外文翻譯--工程師的CAx培訓(xùn)--不僅僅是CAD 中文版.doc

工程師的CAx培訓(xùn)-不僅僅是CADC.WernerDankwort,RolandWeidlich,BirgitGuenther,JoergE.Blaurock計(jì)算機(jī)運(yùn)用和工程設(shè)計(jì)研究小組，凱撒斯勞滕大學(xué)概要一般的產(chǎn)品研發(fā)可以分成三個(gè)階段：創(chuàng)造性階段、概念性階段和工程學(xué)階段。一種產(chǎn)品的全部生活周期，其所有階段都是由各種各樣IT系統(tǒng)所支持，這些系統(tǒng)經(jīng)常被稱為“Cax系統(tǒng)”。因此，CAD培訓(xùn)應(yīng)該拓展到“Cax培訓(xùn)”，并且把注意力集中到產(chǎn)品生活周期的各個(gè)階段中。通過(guò)觀察當(dāng)今的生產(chǎn)加工鏈，許多與Cax相關(guān)的工作都能鑒別出來(lái)。它們都要求與某些課題相關(guān)的不同的知識(shí)水平，這些課題諸如信息技術(shù)、設(shè)計(jì)程序或CAGD2功能性等等。教授這些課題，從簡(jiǎn)單的自學(xué)，到計(jì)算機(jī)輔助支持培訓(xùn)，再到交互式人對(duì)人直接培養(yǎng)，培訓(xùn)方法是多種多樣的。在工業(yè)中，培訓(xùn)方式主要取決于公司的規(guī)模和其下的部門(mén)。公司規(guī)模越大，其使用的培訓(xùn)方法就越綜合化，并且CAx培訓(xùn)就更加地專業(yè)深入。CAx培訓(xùn)專業(yè)化和內(nèi)部培訓(xùn)部門(mén)專門(mén)化的計(jì)劃都受到關(guān)注。其他CAx培訓(xùn)的可能性則存在于實(shí)習(xí)醫(yī)師領(lǐng)域、技術(shù)學(xué)院和大學(xué)中。所有以上領(lǐng)域都會(huì)遭遇課題的復(fù)雜性，從而經(jīng)常導(dǎo)致培訓(xùn)變得寬泛卻膚淺。除了要掌握CAx系統(tǒng)的知識(shí)和使用外，學(xué)生還必須了解CAx方法的組成和包含計(jì)劃間協(xié)作的結(jié)構(gòu)。伴隨著這些經(jīng)歷，學(xué)生或雇員將首先進(jìn)行基本的CAS/CAD/CAM方面的培訓(xùn)。第二步，他們將接受特殊課程的學(xué)習(xí)，比如PDM、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、FEM等等。在更高級(jí)別中，設(shè)置了涉及PLM3、程序和公司網(wǎng)絡(luò)的課程，以及涉及未來(lái)趨勢(shì)和技術(shù)的課程。在整個(gè)培訓(xùn)過(guò)程中，這方面的培訓(xùn)申請(qǐng)必須是有優(yōu)勢(shì)的。1.動(dòng)機(jī)來(lái)自“SolidWorks”軟件公司的一份1999年時(shí)事通訊中，提出了如下的問(wèn)題：“什么是最重要的學(xué)習(xí)目的？”給出的答案是：“教給人們?cè)O(shè)計(jì)是一個(gè)步驟！”稍候，這份時(shí)事通訊提出：工程學(xué)培訓(xùn)應(yīng)該用于培養(yǎng)工程師，使他們懂得“如何在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的世界中進(jìn)行思考”。在中學(xué)和大學(xué)里，工業(yè)中的“CAD-培訓(xùn)”是什么意思呢？當(dāng)然，“CAD-培訓(xùn)”不是意味著只局限于教授“實(shí)體或表面建?！倍?。這個(gè)工作是相當(dāng)復(fù)雜的：學(xué)生或技術(shù)雇員必須在“計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品制造”功能的幫助下，掌握完整的發(fā)展程序。2.CAD-系統(tǒng)的簡(jiǎn)史現(xiàn)代CAx-系統(tǒng)有多種根源：20世紀(jì)50年代，由麻省理工學(xué)院的Ross研發(fā)的“全自動(dòng)編程工具（APT）”，可以對(duì)機(jī)器進(jìn)行數(shù)字控制，這可以被認(rèn)為是CAM-系統(tǒng)的先驅(qū)了。20世紀(jì)70年代，早期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（類似于LockheedMartin的CADAM）通過(guò)發(fā)展，替代了傳統(tǒng)的作圖板，從而縮減了時(shí)間和金錢(qián)。最初用于雕刻表面成型的早期系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，被汽車和直升飛機(jī)工業(yè)所使用。這個(gè)改進(jìn)的目的并不是為了縮減時(shí)間，而是為了獲得雕刻表面清楚的3D成像，使之在當(dāng)時(shí)能用于數(shù)控磨床。這種3D成像不能通過(guò)傳統(tǒng)的2D畫(huà)圖和分割區(qū)段的方法來(lái)形成。20世紀(jì)60年代，Nastran首創(chuàng)了基于“有限-元素法”的計(jì)算機(jī)輔助工程學(xué)，并為20世紀(jì)70年代的Marc和Ansys所沿用。得益于這些根源，在最后的三十年里，越來(lái)越多包含設(shè)計(jì)步驟的工作都使用了CAx工具。無(wú)論是手動(dòng)起草、平面成型，又或者是經(jīng)典的機(jī)械設(shè)計(jì)，都被3D網(wǎng)線結(jié)構(gòu)、固體建模和以參數(shù)特征為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)所取代。目前，包含生產(chǎn)準(zhǔn)備在內(nèi)的完整的產(chǎn)品制造，其全部流程都伴隨著CAx技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，CAx系統(tǒng)得到不同的改進(jìn)，并以各異的CAx方法來(lái)命名：計(jì)算機(jī)輔助成型（CAS）、計(jì)算機(jī)輔助審美設(shè)計(jì)（CAAD）、計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)（CACD）。所有這些技術(shù)都涵蓋于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的概念中。有兩個(gè)非常重要的計(jì)算機(jī)輔助領(lǐng)域幾乎獨(dú)立地得到歷史性的發(fā)展：分別是計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和計(jì)算機(jī)輔助工程學(xué)（CAE）。后者主要運(yùn)用于一些有限的模擬仿真和有限元的分析。雖然這些技術(shù)是獨(dú)立起源的，但是為了滿足CAD數(shù)據(jù)輸入和I-DEAS的需要，它們?cè)?0世紀(jì)70年代中期很快地發(fā)展起來(lái)，并在CAD和FEA之間的聯(lián)系中確立根本地位。有關(guān)“計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品制造”的培訓(xùn)仍然確實(shí)地反映著這樣的歷史：學(xué)生或工程師通常是以學(xué)習(xí)2D系統(tǒng)開(kāi)始他們的培訓(xùn)的。后來(lái)，他們接觸了3D建模。進(jìn)一步地，他們對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)和變分設(shè)計(jì)熟悉起來(lái)。相應(yīng)地，他們必須接受有關(guān)PDM或PLM系統(tǒng)內(nèi)容的培訓(xùn)，以便能處理所有CAx數(shù)據(jù)。3.當(dāng)今的生產(chǎn)鏈模擬的簡(jiǎn)化生產(chǎn)鏈（見(jiàn)圖1）顯示出CAD只是產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的一部分而已。這個(gè)過(guò)程是以一個(gè)想法和產(chǎn)品的需求及規(guī)格為開(kāi)端的，并以連續(xù)生產(chǎn)、客戶售后服務(wù)、循環(huán)使用、扔棄和處理為結(jié)束的。CAD同其他許多CAx技術(shù)一起嵌入到整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中。為了避免產(chǎn)生不必要的循環(huán)，工程師必須掌握周圍加工步驟的知識(shí)和數(shù)據(jù)的種類及質(zhì)量。有關(guān)先加工步驟的知識(shí)是為了維持設(shè)計(jì)意向，而有關(guān)余下加工步驟的知識(shí)則是為了保證加工的可行性。除了這個(gè)經(jīng)濟(jì)因素外，描述產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)信息也必須在考慮范圍內(nèi)?，F(xiàn)代產(chǎn)品制造過(guò)程變得越來(lái)越象一個(gè)“虛擬產(chǎn)品”產(chǎn)生過(guò)程。請(qǐng)記住，這種加工的特點(diǎn)在于“同時(shí)工程學(xué)”（同一時(shí)間演示不同的加工步驟）和“并發(fā)事件工程”（并行地發(fā)展毗鄰成分），顯然，巨大數(shù)量的數(shù)據(jù)值必須依靠一個(gè)有效的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）進(jìn)行處理。兩種事實(shí)增加了以下情況的復(fù)雜性：對(duì)于包含一種或各種不同加工步驟的不同任務(wù)，有時(shí)必須同時(shí)應(yīng)用相當(dāng)不同的CAx系統(tǒng)和數(shù)據(jù)模型。在現(xiàn)代工業(yè)中，同在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里的廠商經(jīng)常是使用不同的系統(tǒng)，或者使用不同版本的相同系統(tǒng)。所以，不只CAx數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)變換的交換是，完整的廠商整合也是一項(xiàng)為獲得成功的改進(jìn)和生產(chǎn)過(guò)程的主要任務(wù)。4.“CAx人”：各種不同職業(yè)的描述回看CAD的歷史，在20世紀(jì)70年代，首先使用CA工具的是設(shè)計(jì)小汽車車體及直升飛機(jī)外殼的CAD繪圖者和CAD表面設(shè)計(jì)者（現(xiàn)在被稱為“surfacer”）。20世紀(jì)70年代，表面已經(jīng)被直接用在數(shù)控磨床的表面上，而FEA工程師卻使用CAD幾何學(xué)作為輸入。系統(tǒng)供應(yīng)者和/或一位內(nèi)部CAD技術(shù)員對(duì)繪圖者和表面設(shè)計(jì)師進(jìn)行主要培訓(xùn)。這些CAD技術(shù)員經(jīng)常同時(shí)地成為飛行員、火車司機(jī)和內(nèi)部系統(tǒng)服務(wù)者。這些先鋒使得新技術(shù)成型，并縮小由常規(guī)改進(jìn)而引起的偏差。20世紀(jì)80年代的前五年里，伴隨著CAD系統(tǒng)性能的增長(zhǎng)，不同“CAD人”的數(shù)目也隨之增加。在20世紀(jì)90年代，CAx工具的范圍擴(kuò)大了，而目前的CAx技術(shù)或多或少地標(biāo)準(zhǔn)化了?，F(xiàn)在，CAx技術(shù)的精深用法可以認(rèn)為是成為任何有競(jìng)爭(zhēng)力公司的先決條件。因而，各種不同的任務(wù)產(chǎn)生各種不同的職業(yè)。在下列的加工鏈中有（見(jiàn)圖1）：Stylist這類人用手工作，使用泥土繪制草圖和建立模型，但也有越來(lái)越多的人使用CAS系統(tǒng)，例如ALIAS軟件。Surfacers這類人將由Stylist設(shè)計(jì)的外形改變成CA-Class-A表面。他們使用特殊表面系統(tǒng)軟件，例如ICEM-Surf或前時(shí)代中使用的STRIM100。CNC-Modelmaker這類人使用CAM技術(shù)，利用CAS或者CAD數(shù)據(jù)建出實(shí)體模型。這項(xiàng)工作是將外形從“虛擬世界”改變成“實(shí)體世界”。為了填補(bǔ)手動(dòng)式的優(yōu)化實(shí)體模型與必需的CAD表面描述之間的空缺，一個(gè)特別工作是必不可少的：表面重建或“顛倒（外形）工程”。5.培訓(xùn)方法培訓(xùn)內(nèi)容之外，有一些在強(qiáng)度和費(fèi)用方面不同的培訓(xùn)方法。這些培訓(xùn)方法可以通過(guò)一個(gè)有效的方式聯(lián)系起來(lái)?；谟?jì)算機(jī)的培訓(xùn)最便宜的CAx培訓(xùn)是被稱為“基于計(jì)算機(jī)的培訓(xùn)”（CBT）的方式。一些CAx系統(tǒng)提供商推出一款特別軟件，以供自學(xué)者學(xué)習(xí)使用CAx系統(tǒng)。但是，也有些企業(yè)專門(mén)研究CBT以推出他們的方案。這些CBT計(jì)劃大多數(shù)都只是表明了計(jì)劃的操作和功能而已。在教授自主獨(dú)立的操作中經(jīng)常存在著一個(gè)缺陷。對(duì)于解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的策略是不能標(biāo)準(zhǔn)化的。此外，這種培訓(xùn)方法只獲得少許培訓(xùn)成功的反饋例子。例如，學(xué)生或工程師將無(wú)法被告之，他/她的培訓(xùn)部分是對(duì)是錯(cuò)以及為什么。鑒于這些缺陷，基于計(jì)算機(jī)的培訓(xùn)在最初并沒(méi)有得到普遍推廣。實(shí)踐性課程（“面對(duì)面”）一個(gè)較好的但更昂貴的CAx培訓(xùn)方式，是接受一位指導(dǎo)老師的實(shí)踐性課程。主要的優(yōu)點(diǎn)是能直接地從CAx培訓(xùn)員處得到反饋信息。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，如果遇到問(wèn)題、無(wú)法解決的設(shè)計(jì)難題或CAx系統(tǒng)的奇怪反應(yīng)時(shí)，能夠得到講解。而缺點(diǎn)是