网络时代的辅助设计技术―NAD 中文摘要: 关键词: NAD、CAD 随着计算机与网络技术的快速发展,企业将会构造一个基于Web的分散化网络制造系统.这一切给CAD技术和应用带来了新的机遇和挑战.回顾过去展望未来,网络时代的辅助设计技术―(Net Aided Design,NAD),是顺应这一挑战的最新方向. 一、前言CAD技术经过近40年的发展,在产品的设计与制造领域发挥了不可估量的作用.它广泛应用于机械、电子、化工、航天、建筑等各个行业,改变了传统的设计制造方式,企业取得了显著的经济效益. 近年来,Internet、PDM、网络数据库、电子商务等新技术的飞速发展为CAD技术赋予了新的设计理念与技术内容,将彻底改变现有辅助设计的模式与方式.网络辅助设计系统技术(Net Aided Design,NAD)就是在这个背景下提出来的. 网络辅助设计技术(NAD)就是充分利用网络技术、数据库技术、面向产品设计制造全生命周期,支持动态建模与产品性能设计的设计技术.在此基础上研究出新一代的设计制造软件工具,以适应网络时代对产品设计制造的要求. 计算机在设计制造领域的应用,摆脱了手工设计制造的原始方式.随着网络时代的到来,计算机辅助设计的方法将会被网络辅助设计方法所代替.我们有理由相信NAD系统将改变现有的计算机辅助设计的方式,而进入一个网络辅助设计制造的新时期. 二、现有CAD技术存在的问题 国内外有许多的用于产品设计和制造的工具,诸如CAD/CAM集成系统、CAPP系统、PDM系统,作为单元技术它们在各自的适用领域内产生了很大的效益.但是,在信息化时代,企业需要的是一个真正的整体解决方案. 纵观现有的产品设计制造系统,从技术上来说,存在着几个方面的问题. 1. 产品设计模型难以面向产品的全生命周期 现有的CAD系统几乎都是以几何建模为主,而且是作为一种通用的几何建模工具而被广泛应用,在此基础上的设计模型通常只具有几何信息,要在该模型上添加工艺、材料、管理、销售、服务等方面信息是困难的,因此造成了目前企业设计、工艺、制造、管理、销售和服务等方面应用的信息孤岛.这限制了企业信息的集成. 2.设计过程难以支持并行工程 现有的设计过程,由每个工程师在自己的模型上进行设计,其它设计人员如果要利用其设计模型,只能引用其模型,不能让其他设计人员分权限地共同在同一模型上进行并行设计. 3.难以支持动态建模 现有的CAD系统采用的建模方式是以线框、曲面、实体造型为主,侧重于产品最终形状的几何描述,而这种建模方式难以支持面向产品过程及性能设计的建模.特别是并行工程环境下,任何一方的修改,均应通过网络,快速生成修改模型,并能回溯有关的历史设计,这就要求建模技术是动态且快速的. 4.设计数据管理困难,难以为工艺、制造、管理和服务等后续环节提供完备的信息 随着CAD技术的推广深入,企业内的CAD数据越来越多,此时若产品数据仅停留在文件管理的阶段,则数据的安全难以保证;另一方面,产品管理信息混乱,难以查找,归档,配置等.此外,设计数据仅有几何信息也是不完备的,难以为后续环节提供准确、唯一和规范的信息. 5.CAD软件的运行环境限于单机或局域网内运行 目前,大多数的系统在单机或局域网上应用,无法在互联网上应用,也就无法利用Internet的资源优势. 总之,上述应用技术存在的问题,在网络辅助设计制造系统中有望得到解决. 三、NAD的关键技术 NAD系统是利用网络辅助的手段将设计、工艺、制造、产品数据管理构建在网络数据库这个统一的结构化数据模型之上的新一代的设计系统,NAD系统将继承当前的CAD、CAPP、CAM、PDM技术的长处,在网络辅助的技术手段支持下,实现真正意义上的全球化的设计制造系统服务. 其主要关键技术包括几个方面. 1.网络数据库技术 机械产品的网络辅助设计(NAD)系统涉及到各种产品数据,包括制造模型数据、工艺数据、加工数据等,以及各种管理数据.采用什么样的数据结构,如何将这些数据统一到网络数据库中,将直接影响NAD系统的体系结构及功能实现. 2.单元技术的集成 NAD系统涉及到网络辅助下的CAD、CAPP、CAM、PDM等技术,这些单元技术如何在网络环境下打破相互之间的界限,成为在网络数据库环境下的基于统一数据模型的一体化系统,这也是NAD系统区别于现有CAD系统的主要标志.系统的集成,将从接口的集成转到统一的数据库级的集成. 3.网上动态建模技术 NAD系统是通过网络进行工作的,那么在网络上的动态建模技术势必成为开发这一系统首先要解决的问题.传统的建模理论无论是速度与建模方法已经不适合在网络的条件下工作. 4.网上设计技术 传统的CAD/CAM系统实现了从手工到计算机设计的飞跃,而网络的出现改变了设计的方法.在网上用浏览器的方式,对产品进行设计,在客户端如何用浏览器的方式进行设计是解决网上设计的关键. 5.从"拉"式设计到"推"式设计的技术 传统的PDM对已经产生的产品数据进行管理,它是一种"拉"式驱动,NADM即网络辅助产品数据管理系统要将每个技术人员的任务"推"到你的任务栏中. 6.组件技术 COM(Component Object Model)构件对象模型是国际上为提高软件的稳定性和开发效率而引入的重要技术.NAD系统将采用COM技术,避免软件开发中许多烦琐和困难的基础部分,从而可以从极高的起点出发,这样容易取得竞争优势. 7.CORBA技术 在现有企业的分布式计算环境中,企业内部网络上有大型主机,UNIX工作站和各类PC机,各种机器采用的网络通信协议也是千差万别的.在这样的异构环境下实现信息和软件资源的共享是一个极大的挑战.采用CORBA软总线上的组件实现即插即用,从而实现信息和过程的共享,是NAD系统框架设计的基础. 8.与现有的CAD/CAM系统、CAP和PDM系统的数据接口技术 保护现有系统的资源是任何一个新的系统必须考虑的主要方面之一,通过内嵌一些接口程序实现与现有的主要CAD/CAM系统、CAPP系统、PDM系统的相联,能够快速接入原有系统的数据,这是实现企业信息化过程中必须解决的问题. 四、NAD系统的特征 从上述主要关键技术,可以看出NAD系统有几个突出的特点. 1.从"C"到"N"的转变 现在的CAD/CAM系统、CAPP、CAE系统都强调的是计算机辅助的作用,在NAD系统中强调的是网络辅助的作用. 随着专业化、全球化生产经营模式的发展,企业对异地协同设计、制造的需求越来越明显,高速发展的计算机及通信技术使这一需求成为可能.WWW技术的迅速发展,使它已从超媒体信息的浏览工具逐步发展成为人们进行事务处理的前端.由于分布对象计算技术,特别是CORBA技术对于提高Web的网络计算能力有着无可比拟的巨大作用,CORBA与WWW技术迅速融合,使得NAD可以充分支持异地协同设计与制造. 2.从"C/S结构"到"B/S结构"的转变 现在使用的CAD系统都是面向单个客户端,如果用户要使用计算机辅助设计系统,就必须在客户端上安装系统.NAD只需在服务器上安装,用户利用www的浏览器访问安装网络NAD系统的服务器,只要通过合法用户的验证,就可以使用NAD系统. 3.真正实现全球化的并行设计 用户只要有一台上网的计算机就可以在全球的任何地方参与产品的设计,用户就某一产品使用全球统一的网络数据库,实现全球化的分散网络设计制造全过程. 4.基于知识库的面向应用的流程设计 NAD是一个基于网上知识库的系统,对于机械产品的设计制造过程提供了流程设计及知识导入,它在网络化的产品数据管理(NPDM)的结构化流程功能的驱动下,实现从辅助设计、辅助工艺规划、辅助加工的产品全生命周期的过程. 5.在NADM系统下的"推式"设计 当合法的用户通过浏览器进入NADM系统时,系统将根据项目组负责人指定给用户的任务,将用户的任务放在任务栏中,使用户明确自己的任务. 6.数据的安全性可以得到保证 用户的数据存储在NADM系统的数据服务器,根据需要和用户的权限在网上进行存取.数据的安全性完全可以得到保证. 7."购买软件"到"购买服务"的转变 网络辅助设计制造系统(NADM)是一套安装在网络服务器上的系统,是一种提供给用户的网络服务的衍生,同时也是ASP服务的一种.用户不必购买整套庞大的软件包,只需在网络上购买一定时间的NADM系统的网络服务,这省去了一大笔运行软件的硬件费用和以后的软硬件升级费用. 五、结束语 21世纪是网络的时代,基于Web的辅助设计系统可以充分利用网络的强大功能,来保证数据的集中,共享和统一,从而实现产品的异地设计和并行工程.因此,网络环境下的CAD系统(NAD)的开发和应用必将成为网络时代一个新的发展趋势. 来自CAD世界  

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