我們可以這樣理解，傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)針對(duì)產(chǎn)品的制造加工，通過(guò)“面向裝配”、“面向制造”和“并行工程”的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，在設(shè)計(jì)端“設(shè)計(jì)”了產(chǎn)品加工制造的高速、高效和精加工，并通過(guò)這三大主線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了CAD與CNC異構(gòu)制造系統(tǒng)的集成。由此顯現(xiàn)出一個(gè)趨勢(shì)，PTC公司等傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)供應(yīng)商在用戶需求驅(qū)動(dòng)下其設(shè)計(jì)軟件技術(shù)和功能不斷從設(shè)計(jì)端向制造端延伸。PTC中國(guó)區(qū)MCAD產(chǎn)品技術(shù)專員陳雷先生說(shuō)：“面向制造，除了在早期的設(shè)計(jì)系統(tǒng)中要考慮到制造的因素以外，在后期的加工過(guò)程中，要在CAD系統(tǒng)中做加工路徑的生成、加工的仿真。在加工仿真的過(guò)程中做過(guò)切檢查，碰撞與干涉的檢查。未來(lái)，整個(gè)工廠布局的仿真系統(tǒng)，可能是一些CAD/CAM系統(tǒng)供應(yīng)商的技術(shù)發(fā)展方向。”

CAD系統(tǒng)能更有效地提升產(chǎn)品加工和制造的能力。

從整個(gè)CAD/CAM業(yè)界看，這是一種技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。陳雷先生認(rèn)為：“從CAD系統(tǒng)本身出發(fā)如何提高制造的功率和質(zhì)量？首先在設(shè)計(jì)的時(shí)候就要考慮到一些制造工藝的因素。”所以系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提出了一個(gè)“面向制造的設(shè)計(jì)”，還有一個(gè)是“面向裝配的設(shè)計(jì)”，在設(shè)計(jì)的時(shí)候就要考慮到產(chǎn)品后期的裝配以及制造的因素。并且要通過(guò)并行工程，讓制造部門的人和最后組裝的人們，在設(shè)計(jì)的早期就能夠參與到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中來(lái)。這個(gè)并行工程的實(shí)現(xiàn)不是單一的CAD工具就可以實(shí)現(xiàn)，要通過(guò)PTC的Windchill平臺(tái)架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以讓企業(yè)中與產(chǎn)品相關(guān)的人員在設(shè)計(jì)早期就參與進(jìn)來(lái)，并提出自己的意見(jiàn)和看法，幫助設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)。而且并行工程也是“精益生產(chǎn)”中一個(gè)很重要的概念。精益生產(chǎn)是通過(guò)并行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存、零缺陷目標(biāo)的重要手段。

關(guān)于CAD系統(tǒng)和設(shè)計(jì)下游的加工設(shè)備，產(chǎn)品制造過(guò)程的集成度在哪些方面得到了提高？PTC首先在CAD系統(tǒng)，即Pro/E是CAD、CAE、CAM集成的系統(tǒng)。在CAD中可以完成產(chǎn)品的3D的建模，性能的分析和優(yōu)化以及最后加工刀具軌跡的生成，并且可以進(jìn)行加工和仿真。最后，把加工的軌跡輸出到下游的數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)完整過(guò)程。對(duì)于現(xiàn)在的企業(yè)，使用很多類型的機(jī)床，對(duì)制造資源如何平衡，如何規(guī)劃，在PTC的Windchill系統(tǒng)中也有一個(gè)新的模塊MPMlink，這個(gè)模塊可以對(duì)整個(gè)制造資源以及加工過(guò)程的工藝管理做平衡和優(yōu)化，包括從制造工藝到制造資源的分配都可以得到很好的規(guī)劃和平衡。

目前，傳統(tǒng)的CAD/CAM業(yè)界在倡導(dǎo)“虛擬制造”、“數(shù)字樣機(jī)”，未來(lái)CAD軟件設(shè)計(jì)更多的與制造過(guò)程相集成。并且，工廠整體的模擬也是一個(gè)發(fā)展方向。陳雷先生認(rèn)為，目前業(yè)界可能還沒(méi)有完整成形的軟件。但是，基礎(chǔ)的軟件構(gòu)成已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。如數(shù)字樣機(jī)等技術(shù)和產(chǎn)品。前面講到的工廠，在加工過(guò)程的模擬中首先要有一個(gè)數(shù)字樣機(jī)的平臺(tái)才能實(shí)現(xiàn)。要能夠把整個(gè)生產(chǎn)的裝配做成虛擬的數(shù)字樣機(jī)，然后才可以模擬產(chǎn)品的加工過(guò)程。而且在Pro/E中可以對(duì)單臺(tái)的數(shù)控設(shè)備進(jìn)行加工模擬仿真。這個(gè)功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠布局和模擬可能是未來(lái)的發(fā)展方向。

借鑒豐田公司的生產(chǎn)制造模式，PTC一直在倡導(dǎo)“精益生產(chǎn)”。精益生產(chǎn)過(guò)程中的加工能夠?qū)崿F(xiàn)切削的加工驗(yàn)證，提高加工精度，提高加工速度，縮短零部件的加工時(shí)間等。在精益加工中所能實(shí)現(xiàn)的上述功能或者效能的情況下，其中CNC實(shí)現(xiàn)的效能中是可以通過(guò)CAD設(shè)計(jì)端的軟件系統(tǒng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。那么，CNC的高效、高速加工以及高精度加工如何通過(guò)CAD軟件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？陳雷先生，這位曾經(jīng)在中國(guó)船舶重工集團(tuán)任職八年，在產(chǎn)品研發(fā)和制造業(yè)信息化等方面都積累了豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)專家說(shuō)，首先，要加工肯定要有產(chǎn)品的3D模型。第一，3D建模就在CAD系統(tǒng)里面實(shí)現(xiàn)的。第二，CNC機(jī)床加工的軌跡從哪里來(lái)，也是從CAD軟件里面得到的。CNC過(guò)去在剛出現(xiàn)的時(shí)候是采用人工編程的，而且工作量是很大的，并且只適用于簡(jiǎn)單形狀產(chǎn)品，對(duì)于簡(jiǎn)單的形狀可以用人工編程。現(xiàn)在的產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜，人工編程幾乎是不可能的，必須要自動(dòng)編程。所以說(shuō)刀具的軌跡就必須要從CAD的3D模型里面得到，并通過(guò)電腦自動(dòng)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

所以說(shuō)前端的CAD軟件，3D建模功能就是一個(gè)基礎(chǔ)了。必須要有3D模型，然后才可以做CNC的軌跡生成和加工刀軌。CNC軌跡生成和加工刀軌是否合適，是否適用，還需要在CAD軟件里面做一些虛擬仿真，加工過(guò)程的仿真，來(lái)檢查它是否有過(guò)切，如加工過(guò)程是否有碰撞。刀具和工裝有沒(méi)有碰撞，和夾桿有沒(méi)有碰撞。

現(xiàn)在，企業(yè)使用數(shù)控機(jī)床種類又非常多，而且不同的機(jī)床使用的CNC的代碼格式又是不同的。CAD系統(tǒng)怎么能夠適用這些機(jī)床，需要有一個(gè)后處理。在Pro/E系統(tǒng)中有一個(gè)非常強(qiáng)大的后處理器，可以把在CAD軟件中生成的CNC加工刀軌通過(guò)后處理器編譯成適合于任何種類機(jī)床的加工代碼。
也就是說(shuō)Pro/E的CNC刀軌基本上可以驅(qū)動(dòng)所有類型的CNC機(jī)床。只要通過(guò)這個(gè)強(qiáng)大的后處理器編譯后，基本上所有的數(shù)控機(jī)床都可以驅(qū)動(dòng)。這個(gè)后處理器有一個(gè)非常強(qiáng)大的能力，幾乎每一個(gè)指令都可以配置。

說(shuō)到這個(gè)話題，有一個(gè)實(shí)際的事例，北一機(jī)床集團(tuán)和大隈公司，在北一大隈使用的機(jī)床幾乎是同一類型的數(shù)控機(jī)床，而北一及其他機(jī)床行業(yè)企業(yè)使用的機(jī)床基本上都是不同種類的機(jī)床。因此，許多企業(yè)質(zhì)疑目前使用不同的編程代碼在將來(lái)需要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的信息指令和前端的設(shè)計(jì)并與后端的ERP的集成時(shí)，在打通信息孤島等方面還存在著很大的風(fēng)險(xiǎn)。陳雷先生表示，目前CNC加工的指令格式不一樣，是因?yàn)楦鱾€(gè)廠家都有自己的一套系統(tǒng)。同一個(gè)指令，比如說(shuō)G20可能在不同的機(jī)床廠家指令的含義是不一樣的。就需要通過(guò)后處理器把它編譯過(guò)來(lái)。在CAD中生成的刀軌是一個(gè)刀位文件，這個(gè)刀位文件是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的格式，基本上都是統(tǒng)一的。

從刀位文件到后面的CNC代碼，因?yàn)榧庸ごa的格式不同，所以中間轉(zhuǎn)換的過(guò)程就需要通過(guò)后處理器的配置文件來(lái)實(shí)現(xiàn)。就像我們平時(shí)把中文翻譯成英文或者是不同的語(yǔ)言一樣，翻譯成數(shù)控機(jī)床能夠明白的代碼，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)床的加工過(guò)程。

對(duì)于加工的高速度和高精度是企業(yè)比較關(guān)注的話題，CAD供應(yīng)商采取的技術(shù)策略對(duì)于CAD與CNC的集成和企業(yè)應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高速加工也變得越來(lái)越重要了，高速加工顯然有很多的優(yōu)勢(shì)。為了適應(yīng)用戶的需求和行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，在CAD軟件方面也提供了相應(yīng)的支持。不僅Pro/E支持高速加工支持，而且2007年P(guān)TC還收購(gòu)了一家公司，整合后推出了一個(gè)新的產(chǎn)品，叫做ToolMaker。Toolmaker也可以支持高速加工，這是一個(gè)復(fù)雜曲面的專業(yè)加工軟件。

談到高速加工和普通加工的區(qū)別，高速加工，首先它的加工軌跡和普通加工是完全不同。陳雷先生舉了一個(gè)例子，如產(chǎn)品拐角的加工，使用高速加工，高速產(chǎn)生的加速度非常大，為了降低對(duì)機(jī)床的沖擊而減少機(jī)床壽命，高速加工在拐角處刀具要走一個(gè)圓弧再到拐角處。正是因?yàn)楦咚偌庸ぼ壽E的特點(diǎn)，所以在CAD軟件中，在自動(dòng)生成高速加工刀軌的時(shí)候就要考慮到高速度加工軌道的特點(diǎn)，根據(jù)它的特點(diǎn)來(lái)生成合適的軌跡。這和平時(shí)傳統(tǒng)的加工軌跡是完全不一樣的。當(dāng)然還有很多工藝參數(shù)，特征庫(kù)可以提供。

信息技術(shù)支撐了未來(lái)的軟件功能向制造端發(fā)展并形成了趨勢(shì)。陳雷先生認(rèn)為這些首先是通過(guò)虛擬制造和數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的結(jié)合，模擬整個(gè)工廠的加工和仿真，如把每臺(tái)機(jī)床，把整個(gè)工廠的加工設(shè)備和物流都模擬出來(lái)。從理論上來(lái)說(shuō)是可以這樣做的，但是具體實(shí)現(xiàn)在計(jì)算方面可能有很大的難度。他說(shuō)目前數(shù)字樣機(jī)這個(gè)技術(shù)比較成熟了，已經(jīng)有了很多的商業(yè)化的應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)也有一些企業(yè)在用數(shù)字樣機(jī)了。數(shù)字樣機(jī)里面還可以做人力工程的分析，如某臺(tái)設(shè)備做出來(lái)以后是否適合人們操作等。

從企業(yè)應(yīng)用角度可能有更多的需求，需要CAD系統(tǒng)供應(yīng)商來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)更深入的要求，如提供結(jié)合CNC系統(tǒng)的特性需求功能。