迎接制造业信息化新时代

第1章迎接制造业信息化新时代

三维CAD与信息化设计制造技术应用和发展国家制造业信息化工程/MIE国内外主要三维CAD软件与应用介绍

CAXA三维实体设计创新设计思想与设计流程

迎接制造业信息化新时代第1页

一、三维CAD与信息化设计制造技术应用和发展进入新世纪以来，伴随信息技术迅猛发展及其全方位地加速渗透，全球正经历从工业社会向信息社会过渡，制造业信息化已成为发展必定趋势。围绕提升产品创新能力，三维CAD、并行工程与协同管理等技术快速得到推广；异地制造与网络企业成为新生产组织形态；基于网络产品全生命周期管理（PLM）和电子商务（EC）成为主要发展方向。数字化、网络化、智能化、全球化，以及产品创新更加快、品质更优、成本更低、服务更加好已经成为当代全球制造业基本特征。迎接制造业信息化新时代第2页

当代数字化网络化设计制造关系迎接制造业信息化新时代第3页

1.设计信息化信息化设计实现了产品设计伎俩与设计过程数字化和智能化，缩短了产品开发周期，提升了企业产品创新能力。信息化设计包含产品数字化设计与过程数字化设计，前者对象是产品，而后者对象则是产品制造过程。数字化、网络化设计是制造业信息化基础之一，也是应用最广泛、研究最深入、效益最显著领域。当前发展方向与特点大致能够概括为：智能化、虚拟化和标准化。迎接制造业信息化新时代第4页智能设计包含设计过程再认识、设计知识表示、多教授系统协同技术、再设计与自学习机制、各种推理机制综合应用、智能化人机接口等，智能设计不但能够有效地支持产品创新设计，而且已经在实际中得到了越来越广泛应用。智能设计应用三维CAD、虚拟设计等当代信息技术，模拟人类思维活动，提升计算机智能水平，使计算机更多、更加好地负担设计过程中各种复杂任务，使之成为设计人员主要辅助工具。

1）智能化迎接制造业信息化新时代第5页2）虚拟化虚拟设计/制造技术是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、计算机仿真技术、机械设计与制造技术等技术综合发展产物。虚拟设计/制造技术包含基于三维CAD等所创建虚拟环境中人机交互技术、虚拟环境中产品设计技术、虚拟产品结构性能分析技术、虚拟环境中装配设计与评价技术、虚拟环境中产品可加工性分析、面向设计与制造智能虚拟环境、分布式虚拟设计与制造平台开发、虚拟产品设计软件工具集、虚拟产品工程分析软件工具集、虚拟产品评价软件工具集等。美国波音企业在波音777和737－800两种机型研制过程中，采取并行工程和虚拟设计/制造等方法，组建集成产品开发团体（IPT），采取并行产品定义（CPD）和100％数字化预装配，大量使用三维CAD/CAM技术，实现了无图纸设计。其中，波音777飞机仅用了三年零八个月就一次试飞成功。洛克西德导弹与空间企业（LMSC）采取并行工程和虚拟设计/制造方法，改进产品开发流程、实现信息集成与共享，并组织综合产品开发团体，从而使新型导弹开发周期由原来五年缩短到了24个月，研制周期缩短了60％。迎接制造业信息化新时代第6页为了实现设计资源共享，国际上对与产品开发和设计相关标准化技术进行了深入研究，其中最主要是由国际标准化组织（ISO）颁布关于产品数据表示与交换标准STEP（ISO10303）以及零件库标准（ISO13584），这两个系列标准将对制造业信息化产生比较主要影响。3）标准化德国戴姆勒—克莱斯勒企业和法国雷诺企业轿车、NFTEricsson企业军用雷达、法国AlcatelEspace企业卫星设备、德国西门子企业雷达设备等都采取了虚拟设计/制造方法，产品开发周期缩短了30%～60%，成本降低了15%～30%。迎接制造业信息化新时代第7页2.制造信息化

信息化制造装备广泛应用，大幅度地提升了企业生产效率、提升了产品质量与档次、缩短了生产周期、提升了企业市场竞争能力，不但开辟了机械制造柔性自动化新纪元，而且引发了制造工艺与装备革命，造成了生产方式、管理体制、产品结构和产业结构改变。迎接制造业信息化新时代第8页1）先进制造工艺高速、高效加工技术应用大大提升了当代加工效率。比如某飞机薄壁零件在普通铣床上加工需要8h，在普及型加工中心只用30min，而利用高速铣床加工仅需3min。另外数控机床换刀时间（<1s）、工件交换时间都在深入缩短，加之采取新型刀具材料后，能够使数控机床切削能力越来越强，这些原因都使数控机床加工效率越来越高。当前,世界上许多汽车制造厂，包含我国上海通用汽车企业，已经采取以高速加工中心组成生产线部分替换了原有组合机床。迎接制造业信息化新时代第9页

2）先进制造装备对三维曲面零件及复杂箱体点位加工实现推进了三轴联动数控机床广泛应用。而一台五轴联动机床效率大致相当于两台三轴联动机床，尤其是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀对淬硬钢零件进行高速铣削时，五轴联动加工能够比三轴联动加工发挥更高效率。数控装备网络化极大地满足了生产线、制造系统乃至制造企业对信息集成需求，也是实现灵敏制造、虚拟企业、全球制造等制造模式基础单元。迎接制造业信息化新时代第10页3.管理信息化

1）知识管理信息化管理是信息化设计与制造延伸与发展，也是企业信息化系统与数字化、网络化设计与制造系统结合。经过包含产品设计、制造数据在内企业内外部信息集中、积累、共享、优化、利用、开发和管理等，从根本上提升企业经营效率，并对多变全球市场做出快速响应。知识管理是知识经济时代特征。知识管理目标是企业知识识别、获取、开发、分解、储存和传递，从而使企业每个员工在最大程度贡献出知识同时，也能尽可能分享他人知识。《财富》杂志排名世界前1000家大企业中，有52%企业已经在实施知识管理项目。迎接制造业信息化新时代第11页2）产品全生命周期管理（PLM）

产品全生命周期管理（PLM）是以产品为关键、以产品设计/制造数据为基础、以产品全生命周期服务为理念基于数字化和网络化当代制造企业管理系统和组织方式。近两年全球制造业发展快速、IT应用不停深入和成熟，制造企业信息化应用已经从局部和单元CAD、CAM应用快速延伸，PLM市场快速形成，成为继ERP之后企业信息化纵深发展主要方向。近年来，IBM、EDS、SAP和CAXA等国内外面向制造业主要IT服务商都纷纷推出了PLM，推进了PLM应用和发展。迎接制造业信息化新时代第12页

当代数字化网络化设计制造与PLM迎接制造业信息化新时代第13页

4.三维CAD是制造业信息化基础

产品是制造业关键，产品设计、制造数据是整个制造业数字化、网络化、信息化基础。PLM目标是要使与产品相关人、在全球任何地方、能够快速找到所需要产品数据、从而共享产品数据，实现从产品需求定义、概念设计、工程设计、生产制造到服务支持等产品创新各个步骤协同工作；也就是希望借助数字化、网络化伎俩，打破产品设计人员与生产制造人员、销售人员及产品使用者之间沟通障碍，经过最大可能相关人员创造思维合作和协同，缩短设计周期、优化制造流程、降低生产成本、提升产品价值等，使企业产品创新能力取得极大提升。所以PLM首先是产品数据产生，并在产品数据基础上实现信息管理和利用，而CAD/CAM、尤其是当代三维CAD则是产品数据基础和源头。迎接制造业信息化新时代第14页

CAD/CAM是数字化、网络化设计制造/PLM数据源头

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当代三维CAD经过产品与零件三维建模、全数字化三维虚拟装配以及三维动态模拟等形成数字样机，不但为产品概念形成与表示、设计方案分析与优化，设计效果展示与确定等产品开发过程提供基本平台，而且三维CAD数据将直接用于产品虚拟效果制作、产品工程图纸生成、产品与零件分析仿真/CAE、产品生产工艺准备（CAPP）、零件数控加工（CAM）、产品制造执行（MES）以及整个产品设计、制造过程协同与管理（EDM/PDM/PLM集成）等。迎接制造业信息化新时代第16页

三维CAD数据直接用于CAE/CAPP/CAM/PDM/PLM等集成迎接制造业信息化新时代第17页

计算机辅助设计CAD（ComputerAidedDesign）是伴随计算机快速发展起来当代信息技术主要应用领域之一，至今已经有半个多世纪历史，历经了二维绘图、线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型等发展过程，其间还伴随了参数化、变量化等技术融入，基础理论及软件系统都日趋成熟，而且在航空、航天、机械、模具、夹具、家电等制造业众多领域得到了广泛应用，大大提升了制造业产品设计水平。传统CAD系统主要针对产品二维工程图样绘制与零件3D建模，缺乏对产品创新和设计足够关注和有效支持，如不能在装配环境下直接取得造型数据与信息进行结构设计，使得交互频繁、输入数据量大，造成操作步骤繁杂、不易学习等问题；不能将零件模型与装配模型直接关联，使得模型复杂且维护困难；不能有效地处理概念阶段零部件布局、联结与配合关系定义等设计；缺乏符合国际、国家和行业标准三维参数化标准件库支持；缺乏含有行业特色方便、快捷造型工具和特征库，如模具拔模、凸凹模设计特征库、家俱艺术特征库及家电工业设计特征库及其对应造型工具等等。这些个人、孤立和局部应用特点，使CAD一度仅成为绘图工具。5.三维CAD应用与发展

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近几年3D技术、网络技术、数据库、电子商务等飞速发展深刻影响了CAD发展，新制造方式，如分散化网络制造、面向客户地大批量定制等也都对CAD系统提出了新要求，使得行业产品设计制造资源能够在更广范围中应用，经过WEB技术、ASP技术，实现了行业产品设计制造协同，建立全行业软件服务体系。当前,以产品创新、网络协同和应用集成为突出特征面向行业与过程三维数字化设计系统成为当代CAD发展方向。当代三维CAD以产品生命周期中每一阶段知识重用为基础，包含电子表格、手册、公式和数据库，甚至包含一些简单经验规则等，并借助于WEB技术与网络技术，在行业内实现设计资源利用与共享，应用设计资源驱动几何建模，在确保产品质量同时，大大缩短产品设计周期，并确保设计意图贯通于产品开发全生命周期。迎接制造业信息化新时代第19页CAD技术应用发展及当代CAD与传统CAD比较以下表所列。

CAD技术应用发展三个阶段

早期研究阶段20世纪70年代末以前初步推广阶段20世纪80年代初至20世纪末全方面应用阶段二十一世纪以来应用领域航空航天等极少数高精尖科研领域从科研向航空/汽车/轻工模具等工业领域推广向全部设计制造领域全方面推广应用对象极少数关键零件复杂零件/模具全数字化虚拟样机应用内容二维绘图及零件3D造型二维绘图及零件3D造型三维创新设计应用方式科学研究推广应用创新、协同、集成硬件环境大型机、小型机工作站、PCPC、网络环境软件形态程序系统（非标准）初步成为标准产品标准模块与构件应用者极少数研究开发人员同时是应用人员专业CAD应用工程师全部参加产品创新人员，CAD成为基本工具迎接制造业信息化新时代第20页传统参数化绘图CAD系统与当代协同创新设计CAD系统比较

传统参数化绘图CAD系统当代创新设计CAD系统目标用户CAD专业人员普通工程背景设计人员操作界面不一样功效模块采取不一样操作环境设计、装配、渲染和动画等都集成在同一个操作界面下接收程度不可预测，需要经过长久训练和丰富知识背景直觉可预测，只需最短设计训练时间设计方式从二维草图开始进行三维造型在三维空间直接拖放式设计设计思维基于参数化严格约束关系，修改不方便基于直接设计思绪并能够进行动态修改设计流程严格基于历史树，需要尺寸与参数不局限于历史树、尺寸与参数数据交换能力基于第三方接口或特征识别技术，不能对特征表面直接修改本身含有转换能力，也可经过接口，含有直接特征修改能力迎接制造业信息化新时代第21页二、国家制造业信息化工程/MIE

新世纪伊始，世界政治、经济和科技都发生了前所未有巨大改变，经济全球化和全球信息化使全球产业竞争环境、发展模式和活动空间等发生了深刻改变，这对我国产业发展提出了严峻挑战，同时也创造了有利条件和历史机遇。“十六”大指出：“继续完成工业化是我国当代化过程中艰巨历史性任务。大力推进国民经济和社会信息化，是覆盖当代化建设全局战略举措。以信息化带开工业化，发挥后发优势，实现社会生产力跨越式发展”，已成为当前和今后一段时期我国产业发展主要路径。制造业在我国国民经济中占有主要地位，在工业化进程中同时面临着信息化艰巨任务。我国是制造业大国但不是制造业强国。将当代信息技术、自动化技术、当代管理技术与当代先进制造技术相结合，带动产品设计方法和工具创新，企业管理模式创新，企业间协作关系创新，实现产品设计制造和企业管理信息化，生产过程控制智能化，制造装备数控化，咨询服务网络化，全方面提升我国制造业关键竞争力，就成为以当代信息技术改造传统产业和实现信息化带开工业化突破口和立足点。迎接制造业信息化新时代第22页1.制造业信息化工程总体目标

“十五”期间，科技部在“九五”CAD/CIMS应用示范工程基础上，从863计划和攻关计划中拿出专题资金，组织实施“制造业信息化关键技术研究及应用示范工程”，简称“制造业信息化工程”重大项目。制造业信息化工程战略目标是：面向国民经济建设主战场，围绕制造业信息化发展需求，将数字化设计、数字化生产、数字化管理、数字化装备和数字化企业技术相结合，整合国家863计划、科技攻关计划和地方科技计划等资源，攻抑制造业信息化关键共性技术，研发制造业信息化应用软硬件产品，并实现产业化，培育社会化咨询服务体系，面向制造企业开展制造业信息化应用示范工程，实现制造业五个数字化，全方面提升我国制造业国际竞争力，打造新兴制造业。

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制造业信息化工程主要任务分两个层面：制造业信息化应用工程、制造业信息化关键技术产品研发及应用。前者任务是用信息技术改造传统产业，而后者则是为前者提供技术支撑。

1）制造业信息化应用工程建设

制造业信息化应用工程建设以省市为主展开，围绕企业应用示范、技术服务支撑和应用技术攻关三个方面推进。开展制造业信息化应用工程重点表达在以下几个数字化方面：

（1）省市制造业信息化工程建设在国家制造业信息化工程指导下，充分发挥地方政府和企业主动性，面向经济建设主战场，深入广泛地开展制造业信息化技术推广应用，用高新技术改造传统产业，促进制造业和地方经济跨越式发展；（2）营造新形势下制造业信息化可连续发展环境；（3）以推广应用三维CAD、ERP、NC等制造业信息化技术为突破口，提升制造业企业竞争力；（4）以制造业信息化应用示范体系和技术服务体系为支撑，促进以应用和服务为重点制造业信息化产业发展。

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2）制造业信息化关键技术产品研发及应用

制造业信息化关键技术产品研发及应用是以国家行为为主导，建设制造业信息化技术创新体系，开展制造业信息化关键技术研发及应用，为制造业信息化应用工程提供技术支撑。关键技术产品研发及应用主要任务包含：数字化设计、数字化管理、智能化控制、企业集成化、制造网络系统、数字化装备和数据库管理系统等方面。

制造业信息化关键技术产品研发及应用以企业需求为牵引，以集成应用带动系统研发，以系统研发带动技术突破，以原始创新促进技术发展，实施人才、专利、标准战略，突破一批制造业信息化关键技术，形成一批含有自主知识产权制造业信息化软硬件产品，获取一批专利，培养一批人才队伍，经过企业应用示范工程和软件产业化工程促进863计划研究结果和国产化制造业信息化软硬件产品应用，促进我国制造业信息化高新技术产业发展。

制造业信息化工程详细目标为：

（1）突破一批制造业信息化关键技术，形成一批含有我国自主知识产权产品及专利。

（2）在全国2000家以上企业实施制造业信息化应用示范工程。

（3）示范企业中自主知识产权应用软件应用率到达50%以上，新产品贡献率到达30％。

（4）促进100家制造业信息化软件企业及技术服务中心发展。

（5）培训各种层次制造业信息化人才50万人次。

（6）形成若干个专业化、网络化制造业信息化产业和服务联盟。迎接制造业信息化新时代第25页

2.省市制造业信息化工程建设

省市制造业信息化工程依据国家制造业信息化工程总体要求，按照地方制造业信息化工作需求，建设沿着制造业五个数字化方向，围绕企业应用示范、技术服务支撑和应用技术攻关等三个方面推进。1）企业应用示范企业应用示范经过制造业信息化技术在企业广泛应用推进制造企业信息化进程，提升企业创新能力和市场竞争力。企业应用示范主要包含以下四个层次工作：（1）中小企业制造业信息化：针对我国广大中小企业，开展CAD、ERP等制造业信息化单元技术应用实施和深化。（2）企业集成技术应用：深化制造业信息化技术推广应用，强调围绕企业集成应用，实现企业数字化。（3）重点行业应用：结合省市支柱行业，围绕着行业带动企业链与产业链，实施企业间信息化，实现企业间集成，包含电子商务、供给链、协同制造等。（4）区域制造网络系统应用：围绕地方经济，尤其是区域经济、企业集群发展，主动开展区域制造业信息化技术应用示范。迎接制造业信息化新时代第26页2）技术服务支撑技术服务支撑是省市制造业信息化工程建设重点和核心。作为连接企业应用和技术研发桥梁，技术服务支撑一方面为省市制造业信息化提供技术服务，其次经过需求牵引拉动制造业信息化技术研究开发，有利于培育制造业信息化技术服务产业。技术服务主要内容包括：

（1）企业咨询、诊断：开展企业咨询与咨询，帮助企业进行需求分析，并提供企业制造业信息化整体解决方案。

（2）应用实施，技术支持：帮助企业实施制造业信息化工程；鼓励为在企业中应用863计划制造业信息化软硬件产品提供技术支持与服务。

（3）技术培训：建立制造业信息化技术培训中心，培养专业化技术、应用和管理人才。

（4）中介服务：为软件开发商提供给用需求，为企业用户提供产品代理等中介服务，应主动拉动863技术和产品研发；参与制定和宣贯制造业信息化相关标准与规范。迎接制造业信息化新时代第27页3）应用技术攻关各省市能够依据地方经济特色和本省市制造业信息化发展需求和技术基础，开展制造业信息化相关应用技术攻关与产品开发工作；主动配合国家863计划研究结果与技术产品应用，开展CAD、ERP等技术产品当地化二次开发与技术服务工作。同时，勉励省市主动参加国家863关键技术产品研发及管理工作，并给予组织、经费和政策等方面支持。迎接制造业信息化新时代第28页

3.制造业信息化工程关键技术产品研发及应用

为了更加好地支持省市制造业信息化工程建设，国家在三维CAD、ERP、MES、企业集成、区域制造网络、数据库管理系统、数控装备等方面开展七大关键技术产品研发与应用，为企业实现设计数字化、生产数字化、管理数字化、装备数字化和企业数字化提供技术与软件产品。1）关键技术产品研发（1）三维CAD系统产品研发：针对企业产品创新设计，对数字化设计与制造中若干关键技术进行创新性研究，开发含有自主知识产权专业化三维CAD设计软件系统，为企业设计数字化与生产数字化提供关键技术与软件产品。（2）ERP系统产品研发：针对我国企业管理集约化与当代化，研究符合中国当代管理模式先进企业管理技术、基于XMLERP/SCM/CRM/eB技术，开发满足我国需求ERP管理软件系统，为企业管理数字化提供关键技术与软件产品。（3）MES系统产品研发：针对生产过程自动化，研究实时数据库、故障诊疗、先进建模等技术，研发基于MES综合自动化系统，为企业实现数字化生产提供关键技术与软件产品。迎接制造业信息化新时代第29页

（4）企业集成系统产品研发：面向产品全生命周期管理和企业集成，研究企业建模与诊疗、知识管理、集成平台等技术，为企业信息化整体处理方案提供技术支撑与软件平台，开发面向产品全生命周期管理PLM平台、企业应用集成平台等，为形成数字化企业提供关键技术与软件产品。

（5）区域制造网络系统产品研发：为形成数字化企业群体，研究商务协同、设计协同、制造协同和供给链协同等关键技术，提出区域制造网络系统制造网络协议及相关应用管理规范、应用实施模式和组织机制，开发经典区域制造网络专业平台和制造网络系统，建立若干有特色经典区域性制造网络及其技术服务支撑体系，为省市制造业信息化生产力促进中心运行提供集成服务和工具系统支持。（6）数据库管理系统产品研发：面向我国制造业信息化、电子政务、信息安全等需求，研发含有自主知识产权数据库管理系统，包含DBMS关键技术、数据库应用中间件和数据库应用构件等；为制造业信息化、电子商务提供技术支撑，为国家信息安全提供保障。

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（7）数控装备产品研发：针对国家重点行业尤其是国防工业需求，研制开发受国外引进限制大型高精尖数控加工装备和中等精切类数控机床装备，研究数控装备开放控制技术、网络化数控技术、智能控制与维护技术等，研发五坐标数控机床、高速高精加工中心、大型车铣复合加工中心等数控装备产品，为企业实现数字化装备提供关键技术与软件产品。2）关键技术产品应用示范以上七大关键技术产品研发应与省市制造业信息化需求亲密结合，并面向省市企业、特色行业和经典区域，在制造业信息化应用工程中进行分层次、分阶段开展集成示范应用；既为提升企业竞争能力处理关键技术问题，又为在制造业信息化工程中推广应用自主开发关键技术和软件产品提供示范和积累经验，促进我国制造业信息化技术产业化。3）关键技术产品应用服务支持结合省市制造业信息化技术服务体系建设，针对七大关键技术产品，建立对应专业化技术服务中心和服务队伍，为制造业信息化关键技术产品在省市企业、特色行业和经典区域应用示范提供技术支持。有条件省市应以制造网络系统作为载体开展技术服务，使制造业信息化技术服务形成一个网络，实现资源共享和网络环境下集成服务。针对7大关键技术产品，建立关键技术专业化培训中心，培养一批应用型专业化人才。迎接制造业信息化新时代第31页4.国家制造业信息化三维CAD产品研发与应用

三维CAD是数字化设计制造及整个制造业信息化基础，也是“十五”国家制造业信息化工程与863计划重中之重重大专题之一。伴随我国快速成为全球最主要制造基地，中国制造业正在迎来历史上最好、蓬勃发展崭新时期。不过与全球制造业发展相比，我国制造业还存在较大差距，最突出地表现为制造业企业产品创新能力差、市场响应效率低、自主品牌实力弱，关键竞争力严重不足。以当代信息技术、首先是三维CAD技术全方面改造和提升制造业创新能力和竞争水平，就成为当前我国制造业发展中心任务；而国内国际历史和实践已经证实：没有面向制造业信息化服务“中国军团”快速形成，就不可能真正形成含有自主创新能力和竞争优势“中国制造”。迎接制造业信息化新时代第32页在“八五”、“九五”国家“两C”计划推进下，中国CAD从无到有、从小到大、从弱到强，到得了长足发展，不但初步形成了像CAXA电子图板、开目CAD、CAXA三维实体设计、西工大CAPP、CAXA制造工程师、新模式PDM等许多优异自主知识产权CAD/CAX软件产品，而且紧贴中国企业应用、并主动引进国内外先进技术专利，在一些技术和产品构件上跳到了技术发展前沿，成功地发挥了后发优势、实现了跨越式发展、形成了技术和市场上领先实力；不但形成了CAXA、开目等一批含有完整研发、营销、服务体系和较强市场竞争能力CAD/CAX龙头企业，而且已经在全国制造业各个行业，包含航空航天、国防兵工、石油装备、工程机械等许多重大行业重大企业中，得到了数十万套广泛成功应用，已经在制造业信息化工程实践中担当起了主要角色。中国CAD/CAX产业初具形态。迎接制造业信息化新时代第33页因为发展时间较短、企业应用规模不够、技术研发和市场营销模式尚在探索中等，今天中国CAD产业发展还存在显著差距：企业规模不足国外同类企业规模1%；研发企业间产品技术与业务交叉重合严重，无法形成合理专业分工和优势互补；企业对自主软件了解不多、信心不足，自主版权CAD/CAX软件在许多企业采购和应用中还没有得到应有“国民待遇”，应用广度和深度还很不够等等。所以中国CAD/CAX产业急需走向成熟，中国CAD/CAX产业为制造业提供信息化整体处理方案综合实力急待提升，必须要有新突破，必须要在组织、管理、产品研发以及服务等模式上大胆创新，以市场机制、经过聚焦联盟、实现分工合作，打破小而全、低水平重复、应用不开、产业化程度低、提供处理方案能力差等死循环瓶颈，加速形成CAD技术和产业链群，形成拳头、形成规模化、市场化服务品牌，主动参加国际竞争；必须要主动拆掉CAD企业内部、CAD企业同行之间以及CAD企业与制造业企业用户之间隔墙，尤其是加大与企业用户之间沟通合作力度，充分发挥中国CAD企业贴近中国市场与企业用户优势，切实服务于信息化“中国制造”；必须立足自主开发与引进国际先进技术相结合，经过国际资源联盟与整合，实现跨越式发展，努力打造国际水准CAD/CAX“中国军团”，才能从根本上满足我国制造业面向国际市场、主动参加国际竞争迫切需要。迎接制造业信息化新时代第34页年科技部在863“制造过程管理系统”项目上进行试点，由CAXA牵头、联合国内五家单位共同负担，并已取得成效；20科技部在863重中之重“三维CAD系统”项目上再次采取这一全新运行机制，由CAXA牵头，组织清华英泰、江苏数字化设计制造中心、浙江大学、武汉开目、武汉天喻、陕西省CAD中心（西工大）、上海宏正等国内8家CAD厂商联合负担，初步形成了CAXA牵头、多家合作、优势互补、资源共享、广泛参加“中国制造业信息化CAD产业技术联盟”，开始了CAD/CAX“中国军团”历史征程。迎接制造业信息化新时代第35页CAXA牵头组织国内外多家单位联合开发国家制造业信息化工程三维CAD系统

迎接制造业信息化新时代第36页面向行业经典产品三维数字化设计系统——国家制造业信息化工程三维CAD体系结构

迎接制造业信息化新时代第37页

5.国家制造业信息化三维CAD认证培训人才培训是制造业信息化工程主要目标之一，也是“八五”、“九五”“CAD应用工程”主要经验之一。在“以人为本、培训先行”、“抓应用、促发展、见效益”方针指导下，为推进三维CAD技术应用普及和提升制造业当代数字化设计制造水平，国家制造业信息化培训中心会同中国制造业信息化CAD产业技术联盟（筹），于年1月1日起在全国正式开启了“国家制造业信息化三维CAD认证培训”工作。国家制造业信息化三维CAD认证课程分为A（应用）、B（高级应用）、C（程序开发）三类课程（培训及考评纲领见附录）。迎接制造业信息化新时代第38页1）培训目标面向我国制造业信息化应用和技术开发需求，培训造就大批掌握当代三维CAD技术应用型和开发型人才，为我国制造业企业数字化设计、制造实践服务，推进三维CAD软件产业发展。2）组织管理科技部“国家制造业信息化培训中心”负责“国家制造业信息化三维CAD认证培训”工作规划、指导和管理，并设置三维CAD认证管理办公室，详细负责认证培训工作组织和实施。3）认证教育培训基地

“国家制造业信息化培训中心——三维CAD教育培训基地”（简称“培训基地”）是“国家制造业信息化培训中心”经过授权认证管理办公室在全国各地、各行业设置分支机构和“国家制造业信息化——三维CAD认证培训”工作最终培训和认证依靠单位。

迎接制造业信息化新时代第39页4）认证培训讲师参加师资培训并获取“国家制造业信息化三维CAD认证培训讲师资格证书”教师方有资格负担“国家制造业信息化三维CAD认证培训”培训教学工作，并有资格按“国家制造业信息化三维CAD认证培训考评纲领”要求对学员进行认证考评并签署考评成绩单。5）教材与课件资料认证培训使用按“国家制造业信息化——三维CAD认证培训考评纲领”要求统一编写标准培训教材与多媒体助学、助教课件等培训资料开展培训教学。6）培训工作按照“国家制造业信息化三维CAD认证培训”要求，并分计划、招生、培训、考试、总结、发证六个步骤组织课程培训。7）认证学员参加认证课程培训并经过认证考试成绩合格，将取得由科技部“国家制造业信息化培训中心”与“中国制造业信息化CAD产业技术联盟”共同签发“国家制造业信息化三维CAD认证证书（“国家三维CAD应用工程师”/“国家三维CAD高级应用工程师”资格证书）”。“国家制造业信息化三维CAD认证证书”经过科技部官方网站给予公布，并提供网上公开即时查询（ey/），将作为三维CAD应用技能官方权威认证和企事业单位录用CAD人才基本依据。迎接制造业信息化新时代第40页三、国内外主要三维CAD软件与应用介绍1.CATIACATIA是法国达索系统企业（DassaultSystemes）主持开发、美国IBM企业服务销售、波音飞机等大型制造企业应用参加高端数字化产品设计制造CAX系统。CATIA最早源于航空航天领域尖端应用，从20世纪70年代发展形成，不但开创了三维线架、曲面、实体特征等多项技术先河，而且伴随在航空、航天以及汽车等越来越广泛领域深入应用和不停发展，系统不停得到丰富、完善和扩展，到当前已发展成为一套集成大型应用软件包，内容覆盖了产品设计各个方面，包含CAD/CAE/CAM，既提供了支持各种类型协同产品设计必要功效，也可进行无缝集成，支持“端到端”企业流程处理方案，是IBM-达索系统完整电子商务“产品生命周期管理方案/PLM”关键产品（与ENOVIA、SMARTEAM、DELMIA、CAAV5等共同组成IBM-达索PLM系统）。年后推出V5版实现了从UNIX向PC/WINDOWS平台成功移植。当前，CATIA在全球拥有24,000多个客户，主要集中在航空、航天、国防、汽车等大型制造企业高端应用，使用超出180000套，是全球应用最为广泛高端工业软件系统之一。迎接制造业信息化新时代第41页CATIAV5迎接制造业信息化新时代第42页

2.UGUG（全称Unigraphics）是美国EDS旗下PLMSolution-UGS企业集CAD/CAM/CAE于一体大型集成软件系统。UG最早源于麦道飞机企业航空航天尖端设计制造技术，并逐步发展成为独立软件系统。后伴随麦道并入波音于1991年并入EDS，并成为EDS-PLMSolution部门UGS。是EDS面向制造业plan（计划）、Define（设计）、Build（制造）与Support（服务）UGSPLM处理方案（包含E-factory（数字工厂）、NX（下一代CAX系统）、PLMOpen（开放平台）、SolidEdge、Teamcenter（协同管理框架）、ProductIndex等）关键构件之一。UG系统主要应用于包含通用汽车在内汽车、国防、机电装备等行业大型制造企业，是全球应用最为广泛高端工业软件系统之一。并于1990年初伴随通用汽车正式进入中国，当前在中国用户超出2500家。迎接制造业信息化新时代第43页UG迎接制造业信息化新时代第44页3.Pro/EPro/E（全称Pro/ENGINEER）是美国PTC企业数字化产品设计制造系统。于1986年由原CV企业技术人员开发创建，不但最先将“参数化”技术融入CAD系统，而且借助PC（个人计算机）快速崛起，率先将高端CAD系统从航空航天国防尖端领域推介到民用制造行业，为当代CAD技术发展与应用普及做出了贡献。经过近快速发展，当前Pro/E系统功效得到巨大提升和完善，已成为一个集CAD/CAM/CAE一体化中高端CAX系统，并以最新Pro/ENGINEERWildfire为关键构件（产品数据产生），与WindchillPDMlink（产品数据管理）及WindchillProjectlink（产品过程协同）一起，共同组成PTC-PLM处理方案。Pro/E软件主要应用于轻工、电器及其模具设计制造等中小型制造企业，并伴随发展壮大不停向汽车等大型制造领域延伸。伴随20世纪八九十年代我国对外开放，Pro/E伴随“三来加工”从台、港等地快速传入广东、浙江一带，并在我国东南地域轻工行业快速发展中形成较大影响。迎接制造业信息化新时代第45页Pro/EWildfire迎接制造业信息化新时代第46页

4.AutoCAD/Inventer

AutoCAD是美国Autodesk企业开发含有三维功效通用二维CAD绘图软件，经过20多年发展，当前已广泛应用于机械、建筑等众多二维CAD绘图领域，在全球拥有500万用户，其DWG/DXF文件格式已成为实际上国际标准，是当前最普及二维CAD平台软件之一。AutoCAD在AutoCAD以往版本丰富通用二维绘图/图形编辑以及二次开发环境（AutoLisp/VBA）等功效基础上，尤其是针对网络设计环境进行了深入完善、加强与优化。迎接制造业信息化新时代第47页

5.CAXACAXA是我国含有自主知识产权软件著名品牌，是中国CAD/CAM/CAPP/PDM/PLM软件优异代表，在国内设计制造领域拥有120000套授权使用广泛用户基础和影响。CAXA软件最初起源于北京航空航天大学，经过十多年市场化、产业化和国际化快速发展，当前已成为“领先一步中国计算机辅助技术与服务联盟（ComputerAidedX，Ahead&alliance）”，产品覆盖设计（CAD）、工艺（CAPP）、制造（CAM）与协同管理（EDM/PDM）四大领域，有近20个模块和构件，组成CAXA-PLM集成框架，是国内制造业信息化服务主要供给商之一。CAXA-PLM处理方案包含四个子方案：1）CAXA设计处理方案：提供从二维绘图到三维设计创新设计工具，帮助完成产品概念、外观、结构、零部件和总体设计等，以及提供对设计标准、设计文档和经验知识管理和共享平台。产品包含CAXA电子图板与CAXA三维实体设计等。2）CAXA工艺处理方案：建立企业制造资源、工艺标准和经典工艺库，重用CAD图形、数据和各种工艺知识与工艺经验，生成各种材料清单和工艺汇总数据。

产品包含CAXA工艺图表与CAXA工艺汇总表等。迎接制造业信息化新时代第48页3）CAXA制造解决方案：提供各种数控机床NC编程/轨迹仿真/后置处理、图形编控系统、数控车间网络通讯与管理以及模具铣雕系统等。产品包括CAXA制造工程师（2-5轴铣削加工）、CAXA数控车、CAXA线切割、CAXA雕刻、CAXA网络DNC、CAXA图形编控系统、CAXA模具铣雕解决方案等。4）CAXA协同管了解决方案：实现产品设计制造过程中各种图档和文档、业务和经验以及即时交流和沟通数据共享与协同，实现流程管理协同、不一样类型数据管理协同。产品包括CAXA协同管理-个人管理工具/图文档管理/产品数据管理/工艺数据管理/生产过程管理等。CAXA电子图板和CAXA三维实体设计是CAXA-PLM设计解决方案核心构件之一。CAXA电子图板是一款功能强大、技术成熟、应用广泛国产优异二维CAD绘图软件，具有多（用户多、套数多）、快（学得快、绘图快）、好（图库好、标注好）、省（时间省、费用省）、全方面兼容AutoCAD等显著特点，是二维CAD国产化、正版化、普及化替换产品，并与AutoCAD一起共同组成了当前我国通用二维工程绘图平台。迎接制造业信息化新时代第49页CAXA三维实体设计是国家863计划重点支持、含有国际领先技术新一代创新三维CAD系统。提供了包含基本体素和齿轮、轴承、紧固件等标准件在内丰富三维图库，以及简单快捷三维图库扩展功效；配合智能捕捉，提供了对设计元素简单直观拖放式操作以及独特、强大、灵活三维空间定向、定位工具三维球，实现了真正三维CAD创新设计；提供了“拉伸”、“旋转”、“放样”、“导动”、“抽壳”和布尔运算等丰富实体特征造型功效，直纹面、旋转面、导动面、放样面、边界面、网格面以及过渡、裁剪等强大曲面造型功效，毛坯、折弯、凸缘、缝、包边以及钣金展开等钣金设计功效，以及将零件设计与装配设计集中于同一设计环境三维球装配、无约束装配、约束装配以及干涉检验等装配设计功效；提供了高级真实感三维渲染，以及三维轨迹动画、视向动画与机构约束动画复杂动画设计功效，二、三维双向关联以及符合国家标准强大工程图绘制功效；提供了Parasolid、Acis等多内核技术，可实现各种数据格式(Catia、Pro/E、STEP、X_T、SAT，IGES和3DS等)读入/输出，并集成了

CAXA协同管理组件，支持协同设计与管理等。迎接制造业信息化新时代第50页CAXA实体设计三维设计环境迎接制造业信息化新时代第51页

6.其它主要CAD/CAX软件概要

软件名称主要功效特点所属企业CAD设计软件SolidWorks中端三维CAD软件，易用性/适应性很好。三维实体/曲面/特征零件建模，装配设计，二维工程图，集成有限元cosmos，协同数据管理等。IBM-达索系统中端构件。(美国-法国)SolidEgde中端三维CAD软件。实体/曲面/特征零件建模，装配设计，二维工程图等。UGS系统中端构件。

(美国)I-DEAS中端三维CAD软件。变量化三维特征建模，曲面造型，装配设计，工程图，钣金设计，有限元分析优化，图库。已并入UGS不再发展。迎接制造业信息化新时代第52页Rhino（犀牛）中端三维CAD软件。NURBS曲线/曲面与实体创建、编辑、分析与转换。强大曲面设计功效。(美国)SOLID零件设计，国家标准工程图，曲线曲面设计，装配设计，钣金设计，高级渲染，BOM，标准件库，数据接口等。新洲协同(中国)TiGEMS/TimdsTiOpenCAD三维产品造型系统清软英泰(中国)ANSYS有限元分析（应力、应变、流变、热传导、振动、疲劳等）、动态仿真等。(美国)COSMOS有限元分析（应力、应变、流变、热传导、振动、疲劳等）、运行仿真分析等。(美国)WorkingModel二维/三维机构运动学/动力学分析、有限元分析、结构优化、动画渲染等。

(美国)NASTRAN有限元分析（应力、应变、流变、热传导、振动、疲劳等）、动态仿真等。ADAMS虚拟样机和机构运动分析仿真等。迎接制造业信息化新时代第53页CAXA制造工程师数控车/线切割/雕刻/网络DNC铣削（2-5轴）、车削、线切割、雕刻NC编程、刀路轨迹仿真检验、后置处理、数控车间通讯与网络管理等；并带有三维零件造型、数据接口、位图矢量化、反向工程、工程绘图等功效。(中国)CIMATRON铣削（2-5轴）NC编程、刀路轨迹仿真检验、后置处理与机床通讯等；并带有三维零件设计、工模具设计等功效。(以色列)DELCAM（达尔康）2-5轴铣削（PowerMILL）、雕刻（ArtCAM）等NC编程、刀路轨迹仿真检验、后置处理与机床通讯等功效；并带有三维零件造型（PowerSHAPE）、工模具设计、反向工程、检测等功效。(英国)MasterCAM2-5轴铣削及车削、线切割NC编程、刀路轨迹仿真检验、后置处理与机床通讯等；并带有三维零件造型、工模具设计等功效。(美国)CAXA工艺图表/工艺汇总表工艺过程卡片编制，经典工艺借用，工艺统计汇总等。

(中国)迎接制造业信息化新时代第54页

CAPP工艺软件CAXA工艺图表/工艺汇总表工艺过程卡片编制，经典工艺借用，工艺统计汇总等。

(中国)CAPPFrameworks工生产艺数据管理PDM/PLM协同管理软件CAXA协同管理个人管理工具，图文档管理/EDM，产品数据管理，工艺数据管理，生产计划管理等。SMEARTTEAMPDM产品数据、流程管理与集成(美国-法国)TEAMCENTER/IMANPDM产品数据、流程管理与集成(美国)WINCHILLPDM产品数据、流程管理与集成(美国)开目PDMPDM产品数据、流程管理与集成武汉开目(中国)新模式PDMPDM产品数据、流程管理与集成南京新模式(中国)清软英泰PDMPDM产品数据、流程管理与集成清软英泰(中国)迎接制造业信息化新时代第55页四、CAXA三维实体设计创新设计思想与设计流程

传统CAD在功效上主要着眼于产品详细设计阶段，只能把一个事先由设计者已经详细构想好并设计完成了产品经过计算机三维造型或二维绘图重新实现一下。不过实际上产品创新过程并不是这么，设计者不可能预先凭空很详细地想好、想清楚要做创新产品终究是一个什么样形状、结构等功效与属性；假如事先已经借助手描、草图、木模型或快速原型样机等把产品“设计”完成了那再使用“CAD”意义就不大了。支持产品创新设计成为当代CAD使命。创新设计需要产品开发各个步骤、各阶段进行协同，必定要求CAD不但对高级设计人员，而且对普通设计人员，而且对客户、对供给商、对销售人员、对管理人员等都能够适用、都能够非常方便、轻易地掌握它、应用它；同时也必定要求CAD对不一样软件平台、不一样数据文件以及产