计算机辅助设计BIM应用于生产的发展趋势和存在的问题探讨

[日期:2019-06-13]   来源:阿拉善盟公共资源交易中心  作者:杨再斌   阅读:206[字体: ]
计算机辅助设计BIM应用于生产的发展趋势
存在的问题探讨
阿拉善盟公共资源交易中心 杨再斌1
摘要: 我国的计算机辅助设计起源于20世纪70年代。与国外计算机辅助设计发展的轨迹相似,国内计算机辅助设计的研究与应用基本上是从各高等院校发展起来的。20世纪90年代初,随着我国现代化进程的迅速发展以及计算机的进一步普及,在环境艺术设计和创作领域,计算机技术应用的价值,逐渐得到人们的重视。但是,由于我国企业生产流程固有模式和职工知识水平的差异,在计算机辅助设计BIM应用于生产过程中存在技术不同步的现象,作者就目前我国计算机辅助设计BIM应用于生产的发展趋势存在的问题进行探讨并求斧正。
关键词:计算机 辅助设计 BIM
计算机的发展及应用,使人们的生活日新月异。计算机辅助设计源于计算机图形技术的产生,计算机辅助设计的研究构想发端于1950年,但最早记录是在1963年,美国麻省理工学院的研究人员伊凡•苏泽兰在美国计算机联合会会议上发表了名为《画板》的论文,从而开始了计算机辅助设计的发展历程。他从1950年开始着手开发通过图形技术来处理人与电脑交互对话的操作系统。1963年这套以电脑主机、显示屏、光电笔和键盘为工具的图形画线系统得到实现。这套图形画线系统开发和引进了许多计算机绘图的基本思想和技术,使用户可以运用电脑画出直线、复杂曲线以及简单的标准部件。
最初CAD被解释为“计算机辅助绘图”,由于当时计算机在设计上的作用是替代传统手工绘图的一种新工具,但随着后来信息技术的飞速发展,计算机技术在各领域的广泛应用,CAD的含义也在不断变化扩展,随着20世纪70年代像素的产生、80年代三维曲面造型系统的开发等,使电脑绘图从只能用“线”这一基本绘制元素发展到可以用点、面、体进行绘制计算机图形,从而使CAD的含义也发展成现在人们比较熟知的计算机辅助设计这个概念了。
一、计算机辅助设计应用于生产的发展趋势
计算机辅助设计软件已经给人们的设计工作提供了很大的便利,但其自身仍在不断的完善之中,同时也在向着以下几个方向发展:
(一)图形交换技术
一个直观的、智能化的工作界面可以开拓设计师的思路,解放大脑,让他把精力集中到创造性的工作中。CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,复杂的功能操作简单,简单的功能能够实现自动化。因此,智能化图标菜单、实时生成的造型、动态提示指引等一系列人性化的功能,为设计师提供了方便。此外,触摸输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。
(二)智能CAD技术
随着人们一定程度上掌握创造性活动的规律,逐渐对计算机辅助设计软件提出智能化需求。设计是一个含有高度智能的人类创造性活动,智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上,建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员,同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误,回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来。现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。
(三)虚拟现实技术
虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品。虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程。虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本。虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。
另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。
二、计算机辅助设计应用于生产时存在的问题
虽然CAD技术已经广泛的用于各个行业的生产环节之中并日趋成熟,但不可否认的是在一些领域仍存在问题。其原因有以下几点:其一,未能真正实现辅助设计。很多使用企业并未实现真正的辅助设计,目前很多单位用CAD软件可以做出三维模型,但仅仅是为了做三维效果图,并未真正实现运用三维CAD软件进行整体空间设计和受力分析,还停留在平面图设计方面。他们只是做到用计算机出图,只停留在这个阶段,就失去了其应有的作用,因为CAD是辅助设计,不是辅助绘图。特别是三维CAD软件中的CAE功能在各企业间应用得就更少了。以汽车行业为例,虽然现在汽车企业普遍认识到,CAE功能可以进行产品的性能与安全可靠性分析,并对产品未来的工作状态和运行行为进行虚拟运行模拟,及早发现设计缺陷,实现优化设计。但对于如何有效开展CAE的工作就没有明确的认识。其次,精通CAD技术的人员匮乏。三维CAD系统是一个复杂、多样的系统,并不是每个设计人员都能很好地掌握,更何况大部分设计人员并没有接受过CAD的应用培训,对CAD的多数功能知之甚少,他们完成的设计很可能就存在一些缺陷。世界著名的汽车制造商福特、通用、戴姆勒-克莱斯勒等企业之所以CAD/CAM技术应用得好,是因为得益于几十年来一直大力开展CAD/CAM应用而积淀下来的宝贵经验以及培养出了一支高水平的技术队伍。现在国内既懂计算机软、硬件,又有丰富专业知识的人才匮乏,而这恰是企业最为宝贵的财富。为了留住人才,各企业也做出了很大的努力,但整个行业还是缺乏培养人才的氛围,部分企业还是没有意识到自己培养出的人才比在市场上招聘的人才更了解自己的企业,也是企业发展的中坚力量。改变这一点还需要付出大量的努力,需要经历一个长期的过程。
三、结论
古人云“工欲善其事,必先利其器”。先进的设计工具能够提高产品的制造水平。
计算机辅助设计技术发展到今日,其二维绘图转向了三维设计,这是质的飞跃。应用三维CAD系统进行产品开发,从根本上改变了过去手工绘图、凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式,设计构思的表达由二维图纸演变成能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品,大大提高了产品设计的一次成功率,从而不仅缩短了产品的设计周期,提高了设计质量,而且降低了生产成本。这项技术必将提高产品的竞争力,使企业在激烈的市场竞争中获得生存与发展。因此,计算机辅助设计在生产中正在并将持续扮演着重要的角色。
为了使我国的计算机辅助设计技术在不久的将来能赶上发达国家的水平,并能同步增长。为了提高数字化产品在国际市场的竞争能力,我们必须深入研究数字基础理论,加强计算机辅助设计的研发研究。
参考资料:1、《计算机辅助设计与制造》作者:蔡颖 出版社:高等教育出版社
          2、计算机辅助设计技术与应用作者:杨竞衡  出版社:高等教育出版社
[1]杨再斌 阿拉善盟公共资源交易中心机械工程师 电话:118504831958
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