計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的高新技術(shù)。是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的典型代表。它涵蓋了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(CAPP)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)等方面的內(nèi)容。

　　4C是CAD，CAE，CAPP/CAM的簡(jiǎn)稱，“/”有集成之意.4個(gè)C構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，故稱4C系統(tǒng)集成。當(dāng)今流行的實(shí)際應(yīng)用軟件.中端的多為2C集成。高端的則為3C集成或4C集成。

　　1 4C系統(tǒng)集成概述

　　1.1 4C系統(tǒng)集成的必要性

　　由于技術(shù)發(fā)展的歷史原因，CAD、CAE、CAPP和CAM基本上都是各自獨(dú)立發(fā)展起來(lái)的，各子系統(tǒng)之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系，即由于數(shù)據(jù)模型彼此不相容，導(dǎo)致各子系統(tǒng)之間無(wú)法進(jìn)行信息的自動(dòng)傳遞和交換。

　　隨著制造業(yè)自動(dòng)化、信息化和智能化的不斷發(fā)展以及日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的迫切需要，各子系統(tǒng)逐漸彼此靠攏，并最終緊密結(jié)合(集成)在一起。這樣。各子系統(tǒng)之間由于有了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)接口，便可自動(dòng)進(jìn)行信息的傳遞和交換。從而大大提高工作效率，縮短產(chǎn)品研制周期，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　　1.2 4C系統(tǒng)集成的含義

　　4C系統(tǒng)集成從本質(zhì)上講應(yīng)該包括信息集成、過(guò)程集成和功能集成。不過(guò)。目前大多數(shù)僅指信息集成，即把CAD、CAE、CAM(包含CAPP和NC)軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，用統(tǒng)一的執(zhí)行程序來(lái)控制和組織各功能模塊間的信息提取、轉(zhuǎn)換和共享，從而使得系統(tǒng)內(nèi)信息暢通和協(xié)調(diào)運(yùn)行。

　　1.3 4C系統(tǒng)集成的目的

　　4C系統(tǒng)集成的目的是提供一種能覆蓋以某類產(chǎn)品為主的，具有更高效能的設(shè)計(jì)、分析和制造的整體系統(tǒng)。要求做到如下兩個(gè)方面。

　　1.3.1實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、傳遞和轉(zhuǎn)換。達(dá)到軟件資源和信息共享。避免不必要的重復(fù)和冗余。

　　1.3.2使應(yīng)用成果能夠進(jìn)行綜合性的優(yōu)化處理，發(fā)揮出單項(xiàng)子系統(tǒng)達(dá)不到的整體效益。

　　2 4C軟件的發(fā)展趨勢(shì)

　　2.1集成化。

　　CAD/CAE/CAPP/CAM中的“/”即表示集成。是CAD/CAE/CAPP/CAM是一個(gè)現(xiàn)代制造型企業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主干。集成化是CAD，CAE，CAPP/CAM技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最為顯著的趨勢(shì)，是指CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC(生產(chǎn)計(jì)劃與控制)等各種功能不同的軟件有序地結(jié)合起來(lái)，用統(tǒng)一的執(zhí)行策略來(lái)組織各種信息的提取、交換、共享和處理，以保證系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通，并協(xié)調(diào)各系統(tǒng)有效地運(yùn)行。

　　例如，Pro/ENGINEER(CAD，CAE/CAM的基本平臺(tái))與Pro/MECHANICA(機(jī)械分析專用模塊)、Windcill(PLM專用模塊)之間平滑連接。能夠很好地滿足用戶對(duì)CAD，CAE/CAM系統(tǒng)集成化的要求。Pro/E是采用單一數(shù)據(jù)庫(kù)，各模塊全相關(guān)、完全集成。

　　2.2參數(shù)化、變量化、三維化。

　　即在二維造型技術(shù)中使用以PTC公司的Pro/E為代表的參數(shù)化造型技術(shù)和以UGS公司的UGNX為代表的變量化造型技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展.單純的二維設(shè)計(jì)勢(shì)必將由三維設(shè)計(jì)(含由三維實(shí)體設(shè)計(jì)自動(dòng)生成二維工程圖設(shè)計(jì))完全取代。

　　二維設(shè)計(jì)是工業(yè)化時(shí)代的產(chǎn)物.與工業(yè)化時(shí)代生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)。二維工程圖紙作為一種世界通用的工程語(yǔ)言。是工業(yè)化時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)，制造和質(zhì)量管理的依據(jù)。

　　三維設(shè)計(jì)是信息化時(shí)代的產(chǎn)物，是在繼承二維設(shè)計(jì)工程語(yǔ)言的基本內(nèi)核和語(yǔ)言元素的基礎(chǔ)上，把三維設(shè)計(jì)思維方式、計(jì)算機(jī)技術(shù)和三維數(shù)字模型表現(xiàn)形式完美結(jié)合的最新科技成果，它兼容二維設(shè)計(jì)技術(shù)，與信息化時(shí)代產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)相適應(yīng)。大量的實(shí)踐案例證明，三維設(shè)計(jì)具有二維設(shè)計(jì)無(wú)法比擬的優(yōu)越性。國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)或準(zhǔn)備采用三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造。從整體狀況來(lái)看，三維軟件尚處于推廣應(yīng)用階段。大多數(shù)企業(yè)還沿用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)。

　　2.3網(wǎng)絡(luò)化。即全球化

　　從獲取需求信息，到產(chǎn)品分析設(shè)計(jì)、選購(gòu)原輔材料和零部件、進(jìn)行加工制造.直至營(yíng)銷的整個(gè)過(guò)程都全球化。

　　例如。PTC的Windchill使得整個(gè)商務(wù)的動(dòng)作過(guò)程不再受地域的限制.工程師可使用Pro/ENGINEER及Pro/MECHANlCA協(xié)同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、仿真的過(guò)程，快速有效地設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

　　2.4自動(dòng)化、智能化

　　將CAD/CAE/CAM中的“A”逐漸由“輔助”變成“自動(dòng)化”、“智能化”.也就是全面引入人工智能技術(shù)，采用專家系統(tǒng)，原來(lái)繁瑣的操作逐漸由計(jì)算機(jī)智能化地進(jìn)行處理。專家系統(tǒng)將企業(yè)許多有關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)、準(zhǔn)則結(jié)合在一起，使計(jì)算機(jī)具有邏輯推理和決策判斷能力。

　　例如,Pro/ENGINEER提供了良好的、開放的二次開發(fā)接口，工程師可以將企業(yè)中多年積累的經(jīng)驗(yàn)通過(guò)接口與Pro/NGINEER結(jié)合起來(lái)。生成符合企業(yè)自身?xiàng)l件的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造自動(dòng)化，提高生產(chǎn)率。

　　又如，CATIA的智件(Knowledgeware)模塊是幫助企業(yè)捕捉、共享和重用資產(chǎn)的一套工具。通過(guò)對(duì)有價(jià)值的、企業(yè)現(xiàn)有信息的重用，產(chǎn)品生命周期管理.促進(jìn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化。此外.企業(yè)還可以將設(shè)計(jì)規(guī)則重新應(yīng)用于新的產(chǎn)品定義，例如，如果設(shè)計(jì)人員修改了零件模型，借助智件，相關(guān)刀具模型也將根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)規(guī)則自動(dòng)更新。集成開發(fā)和知識(shí)的捕捉與重用是成功實(shí)施PLM的根本要素。除了產(chǎn)品“是什么”(組件)之外，智件解決方案還捕捉和管理“為什么”和“怎樣”(集體知識(shí))。

　　2.5標(biāo)準(zhǔn)化

　　目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)頒布了新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)STEP，我們國(guó)家也即將建立圖文并茂;參數(shù)化的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，替代現(xiàn)行的各種形式的標(biāo)準(zhǔn)化手冊(cè)。這些工作是建立全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型.實(shí)現(xiàn)4C軟件系統(tǒng)集成化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)和前提，是企業(yè)未來(lái)發(fā)展的必經(jīng)之道。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　4C軟件系統(tǒng)自身也是必須遵循產(chǎn)品生命周期規(guī)律的。主流4C軟件系統(tǒng)都已經(jīng)過(guò)20多年的歷史洗禮，但是究竟誰(shuí)能成為百年老字號(hào).還得拭目以待。有資料稱，CATIA自推出V5版之后.它的收入(revenue)增長(zhǎng)速度是最快的。在大型企業(yè)和公司這方面。CATIA有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)在CATIA主要是在發(fā)展中小型企業(yè)用戶，當(dāng)然它的中小型企業(yè)的用戶數(shù)量也在不斷地增長(zhǎng)。適時(shí)預(yù)測(cè)主流4C軟件系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)我們準(zhǔn)確選擇好學(xué)習(xí)的主攻方向有著重要意義。