CAD/CAM教学问题探讨及其发展前景

冯 方

FENG Fang

（浙江绍兴文理学院 元培学院，绍兴 312000）

0 引言

CAD是Computer Aided Design的简称，也叫做计算机辅助设计，是指工程技术人员以计算机为工具，运用自身的知识和经验，对产品或工程进行方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整理等设计活动的总称，是一门多学科综合应用的新技术。CAD技术是一项产品建模技术，它是将产品的物理模型转化为产品的数据模型，并把建立的数据模型存储在计算机内，供后续的计算机辅助技术所共享，驱动产品生命周期的全过程。

CAM是Computer Aided Manufacturing的简称，也叫做计算机辅助制造，是利用计算机来进行生产设备管理、控制和操作的过程。生产实际的需求是所有技术发展与创新的原动力，CAM在实际应用中取得了明显的经济效益，并且在提高企业市场竞争能力方面发挥着重要作用。

CAD/CAM技术是制造工程技术与计算机技术紧密结合、相互渗透而发展起来的一项综合性应用技术，具有知识密集、学科交叉、综合性强、应用范围广等特点。CAD/CAM技术是先进制造技术的重要组成部分，它的发展和应用使传统的产品设计、制造内容和工作方式等都发生了根本性的变化。CAD/CAM技术随着Internet/Intranet网络和并行高性能计算及事务处理的普及，使奢地、协同、虚拟设计及实时仿真技术在CAD/CAE/CAM中得到了广泛应用。CAD/CAM技术的发展与应用水平已成为衡量一个国家科学技术现代化和工业现代化的重要标志之一，在一定程度上能反映出一个国家的综合实力。

1 CAD/CAM教学问题及其改革

随着计算机技术的迅猛发展及其与设计、制造技术的相互结合与渗透，计算机辅助设计与制造作为先进制造手段之一在企业中得到普遍应用，很多工科大专院校已将该门课程列入专业基础课群中。通过对该课程进行的一系列教学改革措施，包括教学目标的修正、教学内容的整合、上机实验的调整以及教学方法的改进，可以在很大程度上调动学生积极性，并提升教学质量。

1.1 CAD/CAM教学问题

CAD/CAM是指结合专业技术、通过计算机系统辅助进行设计与建造的一门应用性很强的新兴学科。虽然我们国家在CAD/CAM方面取得一定的进展，但关键的创新技术，和设计经验方面的人才还依然缺乏。现在，在许多高等职业技术学校，虽然开展了CAD/CAM方面的教学，开出了一些相关课程；但是，很多学校在CAD/CAM方面的教学内容、教学方法和教学水平等方面参差不齐，普遍缺乏综合设计能力，对二次开发的能力以及设计经验的不足、创新理论的不足，对CAD/CAM究竟最应该学习什么和怎样学习等问题认识不足；而且远远不能适应社会经济发展和企业技术进步对高等职业教育在CAD/CAM教学方面提出的要求。因此，对CAD/CAM教学模式的改革尤为重要了。

1.2 CAD/CAM教学的改革

首先，CAD/CAM技术作为设计与建造的一种极为重要的手段，将专业知识与CAD/CAM紧密结合是CAD/CAM课程本身的特点，其教学应紧密结合具体专业的培养目标来确定CAD/CAM的教学内容，不同专业的CAD/CAM教学应有不同侧重。因此，树立一个好的培养目标是CAD/CAM教学中改革首先要解决的问题。CAD/CAM教学重点应在结合专业的实际应用上下工夫，克服计算机辅助设计与制造教学上存在的理论与实际相脱节、应用性不强的问题。针对这一问题，我们可以设定“1+2”模式的培养目标，即1节理论，1节实践，对应1节成功案例分析。强化学习的理论知识的同时，将实践与理论相结合，并培养设计经验。这样就能让课程内容就与企业当前先进技术的结合，并不断跟踪先进技术的发展，使学生真正掌握到了最新CAD/CAM的知识与技能。

其次，传统的教学方法在CAD/CAM应用软件的教学中只注重命令的介绍，或者说强调命令的操作步骤，而不重视命令以外的东西。由于教师本身的学业水平及其素质问题，功能性教学方法被广泛采用。采用这种方法学生不可能在教学规定的时间内宏观地、整体地去把握事物的内涵，所学的知识缺乏连贯性，独立操作软件的水平不高，只能简单模仿和死记硬背。同时该方法往往是以教师为中心，课堂上教师讲得多，学生参与少，不能适应培养高技能人才的需要。所以，对老师的技术培养和交流也需要一定的改进。让教师极参加教研教改项目，可以每星期或每个月组织一次教师的培训，针对当前流行技术的理解以及软件更新的学习、设计理念的消化以及课件的更新，以教改促进课程教学整体质量的提高。这样才能使得技术不至于落后教师水平也得到了提高。

再次，在现阶段的实践环境中，我们采用的一般是“一人一机”的教学模式，这样就使得学生各做各的，却乏了团队合作的精神。因此，教师最好把具体设计制造案例应用于实践教学中，实行以学生团队方式组成小组进行CAD/CAM课程教学。或者也可以在适当的时候举行一些技术讨论，设计方案的讨论会，加强学员之间的沟通能力，提高团队协作能力。达到让知识共享的效果。

科技飞速发展的今天，通过几年的改革实践，CAD/CAM技术中心将逐步形成一个更为开放的网络学习环境，网络资源和课件也将得到充实，能够给学生提供一个自主在线学习的平台。让学生把实践、原理与实践、设计和应用并重，融会贯通实用的原理和方法，再经过大量上机与试验，学生的学习积极性和解决实际工程问题的能力也会得到很大的提高。

2 CAD/CAM发展趋势

CAD/CAM技术起步于20世纪60年代末,先后走过了大型机、小型机、工作站、微机时代,每个时代都有当时流行的CAD/CAM软件。20世纪90年代以后，微机平台的CAD/CAM软件占据着主导地位,国内外有一大批优秀的CAD/CAM软件。CAD/CAM技术应用范围也日趋广泛。随着世界市场的多变与激烈竞争，随着各种先进设计理论和先进制造模式的发展，随着高档微机、操作系统和编程软件的发展，随着网络技术的迅速发展，CAD/CAM技术正在经历着前所未有的发展机遇与挑战，正在向集成化、网络化、智能化和标准化方向发展。

2.1 集成化

随着计算机技术的发展，集成化已成为CAD/CAM技术发展的一个最为显着的趋势。CAD/CAM系统已从简单、单一、相对独立的功能发展成为复杂、综合、紧密联系的功能集成系统。这里所说的集成是指CAD/CAPP/CAM/CAE的集成，它们的集成应是建立一种新的设计、生产、分析以及技术管理的一体化，并不是将孤立的CAD、CAPP、CAM和CAE等系统进行简单的连接，而是从概念设计开始就考虑到集成。国内外大量的经验表明，CAD系统的效益往往不是从其本身，而是通过CAM和PPC系统体现出来；反过来，CAM系统假如没有CAD系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效地利用；PPC系统假如没有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及时和准确的数据作为计划的依据，订出的计划也较难贯彻执行，所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。因此，通过集成，最大限度地实现了企业信息共享，建立新的企业运行方式，提高了生产效率。

2.2 网络化

21世纪，网络技术的飞速发展和广泛应用，改变了传统的设计模式，将产品设计及其相关过程集成并行地进行，人们可以突破地域的限制，在广域区间和全球范围内实现协同工作和资源共享。计算机网络已成为计算机发展进入新时代的标志。网络在全球化，制造业也将全球化，从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程也将全球化。网络技术使CAD/CAM系统实现异地、异构系统在企业间的集成成为现实。 CAD/CAM系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统；能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持灵敏制造的制造计划和控制应用系统；对生产过程中物流，能进行治理的物料治理应用系统等。随着Internet的发展，基于网络化的CAD/CAM技术，需要在能够提供基于网络的完善的协同设计环境和提供网上多种CAD应用服务等方面提高水平。

2.3 智能化

智能化CAD/CAM设计是含有高度智能的人类创造性活动，是指将人工智能技术、专家系统应用于CAD/CAM系统中，深入研究人类认识和思维的模型，并用信息技术来表达和模拟这种模型，使其具有人类专家的经验和知识，具有学习、推理、联想和判断的功能及智能化的视觉、听觉、语言能力，从而解决以前那些必须由人类专家才能解决的设计、制造难题。智能化CAD/CAM技术涉及新的设计理论与方法（如并行设计理论、大规模定制设计理论、概念设计理论、创新设计理论等）和设计型专家系统的基本理论与技术（如设计知识模型的表示与建模、知识利用中的各种搜索与推理方法、知识获取、工具系统的技术等）等方面。智能化是一个具有巨大潜在意义的发展方向，它可以在更高层次的创造性思维活动基础上，给予技术人员有效的辅助。智能化是CAD/CAM技术发展的必然趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响。

2.4 标准化

信息时代如同一百年前工业革命给社会带来的变化一样深刻。它改变和正在改变着人们的工作、生产和生活方式。信息技术的发展冲破了地域的局限,形成了全球市场,把竞争推向了空前激烈的阶段。信息技术对标准化工作产生了巨大影响,引起了标准化工作的重大变革。现代标准含有主要的信息量,标准的开发先于产品的开发,标准能为技术和产品的发展指出方向,能够体现当前世界前沿技术的发展。面对浩瀚的信息、广阔的市场，要使无数的用户和供应商之间的信息交换畅通无阻，制定CAD/CAM系统的信息交换标准十分重要。包括工程图样标准化、零件标准、产品定义数据模型标准以及商务报告标准等；其次是合作运行方法标准化，包括知识产权共享标准、虚拟生产协议等。

3 结束语

随着日益激烈的市场竞争和Internet的迅速发展，CAD／CAM技术从兴起到现在已经发展成为一门新兴产业，在一些先进国家对现代工业设计和加工制造技术的发展起到了关键的推动作用。得益于CAD/CAM技术的不断完善，近十几年来，数控编程技术取得了突飞猛进的发展。 CAD/CAM设计和编程逐渐取代了CNC手工编程，特别是对复杂零部件三维曲面的编程，CAD/CAM软件处于不可替代的地位。CAD/CAM技术的迅猛发展,软件、硬件水平的进一步完善,为全球各种工业提供了强有力的技术支持,为企业的产品设计、制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，必将成为21世纪高科技产业不可缺少的必备技术。

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