信息技術(shù)在設(shè)計(jì)工作中的反映

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集成技術(shù)是指在工程設(shè)計(jì)階段和各專業(yè)有關(guān)應(yīng)用程序之間,信息提取、交換、共享和處理的集成,即信息流的整體化,它將設(shè)計(jì)的各階段及涉及的各專業(yè)有機(jī)地形成一個(gè)整體。
    協(xié)同技術(shù)是指在集成的基礎(chǔ)上,在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下,實(shí)行的并行工程處理工作。它以工程項(xiàng)目為核心,使不同地域的生產(chǎn)“虛擬群體”能及時(shí)地共享圖形庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)及一切可以隨時(shí)進(jìn)行超越障礙(包括地域間、系統(tǒng)間)的信息交換,以此來(lái)修改、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)工作的每個(gè)環(huán)節(jié)。
    智能技術(shù)既把具有學(xué)習(xí)、記憶和推理功能的專家系統(tǒng)運(yùn)用于CAD系統(tǒng),又使系統(tǒng)的性能得到更大的改善,可靠性進(jìn)一步提高,靈活性更大,能夠適應(yīng)千變?nèi)f化的設(shè)計(jì)的實(shí)際需要。
    CAD技術(shù)只能在創(chuàng)新中求發(fā)展,創(chuàng)新的一方面是必須跟蹤國(guó)際計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的先進(jìn)水平,令一方面需適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。商品軟件的每一個(gè)功能細(xì)節(jié),都要受到用戶的歡迎,市場(chǎng)的認(rèn)可。例如,數(shù)據(jù)輸入要盡可能的少,操作要方便,高度的自動(dòng)化和人工干預(yù)要有機(jī)結(jié)合;輸出圖形要簡(jiǎn)潔,排版靈活,數(shù)據(jù)表格化,便于查閱及理解等。
    網(wǎng)絡(luò)化是計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展的大趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可供網(wǎng)上用戶共享軟件和硬件資源,為用戶提供一種完善和高效的使用環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)還可以改變一個(gè)部門(mén)的結(jié)構(gòu)和管理模式,在完成一個(gè)工程項(xiàng)目時(shí),所有的實(shí)際人員及管理人員無(wú)需處在同一區(qū)域,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路即可把他們聯(lián)系起來(lái),組成一個(gè)“虛擬群體”,及時(shí)地共享資源。這樣也可使不同工種的設(shè)計(jì)部分,如建筑、結(jié)構(gòu)、水電、暖通等對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)能進(jìn)一步共享與交流。
    科學(xué)計(jì)算可視化利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形功能把科學(xué)計(jì)算中產(chǎn)生的數(shù)字信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的、以圖像或圖像信息表示的、隨時(shí)間和空間變化的物理想象或物理量,如使用交互網(wǎng)生成的有限元模型,結(jié)構(gòu)受荷載作用過(guò)程中變形圖上位移變化等。
    設(shè)計(jì)工作是一個(gè)從無(wú)到有的反復(fù)修正過(guò)程。設(shè)計(jì)人員根據(jù)所掌握的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范,通過(guò)分析、計(jì)算、判斷、多次修改,最后形成一項(xiàng)滿足預(yù)定功能要求的設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、加快設(shè)計(jì)進(jìn)度、節(jié)省人力物力上起著不可估量的作用。然而,縱觀傳統(tǒng)的CAD軟件,計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)的重要作用之一主要表現(xiàn)在建模上,即通過(guò)圖形的輸入建立計(jì)算模型和獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。這一階段一般不進(jìn)行或很少進(jìn)行物理或功能上的分析計(jì)算,基本上僅涉及到問(wèn)題的幾何方面,即將設(shè)計(jì)人員的思想用集合圖像表示出來(lái)。分析計(jì)算通常在后續(xù)階段單獨(dú)進(jìn)行。確定每一圖形元素時(shí),通過(guò)其幾何坐標(biāo)的一致來(lái)建立相互關(guān)系,形成整理結(jié)構(gòu)。因此,原則上講這僅是一個(gè)計(jì)算機(jī)繪圖的過(guò)程,某一操作所產(chǎn)生的物理作用及對(duì)其他部分的影響很難考慮。這一做法的另一個(gè)缺點(diǎn)是及時(shí)利用率很低,因?yàn)槟骋徊僮髅畎l(fā)布后,計(jì)算機(jī)在剎那間就已執(zhí)行完成并顯示圖形。設(shè)計(jì)人員在從這一操作轉(zhuǎn)向下一操作的動(dòng)作過(guò)程中,計(jì)算機(jī)處于等待狀態(tài)。
    實(shí)際上,設(shè)計(jì)人員在一開(kāi)始進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的建模階段,就希望能緊密聯(lián)系設(shè)計(jì)的物理概念及功能要求。因此要求操作具有量化的智能反應(yīng),使一部分重要操作所帶來(lái)的影響能由計(jì)算機(jī)立即反映出來(lái)。為此在建模時(shí)必須按照邏輯關(guān)系來(lái)定位,建立各方面的聯(lián)系,只有在這一基礎(chǔ)上計(jì)算機(jī)才能通過(guò)分析計(jì)算將結(jié)構(gòu)反饋出來(lái),告訴設(shè)計(jì)人員下一步應(yīng)該怎么做。在操作上強(qiáng)調(diào)接近自然,應(yīng)有盡可能多的可逆性和靈活性,能迅速頻繁地進(jìn)行圖與數(shù)的交換,把操作所引起的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。因此,設(shè)計(jì)人員的操作轉(zhuǎn)換過(guò)程中,計(jì)算機(jī)有很大的余力來(lái)做此事。在分析計(jì)算階段不能是單純的計(jì)算,應(yīng)同時(shí)在屏幕上產(chǎn)生圖形,并通過(guò)對(duì)圖形的操作變換數(shù)據(jù),改變和引導(dǎo)計(jì)算進(jìn)程,做出優(yōu)化選擇。
    形象地講,操作如同用紙(屏幕)、筆(鼠標(biāo))和橡皮(消影操作),將屏幕當(dāng)作有思維能力和計(jì)算能力的紙,畫(huà)畫(huà)改改,人機(jī)交互地指揮計(jì)算機(jī)做出設(shè)計(jì)。至于最后設(shè)計(jì)成果的圖形表示及修改,則是不言而喻的事。
    可見(jiàn),可視化技術(shù)在設(shè)計(jì)工作中的反映關(guān)鍵在于圖形顯示與分析計(jì)算的緊密結(jié)合,這就是所謂工程設(shè)計(jì)可視化(Bisualization in Engineering Design)。由于可視化技術(shù)的有效性,當(dāng)前有些CAD軟件中已或多或少地融入了這一技術(shù)思想,具有可視化的某些功能。但不能認(rèn)為在CAD中屏幕上出現(xiàn)了圖形就是可視化,在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用可視化技術(shù),采用視算一體化(Visual Computing Integration)這一術(shù)語(yǔ)更為確切。這一技術(shù)的引用將使科學(xué)計(jì)算和建筑設(shè)計(jì)工作方式的面貌大大改觀,由此將帶來(lái)巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,前景十分廣闊??梢杂鲆?jiàn),作為設(shè)計(jì)工作重要組成部分的CAD,視算體化應(yīng)該也必須成為其發(fā)展的重要方向之一。