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经过四十多年的发展, CAD/CAM 技术有了长足的进步。现在 CAD/CAM 主要运行在工作站或微机平台上。工作站虽然性能优越,图形处理速度快,但价格却十分昂贵,这在一定程度上限制了 CAD/CAM 技术的推广。
随 着 Pentium 芯片和 WindowsNT 操作系统的出现并流行,以前只能运行在工作站上的 CAD/CAM 软件现在也可以运行在微机上。由于微机的价格远远比工作站低,性能也不比中低档工作站逊色多少,并且 windowsNT 操作系统的安全性与 DOS 、 Windows3.x 、 Windows95/98 等操作系统相比有了很大提高。所以,微机平台为普及 CAD 应用创造了绝好的条件。在此基础上, CAD/CAM 软件厂商展开了新一轮的竞争。一方面工作站上著名的 CAD/CAM 的软件(如 UG 、 CATIA )全功能地移植到微机平台,使微机完全对等地实现了工作站环境的处理能力;另一方面 CAD/CAM 软件打破了原有 Unix 环境的桎梏,在 Windows 平台上全面拓展。 Pentium 以上处理器和 NT 环境已经或者正在成为 CAD/CAM 软件运行和应用的主流平台。

当今 CAD/CAM 软件动态如下:

一、使用微机作为开发和应用平台

微机平台的 CAD/CAM 软件的特点是:

1.采用 Windows 环境

采 用 WindowsNT 操作系统是新一代推出的微机 CAD/CAM 软件的共同特点。现在,个人计算机已经具备了与中低档工作站竞争的实力,再加上其价格低廉,使得普及 CAD 应用成为可能。 Windows 平台上的新一代 CAD/CAM 软件基本上都采用典型的 Windows 界面和操作规范,同时由于 DDE 和 OLE 技术的广泛应用,这些 CAD/CAM 软件可以与 Windows 平台的其他软件进行动态数据交换,也可以在不退出 CAD/CAM 软件的前提下嵌入(或链接)其他应用程序的对象。

2.采用 COM 技术

COM(ComponentObjectModel) 是国际上为提高软件稳定性和开发效率而引入的重要技术。现今推出的 Windows 平台的 CAD/CAM 软件都或多或少地应用了 COM 技术。通过使用现成的组件,软件开发商可以避免软件开发中许多烦琐和困难的基础部分,从而可以从极高的起点出发,大大缩短 CAD 软件上市周期,这样容易取得竞争优势。

同时,由于采用面向对象技术,使得微机 CAD 软件的可维护性和可扩展性得以增强。

3.吸收 Unix 平台软件的优点

新一代微机平台 CAD 软件充分吸取 Unix 工作站软件的精华。诸如参数驱动、特征造型、动态导航、二维与三维双向相关、 STEP 标准和动态图形显示等这些比较好的特点已经被微机平台软件全部吸收。

二、PDM 技术的实施

随 着 CAD 技术的推广,原有的技术管理系统面临着巨大的挑战。在采用计算机辅助设计以前,产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文档、工艺卡片、 生产单、更改单、采购单、成本核算单和材料清单等均由人工编写、审批、归类、分发和存档,所有的资料均通过技术资料室进行统一管理。自从采用计算机技术之 后,上述与产品有关的信息都变成了电子信息。简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之 间的矛盾。要解决这个矛盾,必须采用 PDM 技术。

PDM (产品数据管理)是从管理 CAD/CAM 系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是 产品数据中的一部分。 PDM 系统除了要管理上述数据外,还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。由此可见, PDM 系统管理的产品信息将涉及到企业的产品设计、工艺、制造、经营和服务等部门。因此, PDM 系统的实施具有涉及面广、信息工作量大等特点。

实 施 PDM 技术可以实现并行工程,提高产品设计效率,支持全面质量管理,实现人、过程、技术三者的平衡。因此它可以为企业带来巨大收益。 PDM 技术实施与 CAD/CAM 技术的实施不一样,前者调整的是企业的管理模式。将原来的人工管理方式转变为 PDM 的计算机管理模式,既要兼顾原有的管理习惯,又要考虑信息集成的要求。由于企业技术环境、管理水平、企业文化等方面的差异,每个企业的 PDM 实施过程都不会相同。只有对企业的计算机环境、企业过程以及 PDM 的总体目标有了充分的理解后,全面地分析企业对 PDM 产品的详细需求,才能选出最适合本企业发展的 PDM 产品和解决方案。

目前国际主流的 PDM 产品有 UG 的 IMAN , SDRC 的 Metaphase 等软件,国内 PDM 产品有高华 PDM ,武汉天喻 PDM 等。

三、现代集成制造系统(CIMS)的研究及应用

1973 年美国的瑟夫哈林顿博士在《ComputerIntegratedManufacturing》一书中首次提出 CIM(ComputerIntegratedManufacturing) 的概念。它的内涵是借助计算机,把企业中与制造有关的各种技术系统地集成起来,进而提高企业适应市场竞争的能力。这个概念强调了两个方面:(1)企业的各 个生产环节是不可分割的,需要统一安排组织。(2)产品制造过程实质上是信息采集、传递、加工处理的过程。

CIM是一个先进的思想,但是 由于当时技术水平的限制,直到80年代初,这个思想才被制造领域重视并采用。近十余年来,在市场竞争的激励与相关技术进步的推动下,CIM 在实践中被不断充实、完善与发展。从这个概念出发,经历了信息集成、过程集成和企业集成的研究和实践,我们提出了现代集成制造系统 (ContemporaryIntegratedManufacturingSystem ,CIMS) 的概念。

我国于1986年3月提出863/CIMS主题计划,从而开始了对CIMS的全面研究和实施。863/CIMS主题研究和实施技术的核心是现代集成制造,其中集成分为三个阶段:信息集成、过程集成(如并行工程)和企业集成(如敏捷制造)。下面我们分别简要介绍这三种集成。

1.信息集成

在企业内部实现信息正确、高速的共享和交换,是改善企业技术和管理水平必须首先解决的问题。

信 息集成对于提高企业的市场竞争力是有效的,但是直到现在实施信息集成的手段还比较落后。这使得企业 CIMS 应用工程开发周期长,质量不易得到保证。所以,信息集成在今后仍然是企业信息化的主要内容,也是实施诸如并行工程技术的基础。在我国以信息集成为主要内容 的 CIMS 应用工程,将仍是今后大多数企业信息化过程中必然要经历的。

2.过程集成

传统串行作业的设计、开发过程, 往往会造成产品开发过程中出现反复,使产品开发周期长、成本增加。如果把产品设计中的各个串行过程尽可能多地转变为并行工程,在设计时考虑到下面工序中的 可制造性、可装配性,则可以减少反复,缩短开发时间。并行工程便是基于这一思想的一种先进制造模式。

3.企业集成

为提高 自身的市场竞争力,企业必须面对全球制造的新形势,充分利用全球的制造资源,以便更好、更快、更节省地响应市场,这就是敏捷制造的来源。敏捷制造的组织形 式是企业之间针对某一特定产品,建立企业动态联盟(即所谓的虚拟企业)。企业这种不断结盟的能力正是企业敏捷性的标志之一。

目前国内国外流行的CAD/CAM软件

CAD/CAM 技术经过几十年的发展,先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代,每个时代都有当时流行的CAD/CAM 软件。现在,工作站和微机平台CAD/CAM软件已经占据主导地位,并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件。下面我们将分别介绍国内外一些流行的 软件。

一、国外软件

1.Unigraphics(UG)

UG是 UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统CAD/CAM模式,为用户提供一个全面的产品建模系统。在 UG中,优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起,这一结合被实践证明是强有力的,并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。

UG 最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。90年代初,美国通用汽车公司选中UG作为全公司的 CAD/CAE/CAM/CIM主导系统,这进一步推动了UG的发展。1997年10月 UnigraphicsSolutions公司与Intergraph公司签约,合并了后者的机械CAD产品,将微机版的SOLIDEDGE软件统一到 Parasolid平台上。由此形成了一个从低端到高端,兼有Unix工作站版和WindowsNT微机版的较完善的企业级 CAD/CAE/CAM/PDM集成系统。

2.SOLIDEDGE

SOLIDEDGE是真正Windows软件。它不是 将工作站软件生硬地搬到Windows平台上,而是充分利用Windows基于组件对象模型 (COM)的先进技术重写代码。SOLIDEDGE与MicrosoftOffice兼容,与Windows的OLE技术兼容,这使得设计师们在使用 CAD系统时,能够进行Windows下字处理、电子报表、数据库操作等。

SOLIDEDGE具有友好的用户界面,它采用一种称为SmartRibbon的界面技术,用户只要按下一个命令按钮,既可以在 SmartRibbon上看到该命令的具体的内容和详细的步骤,同时在状态条上提示用户下一步该做什么。

SOLIDEDGE是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统,它是为设计人员专门开发的,易于理解和操作的实体造型系统。

3.AutoCAD

AutoCAD 是 Autodesk 公司的主导产品。Autodesk公司是世界第四大PC软件公司。目前在CAD/CAE/CAM工业领域内,该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商,也 是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。 Autodesk公司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及Web网的数据开发等重大领域。

AutoCAD 是当今最流行的二维绘图软件,它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能,如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开 发等功能,同时有部分三维功能。AutoCAD提供AutoLISP、ADS、ARX 作为二次开发的工具。在许多实际应用领域 (如机械、建筑、电子) 中,一些软件开发商在 AutoCAD 的基础上已开发出许多符合实际应用的软件。目前,Autodesk公司已经发布AutoCAD2000 ,它相当于AutoCADR15版。

4.MDT

MDT是Autodesk公司在PC平台上开发的三维机械CAD系统。它以三维设计为基础,集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体;为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。

MDT主要功能特点如下:

(1) 基于特征的参数化实体造型。用户可十分方便地完成复杂三维实体造型,可以对模型进行灵活地编辑和修改。

(2) 基于NURBS的曲面造型,可以构造各种各样的复杂曲面,以满足如模具设计等方面对复杂曲面的要求。

(3) 可以比较方便地完成几百甚至上千个零件的大型装配。

(4)MDT提供相关联的绘图和草图功能,提供完整的模型和绘图的双向联结。

该 软件的推出受到广大用户的普遍欢迎。至今为止,全世界累计销售已达7万套,国内已销售近千套。由于该软件与 AutoCAD同时出自Autodesk公司,因此两者完全融为一体,用户可以方便地实现三维向二维的转换。MDT为AutoCAD 用户向三维升级提供了一个较好的选择。

5.SolidWorks

SolidWorks是生信国际有限公司推出的基于 Windows的机械设计软件。生信公司是一家专业化的信息高速技术服务公司,在信息和技术方面一直保持与国际CAD/CAE/CAM/PDM市场同步。 该公司提倡的 " 基于Windows的 CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统“是以Windows为平台,以SolidWorks为核心的各种应用的集成,包括结构分析、运动分析、工程 数据管理和数控加工等,为中国企业提供了梦寐以求的解决方案。”

SolidWorks是微机版参数化特征造型软件的新秀,该软件旨在以工作站版的相应软件价格的1/4~1/5向广大机械设计人员提供用户界面更友好,运行环境更大众化的实体造型实用功能。

SolidWorks是基于Windows平台的全参数化特征造型软件,它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好,用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中,其价位适中。
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