淺析CAD技術的歷史、現狀與未來發展

李東 孔凡龍 劉曉俊 史寧

中國機械工業機械工程有限公司 河南 鄭州 450051

正文：

CAD的全稱是Computer Aided Design，CAD技術即計算機輔助設計技術。CAD的功能強大，其主要功能有編輯圖形，尺寸標注，文字和圖層管理，數據交換和三維制圖，利用系統組件進行設計重組，利用軟件進行設計模擬，并輸出文檔等功能。

CAD技術應用廣泛，并且一直處在不斷的發展和革新的過程中。在全世界范圍內的機械工程、電子工程、航天工程、化工行業、建筑工程等行業，都有CAD技術的應用范例。從工程的設計、實施、過程監控、竣工驗收等全過程，全生命周期都離不開CAD技術。當前社會，人工智能技術已經相當成熟，CAD技術與人工智能技術的結合發展成為CAD技術未來發展的必然趨勢。

1 CAD技術發展的歷史背景

CAD技術的產生，CAD技術誕生于美國，最早在1950年，麻省理工學院研究團隊研制出“圖形顯示器”，它只是 WHIRLWIND1計算機的一個配件，但這是CAD技術誕生的雛形。至20世紀50年代，計算機得到大力發展，已經開始使用機器語言來編程，而圖形設備僅僅具有輸出功能。有了具有編程功能的計算機，加上圖形輸出設備，CAD技術才正式誕生。CAD技術的蓬勃發展時期出現在20世紀60年代中期； CAD技術的廣泛應用出現在20 世紀70年代； CAD技術的日趨成熟始于20 世紀80年代。CAD軟件自1982年由美國的Autodesk公司推出AutoCADV1.0版本之后，至1999年推出 AutoCADR15.0版本，即AutoCAD2000；自此之后的Autodesk公司每年會發行以第二年命名的AutoCAD版本。現在的版本為AutoCAD2016版，在眾多版本中廣為用戶熟知的經典版本就是AutoCAD2004和AutoCAD2008兩個版本。

2 CAD軟件和CAD技術的國內外現狀

2.1 CAD軟件現狀

CAD軟件是一個可視化繪圖軟件，且具有豐富的繪圖和其它輔助功能，其二維繪圖可以完全滿足平面設計的需要，軟件界面設計合理，各種功能鍵健全，使用鍵盤配合鼠標進行繪圖操作，操作感覺流暢、簡單。CAD軟件的三維制圖也很方便，在顯示多維度圖形的同時，點、線、面的數字信息同時顯示，極大滿足設計師們的操作需求。CAD軟件目前在國內外的應用都十分廣泛，因為它不僅在二維繪圖處理更加成熟，三維功能也更加完善，可方便地進行建模和渲染。

2.2 CAD技術的國內外現狀

CAD技術在國外應用廣泛，除美國之外，日本、法國、德國也相繼在機械工程、電子工程、航天工程、化工行業、建筑工程等行業中廣泛使用CAD技術。我國CAD技術起步較晚，于20世紀60年代末起步。我國CAD技術應用范圍較窄，主要應用在二維繪圖、三維造型、裝配造型、有限元分析和優化設計等，其中CAD二維繪圖技術在企業應用情況更好。

3 CAD技術的未來發展方向和趨勢

CAD技術未來發展趨勢主要體現在CAD技術的標準化、CAD軟件開放集成化技術、CAD技術的智能化這三個方面。

3.1 CAD技術的標準化

CAD技術標準化，CAD技術和國際標準接軌，形成圖樣標準化，構配件標準化。現實中的標準零件和構配件可以在CAD中任意調用，非標準零件和構配件也可以利用CAD技術進行優化。

我國的CAD技術起步較晚，從事CAD技術研發的單位不多，可以說基礎力量很薄弱，各個單位研究水平參差不齊，CAD技術標準化，能夠很好的解決不同版本的兼容問題，能夠讓不同的開發單位共同提高。

有關CAD現行的標準有兩種。（1）國際標準，主要是有關國家制定的國際標準，此標準在大范圍內普遍適用，屬于公用標準；（2）市場標準，即行業標準，主要是一些行業研究后制定的，在小范圍內遵循的標準，屬私有標準。有專家提出現在制定標準的單位很多，但卻沒有制定標準的標準，導致各個標準不能夠統一，這些觀點對我國制定CAD標準也許有所啟迪[3]。

3.2 CAD開放集成化技術

現代工業設計制造系統不僅僅是技術的集成,更是人、信息、管理的集成。 現行的CAD軟件系統都提供了二次開發環境，用戶們可以根據自己的實際需要可開發CAD軟件的內核源碼，從而開發定制出符合自已要求的CAD操作系統。

CAD技術的開放集成化主要體現在三個方面。首先，CAD多種功能經過集成化之后，形式一套成一體化解決方案，為企業解決問題，同時推動企業信息化進程。其次，利用芯片加工技術，將CAD技術所用的計算方法，CAD軟件的功能模塊、CAD軟件的處理系統，做成芯片，從而大大提高CAD軟件系統的效率。最后，利用現在的網絡技術，實現CAD在不同地方，不同機構，不同系統之間的集成化。

3.3 CAD技術的智能化

CAD技術的智能化是CAD技術未來發展的方向和必然趨勢。CAD技術的智能化并不是將人工智能技術簡單地與CAD技術相結合，而是通過研究人的思維模型，將其數字化，然后用CAD數字技術來表達和模擬出來，從而完成CAD技術的智能化。

4 總結

CAD技術的未來發展趨勢必然是高度集成化的智能CAD技術。通過其開放的源代碼設計平臺，越來越多的國家，人員去研究，去貢獻自己的源代碼，最終使得CAD集成智能技術越來越豐富。通過用戶的反饋信息，CAD研發團隊為各種用戶提供多目標全性能的優化設計，從而實現產品精度、效率、可靠性、時間成本與經濟成本的最佳組合，為用戶帶來最大化利益。