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機(jī)械技術(shù)應(yīng)用管理初探究
摘要：介紹了機(jī)械CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用狀況，分析了該技術(shù)集成的意義和產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的不完備性，提出了CAD/CAM系統(tǒng)的選擇原則，并指出我國(guó)開展這方面工作應(yīng)注意的問題。
關(guān)鍵詞：CAD/CAM集成產(chǎn)品 數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)
1.CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用狀況
汽車工業(yè)代表著一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的水平，一直是CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用的先鋒和大戶。下面就以汽車工業(yè)為例，說明國(guó)內(nèi)外機(jī)械CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用狀況。
國(guó)際上，美國(guó)福特汽車公司在CAD/CAM技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。早在80年代初，福特公司就著手CAD/CAM系統(tǒng)的規(guī)劃，建成了以工作站為主體的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；1985年已經(jīng)有一半以上的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作使用圖形終端實(shí)現(xiàn)；1986年新開發(fā)的TAURUS和SABLE轎車，大約70%的外板件采用CAD/CAM;90年代初全面實(shí)行產(chǎn)品開發(fā)的CAD/CAM,應(yīng)用率可達(dá)100%。福特公司1990年工作站已達(dá)2000臺(tái)，以FGS工作站（約占70%）和CV工作臺(tái)（約占18%）為主，其應(yīng)用軟件主要為自行開發(fā)的PDGS和CAD/CAM。1993年以后，福特汽車公司提出了C3P(CAD/CAE/CAM/PDM)概念，并決定今后將采用I-DEAS軟件作為其主流核心軟件。
日本三菱汽車公司1960年從沖模的NC數(shù)控加工著手，以CAD/CAE/CAM為動(dòng)力，對(duì)從設(shè)計(jì)到制作的各項(xiàng)工程踏踏實(shí)實(shí)地進(jìn)行了改革，至今，已形成了從車型款式設(shè)計(jì)到車身組裝的新車型開發(fā)的完整的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。
法國(guó)雷諾汽車公司應(yīng)用Euclid軟件作為CAD/CAM的主導(dǎo)軟件，目前已有95%的設(shè)計(jì)工作量用該軟件完成，并開發(fā)出很多適合汽車工業(yè)需求的模塊，如用于干涉檢查的Megavision,用于鈑金成形分析的OPTRIS等。
德國(guó)各大汽車公司普遍采用CATIA作為其CAD/CAM系統(tǒng)的主導(dǎo)軟件。1994年，德國(guó)大眾集團(tuán)決定用CATIA和Pro/Engineer作為其將來開發(fā)新車型的主導(dǎo)CAD系統(tǒng)。
我國(guó)的CAD/CAM工作始于70年代，發(fā)展迅速，已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。少數(shù)大型企業(yè)，如一汽、二汽等，已建立起比較完整的CAD/CAM系統(tǒng)，其應(yīng)用水平也接近國(guó)際先進(jìn)水平。許多中小企業(yè)應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)率等方面也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但是總的說來，國(guó)內(nèi)在CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有很大差距。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)有企業(yè)需要對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)設(shè)備和管理模式進(jìn)行改造，以提高企業(yè)的活力和適應(yīng)市場(chǎng)的應(yīng)變能力，而采用CAD/CAM技術(shù)被認(rèn)為是唯一的出路。
2.CAD/CAM技術(shù)集成
2.1集成化的意義
集成化是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最為顯著的趨勢(shì)。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC(生產(chǎn)計(jì)劃與控制)等各種功能不同的軟件有機(jī)地結(jié)合起來，用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通并協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)有效地運(yùn)行。
國(guó)內(nèi)外大量的經(jīng)驗(yàn)表明，CAD系統(tǒng)的效益往往不是從其本身，而是通過CAM和PPC系統(tǒng)體現(xiàn)出來；反過來，CAM系統(tǒng)如果沒有CAD系統(tǒng)的支持，花巨資引進(jìn)的設(shè)備往往很難得到有效地利用；PPC系統(tǒng)如果沒有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及時(shí)和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為計(jì)劃的依據(jù)，訂出的計(jì)劃也較難貫徹執(zhí)行，所謂的生產(chǎn)計(jì)劃和控制將得不到實(shí)際效益。因此，人們著手將CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系統(tǒng)有機(jī)地、統(tǒng)一地集成在一起，從而消除“自動(dòng)化孤島”，取得最佳的效益。
2.2產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)
建立統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM技術(shù)集成化的必要條件。
復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)需要不同企業(yè)、部門的分工協(xié)作完成。由于產(chǎn)品信息是在不同的地點(diǎn)、不同的計(jì)算機(jī)和不同的CAD/CAM系統(tǒng)中產(chǎn)品，造長(zhǎng)同一產(chǎn)品的信息表達(dá)差異。產(chǎn)品信息在各系統(tǒng)之間的集成現(xiàn)在主要采用標(biāo)準(zhǔn)格式交換法，如IGES標(biāo)準(zhǔn)、PDDI標(biāo)準(zhǔn)、PDES標(biāo)準(zhǔn)和STEP標(biāo)準(zhǔn)等。但是在朝著集成化目標(biāo)發(fā)展的過程中，尤其是在解決面向CAD/CAE/CAPP/CAM、CIM、CE等的集成（信息交換、語義集成、功能集成）方面，遇到了很大的困難:
1)以IGES為代表的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，盡管在支持幾何數(shù)據(jù)的交換方面已達(dá)到實(shí)用程度，但它只支持物理層上的數(shù)據(jù)交換，難以滿足信息集成的需要；
2)發(fā)展中的STEP盡管克服了IGES的不足，從理論上解決了同時(shí)支持物理層和邏輯層的數(shù)據(jù)交換，即實(shí)現(xiàn)信息交換的方法，但由于其剛剛起步，在其資源的定義、程序?qū)崿F(xiàn)、面向具體應(yīng)用領(lǐng)域的參照模型的建立、特征造型的實(shí)施以及對(duì)象庫的管理和使用等許多方面還遠(yuǎn)沒有達(dá)到實(shí)用程度；
3)難以進(jìn)行產(chǎn)品信息的統(tǒng)一管理、同步性維護(hù)、冗余控制和全局優(yōu)化創(chuàng)成；
4)靠數(shù)據(jù)交換難以實(shí)現(xiàn)建立在滿足下游開發(fā)活動(dòng)約束及特定外部過程約束的智能決策支持機(jī)制。盡管許多著名的計(jì)算機(jī)軟、硬件產(chǎn)品廠商都聲稱在產(chǎn)品中支持IGES、STEP等產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，但結(jié)果并非如此。世界上各種CAD/CAM集成軟件（如CATIA,Euclid,Pro/Engineer,CADDS5,UGII及I-DEAS等），都只是某些方面具有特長(zhǎng)，故大型企業(yè)往往同時(shí)使用幾種CAD/CAM軟件系統(tǒng)才能滿足自己的需要，結(jié)果導(dǎo)致軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)丟失信息。我們?cè)跒樯虾４蟊娺M(jìn)行某項(xiàng)目的CAD軟件選型時(shí)證明了這一點(diǎn)。因此，一般大型企業(yè)都選擇一種CAD/CAM軟件作為主流軟件，再加上其它軟件作為補(bǔ)充，從而盡量減少不同軟件間的數(shù)據(jù)交換。產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的最終完善還需相當(dāng)一段時(shí)間。
3CAD/CAM系統(tǒng)選型原則
CAD/CAM系統(tǒng)的選擇與配置對(duì)任何一個(gè)打算應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的企業(yè)都是至關(guān)重要的。在作出CAD/CAM系統(tǒng)選擇和配置的決策時(shí)，需要綜合考慮以下因素:
1)系統(tǒng)的功能
選擇硬件時(shí)要考慮CPU的運(yùn)算處理能力、內(nèi)、外存儲(chǔ)器容量、圖形顯示與處理能力、輸入/輸出作業(yè)能力、通信聯(lián)網(wǎng)能力等。選擇軟件時(shí)要考慮各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中對(duì)CAD/CAM應(yīng)用軟件的功能要求，要注意軟件與硬件的匹配。
2）系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性和可擴(kuò)展性新安裝的系統(tǒng)應(yīng)能與原安裝的計(jì)算機(jī)環(huán)境進(jìn)行交互操作，即向下兼容能力；同時(shí)應(yīng)該具有升級(jí)擴(kuò)展能力；要注意軟件的二次開發(fā)性、用戶界面等。
3)性能價(jià)格比這是一個(gè)相對(duì)的綜合指標(biāo)。在購買軟、硬件系統(tǒng)時(shí)，用戶按功能和價(jià)格同時(shí)比較考核，在滿足用戶要求的情況下，取其最佳值作為選擇對(duì)象。
4)供應(yīng)商的發(fā)展趨勢(shì)和資產(chǎn)可信度在選購系統(tǒng)時(shí)，不僅要比較分析其技術(shù)性能指標(biāo)、價(jià)格，還要分析供應(yīng)商的發(fā)展變化趨勢(shì)和財(cái)務(wù)經(jīng)營(yíng)狀況。若用戶對(duì)供應(yīng)商的發(fā)展情況不了解，購買了即將停產(chǎn)換代的產(chǎn)品，或是與即將易手的公司作生意，其后果是非常被動(dòng)的。
4結(jié)束語
我國(guó)開展CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用工作并不算晚；通過引進(jìn)，不少企業(yè)的軟、硬件條件與國(guó)外相比也相差不大。但是，國(guó)內(nèi)的CAD/CAM應(yīng)用與國(guó)外先進(jìn)水平相比存在較大的差距。原因是：
(1)原有經(jīng)濟(jì)體制的弊端。采用CAD/CAM技術(shù)投資大，有較大風(fēng)險(xiǎn)，效益回報(bào)有一定的滯后期，導(dǎo)2.2產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)建立統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM技術(shù)集成化的必要條件。復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)需要不同企業(yè)、部門的分工協(xié)作完成。由于產(chǎn)品信息是在不同的地點(diǎn)、不同的計(jì)算機(jī)和不同的CAD/CAM系統(tǒng)中產(chǎn)生，造成同一轉(zhuǎn)機(jī)械啟停機(jī)及正常運(yùn)行時(shí)的特性，可分為轉(zhuǎn)速上升、轉(zhuǎn)速下降、轉(zhuǎn)速不變、轉(zhuǎn)速變化等。負(fù)荷狀態(tài)可分為滿載、空載、部分載荷、載荷驟增和驟減等。
（2）管理上的缺陷。由于條塊分割，重復(fù)引進(jìn)，企業(yè)相互之間缺乏必要的交流和協(xié)作，影響了CAD/CAM技術(shù)效益的發(fā)揮。
（3）人才培養(yǎng)的不足。福特等企業(yè)之所以CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用得好，是因?yàn)榈靡嬗趲资陙硪恢贝罅﹂_展CAD/CAM應(yīng)用而積淀下來的寶貴經(jīng)驗(yàn)以及培養(yǎng)出了一支高水平的技術(shù)隊(duì)伍。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)既懂計(jì)算機(jī)軟、硬件，又有豐富專業(yè)知識(shí)的人才奇缺，而這恰是企業(yè)最為寶貴的財(cái)富。
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