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我所知道的一些与CAD相关软件和概念
来源:CAD小苗
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作者:rjghsj
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发布时间: 2021-02-23
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我所知道的一些与CAD相关软件和概念
本博客主要介绍的是二维CAD产品的使用技巧，CAD不断在发展，三维CAD在制造业已经相当普及。此外，制造、管理、运营的上下游软件也不断在发展，CAD与这些软件有着密不可分的关系，我把了解到的一些CAD相关的软件和概念简单介绍一下，希望对大家有帮助。
CAD（Computer Aided Design）即计算机辅助设计,其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：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。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。
二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合，用二维的图纸加上文字和标注来表现三维模型。AutoCAD、浩辰CAD等软件虽然也有三维功能，但由于三维功能较弱，大多数用他绘制二维平面图，因此仍被定位为二维CAD。当然也有些纯粹的二维CAD，完全不支持Z轴。
三维CAD系统的核心是产品的三维模型。三维模型是在计算机中将产品的实际形状表示成为三维的模型，模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、体的各种信息。计算机三维模型的描述经历了从线框模型、表面模型到实体模型的发展，所表达的几何体信息越来越完整和准确，能解决“设计”的范围越广。由于三维CAD系统的模型包含了更多的实际结构特征，使用户在采用三维CAD造型工具进行产品结构设计时，更能反映实际产品的构造或加工制造过程。
由于现在很多行业仍离不开二维图纸，因此很长一段时间内二维CAD和三维CAD还会同时存在，即使在一些行业领先的制造业企业也是如此。
一、制造业与CAD相关的概念
CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)
CAM利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。常用的CAM软件通常工作流程如下：输入CAD绘制的图纸或创建的模型，根据零件的加工需要设置相应的参数，然后可以自动生成刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序，然后程序就可以直接提交给数控加工机床，直接进行零件加工，也就是将CAD设计和制造直接联系起来了。
PDM产品数据管理 （Product Data Management ）
PDM是一种帮助工程师和其它人员管理产品数据和产品研发过程的工具。PDM系统确保跟踪设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和维护产品。PDM实际上是企业中为了有效管理产品在设计、工艺、生产、销售整个过程中（生命周期）所产生的信息资源，如设计人员、图纸、设计过程等的一种手段，最终目的是提高企业的创造力，减少产品的研发成本，缩短产品的交付时间，保证产品质量。说简单一点，PDM首先要对设计图档进行归档和管理，其次要从设计图纸中提取明细表数据，进行统计、分析，建议企业的零件、图纸等相关数据库，并对设计、生产、采购相关流程和资源进行优化。PDM需要管理CAD的设计数据，同时要从CAD图纸中提取明细表、图框的相关数据，因此PDM和CAD之间比例建立接口。
PLM产品生命周期管理
（Product Lifecycle Management ）
PLM是一种企业信息化的商业战略。它实施一整套的业务解决方案，把人、过程和信息有效地集成在一起，作用于整个企业，遍历产品从概念到报废的全生命周期，支持与产品相关的协作研发、管理、分发和使用产品定义信息。 PLM为企业及其供应链组成产品信息的框架。它由多种信息化元素构成：基础技术和标准（如XML、视算、协作和企业应用集成）、信息生成工具（如MCAD、ECAD和技术发布）、核心功能（如数据仓库、文档和内容管理、工作流和程序管理）、功能性的应用（如配置管理）以及构建在其他系统上的商业解决方案。
从技术角度上来说，PLM是一种对所有与产品相关的数据、在其整个生命周期内进行管理的技术。既然PLM与所有与产品相关的数据的管理有关，那么就必然与PDM密不可分，有着深刻的渊源关系，可以说PLM完全包含了PDM的全部内容，PDM功能是PLM中的一个子集。但是PLM又强调了对产品生命周期内跨越供应链的所有信息进行管理和利用的概念，这是与PDM的本质区别。
MPM 生产制造过程工艺信息的管理
（Manufacturing Process Management）
所谓工艺过程管理(MPM)，是一种贯穿计划、设计、制造和管理全过程的协同工作环境，旨在对生产过程中的工艺信息进行协调的统一管理。
MPM解决方案主要解决了生产管理部门在制造过程中复杂工艺过程的管理问题，应用在制造工艺管理中的各个阶段，包括规划阶段和工程阶段。在这些阶段中，系统采用其本身的计划工具、运营过程仿真优化工具、工程工具、装配仿真、质量控制工具等来仿真和优化制造过程，同时又可以使用支持协同作业的浏览器工具等对整个工艺过程进行统一的监控和管理。通过与CAD、PDM、ERP系统的集成和交互，是企业实现了产品数据、工艺数据和资源数据的共享。
CAPP计算机辅助工艺过程设计
（Computer Aided Process Planning ）
CAPP是一种将企业产品设计数据转换为产品制造数据的技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完成从毛坯到成品的设计。CAPP系统的应用将为企业数据信息的集成打下坚实的基础。
CAE计算机辅助工程（Computer Aided Engineering）
是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。其基本思想是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时求解的基本方程将是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，得到的是近似的数值解，求解的近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）
有限元分析就是CAE软件，有限元分析利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
当今有限元分析软件的一个发展趋势是与通用CAD软件的集成使用，即在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后，能直接将模型传送到CAE软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平和效率。
CAQ计算机辅助质量控制
（Computer Aided Quality ）
数字样机
数字样机技术是以CAX/DFX技术为基础，以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，融合虚拟现实、仿真技术、三维计算机图形技术，将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起，使产品的设计者、制造者和使用者在产品的早期可以直观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真，为产品的研发提供全新的数字化设计方法。
狭义的数字样机认识从计算就图形学角度出发，认为数字样机是利用虚拟现实技术对产品模型的设计、制造、装配、使用、维护与回收利用等各种属性进行分析与和设计，在虚拟环境中逼真的分析与显示产品的全部特征，以替代或精简物理样机。
广义的数字样机从制造的角度出发，认为数字样机是一种基于计算机的产品描述，从产品设计、制造、服务、维护直至产品回收整个过程中全部所需功能的实时计算机仿真，通过计算机技术对产品的各种属性进行设计、分析与仿真，以取代或精简物理样机。
虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
二、工程设计行业与CAD相关概念
BIM（Build Information Modeling）建筑信息模型
但这个概念应该怎么理解呢？比较完整的说法应该：BIM是利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的过程。BIM贯穿建筑项目的整个过程，同时也涉及所有参与人员。有人将BIM的应用分为了三个维度：时间、人、事件。需要建筑项目参与的各方：甲方、设计方、施工方、预制加工商、物业管理、设备供应等全面参与，才有可能全面实施BIM。工程设计行业要全面转向三维还需要很长的路要走。
有人将BIM软件分成了十三类，这些软件并没有严格的分界线，很多软件可能同时具备两类功能，或者具有不同类型的部分功能。这些软件的核心是三维建模软件，这包括三维的建筑软件、结构软件和设备软件等。这些软件中一部分在设计院中已经开始应用，例如可持续分析软件、机电分析软件、结构分析软件，结构分析计算在国内很早就已开始应用，日照分析、节能计算很多设计院也已经开始应用，另外在大家经常使用的水暖电设备软件中，也加入了很多计算分析功能，如电气的照度计算、暖通的负荷计算、给排水的水力计算等等。
协同设计
现在很多设计院关注的一个概念是协同设计，认为协同设计能解决设计院内部设计流程中存在的很多问题，可以提高设计院的整体设计效率。现在跟协同拉上关系的软件有很多，有些厂家把协同设计说成一套管理软件，有的厂家把他说成一套设计软件。国外BIM厂家把协同设计作为BIM概念的一部份。
简单说：协同设计就是多人共同完成一个设计项目，协同设计软件就是提供一个平台，保证项目能顺畅、高效地完成。
现在协同设计可以分为两部分，一部分是文档和流程管理，属于管理平台，一部分是设计软件、设计信息建的系统，属于设计平台，只有两者合为一体，才能称之为真正的协同设计。
物业设施管理(Facility Management，简称FM)
按照国际物业设施管理协会(IFMA)和美国国会图书馆的定义，是“以保持业务空间高品质的生活和提高投资效益为目的，以最新的技术对人类有效的生活环境进行规划、整备和维护管理的工作”。它“将物质的工作场所与人和机构的工作任务结合起来。它综合了工商管理、建筑、行为科学和工程技术的基本原理”。物业设施管理这一行业真正得到世界范围的承认还只是近几年的事。越来越多的实业机构开始相信，保持管理得井井有条和高效率的设施对其业务的成功是必不可少的。
碰撞检查
三维设计相较于二维设计最大的特点是能够立体的看设计，在二维上看不到的碰撞就有可能发生。
“碰撞检查”工具可以发现项目中图元之间的冲突。这些图元可能是模型中的一组选定图元，也可能是所有图元。
在以前一些二维的专业软件中，例如浩辰CAD给排水中也有碰撞检查的功能，可以检查交叉管道之前是否有干涉。但真正能提升整体设计质量的是建筑各专业构件之前的的碰撞检查，现在的三维协同设计软件会将建筑、结构、水暖电设备三维模型放到一起，进行碰撞检查，在施工之前更彻底地解决各专业之间冲突的问题。
小结：与CAD的相关概念远不止上面这些，我只是将自己知道的某些重要概念给大家列举了一下，很多概念我也并不了解，如果大家对某个概念感兴趣，可以到网上去搜索相关资料。如果讲得有问题，也请大家指出。
CAD（Computer Aided Design）即计算机辅助设计,其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：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。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。
二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合，用二维的图纸加上文字和标注来表现三维模型。AutoCAD、浩辰CAD等软件虽然也有三维功能，但由于三维功能较弱，大多数用他绘制二维平面图，因此仍被定位为二维CAD。当然也有些纯粹的二维CAD，完全不支持Z轴。
三维CAD系统的核心是产品的三维模型。三维模型是在计算机中将产品的实际形状表示成为三维的模型，模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、体的各种信息。计算机三维模型的描述经历了从线框模型、表面模型到实体模型的发展，所表达的几何体信息越来越完整和准确，能解决“设计”的范围越广。由于三维CAD系统的模型包含了更多的实际结构特征，使用户在采用三维CAD造型工具进行产品结构设计时，更能反映实际产品的构造或加工制造过程。
由于现在很多行业仍离不开二维图纸，因此很长一段时间内二维CAD和三维CAD还会同时存在，即使在一些行业领先的制造业企业也是如此。
一、制造业与CAD相关的概念
CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)
CAM利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。常用的CAM软件通常工作流程如下：输入CAD绘制的图纸或创建的模型，根据零件的加工需要设置相应的参数，然后可以自动生成刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序，然后程序就可以直接提交给数控加工机床，直接进行零件加工，也就是将CAD设计和制造直接联系起来了。
PDM产品数据管理 （Product Data Management ）
PDM是一种帮助工程师和其它人员管理产品数据和产品研发过程的工具。PDM系统确保跟踪设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和维护产品。PDM实际上是企业中为了有效管理产品在设计、工艺、生产、销售整个过程中（生命周期）所产生的信息资源，如设计人员、图纸、设计过程等的一种手段，最终目的是提高企业的创造力，减少产品的研发成本，缩短产品的交付时间，保证产品质量。说简单一点，PDM首先要对设计图档进行归档和管理，其次要从设计图纸中提取明细表数据，进行统计、分析，建议企业的零件、图纸等相关数据库，并对设计、生产、采购相关流程和资源进行优化。PDM需要管理CAD的设计数据，同时要从CAD图纸中提取明细表、图框的相关数据，因此PDM和CAD之间比例建立接口。
PLM产品生命周期管理
（Product Lifecycle Management ）
PLM是一种企业信息化的商业战略。它实施一整套的业务解决方案，把人、过程和信息有效地集成在一起，作用于整个企业，遍历产品从概念到报废的全生命周期，支持与产品相关的协作研发、管理、分发和使用产品定义信息。 PLM为企业及其供应链组成产品信息的框架。它由多种信息化元素构成：基础技术和标准（如XML、视算、协作和企业应用集成）、信息生成工具（如MCAD、ECAD和技术发布）、核心功能（如数据仓库、文档和内容管理、工作流和程序管理）、功能性的应用（如配置管理）以及构建在其他系统上的商业解决方案。
从技术角度上来说，PLM是一种对所有与产品相关的数据、在其整个生命周期内进行管理的技术。既然PLM与所有与产品相关的数据的管理有关，那么就必然与PDM密不可分，有着深刻的渊源关系，可以说PLM完全包含了PDM的全部内容，PDM功能是PLM中的一个子集。但是PLM又强调了对产品生命周期内跨越供应链的所有信息进行管理和利用的概念，这是与PDM的本质区别。
MPM 生产制造过程工艺信息的管理
（Manufacturing Process Management）
所谓工艺过程管理(MPM)，是一种贯穿计划、设计、制造和管理全过程的协同工作环境，旨在对生产过程中的工艺信息进行协调的统一管理。
MPM解决方案主要解决了生产管理部门在制造过程中复杂工艺过程的管理问题，应用在制造工艺管理中的各个阶段，包括规划阶段和工程阶段。在这些阶段中，系统采用其本身的计划工具、运营过程仿真优化工具、工程工具、装配仿真、质量控制工具等来仿真和优化制造过程，同时又可以使用支持协同作业的浏览器工具等对整个工艺过程进行统一的监控和管理。通过与CAD、PDM、ERP系统的集成和交互，是企业实现了产品数据、工艺数据和资源数据的共享。
CAPP计算机辅助工艺过程设计
（Computer Aided Process Planning ）
CAPP是一种将企业产品设计数据转换为产品制造数据的技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完成从毛坯到成品的设计。CAPP系统的应用将为企业数据信息的集成打下坚实的基础。
CAE计算机辅助工程（Computer Aided Engineering）
是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。其基本思想是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时求解的基本方程将是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，得到的是近似的数值解，求解的近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）
有限元分析就是CAE软件，有限元分析利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
当今有限元分析软件的一个发展趋势是与通用CAD软件的集成使用，即在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后，能直接将模型传送到CAE软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平和效率。
CAQ计算机辅助质量控制
（Computer Aided Quality ）
数字样机
数字样机技术是以CAX/DFX技术为基础，以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，融合虚拟现实、仿真技术、三维计算机图形技术，将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起，使产品的设计者、制造者和使用者在产品的早期可以直观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真，为产品的研发提供全新的数字化设计方法。
狭义的数字样机认识从计算就图形学角度出发，认为数字样机是利用虚拟现实技术对产品模型的设计、制造、装配、使用、维护与回收利用等各种属性进行分析与和设计，在虚拟环境中逼真的分析与显示产品的全部特征，以替代或精简物理样机。
广义的数字样机从制造的角度出发，认为数字样机是一种基于计算机的产品描述，从产品设计、制造、服务、维护直至产品回收整个过程中全部所需功能的实时计算机仿真，通过计算机技术对产品的各种属性进行设计、分析与仿真，以取代或精简物理样机。
虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
二、工程设计行业与CAD相关概念
BIM（Build Information Modeling）建筑信息模型
但这个概念应该怎么理解呢？比较完整的说法应该：BIM是利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的过程。BIM贯穿建筑项目的整个过程，同时也涉及所有参与人员。有人将BIM的应用分为了三个维度：时间、人、事件。需要建筑项目参与的各方：甲方、设计方、施工方、预制加工商、物业管理、设备供应等全面参与，才有可能全面实施BIM。工程设计行业要全面转向三维还需要很长的路要走。
有人将BIM软件分成了十三类，这些软件并没有严格的分界线，很多软件可能同时具备两类功能，或者具有不同类型的部分功能。这些软件的核心是三维建模软件，这包括三维的建筑软件、结构软件和设备软件等。这些软件中一部分在设计院中已经开始应用，例如可持续分析软件、机电分析软件、结构分析软件，结构分析计算在国内很早就已开始应用，日照分析、节能计算很多设计院也已经开始应用，另外在大家经常使用的水暖电设备软件中，也加入了很多计算分析功能，如电气的照度计算、暖通的负荷计算、给排水的水力计算等等。
协同设计
现在很多设计院关注的一个概念是协同设计，认为协同设计能解决设计院内部设计流程中存在的很多问题，可以提高设计院的整体设计效率。现在跟协同拉上关系的软件有很多，有些厂家把协同设计说成一套管理软件，有的厂家把他说成一套设计软件。国外BIM厂家把协同设计作为BIM概念的一部份。
简单说：协同设计就是多人共同完成一个设计项目，协同设计软件就是提供一个平台，保证项目能顺畅、高效地完成。
现在协同设计可以分为两部分，一部分是文档和流程管理，属于管理平台，一部分是设计软件、设计信息建的系统，属于设计平台，只有两者合为一体，才能称之为真正的协同设计。
物业设施管理(Facility Management，简称FM)
按照国际物业设施管理协会(IFMA)和美国国会图书馆的定义，是“以保持业务空间高品质的生活和提高投资效益为目的，以最新的技术对人类有效的生活环境进行规划、整备和维护管理的工作”。它“将物质的工作场所与人和机构的工作任务结合起来。它综合了工商管理、建筑、行为科学和工程技术的基本原理”。物业设施管理这一行业真正得到世界范围的承认还只是近几年的事。越来越多的实业机构开始相信，保持管理得井井有条和高效率的设施对其业务的成功是必不可少的。
碰撞检查
三维设计相较于二维设计最大的特点是能够立体的看设计，在二维上看不到的碰撞就有可能发生。
“碰撞检查”工具可以发现项目中图元之间的冲突。这些图元可能是模型中的一组选定图元，也可能是所有图元。
在以前一些二维的专业软件中，例如浩辰CAD给排水中也有碰撞检查的功能，可以检查交叉管道之前是否有干涉。但真正能提升整体设计质量的是建筑各专业构件之前的的碰撞检查，现在的三维协同设计软件会将建筑、结构、水暖电设备三维模型放到一起，进行碰撞检查，在施工之前更彻底地解决各专业之间冲突的问题。
小结：与CAD的相关概念远不止上面这些，我只是将自己知道的某些重要概念给大家列举了一下，很多概念我也并不了解，如果大家对某个概念感兴趣，可以到网上去搜索相关资料。如果讲得有问题，也请大家指出。
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