外文翻译--工程师的CAx培训--不仅仅是CAD 中文版.doc

工程师的CAx培训-不仅仅是CADC.WernerDankwort,RolandWeidlich,BirgitGuenther,JoergE.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“SolidWorks”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：20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。20世纪70年代，早期的计算机辅助设计系统（类似于LockheedMartin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。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。20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（CAE）。后者主要运用于一些有限的模拟仿真和有限元的分析。虽然这些技术是独立起源的，但是为了满足CAD数据输入和I-DEAS的需要，它们在20世纪70年代中期很快地发展起来，并在CAD和FEA之间的联系中确立根本地位。有关“计算机辅助产品制造”的培训仍然确实地反映着这样的历史：学生或工程师通常是以学习2D系统开始他们的培训的。后来，他们接触了3D建模。进一步地，他们对参数设计和变分设计熟悉起来。相应地，他们必须接受有关PDM或PLM系统内容的培训，以便能处理所有CAx数据。3.当今的生产链模拟的简化生产链（见图1）显示出CAD只是产品研发过程中的一部分而已。这个过程是以一个想法和产品的需求及规格为开端的，并以连续生产、客户售后服务、循环使用、扔弃和处理为结束的。CAD同其他许多CAx技术一起嵌入到整个产品研发过程中。为了避免产生不必要的循环，工程师必须掌握周围加工步骤的知识和数据的种类及质量。有关先加工步骤的知识是为了维持设计意向，而有关余下加工步骤的知识则是为了保证加工的可行性。除了这个经济因素外，描述产品质量的相关信息也必须在考虑范围内。现代产品制造过程变得越来越象一个“虚拟产品”产生过程。请记住，这种加工的特点在于“同时工程学”（同一时间演示不同的加工步骤）和“并发事件工程”（并行地发展毗邻成分），显然，巨大数量的数据值必须依靠一个有效的产品数据管理系统（PDM）进行处理。两种事实增加了以下情况的复杂性：对于包含一种或各种不同加工步骤的不同任务，有时必须同时应用相当不同的CAx系统和数据模型。在现代工业中，同在一个网络里的厂商经常是使用不同的系统，或者使用不同版本的相同系统。所以，不只CAx数据与数据变换的交换是，完整的厂商整合也是一项为获得成功的改进和生产过程的主要任务。4.“CAx人”：各种不同职业的描述回看CAD的历史，在20世纪70年代，首先使用CA工具的是设计小汽车车体及直升飞机外壳的CAD绘图者和CAD表面设计者（现在被称为“surfacer”）。20世纪70年代，表面已经被直接用在数控磨床的表面上，而FEA工程师却使用CAD几何学作为输入。系统供应者和/或一位内部CAD技术员对绘图者和表面设计师进行主要培训。这些CAD技术员经常同时地成为飞行员、火车司机和内部系统服务者。这些先锋使得新技术成型，并缩小由常规改进而引起的偏差。20世纪80年代的前五年里，伴随着CAD系统性能的增长，不同“CAD人”的数目也随之增加。在20世纪90年代，CAx工具的范围扩大了，而目前的CAx技术或多或少地标准化了。现在，CAx技术的精深用法可以认为是成为任何有竞争力公司的先决条件。因而，各种不同的任务产生各种不同的职业。在下列的加工链中有（见图1）：Stylist这类人用手工作，使用泥土绘制草图和建立模型，但也有越来越多的人使用CAS系统，例如ALIAS软件。Surfacers这类人将由Stylist设计的外形改变成CA-Class-A表面。他们使用特殊表面系统软件，例如ICEM-Surf或前时代中使用的STRIM100。CNC-Modelmaker这类人使用CAM技术，利用CAS或者CAD数据建出实体模型。这项工作是将外形从“虚拟世界”改变成“实体世界”。为了填补手动式的优化实体模型与必需的CAD表面描述之间的空缺，一个特别工作是必不可少的：表面重建或“颠倒（外形）工程”。5.培训方法培训内容之外，有一些在强度和费用方面不同的培训方法。这些培训方法可以通过一个有效的方式联系起来。基于计算机的培训最便宜的CAx培训是被称为“基于计算机的培训”（CBT）的方式。一些CAx系统提供商推出一款特别软件，以供自学者学习使用CAx系统。但是，也有些企业专门研究CBT以推出他们的方案。这些CBT计划大多数都只是表明了计划的操作和功能而已。在教授自主独立的操作中经常存在着一个缺陷。对于解决设计问题的策略是不能标准化的。此外，这种培训方法只获得少许培训成功的反馈例子。例如，学生或工程师将无法被告之，他/她的培训部分是对是错以及为什么。鉴于这些缺陷，基于计算机的培训在最初并没有得到普遍推广。实践性课程（“面对面”）一个较好的但更昂贵的CAx培训方式，是接受一位指导老师的实践性课程。主要的优点是能直接地从CAx培训员处得到反馈信息。另一个优点是，如果遇到问题、无法解决的设计难题或CAx系统的奇怪反应时，能够得到讲解。而缺点是