【抄书】：CAD简介

cdhua001

　　　　　　　　　　　　　　　　　　★CAD/CAM/CAE简述[/COLOR]
　　60年代，“电脑”(Computer)一词出现时，设计它的最初目的是要用来对付科学家们最头痛的庞大数学运算和资料储存。换句话说，其实在那个时代，电脑是设计给专业的科学家使用的，普通人是难以窥知电脑全貌的。因此，我们就可想而知：CAD一定也是在那个时代最需要被用在电脑上的，因为科学家或专业工程师们非常需要将运算后的结果转化成图形或直接在电脑上设计或绘制工程图。所以，CAD的观念最早就是由电脑上转移下来的。
　　而对CAD的发展来说，1950年中期所开始的程序化设计(FORTRAN这类，现在通称的高阶电脑程序语言)的诞生，使得软件设计师得以利用程序语言来设计更好用的软件，应该也是CAD的源头。像AutoCAD就是用C语言来写的。我们也可以在AutoCAD中使用像AutoLISP、Visual LISP、VisualBasic Application(VBA)或是AutoC(ARX)等语言来补充AutoCAD的功能。这些都是由于高阶语言的发展和进化。
　　1960年初，美国的麻省理工学院史凯屈佩特教授，依1955年林肯实验室的SAGE系统所开发出的全世界第一支光笔为基础，提出了所谓“交谈式图学”的研究计划。这个计划就是将一阴极射线管接到一台电脑上，再利用一手持的光笔来输入资料，使电脑透过在光笔上的感应物来感应出屏幕上的位置，并获取其座标值以将之存于内存内。如图1所示。
　　

                               
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1　　全世界的第一支光笔
　　这个阴极射线管就算是电脑显示屏幕，那支光笔现在可能是更先进的鼠标、数字化仪或触笔。
　　那时候的电脑是很庞大且简陋的，其功能比一台286电脑还要差很多。不过，无论如何，这个计划开启了CAD的实际起步。事实上，此计划也还包含类似像AutoCAD这样的CAD软件，只是其在功能上的应用非常简单罢了。如图2所示。
　　

                               
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2　　执行CAD系统的老电脑
　　当交谈式图学的观念被提出且发表后，在美国，像通用汽车公司、波音航空公司等大公司就开始自行开发自用的交谈式图学系统。因为在当时，只有这样的公司才付得起开发所需的昂贵电脑设备费用和人力。
　　到了20世纪70年代，由于小型电脑费用已经下降，交谈式图学系统才开始在美国的工业界间广泛使用。在那时候，比较有名的交谈式图学软硬件系统是数据公司(Digital)的一套名为Turnkey的系统。如图3所示。
　　　　　　　　　　

                               
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　　　　　　　　　　　　　　　图3　　Digital的Turnkey系统电脑
　　二战后，CAD的系统也就在战后高科技军事技术的转移下，导入了建设所需的铁路、造船、航空等机械重工业。有名的CADAM，就是IBM公司在此期间开发出来的应用于大型主机电脑系统上的CAD／CAM整合软件。也因为它出现得很早，系统又完整，所以就将其冠以“CAD／CAM之母”的美名。如今，CADAM已经顺利地由原本需要在大型主机系统上执行的环境转移到个人电脑上执行了。IBM还为它取了一美丽的名字——Catia CADAM。
　　那么为什么CAD要和CAM名词连在一起呢?这是因为早期的CAD软件大都应用在机械制造业上。Computer Aided Manufacture，CAM，就是电脑辅助制造的意思。在电脑出现以前，产品图是在手制样品完成后再用手工画的，然后在修改手制样品后，依手制样品来制造，所以在这之前的一般用品的质量就比较粗糙而不统一。应用了CAD来绘制产品图样后，就可以配合CAM软件直接连接专业工作母机生产产品模具，使得产品在精密度、修改效益、生产效益和前后批产品的质量水准上都要比尚未CAD／CAM化前好上许多。所以，现在除了手工艺术品外，CAD／CAM的应用率多少己成为一个国家是否属先进国家的指标。换句话说，自动化的CAD／CAM应用也是国家工业升级的重要方针之一。因为机械业也是应用CAD最早的行业，因此相关专业的CAM自然就和CAD连袂出现。一个典型的CAD／CAM运行流程图如图4所示。
　　

                               
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4　　CAD／CAM运行流程图
　　事实上，在此时的CAD一词的意义应该是Computer Aided Design，也就是“电脑辅助设计”。因为使用CAD的人多半是设计师，而应用软件的发展方向也都是着重在某专业的辅助设计上，所以自然被称之为“电脑辅助设计”。可是我们现在所说的CAD一般却是指“电脑辅助画图”(Computer Aided Drafting)。这是因为现在的CAD使用者层面已扩大，不局限于设计师使用。因此，自1985年以后，普遍就将CAD的名词统称为“电脑辅助画图”，而另用“电脑辅助设计绘图”(Computer Aided Design & Drafting，CADD)名词来强调电脑辅助设计画图的功能。换句话说，由于时代科技和应用方式的演进，有些名词的意义也会因在各自领域范畴下愈分愈细而产生变化。所以，CAD和CADD的名词也和相关CAD软件的类别划分有所关联。
　　到了1985年以后，在工作站级电脑上发展的CAD／CAM软件则是CAD发展史上工作站电脑的CPU可以有多个且可加挂(所以称之Multi-Tasking，多任务)，同时，工作站电脑也可以接有终端机(可以是多人使用，即Multi-Users)，这些都和单人使用的个人电脑有所不同。因此，我们可以说：多人多任务的工作站电脑其实就是缩小版的小型电脑。当然，随着科技的进步，公元2000年的个人电脑已经可以使用多任务的主板来取代老工作站了，因此，这些以前的工作站电脑即将进入博物馆了。如图5所示。
　　

                               
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5　　大型CAD／CAM工作站电脑
　　另外，还有电脑辅助分析(Computer Aided Engineering，CAE)。当CAD／CAM的技术发展已经到了某一个成熟度之后，有很多的专业，在设计上都非常需要用到数学计算和分析方面的工具。例如：土木结构、流体力学、热力学、有限元素分析等。因此，CAE就是提供这种针对不同专业分析方法的工具软件，能使设计者在最短的时间内，快速地知道自己设计的产品是否可行，并能得到有效处理设计问题的方法。事实上，CAE软件严格来说是一种经验软件，多半是设计者自己在专业实务上多年的累积经验。他们将这些经验记录在数据库中，然后要使用者以图形的表现方在数据库中搜寻较吻合经验的建议。可是很多技术的事情多半理论只是一理想状况，仅供参照，重要的是经验的累积。因此，像这类软件如果设计者经验稍差或不正确，如果使用了这样的软件，就有可能会被误导了。这也就是为什么CAE软件的分析工作准确率经常是一个大问题的原因。根据经验，多数的CAE软件的准确性并不高，一般准确度能达50％以上就算是极晶了，所以其建议值通常也仅供参照，但是此举仍可减少设计上的修正次数，同时，雇用一位无制造经验的工程师来操作CAE软件和雇用一位有丰富现场制造经验的工程师来操作CAE软件所得到的结果也是不同的。换句话说，一位使用CAE软件的使用者仍需以其经验来判别，并有选择性的接受CAE给您的专业设计建议。

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　　　　　　　　　　　　　　　　　★AutoCAD历程[/COLOR]
　　下面就AutoCAD的产生、发展、高峰、未来等问题做一介绍。
●产生
　　AutoCAD的v1.0版是于1982年正式出现的。当时的AutoCADvl.0版的安装很简单，使用一张磁盘就解决了，但是进去之后连屏幕菜单命令都需使用者记熟，很不方便。
　　到了1983年4月，AutoCADvl.2版又出现了。和前次一样，还是没有太多人注意它。不过，这次的版本比前一个版本多了一些功能，如尺寸标注命令。
　　接下来的版本是四个月后，AutoCADvl.3版，这次加强的是组态设置(就是现在的CONFIG命令)功能、橡皮拉线、相关画图输出外围功能加强、标准化的颜色号码定义和文字向右对齐等数十个功能。
两个月后，AutoCADvl.4出现了，它的功能就强大许多，比如，加强过的LINE、ARC、CIRCLE、ZOOM、BLOCK命令、ARRAY命令、TEXT Aligned命令、再加强过的DIM命令、Osnap功能、FILES、BREAK、FILLET、HATCH、SKETCH、UNITS、AXIS等命令。
　　1984年10月，AutoCADv2.0版大幅加强了v1.4版中的二十几项功能(如：LAYER、SNAP、GRID、DIM等)，同时新增了三十几个新功能(如：MSLIDE、VSLIDE、DXFIN、DXFOUT、MIRROR、VIEW、SCRIPT、RSCRIPT等)。
　　到1985年，AutoCADv2.17版出现了，这个版本很快就被过渡为v2.18版。在这个版本里，已经出现位于画图屏幕右边的屏幕菜单，所以命令就不用再背了；同时，画图命令和编辑命令也比v1.1版要增加一些；此外，AutoLISP语言也是从v2.18版开始略具雏型的。
　　AutoCAD2.18版出来不到一年，于1986年7月，AutoCADv2.5版就问世了。有什么改变呢?系统磁盘变多了(原来两张360KB的磁盘，现在变成5张360KB磁盘，显示功能增加了不少)、AutoLISP已经正名了，而且有了系统化的语法以及出现更具威力的画图和编辑命令(如：ELLIPSE、OFFSET、TRIM、EXTEND、MEASURE、DIVIDE等命令都是这个时候才有的)。当时，还要再以磁盘来执行AutoCADv2.5版是非常勉强的，不得已还是勉强为之，但会失去一些功能。不过，很快，硬盘价格大众化的时机也在此时成熟，所以在后来AutoCADv2.6版再更新时，便使用硬盘来执行AutoCAD了。
●发展
　　AutoCAD事实上也是从v2.5版才开始她的转折点的。在此之前，要将AutoCAD的功能拿来和其他同级的CAD软件比，一定会被比下去的。由于受限于当时个人电脑硬件上有限的功能，所以在PC上执行的CAD软件功能不论设计得再好，总是那些CAD／CAM软件的一部分，甚至仅是平面绘图的部分而已。而AutoCAD一开始并未料她会成长得那么快，所以她里面有关平面的画图功能总是一直在追其他的软件，而且在当时其价格也比其他软件要便宜上许多。从v2.5版的前一个版本起，开始加上AutoLISP的程序设计语言后，AutoCAD就突然开始吸引人了。其原因：一是不像其他软件那样有保护，所以使用的人多了，便成了气候。二是促使实际应用的人编写AutoLISP程序，进而形成新兴的行业即针对不同专业搭售AutoCAD的程序集。
●成功
　　1987年4月，AutoCADv2.6版又增加3D方面的功能后，改版更新了。这个版本和上个版本更新的时间虽近，但是因为功能变化不多，，所以倒没有引起什么适应的问题。由于各方面原因的促成，AutoCAD进入推广学习使用的颠峰。
　　1987年11月，AutoCAD的版本命名方式有了改变，这次新版的名称是AutoCADRelease 9，大概就是释放过9版的意思。此版本命名方式也一直沿用到现在。这个简称为R9版的AutoCAD与先前版本最大不同之处在于：R9版的状态列处设计了下拉式菜单。这种下拉式菜单的创意起源于Apple麦金塔电脑上的一些软件，而后Windows软件也开始大量采用。下拉式菜单的功用在于增加使用者对命令的操作亲和力。坦白说，由于R9版在使用者急需要求改进的功能上并没有做得很好(即除了下拉式菜单功能外，其他功能新增或加强的并不多)，再加上自此版本起，AutoCAD要求使用者必须在电脑硬件配备上加上80287或是80387这个算术运算增速器，所以当时使用者对更新并不积极。也由此版本起，卖到美国、加拿大以外地区的原版AutoCAD开始加锁保护。所以，这在那时还是属286和386电脑交接的时代里，并未引起很大的反响，有很多使用者仍然保持使用v2.6版。
　　1988年10月，AutoCADRelease 10版问世。该版本随着电脑硬盘的更新而一路领先，确定盟主地位。
●隐忧
　　1990年8月，AutoCADRelease 11版才改版完成问世。Rll版所更新或新增的功能并没有像使用者预期的那样有什么了不得的改变，反而类似R9版的情况一样，是一个过渡版本，使用者更新的意愿不明显。
　　而后，AutoCAD的改版周期就较长了，其原因如下：
　　▲AutoCAD一开始是以2D的平面画图功能为目标的。既然整个程序架构都以2D为基底，那么要满足3D画图的功能，就比较不容易突破。虽然在v2.6版时加上了3D画图方面的命令，可是要在AutoCAD画3D图形，众所周知是一件非常艰辛的工作。AutoCAD为此就于Rll版时，有了AME这个软件来改善此部分的功能且和AutoCAD分开卖，但是其销量和其大姐AutoCAD的销量比起来，相去甚远。这也充分表现了Autodesk在3D画图功能方面的不足。毕竟，她总是主要针对平面画图功能的。直到R13版，AME这位小妹的所有功能竟全部被并入AutoCAD中。
　　▲在平面功能部分，AutoCAD改到Rll版以后，能改的大部分都改了(而屡次呼吁要改的还是没改)，本地的使用者倒不会有什么太大的要求，反正功能不足的部分，就尽量使用AutoLISP来做。这使得AutoCAD的软件发展厂商的空间愈来愈大，而相对的，AutoCAD的改版压力也就愈来愈大了，因为一个没有足够的功能可引起使用者更新欲望的版本，对AutoCAD而言，就是一个失败的版本。所以，改版时间就要加长。
　　▲于每版更新后，使用率不高或已无用的命令都还保留，使得AutoCAD架构和功能越来越臃肿，价格也越来越贵。老手级的使用者对那些不一定会用到的新旧功能命令已经感到不耐烦，而新手级的使用者则在看到厚厚的使用手册时，早已吓昏了。这迫使使用者已认真考虑评估，新版的AutoCAD功能是否值得其更新的差价费用。甚至当时有许多使用者声称：他们仍在使用R10版，而且用得不亦乐乎!这话听起来是不错，但是在电脑软硬件的领域中，停留在原地就是退步的道理是每人都同意的。因为有时候当别人更新他们的软件时，或多或少能带入可引发我们将其应用于其他做人处事或事业方面的新观念，这也是我们用钱所买不到的!所以，尽管如此，站在科技的立场，我们并不赞成原地踏步。
　　1994年11月，AutoCADRelease 13版改版完成。这个版本最大的特色就是为了顺应Windows软件的流行，是一可执行于DOS环境和Windows环境合一的双用版。同时为了丰富改版内容，也将AME软件纳入以及买下SoftEngine快速画面缩放软件的所有权。此外，为了Windows版，在R13Windows版中也加入许多可配合Windows环境的转换界面。
　　不过，无法再增添或改进强力功能的隐忧仍然紧跟着AutoCADRl3。
　　当R13问世了将近2年之后，AutoCADRl2的用户仍然多于AutoACDRl3。除了这次R13版更新匆促，功能上的小瑕疵很多等原因外，以正式版而言，就有R13 C1、C2、C3和C4等多版更新，使得用户眼花缭乱，不知所从。用户停滞不前，证明AutoCAD的新版功能并没有足够的动力来说服用户更新。这也说明AutoCAD的隐忧的确是存在的。
　　1997年4月，AutoCADRelease 14版再问世了。这个版本虽然在3D方面的功能有大进展，但是却未在全世界造成太大的风潮。采取了正确的3D实体图型绘制理论。
　　到了公元1999年，有很多软件都已经随着潮流，纷纷以XXXXXX2000来命名。AutoCAD也不例外，要以AutoCAD2000这个版本进入下世纪初。
　　在R14版里，虽然在3D画图上的功能有所突破，但是编辑3D的命令却严重不足，导致3D图画好要修改时竟找不到合适的命令来处理。在这个新版本里的新功能有：编辑3D实体图的编辑命令群、增强功能的画图机输出、尺寸标注、布局和AutoCAD设计中心以及数据库联结等。而在高阶语言功能方面，AutoCAD总算从善如流地加入Visual Basic for Application(VBA)，而将LISP变成Visual LISP等比较容易学习的语言。
●未来
　　2000年8月，AutoCAD2000i问世了。这个新版本其实就是AutoCAD2000的成熟版，除了将Bug改掉之后，就以Intemet的主题来发挥了。
　　到了2001年底，有明显跨越版本编号的AutoCAD2002问世了。在2001年的Autodesk股价仍在高点，换句话说，Autodesk公司的销售和利润都不错，后续发展则要以后的数年才能反映。为什么会这样呢?因为Autodesk的其他姊妹品，如3D Studio MAX、VIZ等，以及专业产品，如MDT、MAP、Inventor等软件产品在销售上都有不错的佳绩，而AutoCAD就像一位已奉献青春的老姐姐一样，现在正在台下看着她正值青春的妹妹们在舞台上展现舞姿。
　　2003年5月，Autodesk公司在北京正式宣布推出其AutoCAD软件的划时代版本——AutoCAD 2004简体中文版。
　　在AutoCAD 2004的基础上，Autodesk公司还同时发布了针对建筑业、基础设施和机械制造业的10个行业应用解决方案。AutoCAD 2004与它的前一版本AutoCAD 2002相比，在速度、数据共享和软件管理方面有显著的改进和提高。
　　AutoCAD 2004的速度比AutoCAD 2002提高24%，网络性能提升了28%，DWG文件大小平均减小44%，可将服务器磁盘空间要求减少40%——60%。
　　在数据共享方面，AutoCAD 2004采用改进的DWF文件格式——DWF 6，支持在出版和查看中安全地进行共享；并通过参考变更的自动通知、在线内容获取、CAD标准检查、数字签字检查等技术提供了方便、快捷、安全的数据共享环境。
　　此外，AutoCAD 2004与业界标准工具SMS、Windows Advertising等兼容，并提供免费的图档查看工具Express Tools，在许可证管理、安装实施等方面都可以节省大量的时间和成本。
　　AutoCAD 2004拥有轻松的设计环境，它将把用户的注意力从键盘、鼠标和其它输入设备转移到设计上来。在完成任务的自动化方面，AutoCAD 2004还向用户提供实时的信息和数据访问，帮助用户进行设计。

　　　　　　　　　　　　　　　★结束语[/COLOR]
　　AutoCAD的故事有趣吗?当我们要去学习或研究一门技术或学问时，去了解有关这门技术或学问的历史背景是非常重要的，这也就是“寻根”。欲学习一门技术或学问却不去了解它的历史，将有如无根之萍，无法深入并获得其中的乐趣!
　　当然，随着AutoCAD版本的不断更新和她每一新版本所遭遇到的挑战，这个故事尚未结束也无法予其下以定论。和AutoCAD一起得太久，所以，对于其奋斗史也就格外关心和融入，并由其中获取宝贵的求生法则和经验。倘若您也有此同感，并惊异地发现：觉得自己奋斗不懈的意志力已经慢慢变强，且人生观又转趋乐观时，别忘了感谢上天能让您体会到：这世界上每天都在上演的每一幕求生史的内涵……

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　cdhua001扫描、校对[/COLOR]

cdhua001

　　哈哈，很长吧？看起来麻烦。如果你有兴趣，我制作了一个Word文档，你可以下载甚至打印出来慢慢看。

柔柔

不错不错，斑竹到哪搞到这么完整的资料，不简单。
记得1987年我开始用CAD/CAM，就是“图5 大型CAD／CAM工作站电脑”的系统，又称“CADAM”系统。这个时候矛盾非常突出，因为在工作站上工作，主机掌握在别人手里（专管计算机的部门），特别是加班，就得求人家。感到十二分的不方便。但是，那时的AutoCAD实在也不实用，操作麻烦功能弱，更主要的是速度慢到使人光火，恨不得把电脑砸了，没法使用。
到了R10、R12，由于硬件条件上去了，AutoCAD的速度勉强满足了实用要求，我才开始用AutoCAD，毕竟开机关机不受别人控制。到R14后，软硬件都可以了，CADAM就彻底放弃。
因为使用过相当一段时间CADAM，也许是怀念，总感觉AutoCAD的1：1绘图其实并没有CADAM好，但不管怎么说，现在再回到被别人控制的环境下工作这谁也不愿意，AutoCAD用在个人电脑上，尤其是搞个手提电脑的话，跑到哪都可以用，太方便了。

cdhua001

　　这是我以前买的一本书（AutoCAD2002使用详解）的前言部分。
　　昨天，看到一个网友的帖子，问AutoCAD是用什么语言编制的，我不懂，于是查书，看到了这一段介绍，感觉很不错，于是连夜扫描出来发到这里，与广大CAD爱好者共享。

chengong

有了斑竹的东东，讲课时就能侃几分钟了！

shirley9996

谢谢斑竹。
我是在95年开始学习CAD，那时老师教的是CAD10，而我用的是8086机装不了10版本，只能用CAD2.8练习。这些年的学习以及教学过程中用过不少的教材，还没见到一个如此详细介绍CAD的。

yql369963

不错不错！了解了不少东西！谢谢！

sunny_258

谢谢斑竹提供的资料，了解了不少东西。