工程师的CAx培训----不仅仅是CAD

C. Werner Dankwort, Roland Weidlich, Birgit Guenther, Joerg E. Blaurock

计算机运用和工程设计研究小组，凯撒斯劳滕大学

概要

一般的产品研发可以分成三个阶段：创造性阶段、概念性阶段和工程学阶段。一种产品的全部生活周期，其所有阶段都是由各种各样IT系统所支持，这些系统经常被称为“Cax 系统”。因此，CAD培训应该拓展到“Cax培训”，并且把注意力集中到产品生活周期的各个阶段中。

通过观察当今的生产加工链，许多与Cax相关的工作都能鉴别出来。它们都要求与某些课题相关的不同的知识水平，这些课题诸如信息技术、设计程序或CAGD2功能性等等。

教授这些课题，从简单的自学，到计算机辅助支持培训，再到交互式人对人直接培养，培训方法是多种多样的。在工业中，培训方式主要取决于公司的规模和其下的部门。公司规模越大，其使用的培训方法就越综合化，并且CAx培训就更加地专业深入。

CAx培训专业化和内部培训部门专门化的计划都受到关注。其他CAx培训的可能性则存在于实习医师领域、技术学院和大学中。所有以上领域都会遭遇课题的复杂性，从而经常导致培训变得宽泛却肤浅。

除了要掌握CAx系统的知识和使用外，学生还必须了解CAx方法的组成和包含计划间协作的结构。

伴随着这些经历，学生或雇员将首先进行基本的CAS/CAD/CAM方面的培训。第二步，他们将接受特殊课程的学习，比如PDM、数据转换、FEM等等。在更高级别中，设置了涉及PLM3、程序和公司网络的课程，以及涉及未来趋势和技术的课程。在整个培训过程中，这方面的培训申请必须是有优势的。

1.动机

来自“Solid Works”软件公司的一份1999年时事通讯中，提出了如下的问题：“什么是最重要的学习目的？”给出的答案是：“教给人们‘设计是一个步骤’！”稍候，这份时事通讯提出：工程学培训应该用于培养工程师，使他们懂得“如何在现代产品设计制造的世界中进行思考”。

在中学和大学里，工业中的“CAD-培训”是什么意思呢？当然，“CAD-培训”不是意味着只局限于教授“实体或表面建模”而已。这个工作是相当复杂的：学生或技术雇员必须在“计算机辅助产品制造”功能的帮助下，掌握完整的发展程序。

2.CAD-系统的简史

现代CAx-系统有多种根源：

⑴20世纪50年代，由麻省理工学院的Ross研发的“全自动编程工具（APT）”，可以对机器进行数字控制，这可以被认为是CAM-系统的先驱了。

⑵20世纪70年代，早期的计算机辅助设计系统（类似于Lockheed Martin的CADAM）通过发展，替代了传统的作图板，从而缩减了时间和金钱。

⑶最初用于雕刻表面成型的早期系统经过改进后，被汽车和直升飞机工业所使用。这个改进的目的并不是为了缩减时间，而是为了获得雕刻表面清楚的3D成像，使之在当时能用于数控磨床。这种3D成像不能通过传统的2D画图和分割区段的方法来形成。

⑷20世纪60年代，Nastran首创了基于“有限-元素法”的计算机辅助工程学，并为20世纪70年代的Marc和Ansys所沿用。

得益于这些根源，在最后的三十年里，越来越多包含设计步骤的工作都使用了CAx工具。无论是手动起草、平面成型，又或者是经典的机械设计，都被3D网线结构、固体建模和以参数特征为基础的设计所取代。目前，包含生产准备在内的完整的产品制造，其全部流程都伴随着CAx技术的应用。根据应用领域的不同，CAx系统得到不同的改进，并以各异的CAx方法来命名：计算机辅助成型（CAS）、计算机辅助审美设计（CAAD）、计算机辅助概念设计（CACD）。所有这些技术都涵盖于计算机辅助设计（CAD）的概念中。有两个非常重要的计算机辅助领域几乎独立地得到历史性的发展：分别是计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程学