浅析CAD 技术及发展趋势

darren

从第一台计算机问世至今，人们从未停止
过将他的应用推广到各个领域的尝试。近一个
世纪过去了，正如先前人们所希望的那样，计算
机的应用已经遍布了我们生活的每行每业。事
实上，计算机已经成为我们学习、科研、生活中
所不可或缺的强有力的助手。就在计算机应用
技术发展的同时，一系列相关的新兴科学也随
之兴起，CAD 技术便是其中之一。
CAD（COMPUTER AID DESIGN，即计算
机辅助设计）是指设计人员通过"人-机界面"与
计算机进行"人-机对话"式设计，它充分利用计
算机快速准确的运算和设计人员经验以及综合
思维分析能力，并将其融为一体，用以解决工程
或设计问题，或是对某一物理过程的模拟。对于
不同的工程领域，CAD 具体内容的重点有很大
的不同，例如，电子电路的重点在于节点的网络
表示其拓扑结构；微波电路较多的研究其数学
模型及矩阵方程；机械和建筑设计的关键在于
图形技术；控制系统则主要用计算机进行动态
系统的建模、分析、设计和仿真等。
1 CAD 技术国内外发展现状及发展趋势
CAD 技术产生于上个世纪50 年代，是经
过多年的计算机技术及外围设备的发展而形成
的一门新的技术。目前CAD 技术已经广泛地应
用在机械、电子、航天、航空、汽车、船舶、轻工、纺
织、建筑、GIS、矿业、地测、公路、铁路等领域。80
年代，由于超大规模集成电路的发展， 32 位微机
和大容量存储芯片投入实际应用，出现了超级
小微机、工程工作站、超级微机和个人计算机；
各种商业化的支撑软件，如绘图软件、有限元分
析软件、数据库管理软件等都相继投入市场，带
动了包括CAD 技术在内的大批新兴技术的快
速发展。由于CAD 技术的迅速发展，现在已经
形成了一个以研究开发、生产制造、推广应用到
销售服务的一整套的高新技术产业。
1.1 国外CAD 技术发展的主要特点表现在
1.1.1 基础软件商品化
国外的一些高新技术产业公司，在基础软
件商品化方面，做了大量的工作。例如，在图形
系统方面，美国Autodesk 公司推出的autocad
图形软件包，已经发展到了2008 版本，成为微
机绘图的主要基础软件。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应用的具有很强绘图功能
的图形基础软件。除此之外，在有限元分析、优
化设计、数据库管理系统等方面，近年来，也相
继推出了许多很实用的商品化软件。由于这些
商品化软件大量投入市场，极大地促进了CAD
技术在企业中的应用。
1.1.2 推广应用普通化
由于硬件技术和软件技术的不断发展和完
善，持别是商品化基础软件的不断推出，CAD 技
术在国外企业中应用十分普遍。据统计，在发达
国家中，CAD 技术在制造企业中的应用，其覆盖
率高达70%以上，一些大中型企业的产品设计，
全部由计算机完成。例如美国的通用汽车公司、
日本的大限公司、Mazak 公司等，在CAD 技术
的应用方面，均已达到了非常高的水平。
1.1.3 极力推进智能化、集成化。国外的
CAD 技术发展很快，目前已经推出了第三代
CAD 软件产品。第三代CAD 软件产品以三维设
计为基础，引入了人工智能技术，并把所有的功
能在单一的公共数据库下集成起来，在数据库
的支持下工作，实现了CAD 系统的真正集成。
1.2 我国的CAD 技术起步于上世纪60 年
代末，可以说与工业发达国家基本同步，我国在
CAD 技术的各个方面，开展了许多研究、开发和
推广应用工作，取得了巨大的成果，为生产力的
发展注入了技术进步的因素，起到了可喜的促
进作用。"八五"期间，根据抓应用、促发展的方
针，又重点进行了CAD 技术的推广应用工作。
根据2004 年抽样调查的结果得知，机械电子行
业已拥有CAD 系统16076 套，航空航天工业系
统约有90%以上配备了不同档次的计算机，工
程设计院90%以上的计算工作量、50%左右的
方案设计、30%左右的绘图工作量是通过CAD
软件来完成的。
我国在国产化CAD 软件的开发方面，也取
得了新的发展。这对进一步促进CAD 技术在我
国企业中的应用起到了很大的推进作用。尽管
我国在CAD 技术的研究、开发和在企业中的推
广应用等方面，取得了很大的成绩，但是与工业
发达国家相比，在应用和开发的广度和深度上，
还存在着很大的差距，主要表现在： (1)我国自主
版权的CAD 软件，其商品化程度低、可靠性较
差、功能单一、集成化程度低，难以进入市场。(2)
国内CAD 技术的推广应用还很不普遍。据统
计，在制造业领域，真正使用CAD 技术辅助进
行产品设计的，其覆盖率还不足5%。(3)虽然引
进了不少的CAD 软件，但是其功能都没有被充
分利用。而且CAD 软件的引进和应用，在行业
之间和地区之间的发展也很不平衡。
近几年来，CAD 技术正向着开放、集成、智
能和标准化的方向发展。
(1) 向融合各个领域高新技术的方向拓展。
如：多媒体技术、科学计算可视化技术、虚拟现
实技术和地理信息系统等。(2)向设计的全过程
拓展，采用一体化和智能化技术。如国外建筑工
程领域的多种CAD 平台都可以支持从方案到
逼真的效果显示，实现从建筑、结构、工程设备、
概预算的整体设计过程。人工智能和专家系统
也开始比较广泛地应用于全过程设计中。(3)向
产品设计的全过程拓展，进行集成化和协同工
作。计算机集成工程设计系统的概念包括决策
支持、办公自动化、管理信息、计算机辅助质量
管理、计算机辅助设计子系统、工程图计算机辅
助管理子系统等。(4)向采用软件先进技术的方
向拓展。近几年来，软件技术有了两大进展：面
向对象的方法和客户机/服务器技术，它们正在
投入全方位运用。由此可见，进一步开展CAD
技术的研究、开发和在企业中推广应用工作，仍
是我国从事CAD 技术工作人员的一项繁重而
又十分迫切的任务。
2 研究CAD 目的和意义
2.1 有利于统计汇总等工程预算的计算
随着AutoCAD 功能的不断增强，其应用领
域也在不断增加，其应用趋势也不断增长。目前
AutoCAD 已经广泛地应用于机械、建筑、GIS、矿
业、地测、公路、铁路等领域。然而随着对Auto－
CAD 应用的不断深入，各种需求的不断增加，
AutoCAD 自身处理和管理数据能力不强的缺点
逐渐暴露出来。目前人们普遍关注的问题之一
就是能否利用AutoCAD 工程图进行一些统计
汇总等计算，如地测、公路、铁路、建筑等系统的
统计汇总计算和工程概预算等问题。针对这一
问题，各行业中出现了各种应用软件，这些软件
的一个共同特点是，都是利用各种AutoCAD 二
次开发工具进行开发的，其最大的缺点是开发
难度大、开发周期长、对工程图有确定的要求。
本文根据各种有关AutoCAD 二次开发的参考
文献，提出了首先将AutoCAD 图形数据文件转
化成SQL Server 用户数据库文件，再利用SQL
Server 用户数据库统计汇总计算的强大功能，进
行各种统计汇总等计算的方法。由于针对的是
AutoCAD 的图形数据进行存储转化，具有通用
性，应用范围广，可以作为通用模块，在其它开
发项目中重复利用，以使开发人员可以专注自
身核心代码的编写而不必担心图形数据相互转
化的问题，缩短开发周期，提高开发效率。
2.2 有利于对图形进行大批量的修改
在AutoCAD 工程图的绘制过程中，经常需
要进行不断的修改，特别是在即将绘制完成的
时候，总是要进行大批量的层属性、颜色属性、
线型属性等的修改，这时如果将其图形文件转
化为数据库文件，我们就可以通过在数据库中
修改某些字段的值来达到对图形进行批量修改
的目的，不仅修改方便、快速、准确，而且不容易
遗漏对某些实体属性的修改。
2.3 有利于图纸的管理和相互间绘图的协
调
使用AutoCAD 进行工程制图时，经常会产
生大量的图纸，这些图纸分散，不易管理，查找
也很繁琐。同时，由于每个人负责的图纸间的修
改，也容易造成图形数据的不一致，通过将AutoCAD
图形数据转化为数据库文件进行管理，
我们可以通过SQL Server 提供的用户验证、事
件回滚、建立索引查找等各种机制，来保证数据
的一致性和对图纸的批量管理，为AutoCAD 提
供更高的便捷和安全。

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2012-12-29 14:57 上传

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