淺析CAD 技術及發展趨勢

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從第一臺計算機問世至今，人們從未停止
過將他的應用推廣到各個領域的嘗試。近一個
世紀過去了，正如先前人們所希望的那樣，計算
機的應用已經遍布了我們生活的每行每業。事
實上，計算機已經成為我們學習、科研、生活中
所不可或缺的強有力的助手。就在計算機應用
技術發展的同時，一系列相關的新興科學也隨
之興起，CAD 技術便是其中之一。
CAD（COMPUTER AID DESIGN，即計算
機輔助設計）是指設計人員通過"人-機界面"與
計算機進行"人-機對話"式設計，它充分利用計
算機快速準確的運算和設計人員經驗以及綜合
思維分析能力，并將其融為一體，用以解決工程
或設計問題，或是對某一物理過程的模擬。對于
不同的工程領域，CAD 具體內容的重點有很大
的不同，例如，電子電路的重點在于節點的網絡
表示其拓撲結構；微波電路較多的研究其數學
模型及矩陣方程；機械和建筑設計的關鍵在于
圖形技術；控制系統則主要用計算機進行動態
系統的建模、分析、設計和仿真等。
1 CAD 技術國內外發展現狀及發展趨勢
CAD 技術產生于上個世紀50 年代，是經
過多年的計算機技術及外圍設備的發展而形成
的一門新的技術。目前CAD 技術已經廣泛地應
用在機械、電子、航天、航空、汽車、船舶、輕工、紡
織、建筑、GIS、礦業、地測、公路、鐵路等領域。80
年代，由于超大規模集成電路的發展， 32 位微機
和大容量存儲芯片投入實際應用，出現了超級
小微機、工程工作站、超級微機和個人計算機；
各種商業化的支撐軟件，如繪圖軟件、有限元分
析軟件、數據庫管理軟件等都相繼投入市場，帶
動了包括CAD 技術在內的大批新興技術的快
速發展。由于CAD 技術的迅速發展，現在已經
形成了一個以研究開發、生產制造、推廣應用到
銷售服務的一整套的高新技術產業。
1.1 國外CAD 技術發展的主要特點表現在
1.1.1 基礎軟件商品化
國外的一些高新技術產業公司，在基礎軟
件商品化方面，做了大量的工作。例如，在圖形
系統方面，美國Autodesk 公司推出的autocad
圖形軟件包，已經發展到了2008 版本，成為微
機繪圖的主要基礎軟件。此外，如SDRC 公司的
I-DEAS，IBM 公司的CADAM,，Pro Engineer 等
都是在工程工作站上應用的具有很強繪圖功能
的圖形基礎軟件。除此之外，在有限元分析、優
化設計、數據庫管理系統等方面，近年來，也相
繼推出了許多很實用的商品化軟件。由于這些
商品化軟件大量投入市場，極大地促進了CAD
技術在企業中的應用。
1.1.2 推廣應用普通化
由于硬件技術和軟件技術的不斷發展和完
善，持別是商品化基礎軟件的不斷推出，CAD 技
術在國外企業中應用十分普遍。據統計，在發達
國家中，CAD 技術在制造企業中的應用，其覆蓋
率高達70%以上，一些大中型企業的產品設計，
全部由計算機完成。例如美國的通用汽車公司、
日本的大限公司、Mazak 公司等，在CAD 技術
的應用方面，均已達到了非常高的水平。
1.1.3 極力推進智能化、集成化。國外的
CAD 技術發展很快，目前已經推出了第三代
CAD 軟件產品。第三代CAD 軟件產品以三維設
計為基礎，引入了人工智能技術，并把所有的功
能在單一的公共數據庫下集成起來，在數據庫
的支持下工作，實現了CAD 系統的真正集成。
1.2 我國的CAD 技術起步于上世紀60 年
代末，可以說與工業發達國家基本同步，我國在
CAD 技術的各個方面，開展了許多研究、開發和
推廣應用工作，取得了巨大的成果，為生產力的
發展注入了技術進步的因素，起到了可喜的促
進作用。"八五"期間，根據抓應用、促發展的方
針，又重點進行了CAD 技術的推廣應用工作。
根據2004 年抽樣調查的結果得知，機械電子行
業已擁有CAD 系統16076 套，航空航天工業系
統約有90%以上配備了不同檔次的計算機，工
程設計院90%以上的計算工作量、50%左右的
方案設計、30%左右的繪圖工作量是通過CAD
軟件來完成的。
我國在國產化CAD 軟件的開發方面，也取
得了新的發展。這對進一步促進CAD 技術在我
國企業中的應用起到了很大的推進作用。盡管
我國在CAD 技術的研究、開發和在企業中的推
廣應用等方面，取得了很大的成績，但是與工業
發達國家相比，在應用和開發的廣度和深度上，
還存在著很大的差距，主要表現在： (1)我國自主
版權的CAD 軟件，其商品化程度低、可靠性較
差、功能單一、集成化程度低，難以進入市場。(2)
國內CAD 技術的推廣應用還很不普遍。據統
計，在制造業領域，真正使用CAD 技術輔助進
行產品設計的，其覆蓋率還不足5%。(3)雖然引
進了不少的CAD 軟件，但是其功能都沒有被充
分利用。而且CAD 軟件的引進和應用，在行業
之間和地區之間的發展也很不平衡。
近幾年來，CAD 技術正向著開放、集成、智
能和標準化的方向發展。
(1) 向融合各個領域高新技術的方向拓展。
如：多媒體技術、科學計算可視化技術、虛擬現
實技術和地理信息系統等。(2)向設計的全過程
拓展，采用一體化和智能化技術。如國外建筑工
程領域的多種CAD 平臺都可以支持從方案到
逼真的效果顯示，實現從建筑、結構、工程設備、
概預算的整體設計過程。人工智能和專家系統
也開始比較廣泛地應用于全過程設計中。(3)向
產品設計的全過程拓展，進行集成化和協同工
作。計算機集成工程設計系統的概念包括決策
支持、辦公自動化、管理信息、計算機輔助質量
管理、計算機輔助設計子系統、工程圖計算機輔
助管理子系統等。(4)向采用軟件先進技術的方
向拓展。近幾年來，軟件技術有了兩大進展：面
向對象的方法和客戶機/服務器技術，它們正在
投入全方位運用。由此可見，進一步開展CAD
技術的研究、開發和在企業中推廣應用工作，仍
是我國從事CAD 技術工作人員的一項繁重而
又十分迫切的任務。
2 研究CAD 目的和意義
2.1 有利于統計匯總等工程預算的計算
隨著AutoCAD 功能的不斷增強，其應用領
域也在不斷增加，其應用趨勢也不斷增長。目前
AutoCAD 已經廣泛地應用于機械、建筑、GIS、礦
業、地測、公路、鐵路等領域。然而隨著對Auto－
CAD 應用的不斷深入，各種需求的不斷增加，
AutoCAD 自身處理和管理數據能力不強的缺點
逐漸暴露出來。目前人們普遍關注的問題之一
就是能否利用AutoCAD 工程圖進行一些統計
匯總等計算，如地測、公路、鐵路、建筑等系統的
統計匯總計算和工程概預算等問題。針對這一
問題，各行業中出現了各種應用軟件，這些軟件
的一個共同特點是，都是利用各種AutoCAD 二
次開發工具進行開發的，其最大的缺點是開發
難度大、開發周期長、對工程圖有確定的要求。
本文根據各種有關AutoCAD 二次開發的參考
文獻，提出了首先將AutoCAD 圖形數據文件轉
化成SQL Server 用戶數據庫文件，再利用SQL
Server 用戶數據庫統計匯總計算的強大功能，進
行各種統計匯總等計算的方法。由于針對的是
AutoCAD 的圖形數據進行存儲轉化，具有通用
性，應用范圍廣，可以作為通用模塊，在其它開
發項目中重復利用，以使開發人員可以專注自
身核心代碼的編寫而不必擔心圖形數據相互轉
化的問題，縮短開發周期，提高開發效率。
2.2 有利于對圖形進行大批量的修改
在AutoCAD 工程圖的繪制過程中，經常需
要進行不斷的修改，特別是在即將繪制完成的
時候，總是要進行大批量的層屬性、顏色屬性、
線型屬性等的修改，這時如果將其圖形文件轉
化為數據庫文件，我們就可以通過在數據庫中
修改某些字段的值來達到對圖形進行批量修改
的目的，不僅修改方便、快速、準確，而且不容易
遺漏對某些實體屬性的修改。
2.3 有利于圖紙的管理和相互間繪圖的協
調
使用AutoCAD 進行工程制圖時，經常會產
生大量的圖紙，這些圖紙分散，不易管理，查找
也很繁瑣。同時，由于每個人負責的圖紙間的修
改，也容易造成圖形數據的不一致，通過將AutoCAD
圖形數據轉化為數據庫文件進行管理，
我們可以通過SQL Server 提供的用戶驗證、事
件回滾、建立索引查找等各種機制，來保證數據
的一致性和對圖紙的批量管理，為AutoCAD 提
供更高的便捷和安全。

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2012-12-29 14:57 上傳

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