CAD技术深化应用

　　经过十几年的建设与推广，我国的CAD技术（计算机辅助设计）已经广泛地应用在机械、电子、化工、建筑、服装等等行业中，促进了企业的设计效率、优化设计方案（水平）和产品设计标准化水平的提高，缩短了产品设计周期，减轻设计人员的工作强度以及降低设计成本等。进入90年代中期，CAD技术除继续在国外CAD技术（特别是CAD应用软件）基础上进一步提高汉化水平或在其基础上进行第二次补充开发外，还产生了许多具有完全独立（自主）版权、符合我国标准化条例、满足我国设计人员工作习惯以及具有较强市场价格竞争力的国产CAD技术（系统），例如大天、开目、凯思等优秀CAD系统。正是这些优秀CAD系统的崛起，为我国的广大企业“甩掉”图板，实现产品设计现代化提供了强有力的支持，并从国外CAD技术统占我国市场中夺取一定的市场份额。  

　　根据ISO9000族质量管理标准对现代企业的质量保证体系的描述，现代企业主要由管理决策、产品设计、工艺设计与生产制造、检验与试验以及销售与服务等等环节组成，其企业经营活动主要由上述环节构成。由于普通的CAD技术只解决了产品设计的自动化问题，占现代企业经营活动的一个环节，而CAD技术是现代企业采用先进生产制造技术的基础。在企业实现“甩掉”图板之后，CAD技术深化应用问题自然就摆在企业的面前。如何进行深化应用，笔者概括为以下两个方面：  

　　⒈进一步普及CAD技术，加强技术图档的管理，加大CAD技术的应用深度（如三维造型、有限元分析计算、优化设计等技术），提高CAD技术应用的效果。  

　　⒉应用CAPP、CAM、PDM、CIMS等单元智能系统技术，在此基础上，逐步建立企业级信息集成系统，真正地从整体上提高管理、技术、生产、检测、销售以及服务等协调能力与工作效率，进一步降低企业在经营活动中的管理成本。  

　　一.进一步普及和提高CAD技术的应用效果  

　　CAD技术在企业中的应用，可分为二维绘图、三维造型、零件设计、有限元分析和专业计算等技术内容。在国家大力推行“甩图板”工程的情况下，二维工程绘图技术在企业应用情况较好，这主要是二维绘图技术解决了企业在工程绘图过程中的共性问题，即提高产品设计标准化，缩短产品设计周期，减轻设计人员的工作强度等。三维造型设计由于软件、硬件投资成本较大，需要具有一定专业知识的人才，除大型企业外，一般企业采用相对较少。而零件设计、有限元分析和专业计算等技术由于在应用中需要进行一定的假设条件，其应用结果的可靠性较低，难度较大，只用于一些必要的场合，在一般企业中很少得到应用，更谈不上推广。要进一步提高企业CAD技术的应用效果，以下几点值得大家注意：  

　　⒈建立企业级计算机局域网，将计算机的单机运行变成网络运行，实现资源共享和技术保密。增加网络终端的容量，进一步提高CAD技术的普及率。  

　　⒉针对企业的实际情况，对CAD技术进行深层次的应用技术开发，即第二次专业性开发。在条件许可时，企业可以与CAD软件公司合作或者自行开发针对企业的专业设计、计算和绘图等等技术功能。  

　　⒊加强对技术人员的业务培训，包括计算机基本知识、操作技能以及CAD软件操作等培训。同时企业应培养专业骨干，形成企业系统级和应用级两个CAD技术应用梯队，使企业自身具有一定的二次开发能力和网络维护能力，保证各类CAD软件的正常运行。  

　　⒋对于同一专业，不同CAD软件公司出品的CAD软件，由于CAD软件的编制原理的差异，其绘图效率和计算分析能力是有很大差别的。特别对于一些通用型、适用面广的CAD软件，由于要考虑各个行业的需要，其绘图效率自然更低。因此，在进一步扩大二维绘图系统的使用时，应将绘图效率作为一个衡量CAD软件的基本标准之一。只有那些符合画法几何原理、带有各种各样的零（部）件、标准件和符号库以及适应企业设计工程师设计绘图习惯的CAD软件，才能极大地提高绘图效率。  

　　⒌应该明确二维绘图系统和三维造型系统之间的关系，摆正它们的地位。二维绘图系统和三维造型系统之间的关系是一种相互协调、相互集成的关系。企业可以使用三维造型系统进行复杂零件的设计和装配的设计，而大量的常规零件的设计和各种图样的输出工作则由二维绘图系统完成。  

　　⒍在应用CAD技术时，企业应考虑CAD与CAPP（计算机辅助工艺设计）、CAM（计算机辅助制造）、MIS（企业计算机管理系统）的集成，注意选择能够提供系列化软件产品的软件公司。除保证文件数据之间的兼容性以外，更重要的是软件各功能模块之间的协调与配合。例如：PDM（产品数据管理系统）中审核图纸时，必须设定访问图纸的权限，此时使用一家软件公司的产品就容易实现。  

　　⒎应用PDM系统应注意结合企业的实际情况，PDM系统包括图档管理、项目管理、产品结构管理、图纸修改过程管理、产品配置等等内容。一般来说，普通企业对PDM系统的需求是图档管理、产品结构管理、图纸修改过程管理等内容，而专业设计院（所）所需求的是图档管理、项目管理等内容。  

　　⒏企业在应用CAD与CAPP、CAM、MIS和PDM等系统时，应该考虑到各系统之间的数据交换格式和兼容性，特别是国内自主版权软件与国外版权软件之间的数据交换，不能轻易相信“DXF”格式（特别是中、英版本之间）的作用与功能。  

　　⒐在应用CAD技术时，企业应把软件公司的服务能力放在一个重要的地位。对于任何一家软件公司的产品，其软件产品的及时更新换代（升级）是衡量软件公司的服务质量的最佳标准之一。国外软件公司的产品升级一般是收费的，其收费额度大约占软件费的20～30％，一般不直接上门服务。国内软件产品的升级一般是不收费或象征性的收费，能够长期上门服务。  

　　总的来说，CAD技术仅仅是一种设计工具，应用的关键在于使用的普及性。企业要注意根据实际情况和需求来选择经济实用的CAD软件，同时应建立相应的工作制度和鼓励机制，促进工程技术人员自觉地甩掉图板，进行深层次的应用。   

　　二．应用其它智能技术实现企业级信息集成  

　　在CAD技术推广应用的同时，CAPP、CAM和MIS系统也在企业得到应用，但相对CAD技术而言，这些技术的应用尚处在起步阶段，需要积累软件开发经验。  

　　对于CAPP技术，国内已初步形成了技术开发理论基础，并相应提出商品化概念（国外对CAPP技术在应用认识上暂保留着不同的看法并没有相应的商品化应用软件）。虽然CAPP技术的理论研究已经十分深入，但由于工艺规划工作本身的复杂性和经验性，以及在CAPP技术研究和开发中，存在着过于追求专业化（适应面较窄）和片面强调工艺设计的全面自动化等等问题，使CAPP系统始终没有形成真正商品化的产品。在这种技术背景下，企业选择CAPP软件时应把系统的实用性和提取CAD系统绘制的技术特征技术摆在首要地位，其次是CAPP系统的数据库结构特征的建设，以及要符合工艺工程师设计工艺技术的工作思路和习惯，从而达到甩掉图板、钢笔和技术手册的目的。  

　　CAM技术过去主要集中在航天、航空、汽车等大型国有企业中，其主要以CAD/CAM集成系统为主要手段，完成从复杂零件设计到自动生成数控代码，再由CAN系统（数控加工系统）上进行加工的全过程。但由于这些技术系统所需投资费用较大，日常维护和应用操作复杂，使广大的中、小型企业望而却步。然而在我国的电气、开关、模具等行业中广泛应用数控冲、钻床以及线切割等经济型数控机床，开发相对专业和经济实用的CAD/CAM技术系统变得可行，并有长远而广泛地开发与发展的前景。  

　　从八十年代末开始，许多企业就开始着手开发各类企业管理系统，有的企业还应用国外的MRP－Ⅱ管理软件对企业进行计算机化管理，由于各企业之间的人员、产品、规模、生产模式的不同以及中西文化的差异，部分已经应用的企业只停留在表面管理上，企业管理系统一直没有得到广泛地普及和深入应用。企业自主开发的MIS系统实用性较强，但多数没有考虑到网络信息集成的需求，成为单元应用系统，而MRP－Ⅱ管理软件除投资较大外，还要求企业的各类管理模式必须按照系统的要求模式进行改造、管理和集成，使企业无法进入深层次的应用。  

　　CAD、CAPP、CAM、PDM和MIS等单元智能技术，是从企业生产的各个侧面来提高效率，推进自动化。如果仅使用这些单元智能技术，其结果是相当有限。企业要从整体上提高效率、改进技术、优化管理、降低成本，必须在计算机网络上通过企业级信息集成系统（CIMS系统）将各种计算机辅助技术集成起来使用。CIMS系统在企业的广泛应用，将从根本上改变企业生产管理的低效率，促进企业的技术进步和人员素质的提高，具有明显的经济效益和社会效益。  

　　CIMS系统包括CAD、CAPP、CAM和MIS等单元智能子系统。各子系统之间的集成首先表现在数据共享方面，进一步还表现在功能上的协调配合。如在CAD技术中为CAPP系统或CAM系统所需特征的获取，而采用的基于特征和约束的参数化机制、特征提取和识别方法；又如在PDM环境下，CAD、CAPP、CAM进程控制与角色对CAD、CAPP系统功能设置上的要求；还如生产资源在生产实际环境中动态变化对CAPP中生产资源选用的影响等。  

　　从单项技术向集成系统过渡，各单元的衔接是一个关键内容，各应用企业采用计算机集成技术将不仅是企业信息的集成，更重要的是企业的人员（企业管理、设计、工艺、生产管理等等人员）从以往相对独立工作到今后紧密配合地工作，这就必须有畅通的信息流通渠道和完善的事物流处理体系。企业级信息集成系统主要包括以下内容：  

　　⒈建立符合中国实际情况的企业运行模型系统，模拟与仿真企业的生产与管理的软、硬环境。  

　　⒉深入调查企业的设计、工艺、产品规范、检测以及生产管理模式，抽取其中具有共性之处，构造积木式单元模块，包括产品设计、特征识别、工艺决策、工艺设计、合同管理、库存管理、供销管理、设备管理、生产作业计划、计划调度以及车间作业等。  

　　⒊建立PDM与CAD、CAPP的有机联系，包括设计任务分解、角色分配、进度控制，使PDM与CAD、CAPP在数据上共享和交换，功能上相互协调。  

　　⒋建立图形化的事物流处理进度编辑模块，实现企业内部事物处理在各单元模块之间的有序运行，提高事物处理的自动化程度和降低对系统使用者计算机水平的要求。  

　　应用企业级信息集成系统无疑是CAD技术深化应用的趋势。企业可以根据自身的实际情况，统一规划，分步实施，从CAD技术进一步普及开始，应用CAPP、MIS和CAM技术，充分考虑计算机网络的信息集成技术，从而实现CAD技术的深入应用，保证应用这些计算机辅助系统给企业带来的持续、稳定的效益。

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