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cad技術的歷史
cad(computer aided design)是計算機輔助設計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，並取得創新成果的一種技術。
cad(computer aided design）誕生於60年代，是美國麻省理工大學提出了互動式圖形學的研究計畫，由於當時硬體設施的昂貴，只有美國通用汽車公司和美國波音航空公司使用自行開發的互動式繪圖系統。
以cad四次技術革命介紹cad技術的歷史。
第一次cad技術革命──貴族化的曲面造型系統
60年代出現的三維cad系統只是極為簡單的線框式系統。這種初期的線框造型系統只能表達基本的幾何資訊，不能有效表達幾何資料間的拓撲關係。進入70年代，正值飛機和****的蓬勃發展時期。
此間飛機及汽車製造中遇到了大量的自由曲面問題，當時只能採用多截面檢視、特徵緯線的方式來近似表達所設計的自由曲面。由於三檢視方法表達的不完整性，經常發生設計完成後，製作出來的樣品與設計者所想象的有很大差異甚至完全不同的情況。
此時法國人提出了貝賽爾演算法，使得人們在用計算機處理曲線及曲面問題時變得可以操作，同時也使得法國的達索飛機製造公司的開發者們，能在二維繪圖系統cadam的基礎上，開發出以表面模型為特點的自由曲面建模方法，推出了三維曲面造型系統catia。它的出現，標誌著計算機輔助設計技術從單純模仿工程圖紙的三檢視模式中解放出來，首次實現以計算機完整描述產品零件的主要資訊，同時也使得cam技術的開發有了現實的基礎。曲面造型系統catia為人類帶來了第一次cad技術革命，改變了以往只能借助油泥模型來近似準確表達曲面的落後的工作方式。
此時的cad技術**極其昂貴，而且軟體商品化程度低，開發者本身就是cad大使用者，彼此之間技術保密。
第二次cad技術革命──生不逢時的實體造型技術
80年代初，cad系統**依然令一般企業望而卻步，這使得cad技術無法擁有更廣闊的市場。為使自己的產品更具特色，在有限的市場中獲得更大的市場份額，以cv、sdrc、ug為代表的系統開始朝各自的發展方向前進。sdrc公司在當時星球大戰計畫的背景下，由美國宇航局支援及合作，開發出了許多專用分析模組。
有了表面模型，cam的問題可以基本解決。但由於表面模型技術只能表達形體的表面資訊，難以準確表達零件的其它特性，基於對於cad/cae一體化技術發展的探索，sdrc公司於2023年發布了世界上第乙個完全基於實體造型技術的大型cad/cae軟體──ideas。由於實體造型技術能夠精確表達零件的全部屬性，在理論上有助於統一cad、cae、cam的模型表達，給設計帶來了驚人的方便性。
它代表著未來cad技術的發展方向。實體造型技術的普及應用標誌cad發展史上的第二次技術革命。
第三次cad技術革命——一鳴驚人的引數化技術
進入80年代中期，cv公司內部以高階副總裁為首的一批人提出了一種比無約束自由造型更新潁、更好的演算法──引數化實體造型方法。從演算法上來說，這是一種很好的設想。它主要的特點是：
基於特徵、全尺寸約束、全資料相關、尺寸驅動設計修改。策劃引數化技術的這些人在新思想無法實現時，集體離開了cv公司，另成立了乙個引數技術公司，開始研製命名為pro/e的引數化軟體。早期的pro/e軟體效能很低，只能完成簡單的工作，但由於第一次實現了尺寸驅動零件設計修改，使人們看到了它今後將給設計者帶來的方便性。
80年代末，計算機技術迅猛發展，硬體成本大幅度下降。乙個更加廣闊的cad市場完全展開，很多中小型企業也開始有能力使用cad技術。由於他們設計的工作量並不大，零件形狀也不複雜，更重要的是他們無錢投資大型高檔軟體，因此他們很自然地把目光投向了中低檔的pro/e軟體。
進入90年代，引數化技術變得比較成熟起來，充分體現出其在許多通用件、零部件設計上存在的簡便易行的優勢。引數化技術的應用主導了cad發展史上的第三次技術革命。
第四次cad技術革命─更上層樓的變數化技術
引數化技術的成功應用，使得它在90年前後幾乎成為cad業界的標準，許多軟體廠商紛紛起步追趕。但是技術理論上的認可並非意味著實踐上的可行性。重新開發一套完全引數化的造型系統困難很大，因為這樣做意味著必須將軟體全部重新改寫，何況他們在引數化技術上並沒有完全解決好所有問題。
因此他們採用的引數化系統基本上都是在原有模型技術的基礎上進行區域性、小塊的修補。這種把線框模型、曲面模型及實體模型疊加在一起的復合建模技術，並非完全基於實體，只是主模型技術的雛形，難以全面應用引數化技術。可是30年的cad軟體技術發展也給了我們這樣一點啟示：
決定軟體先進性及生命力的主要因素是軟體基礎技術，而並非特定的應用技術。sdrc的決策者們權衡利弊，決定在公司效益正好之時，抓住機遇，從根本上解決問題，否則日後落後無疑。於是，從1990至2023年，歷經3年時間，投資一億多美元，將軟體全部重新改寫，於2023年推出全新體系結構的ideasmasterseries軟體。
在早期出現的大型cad軟體中，這是唯一一家在90年代將軟體徹底重寫的廠家。
cad技術的現狀
我國cad系統的開發和應用取得了一些成績，國內已初步形成了二維cad商品化軟體市場，在一些企業也引進了cad系統，並取得一些效益。但與國外相比差距仍然很大。
1、目前我國cad系統僅僅作為繪圖工具，缺乏設計方法和設計理論的指導
我國cad軟體開發雖然已形成了幾個系統，但基本上都是二維繪圖軟體，開發者在技術上沒有什麼創新，缺乏設計方法和設計理論上的研究，因此所開發出的軟體穩定性和可靠性差，自然在市場上就無競爭力。另外，圖形cad系統只能將設計過程的最後階段——繪圖階段搬到計算機上，而設計過程仍然在設計師頭腦中完成，這樣設計效率並沒有太大的提高。
在應用方面，很多企業也只是把cad作為乙個繪圖工具，企業應用中也缺乏對產品設計理論和設計方法的研究，因此企業產品和創新產品少，在市場上缺乏競爭力。
2、我國三維cad系統還不成熟，必須加快開發
真正解決產品設計問題的是三維cad系統，而目前我國自主開發的三維cad系統還未真正形成商品軟體。在今年8月份國家863/cims專案「基於線框、曲面、實體和特徵表示的產品造型和設計系統」的招標中，有五家參加了投標，都開發了原型系統，但其功能、成熟性都不理想。而這類cad系統國外軟體早已占領中國市場，除了三維工作站cad系統外，近幾年來pc機和windows/95/98/nt環境下的三維cad系統也進入了中國市場。
一些原來工作站系統的三維cad軟體系統也推出了pc機windows平台的版本。
3、我國cad技術開發創新少、仿製多
沒有創新就沒有競爭力，只仿製就不能開發出有競爭力的產品。從我國二維cad到目前研製的三維cad都存在這一問題。回顧一下歷史，早在「七五」攻關時使用者就提出了「引數設計問題」、「資料管理問題」及數控程式設計中的有關要求即現在的「特徵造型問題」這些技術，我國cad研究開發者也都知道，但都沒有引起注意。
而國外的cad後起之秀ptc公司抓住了使用者需求的時機，快速推出了引數化特徵造型cad系統——pro/engineer，一舉占領了國際市場，至今仍在國際年銷售額方面名列第一。
4、我國cad軟體的開發缺乏理論研究和演算法的研究
cad技術是一項綜合性的高新技術，涉及面廣而複雜，技術變化快，競爭激烈。就建模技術而言會涉及很多模型建立的理論和演算法，這些都是為解決使用者需求而研究開發的，每種理論和演算法用於cad系統中，會產生新的cad軟體。如有名的csg、b-rep、nurbs等等。
而我國cad軟體開發者缺乏這方面的研究，多年來也未見過有名的理論和演算法用於cad中。只能引用別人的，當然也只能跟在人家的後面走。
5、資訊整合技術落後
資訊科技的廣泛整合是以產品資料管理（pdm）和過程管理（pm）為基礎，實現cad/capp/cam和erp的有機整合，在併行工程中pdm也是重要的基礎。而我國在這方面的研究僅僅開始，至今也沒有乙個在國內市場上成熟的資料庫管理系統（dbms）。因此，這類基礎性軟體也被國外的系統占領了市場，我們的cad/capp/cam整合技術又建立在國外基礎系統上。
6、cad中的資料交換格式和標準化落後
在cad技術的標準化方面，我國由於技術落後，資金投入不足，對此重視不夠，至今未提出乙個有關cad方面的標準，完全是採用國際標準，有的已用作國家標準，如iges、step等，另外由於種種因素也跟不上國際標準的更新和發展，因此造成國內cad軟體系統在資料交換、標準化等方面存在不少問題。
cad技術的未來
1、標準化
cad軟體一般應整合在乙個異構的工作平台之上，只有依靠標準化技術才能解決cad系統支援異構跨平台的環境問題。目前，除了cad支撐軟體逐步實現iso標準和工業標準外，面向應用的標準零部件庫、標準化設計方法已成為cad系統中的必備內容，且向合理化工程設計的應用方向發展。
2、智慧型化
設計是乙個含有高度智慧型的人類創造性活動領域，智慧型cad是cad發展的必然方向。從人類認識和思維的模型來看，現有的人工智慧技術模擬人類的思維活動明顯不足。因此，智慧型cad不僅是簡單地將現有的智慧型技術與cad技術相結合，更重要的是深入研究人類設計的思維模型，最終用資訊科技來表達和模擬它，才會產生高效的cad系統，為人工智慧領域提供新的理論和方法。
cad的這個發展趨勢，將對資訊科學的發展產生深刻的影響。
3、網路技術的應用
網路技術包括硬體與軟體的整合實現,各種通訊協議及製造自動化協議,資訊通訊介面,系統操作控制策略等,是實現各種製造系統自動化的基礎。目前早已出現了通過internet實現跨國界模具設計的成功例子。
4、多學科多功能綜合產品設計技術
未來產品的開發設計不僅用到機械科學的理論與知識,而且還用到電磁學、光學、控制理論等知識。產品的開發要進行多目標全效能的優化設計,以追求模具產品動靜態特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、製造成本與製造週期的最佳組合。
5、逆向工程技術的應用
在許多情況下,一些產品並非來自設計概念,而是起源於另外一些產品或實物,要在只有產品原型或實物模型,而沒有產品圖樣的條件下進行模具的設計和製造以便製造出產品。此時需要通過實物的測量,然後利用測量資料進行實物的cad幾何模型的重新構造,這種過程就是逆向工程re。逆向工程能夠縮短從設計到製造的週期,是幫助設計者實現併行工程等現代設計概念的一種強有力的工具,目前在工程上正得到越來越廣泛的應用。
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