面向对象的智能化CAD系统的研究与开发
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摘要
计算机辅助设计(CAD，Computer Aided Design)是一种利用计算机辅助设计人员进行快速、高效、高质、低成本、方便地完成产品设计任务的现代设计技术。我国CAD应用基本还在“甩图板”阶段，即初级普及CAD阶段，同时又面临着全球网络化、信息化新的挑战，用户未来的发展需求对我们现在CAD产品、软件企业和应用水平都提出了新的要求，用户不但要求集成CAD／CAE／CAM／CAPP／PDM等一系列配套软件产品，在软件的开发方面提出了用户方便性和软件智能化与功能性并重的要求。在这种发展趋势之下，我们提出了“面向对象的智能化CAD系统的研究与开发”，通过构建一个开放的、实用的、面向对象的智能CAD框架，实现企业零件设计的智能化，并为企业提供了信息集成的有效手段，以推进CAD技术在国内的进一步应用和先进设计技术在现代制造业中的应用。
本文着重研究了以下内容：
1．基于国内外现有CAD软件技术及其在国内企业中应用现状，提出了面向对象的智能化CAD系统模型；在现有CAD系统应用基础之上，以实际企业为例，研究建立了企业产品零件设计的参数化环境；
2．运用人机交互技术，基于CAD软件系统，探索了人机交互式智能化零件设计平台的开发策略；
3．并在此基础之上探索了基于知识工程(KBE)技术的CAD系统，达到了零件设计自动化、智能化的目的，为实用型智能化CAD系统提出了解决方案。
另外，对以下内容也做了研究、介绍：
1．针对系统扩充性和集成性，探索了二次开发程序模块化的数据处理系统，对已有CAD二次开发系统的局限性提出了解决方案；
2．研究了程序开发中数据建模、库表结构设计与维护技术，应用了先进的基于IDEFO、IDEF1x系统功能模型和信息模型建模方法；
3．针对现状、以国内企业的实际环境为应用背景，开发了FJCAD系统。
本文主要思想是引入先进技术思想、提出既有针对性又有通用性的面向对象的智能化CAD系统思想，推进了CAD技术在国内的进一步推广应用。最后，笔者基于实践中遇到的问题和对相关理论的分析，提出了一些新的设想思路。
Computer Aided Design(CAD),is a kind of modern design technology that helps designers to finish production design assignment speediness,high speed,high quality,low cost.The application of CAD of our country is at primary prevalence stage ,and at the same time faces to the challenge of global networking and informationing.The developing requirement of users puts forword new requests of the CAD production, software enterprise and application level.Users not only require integration CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM and so on ,but also puts forword the request on the aspect of deleveloping software ,that is the same essentiality of convenience of users and intelligentize,functionality,leveling.On this developing tendency,put forword "The research and development of the object-oriented intelligentize CAD system",by conceiving a opening,applied,object-oriented CAD system,realize the intelligentizing of designing parts,to provide effective measure of integration of information.And aims to push the application of CAD technology
at home and the application of advanced design technology in modern manufacturing.
This paper emphasize the following content:
1.Based on summing up and analyzing the developing and applicating actuality of the CAD system,studies following content:based on the CAD software technology in existence worldwide and its application in the domestic enterprise now,the penman put forward the model of Object-Oriented Intellectualized CAD system;
2.On the basis of application of existing CAD system,aiming at actual instance ,and take the factual corporation as example,research and build the parametered circumstance of products and parts design in corporations;
3.Exerting human-computer interactive technology,based on the thought of realizing factual part-designed function, study the developed strategy of human-computer interactive intellectualized part-designed flat roof;
4.Explore the Knowledge Based Engineering CAD system, aiming to automatization and intellectualized parts design,and advance resolvent of practiced intellectualized CAD system.
On the other hands,the auther also studies and illuminate these:
1.Aiming at the expansibility and integrating of systems,explore modularization data-deposed system of development program,solve the expansed problem of systems,bring forward resolvent of the localizated feature of existed CAD development system;
2.Study data-modeling,structure-designed and maintenance technology of databases and tables.Apply modeling method of system function-model and information-model based on the advanced IDEFO, IDEF1x;
3.Aiming at actuality,taking actual envirnoment of domestic corporations applied background develop FJCAD system.
The paper put forward the thought of the Object-Oriented Intellectualized CAD system,haved pertinency and currency ,introducing advanced thechnology
thought ,pushing forward more popularization and application of CAD technology in China.At last,based on problem met in practice and the analyse of the relative theory,the author put forward some new imagine.
本文着重研究了以下内容：
1．基于国内外现有CAD软件技术及其在国内企业中应用现状，提出了面向对象的智能化CAD系统模型；在现有CAD系统应用基础之上，以实际企业为例，研究建立了企业产品零件设计的参数化环境；
2．运用人机交互技术，基于CAD软件系统，探索了人机交互式智能化零件设计平台的开发策略；
3．并在此基础之上探索了基于知识工程(KBE)技术的CAD系统，达到了零件设计自动化、智能化的目的，为实用型智能化CAD系统提出了解决方案。
另外，对以下内容也做了研究、介绍：
1．针对系统扩充性和集成性，探索了二次开发程序模块化的数据处理系统，对已有CAD二次开发系统的局限性提出了解决方案；
2．研究了程序开发中数据建模、库表结构设计与维护技术，应用了先进的基于IDEFO、IDEF1x系统功能模型和信息模型建模方法；
3．针对现状、以国内企业的实际环境为应用背景，开发了FJCAD系统。
本文主要思想是引入先进技术思想、提出既有针对性又有通用性的面向对象的智能化CAD系统思想，推进了CAD技术在国内的进一步推广应用。最后，笔者基于实践中遇到的问题和对相关理论的分析，提出了一些新的设想思路。
Computer Aided Design(CAD),is a kind of modern design technology that helps designers to finish production design assignment speediness,high speed,high quality,low cost.The application of CAD of our country is at primary prevalence stage ,and at the same time faces to the challenge of global networking and informationing.The developing requirement of users puts forword new requests of the CAD production, software enterprise and application level.Users not only require integration CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM and so on ,but also puts forword the request on the aspect of deleveloping software ,that is the same essentiality of convenience of users and intelligentize,functionality,leveling.On this developing tendency,put forword "The research and development of the object-oriented intelligentize CAD system",by conceiving a opening,applied,object-oriented CAD system,realize the intelligentizing of designing parts,to provide effective measure of integration of information.And aims to push the application of CAD technology
at home and the application of advanced design technology in modern manufacturing.
This paper emphasize the following content:
1.Based on summing up and analyzing the developing and applicating actuality of the CAD system,studies following content:based on the CAD software technology in existence worldwide and its application in the domestic enterprise now,the penman put forward the model of Object-Oriented Intellectualized CAD system;
2.On the basis of application of existing CAD system,aiming at actual instance ,and take the factual corporation as example,research and build the parametered circumstance of products and parts design in corporations;
3.Exerting human-computer interactive technology,based on the thought of realizing factual part-designed function, study the developed strategy of human-computer interactive intellectualized part-designed flat roof;
4.Explore the Knowledge Based Engineering CAD system, aiming to automatization and intellectualized parts design,and advance resolvent of practiced intellectualized CAD system.
On the other hands,the auther also studies and illuminate these:
1.Aiming at the expansibility and integrating of systems,explore modularization data-deposed system of development program,solve the expansed problem of systems,bring forward resolvent of the localizated feature of existed CAD development system;
2.Study data-modeling,structure-designed and maintenance technology of databases and tables.Apply modeling method of system function-model and information-model based on the advanced IDEFO, IDEF1x;
3.Aiming at actuality,taking actual envirnoment of domestic corporations applied background develop FJCAD system.
The paper put forward the thought of the Object-Oriented Intellectualized CAD system,haved pertinency and currency ,introducing advanced thechnology
thought ,pushing forward more popularization and application of CAD technology in China.At last,based on problem met in practice and the analyse of the relative theory,the author put forward some new imagine.
引文
[1] 王贤坤，机械CAD／CAM技术、应用与开发，机械工业出版社，2000．11
[2] http://software.ccidnet.com/pub/article/c14 a3418 p1.html，专家谈CAD发展
[3] http://www.mie.gxsti.net.cn/jszt/view.asp?ID=270，亦步亦趋难发展——我国CAD技术现状及发展趋势
[4] http://www.ieeec.com/03book/computer/jc/VISUALccc/vcl/chapl 5.htm，面向对象和Windows编程
[5] http://member. netease.com/％7Epigprins/articles/oop.html，面向对象程序设计How To
[6] 刘小石 郑淮等，精通Visual C++6.0，清华大学出版社，2000．2
[7] 马宪民，人工智能的原理与方法，西北工业大学出版社，2002，9
[8] Cyntbia Giba and Per Jambeck,Developing Bioinformatics Computer Skills,科学出版社，2002．5
[9] 钟建琳，Pro／ENGINEER数控加工实用教程，机械工业出版社，2002年9月
[10] 李东山 许强等，基于交互式理论的挡土墙辅助设计，地质灾害与环境保护，2003 Vol14 No1 44～47
[11] 魏源迁 吴昭同，智能制造的发展趋势与前景，航天工艺，1995．1 44—45
[12] 程景云，倪亦泉等，人机界面设计与开发工具，电子工业出版社 1994．9
[13] Carroll, John M. (Editor), Designing Interaction: Psychology at the Human-Computer Interface, Cambrige University Press, Cambrige, U.K. (1991), 333 pages.
[14] 宋斌恒 董未名，通过开放平台带动中国CAD／CAM产业发展，中国制造业信息化，14～17
[15] 林清安，Pro／ENGINEER2000i零件设计基础篇(上)，清华大学出版社，2002年1月
[16] 江渡 单泉 兰丽华，基于Pro／E二次开发的铁道客车钢结构三维参数化CAD系统，机械设计与制造工程，第31卷第5期，2002年9月
[17] 张红旗 曹文钢，PRO／EGINEER二次开发技术的应用与研究[J]．www.icad.com.cn
[18] 黄艳群，Pro／E二次开发步骤
[19] http://www.icad.com.cn/article/list.asp?id=436，KBE技术在UG中的应用，
2003-6-17
[20] 郑辉 徐燕申等，基于KBE和CAE结合的液压机结构柔性模块创建，天津大学学报，第36卷第2期，2003年3月
[21] http://pages.cpsc.ucalgary.ca/-kremer/courses/CG/CGlecture notes.html, Knowledge Representation
[22] 钟义信，信息科学原理，北京邮电大学出版社，2002年10月
[23] 郭静寰 孟样迪，软件体系结构研究与软件开发[J]，光学精密工程，2000，8(6)，580～582
[24] 林尧瑞 马少平，人工智能导论，清华大学出版社，2002年9月
[25] 陈禹六，IDEF建模分析和设计方法，清华大学出版社，1999年5月
[26] 康博创作室，SQL Server 2000数据仓库设计和使用指南，清华大学出版社，2001年4月
[27] 韩桂鲁 陈立平等，网络协同三维零件设计技术及系统研究，计算机辅助设计与图形学学报，2002 014 (006)，574～577
[28] 郭少文 刘云生，C／S体系结构下图形信息系统的设计，计算机与数学工程，2000 028 (005)，29～32
[29] 谢鹏寿 余冬梅，基于C／S体系结构的机械CAD智能工程数据库系统，机械制造，2002 040 (011)，17～19
[30] Ellis CA Gibbs SJ Groupware: Some issues and experiences[J]. Commum, ACM.1994, 37 (1), 37～44
[31] 齐舒创作室，Visual C++6.0 开发技巧及实例析，清华大学出版社，1999年11月
[32] http://student.zizk.cn/course ware/data structure/web/wenjian/wenjian10.4. 1. 1. htm, ISAM 文件
[33] 霍宇详 丁宇，面向对象的工程图纸数据库的实现，清华大学学报：自然版，1997 037 (008)，80～82
[34] 李芳芸 柴跃延，CIMS环境下——集成化管理信息系统的分析、设计与实施，清华大学出版社，1997年7月
[35] 金涛 陈敏 匡继勇，Pro／EGINEER软件的二次开发技术[J]，昆明理工大学学报，Vol.26 No.2 Apr.2001，69～72．
[36] 张红旗 曹文钢 PRO／EGINEER二次开发技术的应用与研究[J]，www.icad.com.cn
[37] 宋斌恒 董未名，通过开放平台带动中国CAD／CAM产业发展[J]，中国制造业信息化，2003．4，14～17
[38] 高霁 包明宇 曹国强，机械设计中参数化特征造型方法的研究，机械设计与制造，Feb．2002 No.1，17～18
[39] Jin Kripac,A mechanism for persistently naming topological antities in hietory-based parametric Solid models,computer-Aided Desig,1997
[40] FM.N.Latif, R.G.Hannam,feature-based Design and the Object-oriented Annroach.,Journal of Engineering Design 1996
[41] 崔建生 吴锡英 黄和风，利用开发工具和工程数据库进行特征造型的方法，机械工业自动化，第17卷第1期1995年3月，8～11
[42] 张晓东 李元宗，参数化三维实体零件库的设计，山西机械，第3期(总第108期)2000年9月，10～11
[43] http://linus.socs.uts.edu.au/～cotar/moses.html, Method For Object-Oriented Software Engineering of System
[44] http://cplus.about.com/gi/dynamic/offsite.htm?site=http%3A%2F%2Fwww.gvu.gatech.edu%2Fedtech%2FBOOST%2Fdesignmap.html, A Road Map For OOA and OOD
[45] 尹朝庆 尹皓，人工智能与专家系统，中国水利水电出版社，2002年1月
[46] 朱福喜 汤怡群 傅建明，人工智能原理，武汉大学出版社，2002年2月
[47] (美)Tom M.Mitchell，机器学习，机械工业出版社，2003年1月
[48] Chris McMahon, Jim Browne, CADCAM. from principles to practice, Reading, MA. Wokingham. Addison-Wesley Pub. Co. c1993.
[49] Hawkes. Barry, The CADCAM process, Pitman. 1988
[50] Jibitesh Mishra, Ashok Mohanty, Design of information systems, Pangbourne, [UK]. Alpha Science. 2000
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[42] 张晓东 李元宗，参数化三维实体零件库的设计，山西机械，第3期(总第108期)2000年9月，10～11
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[45] 尹朝庆 尹皓，人工智能与专家系统，中国水利水电出版社，2002年1月
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