設計自動化

設計自動化主要經歷了三個階段，即：(1) 自動化概念設計過程；(2) 自動化軟體集成過程；(3) 知識自動化過程。

基本介紹

• 中文名：設計自動化
• 階段：自動化概念設計過程
• 開始：20世紀50年代至20世紀末
• 產品：SYSWARE.IDE

自動化概念設計過程

20世紀50年代至20世紀末，設計自動化主要在學術領域進行一些研究，各國學者對自動化概念設計綜合過程研究的較為深入，如：基於矩陣的概念設計綜合過程；基於圖理論的概念設計綜合過程；基於語法的概念設計綜合過程；基於功能的概念設計綜合過程。

自動化軟體集成過程

2000年-2010年間，設計自動化主要體現在對工業軟體的集成和自動化執行方面，如CAD、CAE、CAM、CAPP、MES、PLM等商業軟體，相關理論如多學科設計最佳化Multidiscipline Design Optimization (MDO)。這一時期，國內外主要的商業化系統集成自動化設計的代表，如：美國Engineous公司研發的CAX系統集成和最佳化設計平台Isight/Fiper，現已被法國達索系統公司收購，並將其改名為Isight/SIMULIA Execution Engine；北京索為高科系統有限公司自主研發的面向工程設計領域的集成化、綜合化集成設計平台Sysware TDE/IDE；美國Neosis公司研發的多學科仿真集成設計工具Optimus；美國PHOENIX Integration公司開發的集成設計最佳化輔助工具PHX ModelCenter；美國Vanderplaats公司開發的集成設計平台VisualDOC等。上述這些集成設計自動化平台的特點都是通過集成多種CAX計算機輔助設計軟體，實現CAX平台數據的互通與自動化執行，並在此基礎上實現多學科綜合設計最佳化。

知識自動化過程

到2010年前後，設計自動化主要體現在以知識工程為核心的知識自動化過程。特別是，麥肯錫全球研究所2013年發布的《顛覆技術：即將變革生活、商業和全球經濟的進展》報告中，預測了12項可能在2025年之前決定未來經濟的顛覆技術，其中就包括了知識自動化的概念。該報告預計到2025年，知識型工作自動化每年可直接產生5.2至6.7萬億美元的經濟價值，不計自動化所帶來的效率間接提高，相當於額外1.1億至1.4 億個全職雇員的產出。在實現知識自動化理念的商業公司中，北京索為高科系統有限公司自主研發的面向工程設計領域的集成化、綜合化集成設計平台Sysware工程中間件平台已經走在國內和國際的前列。

產品

SYSWARE工程中間件平台正是以實現設計自動化為目標，其產品體系包括SYSWARE.IDE（集成設計環境）、SYSWARE.P2M（任務流程數據集成系統）、SYSWARE.EDM（工程數據集成管理系統）、SYSWARE.KE（知識集成套用系統）、SYSWARE.EAP（工程套用集成門戶系統）構成。SYSWARE工程中間件通過建立統一的標準和方法，可以將工程設計、仿真、試製、試驗過程中的各種工具和系統進行集成，同時又可以在一個中性平台上，將多項單一技術（如氣動、結構、強度、電子、控制等）整合為綜合技術，並通過智慧型語義分析，實現設計過程的自動化執行，最終實現知識工作自動化，使得知識工作者80%的體力勞動由系統代替人來自動地完成，將設計人員從重複性設計工作中解放出來，有更多時間來完成20%的創新性工作。

套用

設計自動化技術可以套用在航空、航天等行業複雜產品的研製設計過程。基於設計自動化技術研發的SYSWARE工程中間件平台，已經用於航天、航空、船舶、飛彈、發動機、電子、核工業等多個領域、多個型號研製中得到套用。

計算機輔助設計（CAD）

CAD是工程技術人員以計算機為工具，用各自的專業知識，對產品或工程進行總體設計、繪圖、分析和編寫技術文檔等設計活動的總稱。一般認為，CAD的功能可歸納為四大類：建立幾何模型、工程分析、動態模擬、自動繪圖。為完成這些功能，一個完整的CAD系統起碼應由人機互動接口、科學計算、圖形系統和工程資料庫系統等組成。

CAD可被用於各個行業，例如電力、機械製造、室內裝潢、水電工程等等，比較成熟的軟體有：AutoCAD2000。

計算機輔助工藝過程設計（CAPP）

CAPP是根據產品設計所給出的信息進行產品的加工方法和製造過程的設計。一般認為，CAPP系統的功能包括毛坯設計、加工方法選擇、工序設計、工藝路線制定和工時定額計算等等。其中，工序設計又可包含：裝夾設備選擇或設計、加工餘量分配、切削用量選擇以及工具機、刀具和夾具的選擇、必要的工序圖生成等。工序設計是製造性企業技術部門的主要工作之一，其質量之優劣及設計效率的高低，對生產組織、產品質量、生產率、產品成本、生產周期等有著極大的影響。

計算機輔助製造（CAM）

定義

CAM是指計算機在產品製造方面有關套用的總稱。CAM有廣義和狹義之分

CAM廣義

廣義CAM一般是指計算機輔助進行的從毛坯到產品製造過程中的間接和直接的所有活動，包括工藝準備、生產作業計畫、物料作業計畫的運行控制、生產控制、質量控制等。

CAM狹義

狹義CAM通常僅指數控程式的編制（又稱數控零件程式設計）。數控編程是對所有採用數控的設備如數控工具機、數控檢測儀器、數控機器人等進行程式設計，可包括刀具路徑的規劃、刀位檔案的生成、刀具軌跡仿真以及數控代碼（又稱NC代碼）的生成等。一般來說，狹義的概念採用得比較廣泛。

上述概念比較抽象，理解起來比較困難。簡單說來，CAD就是用計算機繪製圖紙來代替人工繪圖，CAPP就是用計算機進行生產計畫來代替人工生產計畫，CAM就是用計算機預定機器運行軌跡來代替人工操作機器運行。