　网络化

当今世界互联网技术和电子商务突飞猛进，基于互联网的CAD产品,能使二维图纸以电子形式更加高效的传播，设计人员可以通过互联网快速传输文件，实时进行交流和协作，生产企业通过这种网络协作的模式，降低设计与制造成本、提高产品质量，加快新品上市速度。

参考文献：

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