从二维平面设计到三维实体建模
一、电子图板' E3 o" B8 E; U- f
! {. h" u" S; _9 o7 t! f7 t
1991年原国家科委主任宋健提出：“到二十一世纪要甩掉图板，让工程设计人员从繁重的体力劳动中解脱出来，从事创新劳动”。
( {1 X% `- m$ g; A2 e1 D$ i9 x% U1 E B. M$ e
在国家科委的倡导下，许多科研院所及企业的工程设计人员参加了“电子图板”的使用培训工作，那时用的设计软件大多是OUTCAD。但当时许多设计人员在参加了“电子图板”的使用培训后，在从事新产品的开发设计时，并不是在计算机上完成的，而仍是在绘图机上完成产品装配图的设计，只是在产品图纸完成后，再将其录入到计算机中去，以便于图纸的修改及二次开发工作。$ p$ S1 P9 Y) v. z- r+ u
" I" W0 B# ]( I! } S为什么这样呢？那就是所谓的“设计背景干扰”的问题，即计算机的屏幕太小，当设计人员看得到图纸的全貌时，局部的视图看不清楚，放大局部视图时，又看不到图纸的全貌。这极大地影响了设计者在设计过程中的全面综合地考虑问题及设计“灵感”的产生。
2 ?! a2 |' S* ]" L+ ?) O
& r/ K2 a3 f) K1 x( v% Z( j二十一世纪真能甩掉图板吗？
' v9 A0 D. I4 t) e; h
7 H2 h; W% k. X3 h) P7 A: P$ h美国PTC公司（Parametric Technology Corporation参数技术公司）于1989年推出了Pro/E软件的第一个版本。当时，美国CV公司（Computer Vision计算机视觉）的一批技术人员率先提出参数化实体造型技术，在该技术被公司的领导层否决之后，这批技术人员离开CV公司，独自创立PTC公司来推广这项技术。后来，产品一经推出就在市场上获得了极大的成功，Pro/E软件很快被应用于自动化、电子、航空航天、医疗器械、重型机械等多个领域。随后，在花大力气进行技术开发的同时，公司不断收集用户的反馈信息，逐步在软件中增加各种实用功能，使之日趋完善。0 T2 l. ~+ |1 a4 r& } [
; x% o7 T' _4 @6 Z$ W( v
但那时实体设计的软件在中国市场上还没有登陆，许多设计人员没有见过，可能国内只有少数高层人士对其了解，我想科委主任宋健高瞻远瞩，二十一世纪“甩掉图板”意味深长，其寓意是指用“三维实体设计”取代“二维平面设计”，当然这只是我个人的推断，不足为论。
' C6 L) c1 `6 Z; K$ i$ o" Q/ ]6 a$ \ r6 N& J
二、实体设计
# h7 q% l, t) R3 Y w* D5 r- U8 B
6 t" i3 j4 [! C- W. ~* x/ Z' J2 e因为我们人类就生活在三维世界当中，用二维平面图中的点、线、面来描述三维世界中的实体，实在是人们不得已而为之的一个方法，但在计算机实体设计软件出现之前也没有比二维平面设计更好的方法。& ~6 R9 w. C, n3 A
8 M8 a+ o& o( H% I实体设计的发烧友们常把实体设计叫做“实体建模”，与平面设计相较而言，这较真实地反映了产品实体设计的整个过程。
; k; R" O# @1 P/ b: N! b; n" y. w9 D
, n7 \4 D( z* b$ b9 `( T当产品的实体设计完成之后，一个虚拟的模型“数字模型”就在计算机上建立了，不仅形象逼真生动，更大的意义是可以用CAE系统（Computer Aided Engineering）在计算机上对产品模型的结构强度、刚度、动力响应、热传导、弹塑性等性能进行分析计算，找出产品模型的薄弱环节并对其进行优化，即用所谓的“专家系统”对计算机中的虚拟模型进行分析并提出合理化建议。
* J+ Q2 W# z0 f7 t. O" {! ?
& L7 C( Y6 i0 }* Z$ \ k; y目前，模具、发动机、汽车、飞机等都有相应的CAE系统对其新产品模型进行分析、优化设计。这极大地增加了设计人员的自信，缩短了产品开发的周期。" i7 D# x2 h/ W
; v h( q* [2 W
正如温家宝总理在2003年12月19日召开的全国人才工作会议上所说的那样“产品创新开发能力不足是我国制造业发展中存在的突出问题，三维CAD是解决这一问题的非常重要的技术和工具。”, c' L" G0 J6 }! H" ]- A# R5 q) C' Q
2 `; t, W8 q- M: |" w
实体设计软件目前在东南沿海一带的应用已蔚然成风，相信不久在全国可形成燎原之势。
/ A% l3 I. n. W1 U) g$ G% W* P) X3 D5 M; N
在实体设计软件的这所百花园中，国外的软件有Pro/E、UG、Solid works、Cimatron等，功能强大，性能稳定，各有所长，但软件的开发者始终没有跳出平面设计的圈子，即实体模型是通过在平面上构建草图然后再通过拉伸、旋转、放样等操作来完成模型的建立，对于一个没有平面制图基础而又想从事新产品开发设计的人来说掌握起来比较困难。
) q" Y- b: ? D3 r0 z9 s' e
0 m- W3 H# ?. n" d1 y而国内的软件CAXA实体设计较好地解决了这一问题，把立体图形变成可拖放、可编辑的智能“图素”，直接进行实体建模，使产品设计跨越了传统平面草图建模的复杂过程，不论是经验丰富的专业人员，还是刚介入设计领域的初学者，都容易掌握。尤其在新产品装配模型的设计上，整个设计过程自然流畅，一气呵成，排除了因使用平面草图建模而造成的设计背景干扰问题。正如毛主席所说的“我们中华民族有自立于世界民族之林的能力。”CAXA实体设计软件后来者居上在实体设计的这所百花园中显得娇艳无比，却有其独到之处。
9 F/ e. N( O& s" l* L- @+ J
0 X# f3 h5 c- ?0 N- {' o: |三、展望未来# k; j. H. l; u9 v. m
. |3 q; K/ y/ X* v$ c% Y+ M
回顾历史是为了展望未来，展望未来是为了跟上时代的脚步，及时更新知识，掌握新技术，高质量地服务于社会。; W* d7 k6 u4 u H9 ~' P" |
/ g1 R( L, h0 d& ^- Q从科委主任宋健1991年倡导的“甩掉图板” 到温家宝总理2003年提出的“三维CAD是非常重要的技术和工具”。十多年过去了，未来的计算机辅助设计又将是怎样的一幅蓝图呢？6 M& e5 A0 D" n/ Y
0 j2 |5 K2 t9 g% y我们不妨做个大胆的设想：
5 X8 F: s9 l5 c
- E/ k& @1 o+ }: e X6 i) H1 r1，国家像建立“电子图书馆”那样，建立一个“产品实体造型图库”，新产品开发者可以畅游其中，在老产品的基础上进行再创造，或在借鉴老产品经验的基础上实现新产品的创新。2 E: O2 H W8 p$ x C- G8 J
2 E! {% \& |, }' r z- }2，把一些专家的经验集成到计算机中去，对新产品的虚拟模型进行设计分析，材料选择，工艺制定，网上招标制造等。
: a4 N' K' b5 P' f3 }$ X
5 _6 z, V+ S3 l% t; X* E这一切可能已为期不远，我们这一代人可能还赶得上。
