CAD CAM系统原则.doc

CAD/CAM系统规划的制定原则对于一个企业（或一个单位）来讲，在建立CAD/CAM系统时，首先要考虑的问题是主要包括以下几方面： （1） 应用范围，工作量的大小；（2） 要引进何种类型的硬件和软件，数量多少；（3） 如何管理和使用所购买的设备；（4） 系统费用预算；（5） 网络系统的建立；（6） 从发展的角度考虑系统的升档和升级等问题。 要考虑的问题很多，可以说建立一个CAD/CAM系统是一个复杂的系统工程，必须根据本单位的实际情况进行分析论证，明确应用目标和发展方向，然后制定出切实可行的应用CAD/CAM技术的规划方案。 在制定一个CAD/CAM系统发展规划时，必须保证方案的可行性、先进性和经济性。通过对大量CAD/CAM系统方案设计和选型实例的考察分析，在总结经验教训的基础上，我们觉得在CAD/CAM系统方案设计和选型时遵循以下几条原则是非常重要的。一、效益驱动，面向市场作为生产和科研开发的高技术手段，CAD/CAM技术是应用工程，不是实验工程，更不是“面子”工程，要尽快地将CAD/CAM有关的成熟的技术和成果在生产经营中转化为生产力，创造出明显的效益。因此，对于一个企业在选择应用CAD/CAM系统的突破口时，要敢于突破“瓶颈”（即在产品生产中所谓“卡脖子”项目），强调在生产中见成效。 如黄河机器制造公司、天津712厂和南京的熊猫集团，当初它们在机电产品生产中的“瓶颈”问题，就是一些注塑模具的生产。它们原来从国外购买现成的注塑模具，不仅价格高，而且供模周期长。因此，这三个厂在一开始就选择注塑模具的生产作为应用CAD/CAM技术的突破口。现在这三个单位的注塑模具的生产全部应用CAD/CAM技术，不仅价格下降，节省了大量外汇，而且供模时间比原来缩短了两个月。现在，这些单位从事模具设计的工程技术人员不仅认为CAD/CAM技术在模具设计中好用，而且感到在设计模具中离不开它。 地处三线的云马飞机制造厂则是国家大型企业中成功应用CAD/CAM技术的典型例子。坚持以经济效益和拓宽市场为中心开展CAD/CAM工作是该厂一贯的指导思想。目前为止，该厂开发产品过程中采用CAD的工程技术人员已达到96%以上，采用CAD编制技术文件和绘制图纸的覆盖率已达到95%以上，因而，产品开发的周期比CAD前平均缩短32%，提高设计效益35倍，为产品抢占市场发挥了不可替代的作用。比如，外商提供国外市场商品环卫车的照片，该厂采用CAD方法仅3个月就设计制造出样车，按期履行合同；为大连城市环卫车投标，设计制造8吨环卫车仅2个月时间，且一举中标；旅游吊篮也是凭外商提供的一张照片采用CAD开发，抢占了国内外市场，出口越南并被昆明世博会采用；飞机产品亦如此，外商定货要求19个月交货（传统方法至少3年），由于全机外形和最大限度结构采用CAD/CAM技术，按时履行了合同。 所以，在一个单位建立CAD/CAM系统时，一定要突出实用，要解决生产中的关键问题或者薄弱环节，这样才可以起到立竿见影的作用，提纲生产效率和效益。二、先进性与实用性相结合的原则依据这一原则，方案设计和选型时不应盲目追求先进性，买功能最全、最先进的产品，而应以实际需要为基本出发点，以所购产品能够满足应用要求为准；另一方面，又必须考虑产品的先进性，尤其是原始开发商的技术实力以及产品在未来不断升级的可能性。 遵循这一原则的另一表现是，在实施CAD/CAM系统之前，应对本企业的有关现状做个完整的调研与分析。古人云：“知己知彼，百战不殆。”只有对本企业的有关现状分析清楚了，对自己的需求真正弄准确了，选型时才能做到有的放矢，避免失误，提高效率。三、引进技术与国内技术相结合的原则依据该原则，方案设计和选型时，对同样的产品和技术，在能够满足第二个原则的前提下，应优先考虑选用国内的。尤其时在曲面设计、35轴数控自动编程、数控车/铣/磨/线切割自动编程、直接数控群控、工程制图、立体仓库等方面国内经过多年甚至十几年的发展，已经形成了很多商品化水平很高的产品。优先考虑国内产品和技术所带来的好处不仅仅在于支持了我国CAD/CAM软件产业的发展，而且在节省资金、获得良好的技术支持。多快好省的完成人才培养等方面都会收到很好的效果。提出该原则也是考察了国外CAD/CAM产业形成过程后得出的结论。国外很多CAD/CAM软件，如UG，EUCLID，CATIA等，都是直接从企业的实际应用中逐渐脱胎并发展起来的，尤其是STRIM100，其开发商CISIGRAPH公司本身就有多家大公司入股，如宝马汽车有限公司，住友商社，法国原子能研究机构（AEC），法国航天（AEROSRANNAL）等。由此可见，企业在CAD/CAM产业发展中大有用武之地，它们的支持对CAD/CAM产业的发展有至关重要的影响。可以说，没有企业的鼎力支持，没有实际应用的长期考验，商品化的CAD/CAM系统是出不来的，CAD/CAM产业也就是无从谈起的了。四、技术进步与人才培养相结合的原则 依据该原则，在方案设计、选择供应商或系统集成商时，应充分考虑本企业的人才培养和人才成长的速度，以避免“花钱买面子，有苦说不出”的尴尬。一方面在引进技术前，先培养或至少同时培养充足的、能够熟练地使用这些技术的人才；另一方面，根据人才成长的速度引进技术，人才成长快就快引进，成长慢就慢引进，切忌好大喜功，造成巨大浪费；再一方面，要注重供应商或系统集成商的技术实力、在人次培养和技术支持方面能提供多大的合作，等等。在人才的成长中，要注意政策的指导作用，要实行优惠政策，促进CAD人才蓬勃发展。福建省交通规划设计院的电算室不仅要协助各生产单位用电算手段完成生产任务，还担负着软件的开发、引进、消化、提高，软硬件的维护管理，以及在人员培训和协助院领导制定电算应用规划等方面发挥积极作用。在事情多、人手少的情况下，如何保持和发挥他们的积极性，除了强调个人奉献精神外，重要的一点是落实好分配政策。院逐年制定的技术经济责任制对电算人员实行优惠政策给予倾斜，同时，实施院内制定的软件开发专项奖励办法，对获奖软件给予重奖。由于政策倾斜、分配合理，极大地调动了电算人员的积极性。他们饱满的工作热情、周到的服务态度、娴熟的电算技术已成为工程设计人员开展CAD的好帮手。前几年，院里还辅以行政手段，发文规定：凡能用CAD出图的，不得以手工代替，否则设计文件不予审核、出版；并由电算室负责统计各部门出版文件的CAD出图率，年终院长给予一次性奖励；把各单位开展CAD工作作为年度考核部门领导的条件之一。各部门也在推行CAD的工作中推出相应政策，对用计算机出图的工程技术人员在奖金分配上给予倾斜。他们深深地体会到：硬件是基础，软件最关键，人才是核心，发展靠政策。 经常被误解的一点是，企业往往认为接受培训就是学会操作所购买的CAD/CAM系统。其实，这仅仅是知其然。要将CAD系统用于设计并提高设计质量和速度、要将CAM系统用于制造并提高制造质量，缩短制造周期，还必须知道CAD/CAM软件之所以然，“只有理解了工具，才能充分地利用工具”，然而，这绝非一般性的培训所能解决问题的，企业应该很好地加以规划。前面提到的云马飞机制造厂，依据该厂CAD/CAM工艺水平与加工能力处于国内先进水平、拥有一支稳定的高技术水平和丰富实践经验的CAD/CAM专家队伍的优势，对厂里从事制造工程的技术人员进行全员CAD培训，在计算机上以生产图纸为对象进行实际考核，颁发合格证书。对于不同层次的技术人员，提出不同的培训要求：初级培训达到“甩图板”，中级培训达到CAD设计，高级培训达到CAD/CAM的一体化应用。他们的经验值得借鉴。企业应以人才培训为突破口，促进CAD/CAM技术应用水平的大幅度提高。 需要特别强调的是，千万不要以为接受培训只是技术人员的事情，技术领导接受高层培训对于CAD/CAM乃至CIMS的实施与成功至关重要。领导不理解、不重视，那一切都无从谈起；更重要的时，很多重大的决策失误都是因为主要领导盲目决策造成的。这一点应该引起企业、主管部门、高校。科研机构以及专业公司等社会各界的广泛重视。五、正确处理二维系统和三维系统的关系二维设计系统和三位设计系统各具特色，例如：三维对设计对象的描述更精确，但不容易显示给设计人员观察，在大型装配设计中设计人员不容易把握；二维描述虽然不够精确，但显示容易，在大型装配设计中设计人员容易操作；三维设计比二维设计对设计人员在计算机图形学方面的要求高很多，软件/硬件投资也要高很多；比较成熟的二维设计软件还不多，而三维设计软件中可供选择的余地相对大一些。 可以这样说，在二维系统与三维系统之间，重点投资哪一方，将决定产品模型的建立和管理是以二维为主还是以三维为主，一旦企业做出了决定，也就决定了：（1）将来企业在CAD/CAM方面源源不断的投资将流向哪一方。（2）将来企业设计人员主要是在二维下进行产品设计还是在三维下进行产品设计。（3）企业的设计经验和设计资料主要是在二维下积累还是在三维下积累。（4）企业的各种设计规范是针对二维设计建立还是针对三维设计建立。 可见这一选择的影响力之广大、之深远，所以企业在作CAD/CAM规划时，对此一定要特别重视。 做出这个决策将对CAD软件的选型提供重要的指导，因为从产品设计的角度来看，无论是二维设计软件，还是三维设计软件，都必须具备：（1）变异设计（包括参数化、尺寸驱动）能力；（2）产品模型的建立和管理；（3）产品综合信息的管理； （4）产品设计过程的管理和控制。 以此标准对现有的二维、三维设计软件进行筛选，在考虑企业的实际需求，就不难在纷繁的各种系统中做出合理的选择。六、专业公司协助系统集成的原则 依据此原则，一定要选择一个有较强技术实力的专业公司作为系统集成商来协助整个CAD/CAM项目的实施。上面已经谈到了系统集成商（SI）的一些作用，事实上，如果有系统集成商在方案设计、产品选型、项目实施、人才培养和后续服务等方面提供有力支持的话，企业会少走很多弯路，避免很多不必要的损失，而能选到很合理的方案和产品；而且由于CAD/CAM系统比较复杂，企业能否很快地掌握整个系统很大程度上与是否有专业公司的有力支持有关。国外诸如波音、福特、宝马这样本身就有很强技术实力的大公司也概莫能外。 这条原则的重要性还在于，CAD/CAM系统不是一个完全独立的孤岛系统，它是企业整个CIMS体系结构中的基础部分，而本身又涉及到计算机软件/硬件、CAD硬件设备、计算机网络、数据标准化及数据交换/数据共享、数控机床、设备控制网络等很多复杂的领域，如果没有很好的统一规划、没有很好的“自顶而下”的设计，那么在未来实施CIMS集成时，就会在软件、硬件、甚至很多非技术方面遇到很难解决的困难，从而造成巨大的经济浪费；更为危险的是可能造成人们对CIMS的怀疑，使CIMS工程很难实施。 从原则二到原则六，有一个基本的共同点，那就是要使企业的CAD/CAM系统真正实用化，使企业从投资中切实得到相当的回报：（1）系统形成规模：通过购买适用的软件和采用国产软件，以及给予二维系统适当的重视，可以在有限的投资下形成较大的系统规模（由少量工作站和大量高档微机系统构成的CAD/CAM网），为所有的技术人员都提供足够的机会利用CAD/CAM系统开展工作。（2）人员培训形成规模：通过专业公司的合作，可以在企业驻地进行培训，企业技术人员可以不脱产受训，培训面大，而且可以结合工作需要进行培训，收效更大。 （3）效果：CAD/CAM系统摆脱了被作为阳春白雪而成为少数几个人的专宠，或者独守机房无人问津的命运，真正走到了产品设计、工艺设计和制造的实际应用中，成为广大技术人员的有力工具。 （4）为实施MRP及全面的CIMS工程奠定良好的基础。 七、坚持以CAM集成和CAD/CAM集成作为CIMS的基础离散的、不能集成的CAD/CAM系统将对于企业进一步全面的信息化建设构成严重障碍，CAD/CAM的集成也是对企业投资的长期保护。CAM的集成（产品综合信息管理系统）构成了CIMS的基础。这一点意味着在全面实施MRP及CIMS之前，应该首先做好CAM集成和CAD/CAM集成。 CAM是整个企业生产计划的执行机构，没有CAM集成的MRP在运行过程中会遇到严重的困难，如基础数据不准确，计划与实际不符，计划执行情况很难跟踪，计划执行不严格等，从而进一步导致MRP系统的瘫痪。CAM集成所涉及的范围是车间（分厂）和制造单元，在该范围内提高灵活性；无论上层的管理是传统的MRP，是JIT下的MRP，还是精益生产下的MRP，CAM集成以及由此而得到的柔性和灵捷性，都是必不可少的。CAD/CAM系统的集成能力主要体现在对包括产品模型（二维或三维模型）的产品综合信息的统一管理上。产品综合信息主要是指： 产品模型：包括产品的BOM信息； 设计文档； 设计数据； 工艺规程； 工艺数据； 数控程序； 版本信息，等等。事实上，只有集成的CAD/CAM系统才能充任企业产品设计的平台，同时，这些信息的面向对象的统一管理也是CAD/CAM并行工程的重要基础。 采用CAD、CAM技术后，就存在大量与产品设计制造有关的电子文档、数据，对这些文档和数据如不进行有效的集成和管理，将给新产品的开发、设计/制造信息的交换和共享、设计/制造过程管理、建立自动化的质量保证体系等一系列企业日常事务带来巨大的障碍。因此，实施上述的CAD/CAM集成就非常必要和重要了。 CAD/CAM集成实现了设计信息流与制造信息流的集成，为管理信息流提供了依托，而这正是CIMS中的信息集成的基础和核心。 八、主要领导负责、全厂协作的原则开展CAD工作是一项需要高投入的工作，因此如果没有“第一把手”领导的重视，开展CAD工作就无从谈起。对于采用CAD技术，改变以往落后的设计手段，提高设计质量与效率，在竞争日益激烈的设计市场占据一席之地，领导班子必须有着清醒的认识，坚持“抓应用，促发展，见效益”，始终把CAD应用作为“科技兴厂”的战略方针，并摆入议事日程，要建立CAD/CAM系统的领导集团。这对于大中型企业来讲尤其重要，因为企业内部是由不同的部门组成的，没有统一的领导就会各行其是。从过去推广应用CAD/CAM系统的经验来看，必须有一面厂级的技术领导干部负责领导和组织。云马飞机制造厂从建厂开始至今，历任厂长均委托总工程师亲自抓CAD/CAM技术与应用，各有关单位的第一把手也亲自抓CAD/CAM，工厂将CAD/CAM作为制造技术改造的主要方向和重点投资领域。这是因为：一方面，建厂三十五年来，CAD/CAM确实为工厂的生存与发展创立了不可替代的突出贡献，可以说，现在与将来，离开CAD/CAM工厂将无法生存与发展；另一方面，全世界的飞机制造业均以CAD/CAM作为主要的手段和工作方式，无纸设计与无纸制造离开CAD/CAM便无从谈起。所以，在CAD/CAM技术的应用中，企业必须做到领导重视，重点投资，实现设计现代化 那么，在当今设计市场经济条件下，如何让第一把手在既要抓设计市场任务，又要抓质量管理，还得考虑单位经济效益等方方面面的情况下，抽出精力关注CAD/CAM技术工作，舍得把有限的资金投在CAD/CAM系统的工作开展上呢？我们认为，首先单位领导要加强学习，提高素质，做到能认清潮流，把握趋势，切实认识到开展CAD应用工作的重要性和显著的经济效益。其次技术人员要把大力宣传CAD应用的优势和不开展这方面工作的弊端，给领导做一个比较，让单位第一把手意识到工程设计CAD的应用是衡量设计部门技术水平现代化程度的一种重要标志，是提高设计水平、质量，提高工效的有力武器，也是提高单位竞争力的重要工具；抓一些看得见、摸得着的典型实例，让决策者去看、去比较。既给决策者算经济效益帐，又算技术质量和效率帐。让决策层统一思想认识，舍得投入足够的资金。最后，在引进高新技术前要做好调研工作，当好领导的参谋，不盲目投资，不造成设备闭置，让领导每投资一次都能看到单位技术上的进步，都能够明显的提高设计质量和工作效率，最终提高经济效益。 九、自顶向下设计，自底向上实施，统一规划，分布实施的原则 由于一个CAD/CAM系统既是一项涉及多学科、多专业的复杂的系统工程，又具有投资大、时间长、技术本身还在不断迅速发展的特点，因此在投入之前必须要有一个完整的开放性总体规划。规划的依据应该出自于扎实的调查研究和需求分析，而且要落实在企业的经济效益上，并且要动态地跟踪CAD/CAM技术的发展，有时要对规划做一些必要的调整，提出有目标的自上而下的规划设计，自下而上地逐项实施，逐步建成适合本企业生产需要的CAD/CAM系统。另外，我们还要注意到CAD/CAM是以计算机为核心的多科高新技术对常规制造环境的改造，是一个长期的战略任务，因此要把决策权掌握在企业的最高技术决策层，统一规划、协调和管理。如果决策权完全掌握在企业的下属部门，按企业下属不同部门的不同目的来发展CAD/CAM，其结果是出现“多国部队”的局面，系统大量增加，资源不能共享，而且可能购置不必要的性能重复的设备，浪费不必要的投资，还有可能造成高技术低效益的结果。正如前面所述，CAD/CAM系统不是一个孤岛系统CAD/CAM系统本身各模块之间、CAD/CAM系统与CIMS各子系统之间的联系是非常紧密和复杂的，因此必须有一个从软件到硬件的全盘综合考虑才能确保每一阶段所建立的子系统能最终与其他子系统集成在一起，构成一个更大的