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CAD/CAM 技术和知识库技术在汽车开发中的应用(2)

2013-04-26 01:29

1.1.2 CAD 技术在汽车开发中的应用

CAD 技术首先在航空、航天领域得到广泛应用，而后开始逐渐应用于汽 车领域。1959 年 GM 汽车公司的 DAC-1（Design Augmented Computer）项目 标志着 CAD 技术在汽车行业应用的开始。CAD 技术给使用者带来了巨大的 好处及颇丰的收益，汽车工业开始大量采用 CAD 技术。80 年代初，几乎全 世界所有的汽车工业和航空工业都购买过相当数量的  CATIA，其结果是 CATIA 跃居制造业 CAD 软件榜首，并且保持了许多年。最近几年，从造型 理论上来说，CATIA 并没有突破性的进展，其 CAD 技术本身已相对落后。
但 CATIA 除了给用户提供丰富的交互曲线、曲面造型、拟合功能外，还给用 户提供了二次开发工具，无疑给用户带来了极大的方便[3]。
经过半个世纪的发展，CAD  技术在国外汽车行业得到广泛而成熟的应 用。各汽车公司不仅拥有非常好的 CAD 软硬件条件，而且还有高素质 CAD 设计队伍，很好的将各公司多年的汽车设计理论、经验和 CAD 技术相结合， 成功的用于其新产品的开发和设计，CAD 技术的广泛应用极大的缩短了新车 型的开发周期。
国外各汽车公司不仅在汽车设计和  CAD  应用方面积累了丰富的经验，
而且还结合专业知识和专家经验对 CAD 软件进行二次开发，克服通用 CAD 软件在汽车设计方面的局限性，开发适合公司内部设计需要的智能  CAD  专 业模块，帮助其产品设计人员快速的开发和设计出更好的产品，以求在市场竞争中处于有利地位。例如：美国 Ford 汽车公司专门成立 CAD 软件的二次
开发队伍结合公司需要开发一些汽车设计软件；法国雷诺公司在 EUCLID 上开 发了适合汽车工业需求的用于钣金成型的  OPTRIS  模块和用于干涉检验的 Megavision  模块；日本的  TOYOTA  汽车公司与美国  PTC  软件公司合作在 Pro/E 软件的基础上开发的汽车模具型面设计模块 Pro/Dieface[4]等等。目前， （科教作文网http://zw.ΝsΕec.cN编辑）
国 外 用 的 比 较 多 的   CAD   软 件 ， 主 要 有 ： CATIA(IBM/Dassault) 、 Unigraphics(EDS) 、 I-DEAS(SDRC) 、 PRO/E(PTC) 、 EUCLID(MATRA) 、 CADDS(ComputerVision)等。可以说我国汽车行业 CAD 软硬件的条件是相当 不错的，经过十多年努力，CAD 技术在我国汽车行业的应用已取得很大的进 步，而且一些大学和科研机构在通用的 CAD/CAM 软件基础上进行二次开发 专业模块。现在各国制造企业均纷纷采用各种新实现、新方法、新技术来改
进自己的产品开发模式，力图使企业及其产品具有较强的竞争力和生命力。

1.1.3 知识库在 CAD 中的应用

CAD  的核心技术是用最简单、方便的操作来生成产品几何形状的精确数 字定义并且实时显示其真实感图形。飞机、汽车的外形复杂，零、部件间的 配合要求高，因此 CAD 技术的研究和软件开发首先是从飞机和汽车行业发展 起来的。CAD  软件产业的茁壮成长取决于五大要素：应用需求、技术积累、 资金投入、队伍素质和运行机制。国际知名的 CAD 软件，数量上以美国最多， 其次法国。但是就软件产业的成功率看，法国居榜首。我国国民经济得到持 续健康稳定的发展，尤其汽车产业在我国获得了蓬勃的发展，为 CAD 技术的 研究和软件开发创造了良好的条件。
我国汽车行业经过十多年努力和发展，CAD 技术、专家系统、知识库技 术等新兴技术在我国汽车行业的应用已取得很大的进步，而且一些大学和科 研机构也在独立地或与汽车公司合作开发一些在通用的  CAD  软件基础上的 汽车设计专业模块，例如：吉林大学的福特—中国研究与发展基金项目组率 先探索 KBE 在汽车行业中的应用，在通用 CAD 软件的基础上开发专用的汽 车专业设计模块；同济大学在 UG 平台上开发汽车总体设计专家系统等等[5]。 但是由于我国 CAD 技术起步较晚，加上现有通用 CAD 软件的专用性较差， CAD 技术的应用与国外汽车公司相比还有很大的差距，国内各汽车公司普遍 存在 CAD 软件利用率低，设计效率低下的问题。加大 CAD 软件在汽车开发 中的应用力度，并且结合汽车设计的专业经验开发一些通用  CAD  软件平台 上的面向汽车设计的专业模块以帮助设计人员提高产品的开发效率和质量，

是缩短我国与国外汽车设计水平的差距，早日实现我国轿车自主开发能力的
有效措施之一。
从 CAD/CAM 的技术发展史，需强调一个观点：国外在成熟的市场经济 机制下，一切研究开发项目决不草率上马，都有明确的应用目标和周密的技 术组织措施。凡是成功的成果，一定要倍加珍惜，尽量继承、采纳、接力、 改进。国外有一条规则，凡是能从市场上买到的，决不自己从头做起，外购 一定比自制合算。同时卖方也懂得这个道理，必须合理定价，互通有无，决 不能奇货可居，将别人拒之门外。CAD  源程序虽然珍贵，但同样是商品，只 是定价更高而己。美国有规定，软件的源程序改动量超过 20%，就是新软件， 不叫抄袭，鼓励在继承中创新，不赞成重复做虚功，白白浪费人力、物力资 源。一个项目失败了，并不稀奇，技术创新允许失败。但是即使一个软件系 统整体上失败了，也要从中提取有用部分，创造新的商机。
软件开发中必须将各个专业领域的传统设计方法转化成计算机上的操 作，将原来的专业设计知识和经验体现为软件代码，使得应用人员在新的工 作环境中感到计算机得心应手，善解人意，这就需要开发人员与应用人员共 同经历一个长时间的磨合过程，不断修改程序，不断排除错误。
有效的二次开发是 CAD/CAM 发挥效能的关键环节，二次开发具有以下两
个主要特点： 一、于二次平台 二、向领域专家
因此，二次开发应以工程设计的理论和实践为基础，以软件工程理论为

指导，面向具体产品的实际问题进行开发[6]。

随着 CAD 的进一步发展，单纯通过关系数据库，或者采用 CAD 数据库、 工程数据库已无法满足 CAD 的复杂要求。因此需要选用合适、功能强大的通 用工具来支撑 CAD 发展中提出的新的要求，目前来说，知识库成为其主要选 择之一。知识库作为能支撑多种应用领域的通用智能支撑软件与工具，不仅 能够在数据库基础上提供数据支持，还可以将 CAD 不断发展所提出的要求用 知识形式表示，为 CAD 处理各种复杂的问题和满足各种特殊要提供了可能。 支持智能  CAD  的实现。产品设计是一个复杂的过程，需要设计师/专家 以其专门的知识和经验为依据，经过分析、计算、综合等多个步骤才能完成。 因此从人工智能的角度，计算机辅助设计实际上是一个由计算机系统辅助设 计师进行设计并加以实现的“专家系统”，因而大量引入专家系统的实现、方