工程CAD绘图技术的应用和发展利弊分析

王小川

【摘要】CAD技术在工程中的大量应用，优缺点明显。

【关键词】CAD技术；工程设计；应用；发展

[文章编号]1619-2737（2016）01-28-168

1. 前言

（1）计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD），诞生于20 世纪50 年代，它是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力来进行工程的设计和分析的一种技术，它是综合计算机技术和土木工程设计方法的一门新兴学科，是与计算机软硬件及工程设计方法的发展而发展起来的。它集成了计算机、图形学、数据库技术、数值分析等技术，随着软硬件技术的不断发展及工程方法的更新换代，CAD 技术也日趋完善，已经广泛应用于电子、轻工、纺织、服装、医疗、国防及工程设计等国民经济的各个领域，发挥了极大的经济技术效益。

（2）我国主要使用的CAD 软件是美国AUTODESK 公司开发的AUTODESK 软件，它是一个功能强大、易学易用、具有开放型结构的软件，中望CAD 也有基本相同的功能。不仅便于用户使用，而且系统本身可不断地扩充和完善，它被广泛地应用于微机及工作站上。因此，国内外软件开发商在此基础上进行有关工程设计专业的二次开发，如建筑行业：华远的HOUSE软件、建研院的ABD 集成化软件和BICAD 软件、理正的CAD 软件、方圆公司的方圆三维室内设计系统等。随着CAD 技术的不断发展，其覆盖的工作领域也不断地扩大，如工程设计CAD 项目的管理、初步设计、分析计算、绘制工程、三维动态、统计优化等。CAD 技术的应用正在有力而迅速地改变着传统的工程设计方法和设计生产的管理模式。

（3）通过多年的设计实践CAD 技术以简单、快捷、存储方便、精确、功能强大等优点已在工程设计中承担着不可替代的重要作用。许多工程都应用了计算机进行辅助设计和辅助绘图，尤其建立了计算机网络辅助设计与管理后，不仅能提高设计质量，缩短设计周期，而且创造了良好的经济效益和社会效益，CAD 技术的应用使工程设计人员如虎添翼，在更加广阔的天地里施展才华。但随着CAD 在工程中的大量应用及其技术的成熟，它的一些缺点也暴露无遗，有少数人不愿接受这一技术，认为它限制了建筑设计业的发展。建筑CAD 的应用过程复杂，处理信息量大，表达形式多种多样，因此要求计算机容量大，计算速度快和显示分辨率高，即对硬件要求很高。随着微机性能的不断提高，特别是引进国外高性能的图形支撑软件，使国内出现众多AutoCAD 平台上的建筑及设备专业CAD软件，可以进行三维造型，自动生成平、立、剖施工图，渲染图可以表现光影、质感和纹理，我国自己开发的建筑设计软件有：HOUSE 建筑CAD软件包、AUTOBUILDING（ABD） 建筑绘图软件等。国外引进的图形处理软件有3D Studio、3DMAX、Adobe Photoshop 和CorelDraw 等。设备专业软件功能强大，三维模型解决了碰撞问题，丰富的零件库为CAD 设计提供了极大的方便。CAD应用在真实感的建筑设计、建筑规划、建筑装修行业、建筑施工和施工管理等方面，相对结构设计来说还需要做更多的工作。

（4）CAD技术只能在创新中求发展，创新一方面必须跟踪国际计算机技术发展的先进水平，另一方面需适应国内市场的需求。商品软件的每一个功能细节，都要受到用户的欢迎，市场的认可。例如数据输入要尽可能的少；操作要方便，高度的自动化和人工干预要有机结合；输出图形要简洁、排版灵活，数据表格化，便于查阅及理解等。

（5）那么CAD究竟利大于弊还是弊大于利，怎样才能对它善加利用，我们不妨对CAD的双重性做一个剖析。

2. CAD技术在工程设计中的优点

CAD技术的长处使得人们趋之若骛，它主要表现在：

2.1劳动强度降低，图面清洁。

传统的手工绘图法需要设计人员经常性更换十几种绘图工具。一旦画错，就要在图面上修修补补，破坏图面的整洁性。而CAD制图，只要配齐了电脑，安装好绘图软件、打印机或绘图仪，鼠标轻轻移动就可以完成心中设计的图形。同时，软件本身还可以提供UNDO 限制防错功能，让工程设计师们制图事倍功半。更有甚者，软件还可以为每个设计人员的独特的表达方式、思维模式和绘图习惯，提供广阔的空间，只要充分使用参数化绘图工具就可达成。

2.2设计工作的高效及设计成果的重复利用。

CAD之所以高效， 因其最伟大的功能之一： 复制“COPY”。一些相近、相似的工程设计，图纸只要简单修改一下就行了，或者直接套用，而你只需按几下键盘、鼠标。而且现在流行的CAD软件大多提供丰富的分类图库、通用详图，设计师需要时可以直接调入。重复工作越多，这种优势越明显。

结构计算的高效，一个普通的框架结构，以往手工计算需要一个星期左右时间，用CAD快的一天就可以完成，而且误差不多，计算和绘图可以同时完成，效率极高。

2.3精度提高。

建筑设计的精度一般标注到毫米，结构计算的精度也不是很高，施工时的精度更低，但对于一些特型或规模大、复杂的建筑离开了CAD困难将成倍增长。由于精度高，现在CAD 绘制图上进行工程量的自动计算，其速度和精确度达到了令人满意的结果。以前繁琐的工作，一下子变为便于解决的工作。

2.4资料保管方便。

CAD 软件制作的图形、图象文件可以直接存储在软盘、硬盘或光盘上，资料的保管、调用极为方便。你可以将设计项目刻录成光盘，数据至少可以保存50 年，也可以多份存贮。你可以将以前的图纸通过扫描仪，数字化仪输入电脑，避免资料因受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失。资料的管理更有科学性，只要一台电脑就可以管理的井井有条，资料室也将告别成排的资料柜，因为一个院所从成立到现在所有的资料几张光盘就装下了。

2.5设计理念的改变。

CAD 的智能化将部分取代设计师的一些设计工作，而CAD对设计的标准化、产业化起着巨大的推动作用。随着信息技术、网络技术的发展，跨地区合作设计，异地招投标、设计评审也将普及。在第一时间接受科技信息，与世界同步。通过一根电话线“在家工作”将成为可能。文件传输极为方便，距离不是问题。

2.6CAD 在水利工程上的基础性地位。

近年来，水利工程领域利用CAD 的辅助设计和其平台进行二次开挖也取得了一系列的成果，由于水利工程的特殊性和负载决定了CAD 软件的局限性，同时也决定了CAD 在水利工程设计的基础性的地位，利用CAD 绘制溢流坝断面曲线，水库库容- 水位特性曲线等时，由于其形状比较复杂，甚至是函数曲线，所以在绘制过程中利用传统方法会比较复杂；将CAD中命令的巧妙运用，并与其他软件结合，会在绘制复杂曲线和函数曲线时操作简单，绘制迅速。

3. CAD技术在工程设计中的缺点

CAD 技术在给建筑设计业带来巨大效益的同时其负面作用也日益显现，值得我们深思。

3.1CAD 技术对设计思想的束缚。

由于电脑屏幕尺寸的限制，设计师关注的往往是设计的局部，对全局的把握有一定影响，使得整个建筑物的比例、体量失控。CAD 的精确性要求其每一笔都要有准确的数据，使得方案设计中需要的模糊性、随机性被扼杀，设计缺乏灵感，使得建筑师好的灵感、创意不能通过CAD 表达出来，建筑师的思想、思路、灵感被束缚。

3.2CAD 技术扼杀建筑艺术。

俗话说：“建筑是凝固的音乐”这句话点明了建筑也是一种艺术，它是一门融科技、文化、艺术、哲学于一体的学科。任何土建设计师都需要艺术家的灵感和天份，这种灵感和天份在处理建筑物的造型方面应有不少的“模糊感”。但CAD 制图所要求的尺寸精确消磨和扼杀了这种灵感和天份，让设计师的设计图样屈从于电脑的机械和准确。还有，不少设计单位为了能够中标，将自己的设计投标文件，尤其是总平面效果图，做得非常精致美观，不惜投入大量的人力物力在CAD的制图上，而忽略了总平面布置图的建筑效果和建筑师的艺术创造。

3.3CAD 技术存在不可靠性。

CAD技术使得设计师不得不面对计算机病毒，CAD 软件本身的更新升级，电脑资料的保存等一些不可靠因素。由于上述一个或几个原因设计师就得停止工作，可能辛苦几天甚至几年的设计成果被误删、覆盖付之东流。

4. 结束语

综上所述，CAD的使用提高了土木设计中的高效率、高质量和高水平，同时也显示了不完善的方面。因此，设计师们在使用过程中总结经验，注意克服CAD带来的负面影响，努力提高自身的计算机知识和对土建规范的使用，促进CAD 的健康发展。

参考文献

[1]AUTOCAD建筑工程设计绘图 唐海 编著 清华大学出版社.

[2]AUTOCAD2002建筑工程设计绘图 李香敏 主编 电子科技大学出版社.

[3]AUTOCAD2000建筑工程设计绘图入门 张敏胡 主编 北京大学出版社.

[4]AUTOCAD建筑工程设计与绘图初步 王一春 主编 内蒙古大学出版社.

[5]AUTOCAD 工程设计 黄连素 主编 上海科技大学出版社.

[6]《 建筑结构CAD应用基础》 徐秀丽 主编 中国建筑工业出版社出版.