
集成技术是指在工程设计阶段和各专业有关应用程序之间,信息提取、交换、共享和处理的集成,即信息流的整体化,它将设计的各阶段及涉及的各专业有机地形成一个整体。
协同技术是指在集成的基础上,在网络技术的支持下,实行的并行工程处理工作。它以工程项目为核心,使不同地域的生产“虚拟群体”能及时地共享图形库、数据库及一切可以随时进行超越障碍(包括地域间、系统间)的信息交换,以此来修改、评价设计工作的每个环节。
智能技术既把具有学习、记忆和推理功能的专家系统运用于CAD系统,又使系统的性能得到更大的改善,可靠性进一步提高,灵活性更大,能够适应千变万化的设计的实际需要。
CAD技术只能在创新中求发展,创新的一方面是必须跟踪国际计算机技术发展的先进水平,令一方面需适应国内市场的需求。商品软件的每一个功能细节,都要受到用户的欢迎,市场的认可。例如,数据输入要尽可能的少,操作要方便,高度的自动化和人工干预要有机结合;输出图形要简洁,排版灵活,数据表格化,便于查阅及理解等。
网络化是计算机应用发展的大趋势。计算机网络可供网上用户共享软件和硬件资源,为用户提供一种完善和高效的使用环境。网络还可以改变一个部门的结构和管理模式,在完成一个工程项目时,所有的实际人员及管理人员无需处在同一区域,通过计算机网路即可把他们联系起来,组成一个“虚拟群体”,及时地共享资源。这样也可使不同工种的设计部分,如建筑、结构、水电、暖通等对设计数据能进一步共享与交流。
科学计算可视化利用现代计算机强大的图形功能把科学计算中产生的数字信息转变为直观的、以图像或图像信息表示的、随时间和空间变化的物理想象或物理量,如使用交互网生成的有限元模型,结构受荷载作用过程中变形图上位移变化等。
设计工作是一个从无到有的反复修正过程。设计人员根据所掌握的知识、经验、规范,通过分析、计算、判断、多次修改,最后形成一项满足预定功能要求的设计。实践证明,计算机辅助设计在提高设计质量、加快设计进度、节省人力物力上起着不可估量的作用。然而,纵观传统的CAD软件,计算机的辅助设计的重要作用之一主要表现在建模上,即通过图形的输入建立计算模型和获取相应的数据。这一阶段一般不进行或很少进行物理或功能上的分析计算,基本上仅涉及到问题的几何方面,即将设计人员的思想用集合图像表示出来。分析计算通常在后续阶段单独进行。确定每一图形元素时,通过其几何坐标的一致来建立相互关系,形成整理结构。因此,原则上讲这仅是一个计算机绘图的过程,某一操作所产生的物理作用及对其他部分的影响很难考虑。这一做法的另一个缺点是及时利用率很低,因为某一操作命令发布后,计算机在刹那间就已执行完成并显示图形。设计人员在从这一操作转向下一操作的动作过程中,计算机处于等待状态。
实际上,设计人员在一开始进行方案设计的建模阶段,就希望能紧密联系设计的物理概念及功能要求。因此要求操作具有量化的智能反应,使一部分重要操作所带来的影响能由计算机立即反映出来。为此在建模时必须按照逻辑关系来定位,建立各方面的联系,只有在这一基础上计算机才能通过分析计算将结构反馈出来,告诉设计人员下一步应该怎么做。在操作上强调接近自然,应有尽可能多的可逆性和灵活性,能迅速频繁地进行图与数的交换,把操作所引起的数据进行加工。因此,设计人员的操作转换过程中,计算机有很大的余力来做此事。在分析计算阶段不能是单纯的计算,应同时在屏幕上产生图形,并通过对图形的操作变换数据,改变和引导计算进程,做出优化选择。
形象地讲,操作如同用纸(屏幕)、笔(鼠标)和橡皮(消影操作),将屏幕当作有思维能力和计算能力的纸,画画改改,人机交互地指挥计算机做出设计。至于最后设计成果的图形表示及修改,则是不言而喻的事。
可见,可视化技术在设计工作中的反映关键在于图形显示与分析计算的紧密结合,这就是所谓工程设计可视化(Bisualization in Engineering Design)。由于可视化技术的有效性,当前有些CAD软件中已或多或少地融入了这一技术思想,具有可视化的某些功能。但不能认为在CAD中屏幕上出现了图形就是可视化,在设计工作中应用可视化技术,采用视算一体化(Visual Computing Integration)这一术语更为确切。这一技术的引用将使科学计算和建筑设计工作方式的面貌大大改观,由此将带来巨大的社会效益和经济效益,前景十分广阔。可以遇见,作为设计工作重要组成部分的CAD,视算体化应该也必须成为其发展的重要方向之一。
