CAD/CAM 技術和知識庫技術在汽車開發中的應用
1.1.1 CAD/CAM 技術的發展 計算機輔助設計及製造（CAD/CAM）技術就是將計算機迅速、準確地
處理資訊的特點與人類創造的思維能力及推理判斷能力巧妙地結合起來，用
計算機硬體、軟體的新成就特別是計算機繪圖、資料庫、智慧模擬技術，為 現代設計提供了理想的手段。1972 年國際資訊處理聯合會（IFIP）曾對 CAD 技術作如下定義：“CAD 是一種技術，其中人與計算機結合為一個問題求解 組，緊密配合，發揮各自所長，從而使其工作優於每一方，併為應用多學科 方法的綜合性協作提供了可能”[1] 。計算機輔助製造（CAM）利用計算機將產 品的設計資訊自動轉換為製造資訊，以控制產品的加工、裝配、檢驗、包裝 等全過程，以基於這些過程相關的物流系統和初步的生產排程。
CAD/CAM( 計算機輔助設計及製造)技術產生於本世 50 年代後期發達 國 家的航空和軍事工業中，隨著計算機軟硬體技術和計算機圖形學技術的 發展 而迅速成長起來。CAD/CAM 在機械製造行業的應用最早，也最為廣泛。採用 CAD 技術進行產品設計不但可以使設計人員“甩掉圖板”，更新傳統的設計 思想，實現設計自動化，降低產品的成本，提高企業及其產品在市場上的競 爭能力；還可以使企業由原來的序列式作業轉變為並行作業，建立一種全新 的設計和生產 技術管理體制，縮短產品的開發週期，提高勞動生產率。如今 世界各大航空、航天及汽車等製造業巨頭不但廣泛採用 CAD/CAM 技術進行產 品設計，而且投入大量的人力物力及資金進行 CAD/CAM 軟體的開發， 以保 持自己技術上的領先地位和國際市場上的優勢。
CAD 技術是一項綜合性的，集計算機圖形學、資料庫、網路通訊等計算 機及其他領域知識於一體的高新技術；是先進製造技術的重要組成部分； 也 是提高設計水平、縮短產品開發週期、增強行業競爭能力的一項 關 鍵 技術。 CAD 技術的特點是涉及面廣而複雜、 技術變化快、競爭激烈，而且投 資大、 風險高、產出高。現代有名的 CAD/CAM 軟體都是規模巨大、功能眾多、系統 複雜，所以投資大、開發週期長，難以及時跟上硬體平臺和開發環境的迅速 發展，以及廣大使用者需求的變化和不斷增長的要求。
CAD/CAM 技術的廣泛應用大大減輕了設計者的勞動強度，改善了他們的工作環境和條件，提高了產品的設計質量，極大的提高了產品的開發和設計
效率，縮短了新產品的開發週期。CAD/CAM 技術徹底改變了傳統的產品設計 方式，使設計人員的智慧和能力得到充分的發揮，CAD/CAM 技術的發展與應 用水平已成為和衡量一個國家的科學技術現代化和工業現代化的重要標誌。 我國的 CAD/CAM 技術的研究和應用起步較晚，從八十年代才逐步開始， 但是發展的非常快，特別是進入九十以後得到迅速的發展，CAD/CAM 技術在 我國的航空、航天、造船、機械、汽車等領域得到較廣泛的應用，一些國產 的優秀 CAD 軟體也應運而生，但是我國 CAD/CAM 技術研究和應用的廣度和 深度與國外相比還存在較大的差距，要想提高我國汽車等機械產品在國際市
場競爭力，CAD 技術的研究和應用是關鍵。
產品設計人員可以利用 CAD 技術在計算機中生成產品的真實實體幾何 模型，在計算機螢幕上隨意的旋轉設計模型，從各個角度觀察產品的形狀， 不斷的對產品進行修改，而且許多 CAD 軟體還提供豐富的輔助分析功能， 可以在設計的同時進行強度、剛度等各種分析，來幫助和指導設計人員得到 合理的、最優的設計方案；虛擬裝配、加工模擬、運動分析等 CAD 技術的 發展使得 CAD 技術實質得以充分體現，即輔助設計人員進行產品設計，而 不是簡單的繪圖代替紙筆。CAD 軟體主要是幫助產品設計人員完成數值型的 工作，也就是說完成計算、分析、繪圖等功能，設計活動中存在的最關鍵的 推理工作，諸如設計思路、最佳方案的選擇、引數的選擇等等，這些工作主 要依賴於設計人員的知識和專業經驗，是現有 CAD 軟體無法滿足的。因此 將人工智慧技術，特別是專家系統的技術與現有的、傳統的 CAD 技術相結 合開發一些專用的 CAD 軟體和程式模組是今後 CAD 發展的必然趨勢[2]。
CAD 系統的智慧化可以將領域設計專家的知識和經驗與 CAD 技術結合 在一起，這既有利於充分發揮 CAD 技術在專業設計領域的作用，又能將工 程設計專家多年的、寶貴的設計經驗充分的儲存下來，為其他設計人員所參 考，這樣一個經驗不很豐富的設計人員可以藉助智慧 CAD 系統在領域專家 知識的指導下高效率、高質量的完成設計任務。
任何產品的設計，都被包容在 CAD 的覆蓋範圍內。但任何專業 CAD 廠商 都永遠不可能滿足所有客戶的一切設計需求。所以 CAD 系統必須作成開放式， 為廣大使用者的二次開發提供一切方便。CAD 軟體又應該使各類使用者所設計的 物件都產生統一的資料檔案儲存格式，保證不同廠商的 CAD 文件可以相互兼 容，實現資源共享，達到無縫整合。
一個公司對 CAD 系統的應用必然要經歷以下過程：軟硬體的購買、CAD 軟體在產品設計中的逐步應用、結合公司需要對 CAD 軟體進行二次開發、 用於 CAM/CAE 方面。根據公司設計的需要，結合專業知識和領域專家的經驗開發專用的 CAD 模組，可大大減少產品設計中不必要的重複性勞動，提高產品的設計質量，縮短新產品的開發和設計週期。CAD 軟體的二次開發可 有效的克服通用 CAD 軟體在專業設計領域的不足和侷限性，有利於充分發
揮 CAD 軟體的輔助作用。所以一個公司需全面的開展 CAD 並取得積極效果， 應以引入的 CAD 系統為基礎，根據本公司的實際需要，進行程度不同的使用者
化、本地化的二次開發，建立專業設計系統和資料庫，形成具有本公司特色 的產品設計 CAD 系統。
CAD 要求整合，一方面從產品開發全生命期看，要求產品設計與分析計 算（CAE）、工藝規劃（CAPP）、數控加工（NC）、質量控制（CAQ）、技術服務、 備件供應、訂貨管理、生產計劃管理等緊密銜接，實現產品設計製造管理一 體化；另一方面從行業間的關係看，建築、土木工程、鐵路勘察設計等需要
與地理資訊系統（GIS）、通訊、供水供電暖氣通風、機械製造、微電子技術 等溝通，同樣要求跨行業的應用軟體一體化。