電大論文淺談CAD技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

1、鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠程教育建筑CAD課程論文淺談CAD技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展學(xué) 號： XXXXXXXXXX姓 名： XXXXXXXXXX淺談CAD技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展摘要：CAD進行數(shù)字和圖形信息處理，以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、造型和數(shù)控加工的自動編程軟件，具有知識密集、綜合陸強、初始投入大的特點。它的普及應(yīng)用將使建筑規(guī)劃設(shè)計和機械產(chǎn)品設(shè)計制造生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式發(fā)生深刻的變化，從而帶動建筑行業(yè)和機械制造業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，是當(dāng)前國際科技領(lǐng)域的前沿課題。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，本文從CAD的含義入手，簡單介紹了目前CAD的幾種主流軟件。主要介紹了CAD技術(shù)未來的發(fā)展趨勢和CAD技術(shù)研究的熱點問題。關(guān)鍵詞

2、：CAD 應(yīng)用 發(fā)展一、CAD的含義CAD即計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design）。利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作 。簡稱CAD。 在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負計算、信息存儲和制圖等項工作。在設(shè)計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計人員通常用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來，使設(shè)計人員及時對設(shè)計作出判斷和修改；利用計算機可以進行與圖

3、形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD能夠減輕設(shè)計人員的勞動，縮短設(shè)計周期和提高設(shè)計質(zhì)量。1972年10月，國際信息處理聯(lián)合會（IFIP）在荷蘭召開的“關(guān)于CAD原理的工作會議”上給出如下定義：CAD是一種技術(shù)，其中人與計算機結(jié)合為一個問題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科方法的綜合性協(xié)作提供了可能。CAD是工程技術(shù)人員以計算機為工具，對產(chǎn)品和工程進行設(shè)計、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。CAD技術(shù)是電子信息技術(shù)的一個重要組成部分；它是利用計算機硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對產(chǎn)品或工程進行設(shè)計的方法與技術(shù)，包括設(shè)計、繪圖、工程分析

4、與文檔制作等設(shè)計活動。它是綜合了計算機科學(xué)與工程設(shè)計方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學(xué)科。從廣義上說，CAD技術(shù)包括二維工程繪圖、三維幾何設(shè)計、有限元分析、數(shù)控加工、仿真模擬、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫以及上述技術(shù)（CAD/CAE/CAM）的集成技術(shù)等。目前，CAD技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計中的大多數(shù)活動，但也有一些活動還難用CAD技術(shù)來實現(xiàn)，如設(shè)計的需求分析、設(shè)計的可行性研究等。將設(shè)計過程中能用CAD技術(shù)實現(xiàn)的活動集合在一起就構(gòu)成了CAD過程，圖1就說明了設(shè)計過程與CAD過程的關(guān)系。 二、CAD的應(yīng)用范圍早期CAD是一個包括應(yīng)用范圍很廣的軟件，概括來說，CAD的設(shè)計對象有兩大類，一類是機械、電氣、電子、輕

5、工和紡織產(chǎn)品；另一類是工程設(shè)計產(chǎn)品，即工程建筑，國外簡稱AEC(Architecture、Engineering和Construction)。而如今，CAD技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到藝術(shù)、電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟及社會效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。CAD在機械制造行業(yè)的應(yīng)用最早，也最為廣泛。采用CAD技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計不但可以使設(shè)計人員“甩掉圖板”，更新傳統(tǒng)的設(shè)計思想，實現(xiàn)設(shè)計自動化，降低產(chǎn)品的成本，提高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上的競爭能力；還可以使企業(yè)由原來的串行式作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高勞動生產(chǎn)率。如今世界各大航空、航天及汽

6、車等制造業(yè)巨頭不但廣泛采用CAD/CAM技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計，而且投入大量的人力物力及資金進行CAD/CAM軟件的開發(fā)，以保持自己技術(shù)上的領(lǐng)先地位和國際市場上的優(yōu)勢。計算機輔助建筑設(shè)計（ComputerAidedArchitectureDesign，簡稱CAD）是CAD在建筑方面的應(yīng)用，它為建筑設(shè)計帶來了一場真正的革命。隨著CAAD軟件從最初的二維通用繪圖軟件發(fā)展到如今的三維建筑模型軟件，CAAD技術(shù)已開始被廣為采用，這不但可以提高設(shè)計質(zhì)量，縮短工程周期，還可以節(jié)約2%至5%的建設(shè)投資，而近幾年來我國每年的基本建設(shè)投資都有幾千億元之多，如果全國大小近萬個工程設(shè)計單位都采用CAD技術(shù)，則可以大大提高

7、基本建設(shè)的投資效益。 CAD技術(shù)還被用于輕紡及服裝行業(yè)中。以前我國紡織品及服裝的花樣設(shè)計、圖案的協(xié)調(diào)、色彩的變化、圖案的分色、描稿及配色等均由人工完成，速度慢、效率低，而目前國際市場上對紡織品及服裝的要求是批量小、花色多、質(zhì)量高、交貨要迅速，這使得我國紡織產(chǎn)品在國際市場上的競爭力不強。采用CAD技術(shù)以后，大大加快了我國紡織及服裝企業(yè)走向國際市場的步伐。 如今，CAD技術(shù)已進入到人們的日常生活中，在電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域大顯身手。電影拍攝中利用CAD技術(shù)已有十余年的歷史，美國好來塢電影公司主要利用CAD技術(shù)構(gòu)造布景，可以利用虛擬現(xiàn)實的手法設(shè)計出人工不可能做到的布景。這不僅能節(jié)省大量的人力、

8、物力，降低電影的拍攝成本，而且還可以給觀眾造成一種新奇、古怪和難以想像的環(huán)境，獲得極大的票房收入。比如美國的侏羅紀(jì)公園、星球大戰(zhàn)、ET等科幻片以及完全用三維計算機動畫制作的影片玩具總動員，都取得了極大的成功。轟動全球的大片泰坦尼克應(yīng)用了大量的三維動畫制作，用計算機真實地模擬了泰克尼克航行、沉船的全過程。此外，動畫和廣告制作中也充分利用了計算機造型技術(shù)，實質(zhì)上也是一種虛擬現(xiàn)實技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)還被用于各種模擬器及景物的實時漫游、娛樂游戲中。 近十年來，在CIMS工程和CAD應(yīng)用工程的推動下，我國計算機輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用越來越普遍，越來越多的設(shè)計單位和企業(yè)采用這一技術(shù)來提高設(shè)計效率、產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞

9、動條件。目前，我國從國外引進的CAD軟件有好幾十種，國內(nèi)的一些科研機構(gòu)、高校和軟件公司也都立足于國內(nèi)，開發(fā)出了自己的CAD軟件，并投放市場，我國的CAD技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。三、CAD的發(fā)展歷史 CAD技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷了四個階段。（一）形成階段1950年美國麻省理工學(xué)院采用陰極射線管(CRT)研制成功圖形顯示終端，實現(xiàn)了圖形的屏幕顯示，從此結(jié)束了計算機只能處理字符數(shù)據(jù)的歷史，并在此基礎(chǔ)上，孕育出一門新興學(xué)科計算機圖形學(xué)。（二）發(fā)展階段20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)了光筆，從此開始了交互式繪圖的歷史。20世紀(jì)60年代初，屏幕菜單指點、功能鍵操作、光筆定位、圖形動態(tài)修改等交互繪圖技術(shù)相繼出

10、現(xiàn)。1962年美國人Ivan Sutherland開發(fā)出第一個交互式圖形系統(tǒng)Sketchpad。此后，相繼出現(xiàn)了一大批商品化CAD軟件系統(tǒng)。但是由于顯示器價格昂貴，CAD系統(tǒng)很難推廣。直到60年代末期，顯示技術(shù)有了突破，顯示器價格大幅度下降，CAD系統(tǒng)的性能價格比大大提高，CAD用戶開始以每年30的速度逐年遞增。在顯示技術(shù)發(fā)展的同時，計算機圖形學(xué)也得到了很大發(fā)展，整個70年代，以二維繪圖和三維線框圖形為主的CAD系統(tǒng)形成主流。（三）成熟階段第一個實體造型(Solid Modeling)試驗系統(tǒng)誕生于1973年，第一代實體造型軟件于1978年推向市場，80、90年代實體造型技術(shù)成為CAD技術(shù)發(fā)展

11、的主流，并走向成熟，出現(xiàn)了一批以三維實體造型為核心的CAD軟件系統(tǒng)。實體造型技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大大拓寬了CAD技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。（四）集成階段CAD對設(shè)計過程和制造過程所產(chǎn)生的巨大推動作用已被認同，加之設(shè)計和制造自動化的需求，集成化CAD系統(tǒng)的出現(xiàn)是自然而然的事。到了20世紀(jì)90年代，幾乎所有的CAD系統(tǒng)都通過自行開發(fā)或購買配套模塊的方式實現(xiàn)了系統(tǒng)集成。四、目前CAD的主要軟件CAD技術(shù)從最初的工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹拿總€角落，從機械、電子、航空、航天、郵電、兵工、紡織、建筑、船舶、地質(zhì)、采礦，一直到藝術(shù)、裝演、醫(yī)療、教學(xué)、旅游、管理等，可以說無數(shù)不包，以CAD技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的各類商業(yè)專

12、業(yè)軟件已超過10萬個。以下為目前市場上比較主流的CAD軟件：（1）AutoCAD及MDT AutoCAD系統(tǒng)是美國Autodesk公司為微機開發(fā)的一個交互式繪圖軟件，它基本上是一個二維工程繪圖軟件，具有較強的繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及方便用戶的二次開發(fā)功能，也具有部分的三維作圖造型功能。它是目前世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件。MDT(MechanicalDesktop)是Autodesk公司在機械行業(yè)推出的基于參數(shù)化特征實體造型和曲面造型的微機CAD/CAM軟件。（2）Pro/Engineer Pro/Engineer系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司（ParametricTechnology

13、Corporation簡稱PTC）的產(chǎn)品，它剛一面世（1988年），就以其先進的參數(shù)化設(shè)計、基于特征設(shè)計的實體造型而深受用戶的歡迎，隨后各大CAD/CAM公司也紛紛推出了基于約束的參數(shù)化造型模塊。此外，Pro/Engineer一開始就建立在工作站上，使系統(tǒng)獨立于硬件，便于移植；該系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計思想與習(xí)慣。Pro/Engineer整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型，能將整個設(shè)計至生產(chǎn)過程集成在一起，它一共有20多個模塊供用戶選擇。基于以上原因，Pro/Engineer在最近幾年已成為三維機械設(shè)計領(lǐng)域里最富有魅力的系統(tǒng)，其銷售額和用戶群仍以最快的速度

14、向前發(fā)展。（3）I-DEASMasterSeries5I-DEASMasterSeries是美國SDRC（StructuralDynamicsResearchCorporation）公司自1993年推出的新一代機械設(shè)計自動化軟件，也是SDRC公司在CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的旗艦產(chǎn)品，并以其高度一體化、功能強大、易學(xué)易用等特點而著稱。I-DEASMasterSeries5于今年6月20日在美國首次展示，其最大的突破在于VGX技術(shù)的面市，極大地改進了交互操作的直觀性和可靠性。另外，該版本還增強了復(fù)雜零件設(shè)計、高級曲面造型以及有限元建模和耐用性分析等模塊的功能。SDRC公司近期還集中了優(yōu)勢力量大力

15、加強數(shù)控加工功能的開發(fā)。（4）CATIACATIA系統(tǒng)是法國達索（Dassault）飛機公司DassaultSystems工程部開發(fā)的產(chǎn)品。該系統(tǒng)是在CADAM系統(tǒng)（原由美國洛克希德公司開發(fā)，后并入美國IBM公司）基礎(chǔ)上擴充開發(fā)的，在CAD方面購買原CADAM系統(tǒng)的源程序，在加工方面則購買了有名的APT系統(tǒng)的源程序，并經(jīng)過幾年的努力，形成了商品化的系統(tǒng)。CATIA系統(tǒng)如今已經(jīng)發(fā)展為集成化的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，它具有統(tǒng)一的用戶界面、數(shù)據(jù)管理以及兼容的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序接口，并擁有20多個獨立計價的模塊。（5）EUCLID EUCLID軟件是法國MATRA公司信息部的產(chǎn)品，它是由法國國家科學(xué)

16、研究中心為英法聯(lián)合研制的協(xié)和號超音速客機而開發(fā)的軟件。該軟件具有統(tǒng)一的面向?qū)ο蟮姆植际綌?shù)據(jù)庫，在三維實體、復(fù)雜曲面、二維圖形及有限元分析模型間不需作任何數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作。由于數(shù)據(jù)是彼此引用，而不是簡單的復(fù)制，所以用戶在修改某部分設(shè)計時，其他相關(guān)數(shù)據(jù)會自行更新。（6）Unigraphics（UG）UG起源于美國麥道（MD）公司的產(chǎn)品，1991年11月并入美國通用汽車公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技術(shù)（IT）服務(wù)公司，UG由其獨立子公司UnigraphicsSolutions開發(fā)。UG是一個集CAD、CAE和CAM于一體的機械工程輔助系統(tǒng)，適用于航空航天器、汽車、通用機械以及模具等的設(shè)

17、計、分析及制造工程。（7）SolidWorks SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)，是由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)的，其價格僅為工作站CAD系統(tǒng)的四分之一。該軟件采用自頂向下的設(shè)計方法，可動態(tài)模擬裝配過程，它采用基于特征的實體建模，自稱100%的參數(shù)化設(shè)計和100%的可修改性，同時具有中英文兩種界面可供選擇其先進的特征樹結(jié)構(gòu)使操作更加簡便和直觀五、CAD的發(fā)展趨勢隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是圖形處理設(shè)備的飛速發(fā)展，計算機輔助設(shè)計/制造(CAD/CAM)技術(shù)以驚人的速度快速發(fā)展，有專家評價：“如果把電子技術(shù)看作

18、是工業(yè)的一次革命的話，那么CAD/CAM是工業(yè)的另一次革命，它是計算機對人類文明的巨大推動在工業(yè)方面的重要體現(xiàn)，其前景是不可限量的”。 圍繞企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的普及，CAD技術(shù)的發(fā)展方向主要圍繞在標(biāo)準(zhǔn)化、開放式、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）、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)計的應(yīng)用方向發(fā)展?；仡櫄v史，CAD和計算機圖形學(xué)的國際標(biāo)準(zhǔn)制定總是滯后于市場上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAD產(chǎn)品更新頻繁。誰家產(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，誰就是事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAD技

19、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競爭中不斷向前推進，永無止境。目前標(biāo)準(zhǔn)有兩大類：一是公用標(biāo)準(zhǔn)，主要來自國家或國際標(biāo)準(zhǔn)制定單位；另一是市場標(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)的開放性和所采用技術(shù)的先進性，而后者以市場為導(dǎo)向，注重考慮有效性和經(jīng)濟利益。后者容易導(dǎo)致壟斷和無謂的標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)。通過總結(jié)這個領(lǐng)域幾十年標(biāo)準(zhǔn)化工作的經(jīng)驗，不少標(biāo)準(zhǔn)化專家已認識到存在的問題，并提出應(yīng)對傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作進行革新的相關(guān)觀點。2開放性CAD系統(tǒng)目前廣泛建立在開放式操作系統(tǒng)窗口9598NT和UNIX平臺上，在Java LINUX平臺上也有CAD產(chǎn)品，此外CAD系統(tǒng)都為最終用戶提供二次開發(fā)環(huán)境

20、，甚至這類環(huán)境可開發(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)在三個層次上：其一是廣義CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP經(jīng)過多種集成形式成為企業(yè)一體化解決方案，推動企業(yè)信息化進程。目前創(chuàng)新設(shè)計能力（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；其二，是將CAD技術(shù)能采用的算法，甚至功能模塊或系統(tǒng)，做成專用芯片，以提高CAD系統(tǒng)的效率；其三是CAD基于網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境實現(xiàn)異地、異構(gòu)系統(tǒng)在企業(yè)間的集成。應(yīng)運而生的虛擬設(shè)計、虛擬制造、虛擬企業(yè)就是該集成層次上的應(yīng)用。4智能化設(shè)計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動領(lǐng)

21、域，智能CAD是CAD發(fā)展的必然方向。智能CAD不僅僅是簡單地將現(xiàn)有的智能技術(shù)與CAD技術(shù)相結(jié)合，更要深入研究人類設(shè)計的思維模型，并用信息技術(shù)來表達和模擬它。這樣不僅會產(chǎn)生高效的CAD系統(tǒng)，而且必將為人工智能領(lǐng)域提供新的理論和方法。CAD的這個發(fā)展趨勢，將對信息科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。六、CAD技術(shù)研究開發(fā)熱點1計算機輔助概念設(shè)計根據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計資料表明，產(chǎn)品工本費的70是在產(chǎn)品設(shè)計階段決定的。同時，一旦概念設(shè)計被確定下來，產(chǎn)品設(shè)計的6070也就被確定下來。尤其需要提及的是，即使詳細設(shè)計再好，也難以彌補概念設(shè)計階段所出現(xiàn)的缺陷。還有產(chǎn)品的創(chuàng)新及其所具有的競爭能力基本上也是在概念設(shè)計階段就被確定

22、下的。故概念設(shè)計是設(shè)計過程中一個非常重要的階段，它已成為企業(yè)競爭的一個制高點。因此計算機輔助概念設(shè)計愈來愈受到重視。但另一方面，在概念設(shè)計期間，所涉及的設(shè)計需求和約束的種種知識，往往是不精確的、近似的或未知的，也就是說復(fù)雜性很高，這給CAD技術(shù)帶來很大的難度。概念設(shè)計的過程主要是評價和決策的過程，它涉及到產(chǎn)品功能、動作和結(jié)構(gòu)等因素，它對產(chǎn)品的價格性能、可靠性、安全性等等起決定性的影響作用。正因為應(yīng)考慮的因素和目標(biāo)是多方面的。因此評價和決策過程是一個很復(fù)雜的，難度很大的過程。目前計算機輔助概念設(shè)計的方法可分為兩大類：即自動生成方案和交互生成方案。當(dāng)然，應(yīng)用時這兩種方法可以混合使用。 （1）自動生

23、成方案 目前主要采用人工智能技術(shù)。為了使計算機有效地支持概念設(shè)計活動，需要解決兩大難題。即建模問題和推理問題：A前者是對產(chǎn)品的功能、動作和結(jié)構(gòu)諸因素之間相互影響的復(fù)雜關(guān)系進行建模或表達。例如汽鍋的蒸汽閥門，其功能是防止汽鍋爆炸，它的動作是當(dāng)檢測到一定的壓力差時，它會自動打開，而其結(jié)構(gòu)是所用的實際構(gòu)件的布局及其連接關(guān)系，建模的結(jié)果提供推理用；B而推理問題實際上就是生成和選擇合適的方案。 建模問題主要是建模的表示法，目前已提出各種各樣的表示法。如語言、幾何模型、圖形、對象、知識模型和圖像法等等，語言表示法屬于一種形式描述方法，它能保證計算機有效地進行推理，稱為面向機器的表示法。而圖像表示法是一種高

24、可視化的表示法（即可視化思維模型），它側(cè)重于提供一種有助于輔助設(shè)計人員創(chuàng)新工作的建模環(huán)境，稱它為面向人的表示法，而上列其它表示法依次界于這兩者之間。 推理問題的重點是在轉(zhuǎn)換過程，即把用戶需求映射到實現(xiàn)所給需求集合的一些實際的結(jié)構(gòu)上。難點在于產(chǎn)生和選擇合適的映射方法。例如知識獲取是人工智能領(lǐng)域中一個大難題，為了解決這一問題，可以采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從已有的設(shè)計庫中自動獲取感興趣的領(lǐng)域知識。 （2）交互技術(shù)生成方案 由于概念設(shè)計的復(fù)雜性，自動地生成合適的方案是很困難的。在自動生成和選比方案尚未成熟之前，交互技術(shù)是重要手段。在概念設(shè)計階段可充分利用多媒體技術(shù)，如包括有效的信息搜索技術(shù)，以便在網(wǎng)上可查到大

25、量對概念設(shè)計有用的設(shè)計例子。又如研究協(xié)同概念設(shè)計技術(shù)，使群體成員易于參與概念設(shè)計，并做出積極的貢獻。2計算機支持的協(xié)同設(shè)計設(shè)計工作是一個典型的群體工作。群體成員既有分工，又有合作。因此群體的工作由兩個部分組成：一是個體工作，群體成員應(yīng)完成的各自分工的任務(wù)；另一是協(xié)同工作，因為群體工作不可能分解為互相獨立的個體工作，群體成員之間存在相互關(guān)聯(lián)的問題。一般稱為接口問題，接口難免會出現(xiàn)矛盾和沖突，如不及時發(fā)現(xiàn)和協(xié)調(diào)解決，就會造成返工和損失。傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)只支持分工后各自應(yīng)完成的具體任務(wù)，至于成員間接口問題，計算機不能支持，主要靠面談或某種通訊工具進行討論并加以解決。但這些方式很難做到及時并充分地協(xié)商

26、和講討論。因而一項大的設(shè)計任務(wù)接口問題難免要出差錯，這正是為什么設(shè)計工作會出現(xiàn)不斷反復(fù)、不斷修改這一過程的主要原因。3海量信息存儲、管理和檢索CAD系統(tǒng)處理的信息愈來愈多，而且是多媒體信息。盡管磁盤容量增長速度很快，但仍遠不能滿足信息量快速增長的需求。海量信息的存儲、管理和快速檢索已成為世人矚目的問題。這除了依靠硬件來解決問題外，DBMS是一重要技術(shù)，實踐證明，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)EDBMS已難已適應(yīng)要求而采用面向?qū)ο蠛完P(guān)系相結(jié)合的模型可能是個過渡的解決方案。4設(shè)計法研究及其相關(guān)問題設(shè)計工作是項復(fù)雜的且知識密集的群體活動，為了提高效率必須遵循某種正確的設(shè)計方法，雖然設(shè)計方法學(xué)的研究已有半個

27、多世紀(jì)了，但針對CAD的設(shè)計法卻是最近才有的，稱為正規(guī)設(shè)計流程法，它不僅讓我們知道設(shè)計是一種流程，還為開發(fā)CAD工具提供了依據(jù)，因此了解和識別設(shè)計過程的不同方面（即不同的設(shè)計活動），是開發(fā)新一代CAD系統(tǒng)的關(guān)鍵。5支持設(shè)計創(chuàng)新創(chuàng)新是產(chǎn)品設(shè)計的靈魂，如何利用計算機來支持創(chuàng)新，這是個新的課題。目前只能提供一種啟迪方法，如存入大量多媒體設(shè)計數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)方便地供設(shè)計人員查詢，從而可能引導(dǎo)出意想不到的富有創(chuàng)新的設(shè)計。又如利用CSCW工具，通過直接討論方式來相互啟發(fā)，產(chǎn)生新的設(shè)計思想，促進創(chuàng)新設(shè)計。6用戶接口的智能化和人性化CAD系統(tǒng)的用戶界面是人與計算機之間傳遞交換信息的媒介和對話接口，也是CAD軟

28、件系統(tǒng)的重要組成部分。以用戶為中心，自然、高效多通道交互技術(shù)和無所不在的計算是一項長期的目標(biāo)，也是當(dāng)前人機交互的研究熱點。采用以用戶為中心的CAD軟件設(shè)計方法，對產(chǎn)品進行開發(fā)和實用性工程評價，以保證CAD軟件技術(shù)及CAD軟件產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。在改善軟件界面簡化操作步驟、降低操作難度等方面予以創(chuàng)新。7造型技術(shù)實現(xiàn)與歷史無關(guān)的造型方法，即產(chǎn)品模型的形狀不再依賴于特征創(chuàng)建的先后順序，這使得三維CAD系統(tǒng)更易于操作使用；全面地支持概念設(shè)計和詳細設(shè)計；幾何造型系統(tǒng)能夠創(chuàng)建任意幾何形狀的形體；能夠更好地表達產(chǎn)品的完整技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，支持產(chǎn)品全生命周期的特征造型系統(tǒng)，使產(chǎn)品的設(shè)計工作在更商層次上進行，為開發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型的CIMS集成系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)