【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 GES以及有關(guān)應(yīng)用接口，實(shí)現(xiàn)CAD／CAPP／CAM的集成，把CAD和生產(chǎn)制造結(jié)合成一體，才能進(jìn)一步提高生產(chǎn)力和加工精度，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自動(dòng)化，進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS），用以真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化。 1．信息集成 從發(fā)展的過(guò)程來(lái)看，CAD／CAE／CAPP／CAM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和集成方式有以下三種： （1）松散集成方式 各系統(tǒng)建立的產(chǎn)品模型各不相同，相互間的數(shù)據(jù)交換需要在每?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)間進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，因此系統(tǒng)間模型存在無(wú)法轉(zhuǎn)換部分，造成產(chǎn)品數(shù)據(jù)的不完整性。一般只能提供批量數(shù)據(jù)的傳輸。 （2）中性文件集成方式 存在一個(gè)與各系統(tǒng)無(wú)關(guān)的中性文件格式，各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)格式的中性文件，每個(gè)系統(tǒng)只與標(biāo)準(zhǔn)格式文件打交道,無(wú)需知道別的系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。這種方式為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者和使用者提供了較大的便利，但仍需要解決各系統(tǒng)間模型統(tǒng)一的問(wèn)題，只有這樣才能保證數(shù)據(jù)交換順利進(jìn)行。數(shù)據(jù)交換的功能也主要提供批量數(shù)據(jù)的傳輸。 （3）共享數(shù)據(jù)庫(kù)方式 各個(gè)系統(tǒng)在一個(gè)統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型指導(dǎo)下，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)存取接口在集成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存取各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)，同一對(duì)象的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中只存在一份，各系統(tǒng)對(duì)它操作的一致性由數(shù)據(jù)庫(kù)保證。在這種方式下，各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享達(dá)到很高的程度，數(shù)據(jù)庫(kù)提供各系統(tǒng)存取產(chǎn)品數(shù)據(jù)的并發(fā)控制，能夠使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各階段工作在共享數(shù)據(jù)庫(kù)上并發(fā)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的并行工程。這種集成方式的優(yōu)點(diǎn)是在統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型指導(dǎo)下集成，數(shù)據(jù)庫(kù)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)建模、存貯、查詢、控制等管理功能。 CAD／CAE／CAPP／CAM系統(tǒng)的集成技術(shù)是隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換出現(xiàn)以前，CAD系統(tǒng)只能采用松散的集成方式。隨著數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，中性文件交換數(shù)據(jù)逐漸得到應(yīng)用。STEP標(biāo)準(zhǔn)的提出，第一步是要解決以文件交換為基礎(chǔ)的集成方式，第二步則是以共享數(shù)據(jù)庫(kù)的集成方式作為目標(biāo)。STEP是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定的產(chǎn)品數(shù)據(jù)與交換標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為ISO10303。 2．過(guò)程集成 包括以并行工程哲理推動(dòng)的CAD／CAPP／CAM交叉并行設(shè)計(jì)，以及DFX（DFM、DFA……）的研究與實(shí)施，其中DFM位在設(shè)計(jì)階段，充分進(jìn)行可制造性分析、性能／價(jià)格比的成本分析等。CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)展望一、CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) CAD技術(shù)作為成熟的普及技術(shù)已在企業(yè)中廣泛應(yīng)用，并已成為企業(yè)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。圍繞企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的普及，CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要圍繞在標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式、集成化、智能化四方面。 1．標(biāo)準(zhǔn)化 除了CAD支撐軟件逐步實(shí)現(xiàn)ISO標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，面向應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件（零部件庫(kù)）、標(biāo)準(zhǔn)化方法也已成為CAD系統(tǒng)中的必備內(nèi)容，且向著合理化工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用方向發(fā)展。 傳統(tǒng)形式的手畫(huà)工程圖已經(jīng)有了成熟的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，相互都能理解。而存儲(chǔ)在磁盤(pán)、光盤(pán)上的形形色色的CAD二進(jìn)制數(shù)字記錄，要想實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化就復(fù)雜、困難得多。從80年代中期起，ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織著手醞釀制訂這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，稱作ISO10303《產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達(dá)與交換標(biāo)準(zhǔn)》，簡(jiǎn)稱STEP。它要涵蓋所有人工設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，采用統(tǒng)一的數(shù)字化定義方法。由于STEP標(biāo)準(zhǔn)涉及的面非常寬，眾口難調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程十分緩慢，存在問(wèn)題很多。而在我國(guó)，CAD應(yīng)用工程的實(shí)施具有更加嚴(yán)密的組織領(lǐng)導(dǎo)體系，而且實(shí)際從事CAD應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的單位相對(duì)比較集中，起步比國(guó)外晚，不存在要與過(guò)去開(kāi)發(fā)的老系統(tǒng)保持兼容問(wèn)題。如果我國(guó)采取主動(dòng)貫徹STEP積極思想的方針，不糾纏于過(guò)分繁瑣的技術(shù)細(xì)節(jié)，針對(duì)我國(guó)的現(xiàn)實(shí)需要和技術(shù)發(fā)展前景，及早統(tǒng)一協(xié)調(diào)自主開(kāi)發(fā)軟件的數(shù)據(jù)模型，這將有助于推動(dòng)國(guó)內(nèi)CAD界的學(xué)術(shù)研究風(fēng)氣，促進(jìn)CAD軟件開(kāi)發(fā)水平的大幅度提高。這種主動(dòng)出擊的策略要比單純等待STEP標(biāo)準(zhǔn)草案一版一版更新有利得多。回顧歷史，CAD和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定總是滯后于市場(chǎng)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAD產(chǎn)品更新頻繁。誰(shuí)家產(chǎn)品的技術(shù)思想領(lǐng)先，性能最好，用戶最多，主導(dǎo)了市場(chǎng)，誰(shuí)就是事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAD技術(shù)的發(fā)展不是一種純學(xué)術(shù)行為，它是在高技術(shù)產(chǎn)品所固有的激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不斷向前推進(jìn)，永無(wú)止境。 CAD軟件一般應(yīng)集成在一個(gè)異構(gòu)的工作平臺(tái)之上，為了支持異構(gòu)跨平臺(tái)的環(huán)境，就要求它應(yīng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，這里主要是靠標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 目前標(biāo)準(zhǔn)有兩大類(lèi)：一是公用標(biāo)準(zhǔn)，主要來(lái)自國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定單位；另一是市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)，或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，屬私有性質(zhì)。前者注重標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放性和所采用技術(shù)的先進(jìn)性，而后者以市場(chǎng)為導(dǎo)向，注重考慮有效性和經(jīng)濟(jì)利益。后者容易導(dǎo)致壟斷和無(wú)謂的標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)。通過(guò)總結(jié)這個(gè)領(lǐng)域幾十年標(biāo)準(zhǔn)化工作的經(jīng)驗(yàn)，不少標(biāo)準(zhǔn)化專(zhuān)家已認(rèn)識(shí)到存在的問(wèn)題，這已經(jīng)成為進(jìn)一步制定標(biāo)準(zhǔn)的障礙。因此提出應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行革新。有專(zhuān)家建議標(biāo)準(zhǔn)革新的目標(biāo)是公用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)革新后仍應(yīng)以公用標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，不過(guò)要從工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中吸收其注重經(jīng)濟(jì)利益和效率的優(yōu)點(diǎn)。另外，也有人提出現(xiàn)在制定標(biāo)準(zhǔn)的單位很多，但是標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程卻沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，這也是標(biāo)準(zhǔn)革新過(guò)程中值得考慮的問(wèn)題。這些觀點(diǎn)對(duì)我國(guó)制定CAD標(biāo)準(zhǔn)也許有所啟迪。 2．開(kāi)放性 CAD系統(tǒng)目前廣泛建立在開(kāi)放式操作系統(tǒng)窗口95／98／NT和UNIX平臺(tái)上，在Java LINUX平臺(tái)上也有CAD產(chǎn)品，此外CAD系統(tǒng)都為最終用戶提供二次開(kāi)發(fā)環(huán)境，甚至這類(lèi)環(huán)境可開(kāi)發(fā)其內(nèi)核源碼，使用戶可定制自已的CAD系統(tǒng)。 3．集成化 CAD技術(shù)的集成化體現(xiàn)在三個(gè)層次上：其一是廣義CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP經(jīng)過(guò)多種集成形式成為企業(yè)一體化解決方案，推動(dòng)企業(yè)信息化進(jìn)程。目前創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力（CAD）與現(xiàn)代企業(yè)管理能力（ERP、PDM）的集成，已成為企業(yè)信息化的重點(diǎn)；其二，是將CAD技術(shù)能采用的算法，甚至功能模塊或系統(tǒng)，做成專(zhuān)用芯片，以提高CAD系統(tǒng)的效率；其三是CAD基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境實(shí)現(xiàn)異地、異構(gòu)系統(tǒng)在企業(yè)間的集成。應(yīng)運(yùn)而生的虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造、虛擬企業(yè)就是該集成層次上的應(yīng)用。 國(guó)際CAD商品系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的另一個(gè)趨勢(shì)是在全球范圍內(nèi)優(yōu)選最成功的功能構(gòu)件，進(jìn)行集成。至今最成熟的幾何造型平臺(tái)有兩家：Parasolid和ACIS；幾何約束求解構(gòu)件有一家，它的主要產(chǎn)品是2D和3D 1