計算機輔助技術是機械設計制造領域的高新技術。是現(xiàn)代設計技術和先進制造技術的典型代表。它涵蓋了計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)、計算機輔助工藝過程設計(CAPP)和計算機輔助制造(CAM)等方面的內容。

　　4C是CAD，CAE，CAPP/CAM的簡稱，“/”有集成之意.4個C構成一個系統(tǒng)，故稱4C系統(tǒng)集成。當今流行的實際應用軟件.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

　　由于技術發(fā)展的歷史原因，CAD、CAE、CAPP和CAM基本上都是各自獨立發(fā)展起來的，各子系統(tǒng)之間缺乏有機的聯(lián)系，即由于數(shù)據(jù)模型彼此不相容，導致各子系統(tǒng)之間無法進行信息的自動傳遞和交換。

　　隨著制造業(yè)自動化、信息化和智能化的不斷發(fā)展以及日趨激烈的市場競爭的迫切需要，各子系統(tǒng)逐漸彼此靠攏，并最終緊密結合(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)庫和數(shù)據(jù)接口，便可自動進行信息的傳遞和交換。從而大大提高工作效率，縮短產品研制周期，增強企業(yè)的市場競爭力。

　　1.2 4C系統(tǒng)集成的含義

　　4C系統(tǒng)集成從本質上講應該包括信息集成、過程集成和功能集成。不過。目前大多數(shù)僅指信息集成，即把CAD、CAE、CAM(包含CAPP和NC)軟件有機地結合在一起，用統(tǒng)一的執(zhí)行程序來控制和組織各功能模塊間的信息提取、轉換和共享，從而使得系統(tǒng)內信息暢通和協(xié)調運行。

　　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品為主的，具有更高效能的設計、分析和制造的整體系統(tǒng)。要求做到如下兩個方面。

　　1.3.1實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的存儲、處理、傳遞和轉換。達到軟件資源和信息共享。避免不必要的重復和冗余。

　　1.3.2使應用成果能夠進行綜合性的優(yōu)化處理，發(fā)揮出單項子系統(tǒng)達不到的整體效益。

　　2 4C軟件的發(fā)展趨勢

　　2.1集成化。

　　CAD/CAE/CAPP/CAM中的“/”即表示集成。是CAD/CAE/CAPP/CAM是一個現(xiàn)代制造型企業(yè)計算機應用的主干。集成化是CAD，CAE，CAPP/CAM技術發(fā)展的一個最為顯著的趨勢，是指CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC(生產計劃與控制)等各種功能不同的軟件有序地結合起來，用統(tǒng)一的執(zhí)行策略來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，以保證系統(tǒng)內部信息流的暢通，并協(xié)調各系統(tǒng)有效地運行。

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

　　2.2參數(shù)化、變量化、三維化。

　　即在二維造型技術中使用以PTC公司的Pro/E為代表的參數(shù)化造型技術和以UGS公司的UGNX為代表的變量化造型技術，隨著計算機軟硬件技術的飛速發(fā)展.單純的二維設計勢必將由三維設計(含由三維實體設計自動生成二維工程圖設計)完全取代。

　　二維設計是工業(yè)化時代的產物.與工業(yè)化時代生產力發(fā)展水平相適應。二維工程圖紙作為一種世界通用的工程語言。是工業(yè)化時代機械設計，制造和質量管理的依據(jù)。

　　三維設計是信息化時代的產物，是在繼承二維設計工程語言的基本內核和語言元素的基礎上，把三維設計思維方式、計算機技術和三維數(shù)字模型表現(xiàn)形式完美結合的最新科技成果，它兼容二維設計技術，與信息化時代產品數(shù)字化設計和制造技術相適應。大量的實踐案例證明，三維設計具有二維設計無法比擬的優(yōu)越性。國內越來越多的企業(yè)已經或準備采用三維軟件進行產品數(shù)字化設計與制造。從整體狀況來看，三維軟件尚處于推廣應用階段。大多數(shù)企業(yè)還沿用傳統(tǒng)的二維設計。

　　2.3網絡化。即全球化

　　從獲取需求信息，到產品分析設計、選購原輔材料和零部件、進行加工制造.直至營銷的整個過程都全球化。

　　例如。PTC的Windchill使得整個商務的動作過程不再受地域的限制.工程師可使用Pro/ENGINEER及Pro/MECHANlCA協(xié)同產品的設計、分析、仿真的過程，快速有效地設計產品。

　　2.4自動化、智能化

　　將CAD/CAE/CAM中的“A”逐漸由“輔助”變成“自動化”、“智能化”.也就是全面引入人工智能技術，采用專家系統(tǒng)，原來繁瑣的操作逐漸由計算機智能化地進行處理。專家系統(tǒng)將企業(yè)許多有關專業(yè)范圍內的經驗、準則結合在一起，使計算機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)中多年積累的經驗通過接口與Pro/NGINEER結合起來。生成符合企業(yè)自身條件的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，在小范圍內實現(xiàn)設計與制造自動化，提高生產率。

　　又如，CATIA的智件(Knowledgeware)模塊是幫助企業(yè)捕捉、共享和重用資產的一套工具。通過對有價值的、企業(yè)現(xiàn)有信息的重用，產品生命周期管理.促進設計自動化。此外.企業(yè)還可以將設計規(guī)則重新應用于新的產品定義，例如，如果設計人員修改了零件模型，借助智件，相關刀具模型也將根據(jù)現(xiàn)有技術規(guī)則自動更新。集成開發(fā)和知識的捕捉與重用是成功實施PLM的根本要素。除了產品“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)。

　　2.5標準化

　　目前國際標準化組織已經頒布了新的產品數(shù)據(jù)轉換標準STEP，我們國家也即將建立圖文并茂;參數(shù)化的標準件庫，替代現(xiàn)行的各種形式的標準化手冊。這些工作是建立全局產品數(shù)據(jù)模型.實現(xiàn)4C軟件系統(tǒng)集成化、網絡化的基礎和前提，是企業(yè)未來發(fā)展的必經之道。

　　3結語

　　4C軟件系統(tǒng)自身也是必須遵循產品生命周期規(guī)律的。主流4C軟件系統(tǒng)都已經過20多年的歷史洗禮，但是究竟誰能成為百年老字號.還得拭目以待。有資料稱，CATIA自推出V5版之后.它的收入(revenue)增長速度是最快的。在大型企業(yè)和公司這方面。CATIA有著絕對的優(yōu)勢。現(xiàn)在CATIA主要是在發(fā)展中小型企業(yè)用戶，當然它的中小型企業(yè)的用戶數(shù)量也在不斷地增長。適時預測主流4C軟件系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，對我們準確選擇好學習的主攻方向有著重要意義。