从绘图工具到智能化软装备

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1、精选优质文档-倾情为你奉上从绘图工具到智能化软装备 CAD是制造业信息化的源头，实践证明要从2D转化为3D，需要从技术、组织、投资和管理等方面多管齐下才能奏效，这是一场使CAD从自动化的绘图工具升级为智能化的设计技术装备系统的重大改革。 三维CAD的现实价值 随着经济全球化的进程，中国作为制造业大国地位逐步提升，在二维CAD初步普及之后，更加突显出三维CAD的作用和价值。 以数字化造型代替传统的实体模拟，保证了宇航、飞机、舰船、汽车等产品的精确外形，成为现代装备制造业设计制造的必不可少的造型工具。 满足用户不断变化的个性需求，快速响应市场竞争的变化，及时提供声、光、仿真互动等多媒体竞争工具。

2、以数字化设计和电子样机取代传统的实体试验机，实现材质性能、应用功能、制造效能的虚拟分析验证，提供智能化的创新工具。 工程设计人员所掌握的现代3D技术与设计制造流程的信息化、智能化有机结合，必将成为现代制造业推动设计革命的先进生产力。 从应用行业和专业领域来看，2D系统的应用模式大体上相似，主要用于样图设计、工程绘图和生成各种格式的细目表。3D的应用，在不同行业和专业领域则有很大的差别。对于宇航、汽车、造船等行业来说，实现数字化产品的3D曲面造型，取代成本很高、周期很长，精度较差的实体模型是他们攻关的重点。许多机电、民用、大型工程项目则十分看重3D软件能提供用户满意的、可做运动功能演示的电子样机

3、。在诸多制造业信息化领域中，如CAM、CAE、CAPP、CAT、ERP等都需以3D的数字化产品数据和几何模型作为信息化的共享基础。 企业应用三维CAD进行产品创新设计已经是一种必然的发展趋势，三维设计符合人的思维习惯。目前市场上国外的主流设计软件UG、Pro/ENGINEER、CATIA和SolidWorks等无一不是以强大的三维功能见长。国外的汽车、航空航天、造船和机床等行业均已全面采用三维CAD软件进行产品虚拟设计和制造，三维CAD成为数字化设计与制造的核心与基础。三维CAD作为产品全生命周期管理解决方案的核心构件，可以提供完整的三维产品模型数据，以适应不同应用的需求，如二维三维关联绘图，

4、可以根据需要将三维产品数据生成工程图纸; 利用三维产品几何数据可以产生高度真实感图片，提供市场部门、客户、供应商使用; 可以在互联网上预览产品（3D Viewer）; 三维产品数据可以直接传递给制造部门进行数控加工编程; 可以提供给专用程序进行有限元分析，三维产品数据可以输出至快速成型设备，制作样品等等。利用三维CAD/CAM技术，可以降低产品开发风险，提高产品设计成功率; 同时与Internet技术配合使用，可进行设计过程的协同。从采用三维CAD与目前广泛的应用三维CAD相比较而言，用户得到的好处非常明显。 近来年，我国在积极开发自主版权三维CAD软件方面取得了突破性进展。已有五六种国产三维

5、CAD系统先后投放市场。主要有CAXA实体设计三维CAD软件、清华英泰三维CAD系统、天喻产品设计CAD软件、开目KM3D-CAD软件、新洲Solid 3000等。这些产品经石油机械、工程机械、电力工程、家电轻工以及军工科研单位广泛应用，并取得了良好的成效。 CAD发展历程 1推动中国三维CAD发展的外籍主力军团 国际上第一个CAD软件产品“CADAM”，是由美国洛克希德公司1967年开发、1972年投入使用的，并于1978年交由IBM公司对外经销，20世纪80年代初进入中国市场。第一代三维CAD软件产品CATIA，是由法国达索公司于1977年开发的，1982年推出主机上运行的V1版投放市场。

6、1986年美国波音飞机制造公司成为达索的用户，此后CATIA行销全球各大航空、汽车公司，成为高档三维CAD软件的代表。此后又经历了十多年才推出适于Windows NT的普及型的CATIA V5版。 达索公司起步发展CAD/CAM，是从引进美国二维CADAM系统开始的，同时自己动手自主开发三维飞机造型系统。他们背靠法国强大航空工业的技术基础和资金支持，以不到十年的时间从向美国进口信息技术的国家，转化为向美出口先进三维造型技术的国家。此后达索公司即以高屋建瓴之势，引进、收购、兼并国内外先进的CAD/CAM技术，如美国的CADAM公司、Solidworks公司微机版三维软件、Denel的Delmia

7、制造仿真软件、Spatial公司的ACIS几何平台软件、以色列著名的制造业管理软件Smarteam，还在美国成立一个以PDM、PLM为主的ENOVIA公司。 近年来，达索十分重视中国业务的发展，领先一步与国内CAXA集团联合成立了“中、法联合的PLM软件研发中心”,发展普及版的PLM V5平台,并与清华大学共同建立了软件研发基地。达索现有员工4000人，其中2000人从事研发，经营领域跨越全球的宇航、汽车、电力、工程机械、电子、信息等七大行业，在21个国家中设有89个办事处，年收入7.5亿欧元，净利润1.4亿欧元。 Autodesk公司是当前全球制造信息业中的佼佼者。20年前由几名年轻的大学生

8、合伙开发了一个面向小型企业和个人用户的微机版二维CAD系统，这一点和许多国内CAD公司的发展背景很相似。它们抓住全球网络化微型机“Wintel”大发展的机会，到1987年已销售10万套，并在美国二板市场上市，发行股票250万股。1994年在全球累计发售100万套，一跃而居全球榜首。20世纪90年代末，该公司为推动三维CAD的发展，曾开发了面向机械行业的MDT系统，因为系统不够稳定，行销不对路，不久停止发展。尔后采用了国际上通行的Spatial的3D几何平台ACIS系列作为软件组件，吸取了过去的经验教训，又推出了新一代的Inventer 3D-CAD软件，受到了全球各地的中小用户欢迎。 据称，到

9、2001年全球已有400万用户，其销售额累计装机量稳居全球第一。2005年该公司的股票飙升，被称为“华尔街奇迹”。Autodesk公司分支机构遍及全球150个国家，有雇员3642人，2001年财政年收入达9.36亿美元。近年来该公司特别重视在中国发展业务，成立了适应中国特色的“中国特别事务委员会”，扩展其在华业务。在3年时间里，Autodesk已将中国的正版软件从15万户提升到30万户，年增长率达50%。 UGS与PTC是两家很有技术特色的三维CAD软件公司。UGS进入中国时间较早，在许多大行业里（如汽车、军工、宇航、机械等）均有一批老客户。近年来，在信息化浪潮冲击下，经过大规模的兼并改组，经

10、过一翻“练内功”之后，已推出新一代产品，拼搏于中国市场。UGS公司的三维系统，兼顾了原来UG-II和I-DEAS两大系列，该公司为面向中、小型企业发展收购了微机网络版的Solidedge软件，为今后发展打下了战略的基础。 PTC公司是第一家将特征技术、实体造型、参数化技术引入三维CAD开发之中的公司，是PLM、协同设计等新概念的倡导者。近年正在努力奔走，寻找进入中国不断变化的市场契合点。 我们相信以上这四家公司是推动中国三维CAD发展的外籍军团的主力部队。 CAD软件是发展变化非常快、竞争十分激烈的一种商品，从事这一行的企业不像传统制造业的大公司，稳居宝座若干年。所以如何发展好CAD产业，仍然

11、是要我们认真学习思考的一个尖端课题。 2国内CAD应用工程的十年 在信息化和网络化高速发展、微机进入工厂车间和千家万户的背景支持下，CADCAM作为新时代先进生产力的生产工具也几乎遍及国营、民营、军工、民用等领域的大小企业。一批生产销售智能化信息装备的产业群体应运而生。20世纪90年代初统计，全国已有了323个开发CAD软件的课题组。1991年，原国家科委联合8个部委向国务院上报了“关于大力协同开展CAD应用工程”的报告。1992年经国务院批准，由国家科委会同18个部委成立了全国CAD应用工程协调指导小组，组织编制了1995年2000年CAD应用工程发展纲要，并纳入国家重点科技攻关计划。一个划

12、时代的“以信息化带动现代化、以信息化推动企业技术进步、改造传统产业”的国家科技攻关计划作为重中之重项目正式出台。 历经“八五”、“九五”，联合了32个省和行业，组织了600个示范企业和3000个重点企业，使得我国CAD系统的推广应用与产业化取得了突破性进展。 到本世纪初全国重点企业的CAD普及率达95.6%，覆盖率为92.8%; 企业推广应用CAD技术的投入产业效果十分显著，达到144; 自主开发的CAD/CAM应用软件有一百多种，年销售额达6.5亿元，其中2D市场占有率达80%，销售套数累计30万元以上; 建立了专业的服务于制造业信息化的产业体系，其中年销售额在1000万元以上的企业有18家

13、。 3美、德、中CAD普及推广的情况 在美国制造业基本实现CAD普及之后，对制造业所做的调查（1998美国WamWare公司）显示: 企业开发了以3D实体为基础的设计，所占比例为3050%; 企业发出全尺寸的图纸，占50%; 3D模型部分尺寸图，占40%; 只发出3D模型的企业占5%。 德国在20世纪末，对8000个制造企业推广普及CAD情况做的调查显示: 实现2D绘图占65.5%，应用3D实体设计占3.8%，应用3D曲线设计的企业占2.2%，实体与曲线混合应用的企业占1%，应用2D3D的企业为27.6%。 2004年6月，在计世资讯的2003年中国CAD产业技术报告中提出: 国内企业二维应用

14、普及率达72.8%，三维应用普及率为54.2%，并认为二维CAD全国市场拥有量可能达30万套以下。同时，报告也指出了CAD的应用率偏低的现实状况: 二维CAD的应用率为39%，三维CAD的应用率为29.2%。 统筹处理好3D和2D的发展与融合 早在20世纪80年代就投入开发3D曲面造型和多轴数控加工软件，涌现大批优秀人才和领先的成果。然而在市场化大潮的冲击之下，人们发现优秀成果要转化为市场欢迎、用户满意的现代软件商品，还有一个艰巨的认识过程和发展改造过程。 为落实信息化带动工业化的目标，我们还要面向装备制造业的改造，面向中小企业，面向新兴产业，坚定不移地推广普及二维CAD。要对已有的几十万套二

15、维CAD系统进行升级、改造、正版化，要为数以百万计的制造业、建筑业等工人和职员提供数字化的工程图和细目表。面对这样艰巨、复杂、时间紧迫、又是大有作为的需求，如果认为3年左右即将没有采购二维CAD的需求，可能是为超越现实的遐想。 从国外发展历史上看，至今已上市的三维CAD和二维CAD仍是独立存在的两个系统。只是根据各自的条件和需求，在2D和3D之间建立了一个数据转换的接口。从发展前途看，大家都认为2D与3D应当融合为统一的无缝集成的系统，但最终会以何种体系结构实现两者的统一，还在实践探索之中。 国外在这方面有许多经验是值得我们学习和参考的。Autodesk公司副总裁卡尔先生在中美高层专家研讨会上讲，过去发展3D技术把主要精力都放在几何造型上，忽略了工程结构、性能分析、加工制造及生产管理等多方面的需要，在参数化设计、特征造型等方面还有很多问题有待解决。未来的3D技术将会包容现有2D技术，但是要一个过渡时期，现在看来，CAD造型技术只能解决产品设计一小部分问题，而不能解决真实设计中所需要工程数据结合的问题。制造业应用CAD技术分为三部分，第一是造型（form），第二是零部件配合（fit），第三是功能（function）。Autodesk已将CAD研发重点转向零部件配合和功能方面所需要的技术，以便更有效