专业的CAD技术博客： www.hzcad.com.cn/cad，李华博士简介：
中科院计算所CAD开放实验室主任，中国计算机学会计算机辅助设计与图形学专业委员会副主任，中国计算机学会国际联络委员会副主任，中国工程图学会常务理事，美国电子与电器工程师学会(IEEE)和美国计算机学会(ACM)会员，《计算机研究与发展》和《计算机辅助设计与图形学学报》编委，欧美同学会会员，IEEE北京分会副主席(1997.7—1999.6)，863/CIMS主题专业专家组成员，中国科学院软件研究所计算机科学开放研究实验室学术委员会委员，中国科学院自动化研究所复杂系统工程学开放研究实验室学术委员会委员。



CAD技术的研究与应用似乎是一个非常"古老"的话题，相关技术的发展将如何促进CAD技术的飞跃？我们面临怎样的问题急需解决？CAD市场不很火热的原因何在？带着这些问题，本刊记者近日走访了中国科学院计算技术研究所CAD开放实验室主任李华博士，请他就读者关心的问题一一作答。


问：您刚刚从德国的CeBIT’99归来，能否谈谈这次展会在CAD技术方面的一些新动向？
答：说到CAD技术，我们不能不谈到图形图像技术，因为作为CAD技术实现的辅助手段，图形图像技术的发展直接促进和制约着CAD技术的发展。因此，谈到此次展会，首先要谈的是图形图像技术的发展，也是我印象最为深刻的。图形图像技术中的数据采集与数据输出技术在最近几年中已经有了长足的发展。

我们一直认为，近年来计算机的速度、容量等机器自身的性能在不断提高，而处理图形图像方面的能力并没有跟上来，如图形图像的显示、输出等。可以说，作为虚拟现实技术（VR）应用之一的虚拟制造等，对3D显示技术提出了更高的要求。显示技术的进展在这次展会的表现尤为突出，数码相机、3D扫描仪、彩色打印机以及快速成型设备等技术的飞速发展，为图形图像的处理提供了极强的工具，起到了非常大的促进作用。人们可以看到，现在的CAD设计，从数据采集开始就是数字化的，还有更进一步的，如输出效果就和照片一样真实的打印等等。其次就是3D立体效果的问题，以前我们在进行CAD设计时，观看图形图像的立体效果要戴头盔，或者眼镜等，输出打印也只能是2D图形。但这些都是不自然的。今天，我们看到了一些公司在利用光栅或全息手段，直接显示3D立体图形；同时被誉为3D打印机的快速成型设备的研究也有新的进展。过去，我们在计算机里完成一项原型设计后，要实例化就要经过一系列的车削加工或铸造等手段，才能看到其模型，再验证是否合理。现在，我们可以采用树脂、激光等手段，直接把计算机中的3D模型，通过快速成型设备立即得到其物理模型。这样，免除了实际模型设计的繁杂过程并可节省大量的费用。这方面的研究国内也已经取得了进展。

问：在CAD的研究与应用领域，我们取得的主要成绩有哪些？主要问题又是什么呢？
答：CAD的研究与应用可以说是一个很"古老"的话题。用计算机作为辅助设计的工具，并为相应的制造业等服务，无论在理论研究，还是在实际应用，我们都努力了许多年，并且取得了一定的成绩。从理论研究的角度看，我们已经具备了一定的竞争能力，可以与国外先进的国家相抗衡。比如我国的中科院计算所、清华大学、浙江大学、华中理工大学等单位都在CAD的研究方面取得了一定的成果。但在应用方面，一般地说，我们还远没有形成自己的CAD产业，许多是在外来软件如AutoCAD等平台上进行二次开发和应用。这可能与我们的经济实力也有关系，因为要建立如此大型的软件平台，除了需要技术研究力量之外，还要有大量的资金作为技术开发的基础。如果靠某个公司单打独斗的话，只能在一些应用领域小规模上有所作为，很难形成一定的市场。

我们今天提到CAD产业的问题，是因为我们越来越清楚地感觉到，CAD在我国真正应用好，不仅仅是单个软件的应用问题，更重要的是基础平台建立的问题，通过计算机建立一个环境，在此基础上背靠强大的技术力量，构建我们的系统，为我们的应用服务。

问：CAD作为设计与制造业的辅助工具，包括软件、硬件、系统配置等各个方面，您认为这几方面在当前的环境下，哪一部分的发展对CAD整体的发展更起决定作用呢？
答：作为一个问题的主体，软件、硬件及系统配置等都是相关的，在不同的技术发展阶段，它起的作用可能会各有侧重。在早期，主要是硬件如计算机自身的处理能力的问题。比如，CAD技术所需要处理的数据量非常大，要通过计算机处理，如果没有足够的内存、高速的CPU，我们就无法解决这类问题。但随着计算机技术的迅速发展，这个过程很快就过去了，接下来的就是CAD技术中大量图形图像处理的问题。硬件技术的发展，前面已经讲过，我们收集这些数据、储存这些数据已经不再觉得困难，但面对这些大量的、已经输入到计算机里的数据，如何通过计算机提供有用的信息、计算和分析，最后得到我们希望得到的结果，这将成为CAD发展的瓶颈问题，即算法问题，也就是软件问题了。在一个人机系统中，提高人机交互的效率，使计算机变得易用好用，能够理解人的设计意图，真正成为人的助手，是人们关心的问题。有专家预测，现在，或者说在今后相当长的一段时间里，我们都将面临这样的问题。当然，这类问题的解决牵涉的面很广，我们也在积极地探索，如前一段时间，我们讨论得比较多的科学计算可视化问题、虚拟现实问题等等，都将为这些问题的解决，提供技术理论基础。

问：在CAD设计中，我们从2D设计进化到3D设计，经历了一个非常长的阶段。未来CAD的发展将会朝着怎样的方向发展？
答：2D设计主要是基于平面图形的，3D设计则更趋于立体图形图像的设计。但并不是说3D一定要代替2D的设计，在不同的应用领域，它们将发挥不同的作用。

我们国家进行CAD设计，即所谓用计算机设计甩掉图板，很多也是在用计算机进行2D的设计，因为有许多2D的设计很难用3D来表示，人们对3D的把握比2D又要困难得多，因为工具的限制和人们设计习惯的限制，我们不很容易完全抛弃2D设计。现在国外的CAD设计多偏重于3D设计，我想我们随着观念的转变和工具的进步，也会更多的趋向于3D设计。

另外，从CAD的发展来看，未来的趋势将是与计算机模拟和工业设计技术的结合。在计算机网络化迅速发展，可用计算资源的丰富，计算机模拟在设计中的地位日见重要。例如，连网的桌面计算机的功能日益强大，也许用不了多久就可以精确求解小尺度范围内的流体的性态，从而使得许多相关问题得到优化。计算机模拟正在成为与理论研究和物理实验同等重要的研究手段。另一方面，按照个人不同偏好的个性化的定制生产将是新世纪制造业的主流。如何满足这些要求，是CAD领域的研究者非常关注的问题。现在大家比较推崇"创新设计"这样一个概念，许多企业在市场竞争中失利，其中一个很重要的原因就是缺少有自主产权的、有创造性的产品。CAD作为一个辅助设计手段，与人们的生产、生活是密切相关的。在设计过程中，如何提供一个具有创新性的CAD设计手段，一个得心应手的环境，包括高效率的人机交互手段，使设计者在以人为中心的设计环境中，更好地发挥创造性，将是一个富有挑战性的课题。

问：CAD技术的研究与应用与许多工厂、企业的生存是密切相关的，但从我们国内市场来看，产品非常少，CAD市场远没有其他产品市场那样红火，您怎样看待这种情况呢？
答：对于一个企业来讲，CAD技术作为有效的辅助手段的确很重要，我们国家在这一技术的普及方面也取得了一定的成果。据我所知，我们国家在CAD应用工程和863计划的CIMS主题中已经投入了大量的力量研究和推广，并且取得了很好的成绩。例如，有的企业已经将所有的报价系统全部通过CAD或者CIMS系统来完成，能够迅速反应出产品的需求、余缺的情况等。这也将与国际工程项目招标等接轨，即必须用什么样的CAD软件做到什么样的程度，否则将不予考虑。这是一个基本的的竞争手段。

国内市场上CAD软件少，不能立即见效地实施CAD等问题与CAD技术本身的发展有关，更与我们国家计算机的普及密切相连。这需要一定的时间来解决。用户增多了，需求增多了，势必会刺激市场的繁荣和发展。

说到CAD市场不是很热，我想可能是由于CAD技术已经非常成熟，没有太多的概念需要爆炒，而是要有一些专业技术人员去关注和研究，扎扎实实推广、普及和应用。更多信息请关注专业的CAD技术博客： www.hzcad.com.cn/cad
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