CAD/CAM 技术和知识库技术在汽车开发中的应用
CAD/CAM 技术和知识库技术在汽车开发中的应用
1.1.1 CAD/CAM 技术的发展 计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术就是将计算机迅速、准确地
处理信息的特点与人类创造的思维能力及推理判断能力巧妙地结合起来，用
计算机硬件、软件的新成就特别是计算机绘图、数据库、智能模拟技术，为 现代设计提供了理想的手段。1972 年国际信息处理联合会（IFIP）曾对 CAD 技术作如下定义：“CAD 是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解 组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科 方法的综合性协作提供了可能”[1] 。计算机辅助制造（CAM）利用计算机将产 品的设计信息自动转换为制造信息，以控制产品的加工、装配、检验、包装 等全过程，以基于这些过程相关的物流系统和初步的生产调度。
CAD/CAM( 计算机辅助设计及制造)技术产生于本世 50 年代后期发达 国 家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的 发展 而迅速成长起来。CAD/CAM 在机械制造行业的应用最早，也最为广泛。采用 CAD 技术进行产品设计不但可以使设计人员“甩掉图板”，更新传统的设计 思想，实现设计自动化，降低产品的成本，提高企业及其产品在市场上的竞 争能力；还可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业，建立一种全新 的设计和生产 技术管理体制，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率。如今 世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用 CAD/CAM 技术进行产 品设计，而且投入大量的人力物力及资金进行 CAD/CAM 软件的开发， 以保 持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势。
CAD 技术是一项综合性的，集计算机图形学、数据库、网络通讯等计算 机及其他领域知识于一体的高新技术；是先进制造技术的重要组成部分； 也 是提高设计水平、缩短产品开发周期、增强行业竞争能力的一项 关 键 技术。 CAD 技术的特点是涉及面广而复杂、 技术变化快、竞争激烈，而且投 资大、 风险高、产出高。现代有名的 CAD/CAM 软件都是规模巨大、功能众多、系统 复杂，所以投资大、开发周期长，难以及时跟上硬件平台和开发环境的迅速 发展，以及广大用户需求的变化和不断增长的要求。
CAD/CAM 技术的广泛应用大大减轻了设计者的劳动强度，改善了他们的工作环境和条件，提高了产品的设计质量，极大的提高了产品的开发和设计
效率，缩短了新产品的开发周期。CAD/CAM 技术彻底改变了传统的产品设计 方式，使设计人员的智慧和能力得到充分的发挥，CAD/CAM 技术的发展与应 用水平已成为和衡量一个国家的科学技术现代化和工业现代化的重要标志。 我国的 CAD/CAM 技术的研究和应用起步较晚，从八十年代才逐步开始， 但是发展的非常快，特别是进入九十以后得到迅速的发展，CAD/CAM 技术在 我国的航空、航天、造船、机械、汽车等领域得到较广泛的应用，一些国产 的优秀 CAD 软件也应运而生，但是我国 CAD/CAM 技术研究和应用的广度和 深度与国外相比还存在较大的差距，要想提高我国汽车等机械产品在国际市
场竞争力，CAD 技术的研究和应用是关键。
产品设计人员可以利用 CAD 技术在计算机中生成产品的真实实体几何 模型，在计算机屏幕上随意的旋转设计模型，从各个角度观察产品的形状， 不断的对产品进行修改，而且许多 CAD 软件还提供丰富的辅助分析功能， 可以在设计的同时进行强度、刚度等各种分析，来帮助和指导设计人员得到 合理的、最优的设计方案；虚拟装配、加工仿真、运动分析等 CAD 技术的 发展使得 CAD 技术实质得以充分体现，即辅助设计人员进行产品设计，而 不是简单的绘图代替纸笔。CAD 软件主要是帮助产品设计人员完成数值型的 工作，也就是说完成计算、分析、绘图等功能，设计活动中存在的最关键的 推理工作，诸如设计思路、最佳方案的选择、参数的选择等等，这些工作主 要依赖于设计人员的知识和专业经验，是现有 CAD 软件无法满足的。因此 将人工智能技术，特别是专家系统的技术与现有的、传统的 CAD 技术相结 合开发一些专用的 CAD 软件和程序模块是今后 CAD 发展的必然趋势[2]。
CAD 系统的智能化可以将领域设计专家的知识和经验与 CAD 技术结合 在一起，这既有利于充分发挥 CAD 技术在专业设计领域的作用，又能将工 程设计专家多年的、宝贵的设计经验充分的保存下来，为其他设计人员所参 考，这样一个经验不很丰富的设计人员可以借助智能 CAD 系统在领域专家 知识的指导下高效率、高质量的完成设计任务。
任何产品的设计，都被包容在 CAD 的覆盖范围内。但任何专业 CAD 厂商 都永远不可能满足所有客户的一切设计需求。所以 CAD 系统必须作成开放式， 为广大用户的二次开发提供一切方便。CAD 软件又应该使各类用户所设计的 对象都产生统一的数据文件存储格式，保证不同厂商的 CAD 文档可以相互兼 容，实现资源共享，达到无缝集成。
一个公司对 CAD 系统的应用必然要经历以下过程：软硬件的购买、CAD 软件在产品设计中的逐步应用、结合公司需要对 CAD 软件进行二次开发、 用于 CAM/CAE 方面。根据公司设计的需要，结合专业知识和领域专家的经验开发专用的 CAD 模块，可大大减少产品设计中不必要的重复性劳动，提高产品的设计质量，缩短新产品的开发和设计周期。CAD 软件的二次开发可 有效的克服通用 CAD 软件在专业设计领域的不足和局限性，有利于充分发
挥 CAD 软件的辅助作用。所以一个公司需全面的开展 CAD 并取得积极效果， 应以引入的 CAD 系统为基础，根据本公司的实际需要，进行程度不同的用户
化、本地化的二次开发，建立专业设计系统和数据库，形成具有本公司特色 的产品设计 CAD 系统。
CAD 要求集成，一方面从产品开发全生命期看，要求产品设计与分析计 算（CAE）、工艺规划（CAPP）、数控加工（NC）、质量控制（CAQ）、技术服务、 备件供应、订货管理、生产计划管理等紧密衔接，实现产品设计制造管理一 体化；另一方面从行业间的关系看，建筑、土木工程、铁路勘察设计等需要
与地理信息系统（GIS）、通信、供水供电暖气通风、机械制造、微电子技术 等沟通，同样要求跨行业的应用软件一体化。