【讨论】CAX软件选型

相关文献一：
  
汽车工业CAD/CAM/CAE系统选型趋向
  
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　　汽车工业代表着一个国家制造业发展的水平。世界经济大国的经济发展无一不与汽车工业有着极为密切的关系。汽车工业的前一、二名即是全球企业的冠、亚军，似乎能很好地说明这一点。抛开遥远的欧美不谈，我们只需将眼光放在亚洲邻国，日本和韩国都是主要在汽车和电子这两大工业取得飞速发展后，带动了整个国民经济的腾飞。因此，汽车工业对国家的重要性可想而知。作为制造业的中坚，汽车工业一直是CAD/CAM/CAE系统应用的先锋。CAD技术的应用，有效地推动了汽车制造业的前进；汽车业的需求也极大地带动了CAD技术的发展。多年来，汽车业的选型趋向一直是CAD/CAM/CAE技术发展的晴雨表，也是业内人士关注的焦点。因此，重温近几年来汽车业巨子的选型过程，了解他们应用CAD/CAM/CAE技术的现状，无疑会对国内CAD用户的选型决策起到重要的参考作用。
  
1. 汽车业面临的问题
  
　　随着汽车产量的大幅度提升和保有量的相对固定，导致竞争加剧，使得每辆汽车的利润大幅度下滑。如何在提高质量的前提下，在产品开发的每一个环节上降低成本，成为汽车制造商孜孜以求的目标。而竞争的加剧，则更要求汽车制造商要更快地将高质量的新车型推向市场。
  
　　汽车制造业是技术密集型和劳动密集型产业。为降低生产成本和减少污染，汽车制造商往往将劳动含量高、技术含量低的配件厂建在海外。因此，协同开发、数据共享又成为了制约产品上市周期的重要因素。
  
　　进入90年代以后，CAD技术的应用成本相对于二十多年前来说，已不算太高，而产品开发的成本却在不断上升，其中开发工程师的成本上升的尤为明显。
  
　　因此，基于以上考虑，易学好用、设计/分析/制造一体化的软件一直备受企业的青睐；同时，支撑整个企业产品信息的框架式软件──产品数据管理系统(PDM)，也逐渐为众多的汽车制造商所接受。
  
2. 汽车业巨人们如何打算
  
　　近几年来，面对居高不下的生产成本和日渐削减的利润，汽车制造商们发现盲目地引进种类繁多的、大量的软件未必能解决企业正在面临的问题。彻底改造研发环境才是真正的出路。于是各大汽车制造商面向整个企业信息系统的改造计划都在紧锣密鼓地蕴酿之中。以下为几个主要的汽车制造商所提出的计划：
  
　　福特： “福特2000年”，C3P项目；  
　　马自达： “数字改造计划”；  
　　日产： “业务过程革新”；  
　　雷诺： “产品设计及生产环境重组”；  
　　日野： “并行工程计划”等等。  
  
　　下面重点以福特汽车公司的软件选型为例，重温这个引起全球业界震动的典型案例。
  
3. 史无前例的软件选型──福特建立C3P体系
  
　　1993年，福特汽车公司制定了面向21世纪的“福特2000年”长远发展规划，决定彻底改造自己的计算机应用状况。福特的目标是：一个新车型的开发周期从目前的36个月缩短到18个月乃至12个月；新车开发的后期设计修改减少50%；原型车制造和测试成本减少50%；投资收益提高30%。
  
　　福特希望用一个产品数据管理系统(PDM)把计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)、计算机辅助制造(CAM)集成起来，融汇到一个遍布全球的公用数据系统之中，即C3P(CAD/CAM/CAE/PDM)。这是C3P概念在整个业界第一次正式提出。
  
　　历经各个历史阶段的选型与积累，福特内部使用着多种CAD系统：大量的CADDS5与CATIA，还有一些PTC公司和SDRC公司的产品，主要系统是自己开发的PDGS系统。由于庞大的设计工作量，在各个系统之间进行数据交换常常浪费大量时间，同时还会产生数据丢失现象；有时为了找到自己所需要的数据往往要化费很多时间和精力，还经常发生数据混乱现象。福特下决心以C3P为标准，在全球CAD行业中选出一个适合自己的、高度集成的核心式主流软件系统，实现一致性的设计/分析/制造数据表达。
  
　　福特首先在内部统一了思想认识：“我们是造车的，不是做软件的”。自己的PDGS虽然实用功能很强，但毕竟在软件技术上已经落伍，不符合C3P的要求。福特决定依托一种商用CAD系统，然后将PDGS的功能向它移植。整个选型过程持续了两年时间，几乎世界上所有的大型CAD软件供应商都加入了竞争的行列。
  
　　首先是UG、然后是CV、继而是CATIA被从竞争的行列中排除出去。因为这些软件的体系结构都已老化、久未更新；软件技术已经落后；学习、应用和实施起来比较困难。而且，他们不能提供适合福特要求的企业级PDM产品。所以他们都相继被淘汰。最后的竞争主要集中在PTC和SDRC的软件产品上。整个分析比较的过程严格、审慎，论证充分。
  
　　在激烈的竞争过程中，PTC考虑到由于从未在大型汽车企业中获得主流软件的地位，对今后发展不利，故投入了巨大的精力来争夺这一项目。为增强竞争实力，PTC兼并了三家主要的汽车工业造型软件(Alias-Wavefront、CDRS、ICEM-Surf)之一的CDRS；同时为了增强CAE方面的功能，又购买了RASNA公司，将它的分析软件集成到Pro/E当中。
  
　　但是经过反复比较，充分论证，福特汽车公司最终选择了SDRC作为其长期合作伙伴；选择I-deas Master Series作为其主流核心软件，以集成其它CAD系统上的开发成果；选择Metaphase Series作为其全企业信息系统的集成框架。其论证过程中的几项条件如下：
  
　　· 软件公司的独立性及财政情况：财政情况独立、良好的软件公司才能够持续不断地开发出新的软件技术；  
　　· 软件技术的领先性和技术的可持续发展性：由于CAD技术发展很快，如果在技术上不领先或技术已发展到尽头，则将会在激烈的市场竞争中处于劣势，导致最终因技术落后而被淘汰；  
　　· 技术支持能力、工程经验以及软件公司的可合作性：软件公司本身必须有丰富的工程经验，才能真正了解用户的需求并付诸实现；在技术的发展方向上应能满足用户需求(可合作性)，同时有强大的工程师队伍帮助用户迅速掌握软件，快速解决使用中的问题；  
　　· CAD/CAM/CAE/PDM各方面技术都比较领先，可为企业提供全面解决方案：C3P技术的最终实施应用，才能为企业带来根本上的好处，为企业加强综合竞争力打下良好基础；  
　　· 软件的易学易用性：软件必须通过人来发挥效率，如不能易学易用，自然很难发挥应有功效；  
　　· 有强大的大用户群支持：由于大用户在实际应用中会遇到各种问题，这些问题一般具有普遍性，从而促使软件公司不断解决这些问题，带动技术更新。  
  
　　基于以上6方面的分析考虑，结合严格的评审和适量的考题测试，福特汽车公司得出了类似本文上期(第二部分)的结论：Pro/Engineer是很好的造型软件，在已定型的系列化零部件造型方面极易发挥特长，但由于参数化技术的局限性，在结构形状不断变化的概念设计阶段却显得无能为力；I-deas Master Series是很好的机械工程软件体系。相对于参数化技术，SDRC的 变量化技术给设计者提供了更大的方便性和创造空间，其技术的发展更具潜力；SDRC提供C3P解决方案的综合实力是目前世界上最强的，PTC尚不具备完善的C3P能力；SDRC由于多年从事技术服务和咨询工作，对于工程的理解以及解决工程实际问题的能力较强；特别是SDRC长期服务于福特所表现出来的合作精神等。所以最终选择SDRC作为长期战略合作伙伴，双方签定了高达2.1亿美元的合同。福特及其配件厂商将在2000年底以前从SDRC公司购买约15,000套I-deas Master Series软件和约12,000套的Metaphase Series软件的使用权，成为世界CAD发展史上迄今为止最大的一次采购合同。这次选型是一次颇具代表性的CAD选型，对业界产生了深远的影响。
  
4. “福特效应”
  
　　伴随着大型汽车制造厂商开始选择主流软件的浪潮，很多汽车企业开始启动了自己的选型计划。他们各自的选型方式皆有不同，但以上福特所列的六个选型要点却都考虑在内。相近的选型要点必然得出类似的选型结果。继福特之后，又有了马自达、日产、雷诺、日野等等。在近三年这些新的大型选型过程中，SDRC公司赢得了约80%的合同，这种现象被业界评论家称之为“福特效应”。
  
　　一个有趣的现象是，在决胜阶段几乎都是SDRC与PTC展开最后争夺，因为只有这两种软件才真正代表着90年代CAD技术发展的最高水平。时至今日，PTC虽获得了相当多的汽车零配件厂商用户，却仍未获得重要的整车汽车制造厂商的订单。这就不难让人理解为什么PTC不惜举债而倾全力收购CV──CV的用户群和PDM产品是PTC急需的战略资源。
  
　　附表为近三年选择SDRC软件作为主要技术支撑的汽车业厂商。
  
　　全球主要汽车厂商选用SDRC CAD及PDM软件情况一览(1995-1998)
  
汽车制造厂商 国家 选用核心CAD软件 选用PDM软件 合同日期 合同额($万) 产品范围  
福特(Ford) 美国 I-deas Master Series Metapahse 1995/12/19 $20,700 整车  
日产(Nissan) 日本 I-deas Master Series Metapahse 1998/1/7 $10,000 整车  
雷诺(Renault) 法国 I-deas MS + Euclid Metapahse 1998/2/11 $3,500 整车  
马自达(Mazda) 日本 I-deas Master Series Metapahse 1996/12/19 $3,100 整车  
奔驰(M-Benz) 德国 CATIA Metapahse 1996/2/5 $600 整车  
克莱斯勒
(Chrysler) 美国 CATIA Metapahse 1998 　 整车  
数字流程
(DIPRO) 日本 I-deas Master Series Metapahse 1997/2/23 $6,500 配件  
日野(Hino) 日本 I-deas MS + TOGO Metapahse 1998/1 　 整车  
丰田(Toyota) 日本 TOGO-CAD(I-deas) 　 1997/2 　 整车  
本田(Honda) 日本 CATIA + I-deas MS 　 1997 　 整车  
现代(Hyundai) 韩国 CATIA + I-deas MS 　 1997/3 　 整车  
嘎斯(GAZ) 俄罗斯 I-deas Master Series 　 1996/2/13 　 整车  
塔塔(Tata) 印度 I-deas Master Series Metapahse 1996 　 整车  
Mahindra &
Mahidra 印度 I-deas Master Series 　 1997 　 整车  
帕金斯
(Perkins) 英国 CADDS5 + I-deas MS Metapahse 1996 　 发动机  
固特异
(Goodyear) 美国 I-deas Master Series Metapahse 1996 　 轮胎  
米其林
(Michelin) 法国 　 Metapahse 1997 　 轮胎  
Lear Corperation 美国 　 Metapahse 1997 　 配件  
PICO/Wisne 美国 I-deas Master Series Metapahse 1997/12/27 　 配件  
Johnson &
Johnson 美国 I-deas Master Series Metapahse 1996 　 配件  
Mack Truck 美国 　 Metapahse 1997/10 　 配件  
Allied Automotive 美国 　 Metapahse 1997 　 配件  
ITT Automotive 美国 　 Metapahse 1997 　 配件  
  
5. 汽车业人士如是说
  
　　福特公司副总裁Neil Ressler先生：“C3P是由福特主导的一次对设计自动化环境的重新武装，它具有十分重大的意义。我相信C3P项目将为福特带来 极大的竞争优势。”
  
　　福特C3P项目总经理Richard Riff博士：“我们已经超额完成任务。当我们开始时，不少业内人士说在4年时间内完成C3P几乎是不可能的。我们要证明他们是错的，我们会比原计划更快地实现这一目标。”
  
　　雷诺科技信息系统部主任Francois Pistre先生：“选择象SDRC这样世界级 的软件供应商，与马特拉一起参与我们车辆工程，将会帮助我们在雷诺成功地进行前所未有的、最广泛的产品设计及生产环境重组工作。融汇SDRC与马特拉的丰富的汽车专业经验以及来自双方的广泛的先进设计/制造技术，将使雷诺受益匪浅。这对保持雷诺在当今市场上的强有力的竞争地位是至关重要的。”
  
　　日产公司工程系统部的总经理Joji Madusa先生：“单一CAD/CAM/CAE系统可使车身曲面、动力总成、实体设计以及零部件设计实现标准化，这将使得整车开发全过程获得极大的并行性。”
  
　　日产董事会成员、业务过程革新部总经理Yoshimichi Urabe先生：“日产公司在全球范围内开发、制造和销售汽车产品。日产需要开发制造出让客户满意的车。为此，我们需要集我们所有之技术秘诀、过程知识以及具有全球性资源的优点来不断改进自身，以全新姿态进入下一个世纪。从这方面考虑，来自SDRC的I-DEAS和Metaphse技术将是帮助实现我们的目标──并行工程的 最有效的工具。在日产全球部门进行的业务过程革新，将改进产品质量、减少成本和缩短上市时间，这将是引人注目地改进全部产品性能的强大的驱动力，也是达到日产业务目标的关键因素。”
  
　　马自达项目总经理Mitsushiro Niimi先生：“在技术是第一生产力的今天， 要想在全球大市场中占有一席之地，必须不断地改进技术。马自达选择了I-DEAS Master Series是因为它在曲面造型、实体造型、仿真分析、制造、测 试和并行工程方面的强大功能，并且该软件是使马自达在数字改造计划中获益并急需的技术。我们对与SDRC公司业已建立的密切合作关系很满意。” “Metaphase Series 2 软件将能够使马自达在开发方面具有企业级的并行工程工具。这意味着我们的工程师将能够更密切的并肩工作，快捷、可靠地享用工程数据。采用这一并行工程手段将帮助马自达更有效地通讯，降低开发费用，缩短产品上市时间。”
  
6. 汽车业计算机应用未来发展趋势
  
　　高质量、低成本、更快的产品上市时间和更新的产品式样是企业注定要追求的共同目标。通过福特的选型案例以及上述汽车业人士的论述，我们至少看到了以下四个方面的汽车业计算机应用未来发展趋势：
  
　　· 改进企业过程──有效地利用企业资源，步入全球性大协作；  
　　· 核心式工程工具──实现电子(或数字)样机需要核心式的主模型技术；  
　　· 数据管理及控制──用PDM系统构建企业信息框架，实现企业级信息共享；  
　　· 集成的供应链──制造厂商与零配件供应商的日趋紧密的信息共享形成集成的供应链。  
  
　　以上发展趋势也可为其它制造业用户参考。
  
7. 结束语
  
　　温故而知新，知新而更上层楼。本文以连载形式回顾CAD技术30年的发展历史，讨论了当代主流CAD软件技术和应用状况。重点在于软件基础造型技术及软件体系结构，而未就各软件的一些实用性功能展开论述。每个提及的软件都具有相当的实用性。但是实用性毕竟与软件基础造型技术及软件体系结构是两码事，只有两方面都过得硬才能得以长期发展。不少软件在不同的历史阶段也曾占据过主导地位，其根本原因在于曾有过先进的指导思想，在当时技术上处于领先地位。但是技术的发展总是在不断地推陈出新，没有一项技术能够长盛不衰。停滞不前的技术将很快地淹没在历史的长河中。只有不断创新，才能在激烈的竞争中立于不败之地。
  
　　参数化技术和变量化技术是当今的主流CAD造型技术。参数化技术在今天仍具有一定的领先性和相当的代表性，竞争力仍然很强。但是参数化技术的许多缺陷已经逐渐被越来越多的人所了解。更新一代的变量化技术所带来的灵活性及方便性已不断得到人们的承认，随着自身技术的不断完善，已向参数化技术提出了严峻的挑战。今后的CAD技术市场将主要是这两种技术逐鹿中原。孰能执牛耳乎？读者当拭目以待。
  
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简析90年代主流CAD造型基础技术
  
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　　概述了约30年的CAD技术发展历史，其中各阶段主要技术特点为：
  
   
　　60年代：二维、三维线框造型；  
　　70年代：自由曲面造型；  
　　80年代中期至今：基于约束的实体造型。  
  
　　目前流行的CAD技术基础理论主要是以Pro/E为代表的参数化造型理论和以SDRC/I-DEAS为代表的变量化造型理论两大流派，它们都属于基于约束的实体造型技术。只有这两种理论是在近10年产生并且赢得了广泛的认同的。在这两种理论之前，基本上是以表面及线框造型技术为代表的无约束自由造型技术。
  
　　与基于约束造型理论曾同期并存的技术流派还有：
  
　　· 起源于英国的基于图表的造型；  
　　· APPLICON的自由度分析造型；  
　　· 基于AI的约束满意算法造型等。  
  
　　由于这些技术流派未能在造型效率、实用性及商业化上取得突破，因此一直未能在业界得到实质性的应用，不能算作主流技术。它们有些已成为历史遗迹，有些仍在探索之中。抛开这些非主流造型方法和十多年前的陈旧技术而不谈，我们仅就目前流行于90年代的参数化、变量化这两种主流造型技术做一些技术特点上的剖析及对比，以使读者对这两种技术有一些概貌性的了解。
  
1. 参数化造型技术的主要特点
  
　　在上一期本文已初步论及参数化造型技术的产生及发展过程。相对于在此之前的造型理论，参数化造型技术无疑是极大的进步。参数化造型是如何定义的呢？
  
　　参数化造型是由编程者预先设置一些几何图形约束，然后供设计者在造型时使用。与一个几何相关联的所有尺寸参数可以用来产生其它几何。其主要技术特点是：基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。
  
　　基于特征：将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造；
  
　　全尺寸约束：将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。造型必须以完整的尺寸参数为出发点(全约束)，不能漏注尺寸(欠约束)，不能多注尺寸(过约束)；
  
　　尺寸驱动设计修改：通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变；
  
　　全数据相关：尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。
  
　　采用这种技术的理由在于：它彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸的形式而牢牢地控制住。如打算修改零件形状时，只需编辑一下尺寸的数值即可实现形状上的改变。尺寸驱动已经成为当今造型系统的基本功能，无此功能的造型系统已无法生存。尺寸驱动在道理上容易理解，尤其对于那些习惯看图纸、以尺寸来描述零件的设计者是十分对路的。
  
　　工程关系(Engineering Relationship)如：重量、载荷、力、可靠性等关键设计参数，在参数化系统中不能作为约束条件直接与几何方程建立联系，它需要另外的处理手段。
  
2.　变量化造型技术的主要特点
  
　　变量化技术是在参数化的基础上又做了进一步改进后提出的设计思想。变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改的优点，但在约束定义方面做了根本性改变。
  
　　变量化技术将参数化技术中所需定义的尺寸“参数”进一步区分为形状约束和尺寸约束，而不是象参数化技术那样只用尺寸来约束全部几何。采用这种技术的理由在于：在大量的新产品开发的概念设计阶段，设计者首先考虑的是设计思想及概念，并将其体现于某些几何形状之中。这些几何形状的准确尺寸和各形状之间的严格的尺寸定位关系在设计的初始阶段还很难完全确定，所以自然希望在设计的初始阶段允许欠尺寸约束的存在。此外在设计初始阶段，整个零件的尺寸基准及参数控制方式如何处理还很难决定，只有当获得更多具体概念时，一步步借助已知条件才能逐步确定怎样处理才是最佳方案。
  
　　除考虑几何约束(Geometry Constrain)之外，变量化设计还可以将工程关系作为约束条件直接与几何方程联立求解，无须另建模型处理。
  
3. 两种造型技术之共同点
  
　　两种技术都属于基于约束的实体造型系统，都强调基于特征的设计、全数据相关，并可实现尺寸驱动设计修改，也都提供方法与手段来解决设计时所必须考虑的几何约束和工程关系等问题。由于这些内容大家比较容易理解，这里不再赘述。
  
　　以上这些表面上的共同点使得这两种系统看起来很类似，这也就导致了一般用户很难区分这两种系统，并经常将参数化及变量化技术混为一谈。事实上，两者之间有着基本的差异，而这些差异对今后CAD技术的发展以及用户的选型应用至关重要。这也正是本文论述试图所达到的目的。
  
4. 两种造型技术之基本区别──约束的处理
  
　　参数化技术在设计全过程中，将形状和尺寸联合起来一并考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制；变量化技术将形状约束和尺寸约束分开处理。
  
　　参数化技术在非全约束时，造型系统不许可执行后续操作；变量化技术由于可适应各种约束状况，操作者可以先决定所感兴趣的形状，然后再给一些必要的尺寸，尺寸是否注全并不影响后续操作。
  
　　参数化技术的工程关系不直接参与约束管理，而是另由单独的处理器外置处理；在变量化技术中，工程关系可以作为约束直接与几何方程耦合，最后再通过约束解算器统一解算。
  
　　由于参数化技术苛求全约束，每一个方程式必须是显函数，即所使用的变量必须在前面的方程式内已经定义过并赋值于某尺寸参数，其几何方程的求解只能是顺序求解；变量化技术为适应各种约束条件，采用联立求解的数学手段，方程求解顺序无所谓。
  
　　参数化技术解决的是特定情况(全约束)下的几何图形问题，表现形式是尺寸驱动几何形状修改；变量化技术解决的是任意约束情况下的产品设计问题，不仅可以做到尺寸驱动(Dimension-Driven)，亦可以实现约束驱动(Constrain-Driven)，即由工程关系来驱动几何形状的改变，这对产品结构优化是十分有意义的。
  
　　由此可见，是否要全约束以及以什么形式来施加约束恰恰是两种技术的分水岭。也许这个立论可以很好地回答多年来很多CAD用户经常问的一个问题：“参数化及变量化之间的区别究竟是什么？”
  
5. 不同的技术导致截然不同的应用
  
　　由于参数化系统的内在限定是求解特殊情况，因此系统内部必须将所有可能发生的特殊情况以程序全盘描述，这样，设计者就被系统寻求特殊情况解的技术限制了设计方法。
  
　　因此，参数化系统的指导思想是：你只要按照系统规定的方式去操作，系统保证你生成的设计的正确性及效率性，否则拒绝操作。造型过程是一个类似模拟工程师读图纸的过程，由关键尺寸、形体尺寸、定位尺寸一直到参考尺寸，待无一遗漏全部看懂(输入计算机)后，形体自然在脑海中(在屏幕上)形成。造型必须按部就班，过程必须严格。
  
　　这种思路及苛刻规定带来了相当的副作用。一是使用者必须遵循软件内在使用机制，如决不允许欠尺寸约束、不可以逆序求解等；二是当零件截面形状比较复杂时，参数化系统规定将所有尺寸表达出来的要求让设计者有点儿勉为其难，满屏幕的尺寸易让人有无从下手之感；三是由于只有尺寸驱动这一种修改手段，那么究竟改变哪一个(或哪几个)尺寸会导致形状朝着自己满意方向改变呢？这并非容易判断；另外，尺寸驱动的范围亦是有限制的，使用者要经常留神。如果给出了一个极不合理的尺寸参数，致使某特征变形过分，与其它特征相干涉，从而引起拓扑关系的改变，那仍然是有问题的。
  
　　因此从应用上来说，参数化系统特别适用于那些技术已相当稳定成熟的零配件行业。这样的行业，零件的形状改变很少，经常只需采用类比设计，即形状基本固定，只需改变一些关键尺寸就可以得到新的系列化设计结果。再者就是由二维到三维的抄图式设计，图纸往往是绝对符合全约束条件的。
  
　　变量化系统的指导思想是：设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式，允许采用不完全尺寸约束，只给出必要的设计条件，这种情况下仍能保证设计的正确性及效率性，因为系统分担了很多繁杂的工作。造型过程是一个类似工程师在脑海里思考设计方案的过程，满足设计要求的几何形状是第一位的，尺寸细节是后来才逐步精确完善的。设计过程相对自由宽松，设计者可以有更多的时间和精力去考虑设计方案，而无须过多关心软件的内在机制和设计规则限制，这符合工程师的创造性思维规律，所以变量化系统的应用领域也更广阔一些。除了一般的系列化零件设计，变量化系统在做概念设计时特别得心应手，比较适用于新产品开发、老产品改形设计这类创新式设计。
  
6. 其它技术差异──特征的管理
  
　　参数化技术在整个造型过程中，将所构造的形体中用到的全部特征按先后顺序串联式排列，这主要是检索方便。在特征序列中，每一个特征与前一个特征都建立了明确的依附关系。但是，当有时因设计要求需要修改或去掉前一个特征时，则其子特征被架空，这样极易引起数据库混乱，导致与其相关的后续特征受损失。如深究其原因，还是由于全尺寸约束的条件不满足及特征管理不完善所致。这是参数化技术目前存在的比较大的缺陷。
  
　　变量化技术突破了这种限制。它采用历史树表达方式，各特征以树状结构挂在零件的“根”上，每特征除了与前面特征保持关联外，同时与系统全局坐标系建立联系。前一特征更改时，后面特征会自动更改，保持全过程相关性。同时，一旦发生前一特征被删除，后面特征失去定位基准时，两特征之间的约束随之自动解除，系统会通过联立求解方程式自动在全局坐标系下给它确定位置，后面特征不会受任何影响。这是针对参数化技术的缺陷进行深入研究后提出的更好的解决方案。树状结构还许可将复杂零件拆分成数个零件然后合并到一起。它清楚地记录了设计过程，便于进行修改，有利于多人的协同设计。
  
7. VGX技术──设计就是修改
  
　　谈到变量化技术，就不能不提及到SDRC的VGX技术。VGX是Variational Geometry Extended(超变量化几何)的缩写，是变量化技术发展的一个里程碑。它的思想最早体现在I-DEAS Master Series第一版的变量化构图中，历经变量化整形、变量化方程、变量化扫掠几个发展阶段后，引申应用到具有复杂表面的三维变量化特征之中。
  
　　设计过程，从来都是一个不断改进、不断完善的过程。也可以说设计就是修改，或更进一步说，设计就是灵活的修改。VGX正是充分利用了形状约束和尺寸约束分开处理、无需全约束的灵活性，让设计者可以针对零件上的任意特征直接以拖动方式非常直观地、实时地进行图示化编辑修改，在操作上特别简单方便，最直接地体现出设计者的创作意图，给设计者带来了空前的易用性。
  
　　VGX克服了参数化技术中几个重要缺陷。国际著名咨询公司D.H. Brown评价到“VGX将直接几何描述和历史树描述这两种目前最好的造型技术创造性地结合起来，这意味着用户只需在一个主模型中，就可以动态地捕捉设计、分析和制造的意图并一气呵成地进行操作。显然，VGX极大地改进了交互操作的直观性及可靠性，从而更易于使用，使设计更富有效率。”
  
　　如仔细归纳，VGX对设计有如下明显的好处：
  
　　· 不要求“全尺寸约束”，在全约束及欠约束的情况下均可顺利完成造型；  
　　· 模型修改可以基于造型历史树亦可以超越造型历史树，例如不同“树干”上的特征可以直接建立约束关系；  
　　· 可直接编辑3D实体特征，无需回到生成此特征的2D线框初始状态；  
　　· 可就地以拖动方式修改3D实体模型，而不是仅用尺寸驱动一种修改方式；  
　　· 拖动时(Drag)显现任意多种设计方案，而不是尺寸驱动一次仅得到一个方案；放下时(Drop)即完成形状修改，尺寸随之自动更改；  
　　· 以拖动方式编辑3D实体模型时，可以直观地预测与其它特征的关系，控制模型形状按需要的方向改变，不象尺寸驱动那样无法准确预估驱动后的结果；  
　　· 模型修改许可形状及拓扑关系发生变化，而并非仅是尺寸的数据发生变化。  
  
8. 变量化技术的其它特点──动态引导器
  
　　动态引导器(Dynamic Navigator)是SDRC为实现变量化技术，很早就提供使用的一个辅助工具。它是一个智能化的操作参谋，以直观的交互形式与用户同步思考。在光标所指之处，它自动拾取、判断所有的模型元素的种类及相对空间位置，自动增加有利约束，理解设计者的设计意图，记忆常用的步骤，并预计下一步要做的工作，大量节省了设计时间。没有动态引导器，VGX的实现是极其困难的。
  
　　动态引导器的另一个更具前景的应用是实现“拖放式造型”(Drag-and-Drop Modeling)，分得细一点是：
  
　　“拖放式线框造型” (Drag-and-Drop Wireframe Modeling)  
　　“拖放式零件造型” (Drag-and-Drop Part Modeling)  
　　“拖放式装配造型” (Drag-and-Drop Assembly Modeling)  
  
　　以后更进一步达到智能化造型系统。SDRC的I-DEAS目前已部分实现了上述功能。而参数化系统由于不具备动态引导器以及自身的理论限制，使得它还无法去开发这些功能。限于篇幅，这里不再展开论述。
  
9. 变量化技术的其它特点──主模型
  
　　SDRC在I-DEAS Master Series首创了主模型技术。主模型技术是变量化技术的基础，是完整的产品定义。它包括如下内容：
  
　　几何信息、形状特征、变量化尺寸、拓扑关系、几何约束、装配顺序、装配、设计历史树、工程方程、性能描述、尺寸及形位公差、表面粗糙度、应用知识、绘图、样件及刀具设计、卡具及工装设置、加工参数、运动关系、设计规则、仿真分析结果、数控加工走刀路径、工艺信息描述等等。
  
　　由此可见，主模型所包含的内容是非常丰富的。它不仅统一了软件数据结构，还提供了有关产品设计的更全面的定义，如工艺信息等。
  
　　主模型技术彻底突破了以往CAD技术的局限，成功地将曲面和实体表达方式融为一体，即，曲面是零厚度的实体，当一组曲面封闭以后，就形成实体；实体上的任何一个平面亦可以随时按需求“一点一拖”而拉成一张曲面，曲面与实体有机地结合起来，其间并不受制于尺寸约束；这样在整个产品设计全过程中，数据结构完全一致，为协同设计和并行工程打下了良好的基础，也使得在参数化技术中长期悬而未决的曲面问题得以较好地解决，为变量化系统在汽车和航太工业的大规模应用铺平了道路。
  
10. 小结
  
　　综上所述，可以看出，变量化技术是一种设计方法。它将几何图形约束与工程方程耦合在一起联立求解，以图形学理论和强大的计算机数值解析技术为设计者提供约束驱动能力。参数化技术是一种建摸技术，应用于非耦合的几何图形和简易方程式的顺序求解，用特殊情况找寻原理和解释技术，为设计者提供尺寸驱动能力。从技术的理论深度上来说，变量化技术要比参数化技术高一个档次。
  
　　两种技术的最根本的区别在于是否要全约束以及以什么形式来施加约束。
  
　　两种技术的应用领域亦由于技术上的差异而不同。除去双方重叠的常规用户外，参数化技术的主要用户多集中于零配件和系列化产品行业；变量化技术主要用户多集中在整机、整车行业，侧重产品系统级的设计开发。
  
　　目前，变量化技术和参数化技术还都在不断地丰富和完善自身。90年代的CAD大舞台一直是这两种技术在唱主角。但是明显看得出，参数化技术的回旋余地已越来越小，而变量化技术的发展空间却还十分广阔。笔者相信，从现在起到进入21世纪初的数年内，将一定是变量化技术大发展的时期。
  
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相关文献二：  
   
  
   
  
简析90年代主流CAD造型基础技术
  
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　　概述了约30年的CAD技术发展历史，其中各阶段主要技术特点为：
  
   
　　60年代：二维、三维线框造型；  
　　70年代：自由曲面造型；  
　　80年代中期至今：基于约束的实体造型。  
  
　　目前流行的CAD技术基础理论主要是以Pro/E为代表的参数化造型理论和以SDRC/I-DEAS为代表的变量化造型理论两大流派，它们都属于基于约束的实体造型技术。只有这两种理论是在近10年产生并且赢得了广泛的认同的。在这两种理论之前，基本上是以表面及线框造型技术为代表的无约束自由造型技术。
  
　　与基于约束造型理论曾同期并存的技术流派还有：
  
　　· 起源于英国的基于图表的造型；  
　　· APPLICON的自由度分析造型；  
　　· 基于AI的约束满意算法造型等。  
  
　　由于这些技术流派未能在造型效率、实用性及商业化上取得突破，因此一直未能在业界得到实质性的应用，不能算作主流技术。它们有些已成为历史遗迹，有些仍在探索之中。抛开这些非主流造型方法和十多年前的陈旧技术而不谈，我们仅就目前流行于90年代的参数化、变量化这两种主流造型技术做一些技术特点上的剖析及对比，以使读者对这两种技术有一些概貌性的了解。
  
1. 参数化造型技术的主要特点
  
　　在上一期本文已初步论及参数化造型技术的产生及发展过程。相对于在此之前的造型理论，参数化造型技术无疑是极大的进步。参数化造型是如何定义的呢？
  
　　参数化造型是由编程者预先设置一些几何图形约束，然后供设计者在造型时使用。与一个几何相关联的所有尺寸参数可以用来产生其它几何。其主要技术特点是：基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。
  
　　基于特征：将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造；
  
　　全尺寸约束：将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。造型必须以完整的尺寸参数为出发点(全约束)，不能漏注尺寸(欠约束)，不能多注尺寸(过约束)；
  
　　尺寸驱动设计修改：通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变；
  
　　全数据相关：尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。
  
　　采用这种技术的理由在于：它彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸的形式而牢牢地控制住。如打算修改零件形状时，只需编辑一下尺寸的数值即可实现形状上的改变。尺寸驱动已经成为当今造型系统的基本功能，无此功能的造型系统已无法生存。尺寸驱动在道理上容易理解，尤其对于那些习惯看图纸、以尺寸来描述零件的设计者是十分对路的。
  
　　工程关系(Engineering Relationship)如：重量、载荷、力、可靠性等关键设计参数，在参数化系统中不能作为约束条件直接与几何方程建立联系，它需要另外的处理手段。
  
2.　变量化造型技术的主要特点
  
　　变量化技术是在参数化的基础上又做了进一步改进后提出的设计思想。变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改的优点，但在约束定义方面做了根本性改变。
  
　　变量化技术将参数化技术中所需定义的尺寸“参数”进一步区分为形状约束和尺寸约束，而不是象参数化技术那样只用尺寸来约束全部几何。采用这种技术的理由在于：在大量的新产品开发的概念设计阶段，设计者首先考虑的是设计思想及概念，并将其体现于某些几何形状之中。这些几何形状的准确尺寸和各形状之间的严格的尺寸定位关系在设计的初始阶段还很难完全确定，所以自然希望在设计的初始阶段允许欠尺寸约束的存在。此外在设计初始阶段，整个零件的尺寸基准及参数控制方式如何处理还很难决定，只有当获得更多具体概念时，一步步借助已知条件才能逐步确定怎样处理才是最佳方案。
  
　　除考虑几何约束(Geometry Constrain)之外，变量化设计还可以将工程关系作为约束条件直接与几何方程联立求解，无须另建模型处理。
  
3. 两种造型技术之共同点
  
　　两种技术都属于基于约束的实体造型系统，都强调基于特征的设计、全数据相关，并可实现尺寸驱动设计修改，也都提供方法与手段来解决设计时所必须考虑的几何约束和工程关系等问题。由于这些内容大家比较容易理解，这里不再赘述。
  
　　以上这些表面上的共同点使得这两种系统看起来很类似，这也就导致了一般用户很难区分这两种系统，并经常将参数化及变量化技术混为一谈。事实上，两者之间有着基本的差异，而这些差异对今后CAD技术的发展以及用户的选型应用至关重要。这也正是本文论述试图所达到的目的。
  
4. 两种造型技术之基本区别──约束的处理
  
　　参数化技术在设计全过程中，将形状和尺寸联合起来一并考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制；变量化技术将形状约束和尺寸约束分开处理。
  
　　参数化技术在非全约束时，造型系统不许可执行后续操作；变量化技术由于可适应各种约束状况，操作者可以先决定所感兴趣的形状，然后再给一些必要的尺寸，尺寸是否注全并不影响后续操作。
  
　　参数化技术的工程关系不直接参与约束管理，而是另由单独的处理器外置处理；在变量化技术中，工程关系可以作为约束直接与几何方程耦合，最后再通过约束解算器统一解算。
  
　　由于参数化技术苛求全约束，每一个方程式必须是显函数，即所使用的变量必须在前面的方程式内已经定义过并赋值于某尺寸参数，其几何方程的求解只能是顺序求解；变量化技术为适应各种约束条件，采用联立求解的数学手段，方程求解顺序无所谓。
  
　　参数化技术解决的是特定情况(全约束)下的几何图形问题，表现形式是尺寸驱动几何形状修改；变量化技术解决的是任意约束情况下的产品设计问题，不仅可以做到尺寸驱动(Dimension-Driven)，亦可以实现约束驱动(Constrain-Driven)，即由工程关系来驱动几何形状的改变，这对产品结构优化是十分有意义的。
  
　　由此可见，是否要全约束以及以什么形式来施加约束恰恰是两种技术的分水岭。也许这个立论可以很好地回答多年来很多CAD用户经常问的一个问题：“参数化及变量化之间的区别究竟是什么？”
  
5. 不同的技术导致截然不同的应用
  
　　由于参数化系统的内在限定是求解特殊情况，因此系统内部必须将所有可能发生的特殊情况以程序全盘描述，这样，设计者就被系统寻求特殊情况解的技术限制了设计方法。
  
　　因此，参数化系统的指导思想是：你只要按照系统规定的方式去操作，系统保证你生成的设计的正确性及效率性，否则拒绝操作。造型过程是一个类似模拟工程师读图纸的过程，由关键尺寸、形体尺寸、定位尺寸一直到参考尺寸，待无一遗漏全部看懂(输入计算机)后，形体自然在脑海中(在屏幕上)形成。造型必须按部就班，过程必须严格。
  
　　这种思路及苛刻规定带来了相当的副作用。一是使用者必须遵循软件内在使用机制，如决不允许欠尺寸约束、不可以逆序求解等；二是当零件截面形状比较复杂时，参数化系统规定将所有尺寸表达出来的要求让设计者有点儿勉为其难，满屏幕的尺寸易让人有无从下手之感；三是由于只有尺寸驱动这一种修改手段，那么究竟改变哪一个(或哪几个)尺寸会导致形状朝着自己满意方向改变呢？这并非容易判断；另外，尺寸驱动的范围亦是有限制的，使用者要经常留神。如果给出了一个极不合理的尺寸参数，致使某特征变形过分，与其它特征相干涉，从而引起拓扑关系的改变，那仍然是有问题的。
  
　　因此从应用上来说，参数化系统特别适用于那些技术已相当稳定成熟的零配件行业。这样的行业，零件的形状改变很少，经常只需采用类比设计，即形状基本固定，只需改变一些关键尺寸就可以得到新的系列化设计结果。再者就是由二维到三维的抄图式设计，图纸往往是绝对符合全约束条件的。
  
　　变量化系统的指导思想是：设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式，允许采用不完全尺寸约束，只给出必要的设计条件，这种情况下仍能保证设计的正确性及效率性，因为系统分担了很多繁杂的工作。造型过程是一个类似工程师在脑海里思考设计方案的过程，满足设计要求的几何形状是第一位的，尺寸细节是后来才逐步精确完善的。设计过程相对自由宽松，设计者可以有更多的时间和精力去考虑设计方案，而无须过多关心软件的内在机制和设计规则限制，这符合工程师的创造性思维规律，所以变量化系统的应用领域也更广阔一些。除了一般的系列化零件设计，变量化系统在做概念设计时特别得心应手，比较适用于新产品开发、老产品改形设计这类创新式设计。
  
6. 其它技术差异──特征的管理
  
　　参数化技术在整个造型过程中，将所构造的形体中用到的全部特征按先后顺序串联式排列，这主要是检索方便。在特征序列中，每一个特征与前一个特征都建立了明确的依附关系。但是，当有时因设计要求需要修改或去掉前一个特征时，则其子特征被架空，这样极易引起数据库混乱，导致与其相关的后续特征受损失。如深究其原因，还是由于全尺寸约束的条件不满足及特征管理不完善所致。这是参数化技术目前存在的比较大的缺陷。
  
　　变量化技术突破了这种限制。它采用历史树表达方式，各特征以树状结构挂在零件的“根”上，每特征除了与前面特征保持关联外，同时与系统全局坐标系建立联系。前一特征更改时，后面特征会自动更改，保持全过程相关性。同时，一旦发生前一特征被删除，后面特征失去定位基准时，两特征之间的约束随之自动解除，系统会通过联立求解方程式自动在全局坐标系下给它确定位置，后面特征不会受任何影响。这是针对参数化技术的缺陷进行深入研究后提出的更好的解决方案。树状结构还许可将复杂零件拆分成数个零件然后合并到一起。它清楚地记录了设计过程，便于进行修改，有利于多人的协同设计。
  
7. VGX技术──设计就是修改
  
　　谈到变量化技术，就不能不提及到SDRC的VGX技术。VGX是Variational Geometry Extended(超变量化几何)的缩写，是变量化技术发展的一个里程碑。它的思想最早体现在I-DEAS Master Series第一版的变量化构图中，历经变量化整形、变量化方程、变量化扫掠几个发展阶段后，引申应用到具有复杂表面的三维变量化特征之中。
  
　　设计过程，从来都是一个不断改进、不断完善的过程。也可以说设计就是修改，或更进一步说，设计就是灵活的修改。VGX正是充分利用了形状约束和尺寸约束分开处理、无需全约束的灵活性，让设计者可以针对零件上的任意特征直接以拖动方式非常直观地、实时地进行图示化编辑修改，在操作上特别简单方便，最直接地体现出设计者的创作意图，给设计者带来了空前的易用性。
  
　　VGX克服了参数化技术中几个重要缺陷。国际著名咨询公司D.H. Brown评价到“VGX将直接几何描述和历史树描述这两种目前最好的造型技术创造性地结合起来，这意味着用户只需在一个主模型中，就可以动态地捕捉设计、分析和制造的意图并一气呵成地进行操作。显然，VGX极大地改进了交互操作的直观性及可靠性，从而更易于使用，使设计更富有效率。”
  
　　如仔细归纳，VGX对设计有如下明显的好处：
  
　　· 不要求“全尺寸约束”，在全约束及欠约束的情况下均可顺利完成造型；  
　　· 模型修改可以基于造型历史树亦可以超越造型历史树，例如不同“树干”上的特征可以直接建立约束关系；  
　　· 可直接编辑3D实体特征，无需回到生成此特征的2D线框初始状态；  
　　· 可就地以拖动方式修改3D实体模型，而不是仅用尺寸驱动一种修改方式；  
　　· 拖动时(Drag)显现任意多种设计方案，而不是尺寸驱动一次仅得到一个方案；放下时(Drop)即完成形状修改，尺寸随之自动更改；  
　　· 以拖动方式编辑3D实体模型时，可以直观地预测与其它特征的关系，控制模型形状按需要的方向改变，不象尺寸驱动那样无法准确预估驱动后的结果；  
　　· 模型修改许可形状及拓扑关系发生变化，而并非仅是尺寸的数据发生变化。  
  
8. 变量化技术的其它特点──动态引导器
  
　　动态引导器(Dynamic Navigator)是SDRC为实现变量化技术，很早就提供使用的一个辅助工具。它是一个智能化的操作参谋，以直观的交互形式与用户同步思考。在光标所指之处，它自动拾取、判断所有的模型元素的种类及相对空间位置，自动增加有利约束，理解设计者的设计意图，记忆常用的步骤，并预计下一步要做的工作，大量节省了设计时间。没有动态引导器，VGX的实现是极其困难的。
  
　　动态引导器的另一个更具前景的应用是实现“拖放式造型”(Drag-and-Drop Modeling)，分得细一点是：
  
　　“拖放式线框造型” (Drag-and-Drop Wireframe Modeling)  
　　“拖放式零件造型” (Drag-and-Drop Part Modeling)  
　　“拖放式装配造型” (Drag-and-Drop Assembly Modeling)  
  
　　以后更进一步达到智能化造型系统。SDRC的I-DEAS目前已部分实现了上述功能。而参数化系统由于不具备动态引导器以及自身的理论限制，使得它还无法去开发这些功能。限于篇幅，这里不再展开论述。
  
9. 变量化技术的其它特点──主模型
  
　　SDRC在I-DEAS Master Series首创了主模型技术。主模型技术是变量化技术的基础，是完整的产品定义。它包括如下内容：
  
　　几何信息、形状特征、变量化尺寸、拓扑关系、几何约束、装配顺序、装配、设计历史树、工程方程、性能描述、尺寸及形位公差、表面粗糙度、应用知识、绘图、样件及刀具设计、卡具及工装设置、加工参数、运动关系、设计规则、仿真分析结果、数控加工走刀路径、工艺信息描述等等。
  
　　由此可见，主模型所包含的内容是非常丰富的。它不仅统一了软件数据结构，还提供了有关产品设计的更全面的定义，如工艺信息等。
  
　　主模型技术彻底突破了以往CAD技术的局限，成功地将曲面和实体表达方式融为一体，即，曲面是零厚度的实体，当一组曲面封闭以后，就形成实体；实体上的任何一个平面亦可以随时按需求“一点一拖”而拉成一张曲面，曲面与实体有机地结合起来，其间并不受制于尺寸约束；这样在整个产品设计全过程中，数据结构完全一致，为协同设计和并行工程打下了良好的基础，也使得在参数化技术中长期悬而未决的曲面问题得以较好地解决，为变量化系统在汽车和航太工业的大规模应用铺平了道路。
  
10. 小结
  
　　综上所述，可以看出，变量化技术是一种设计方法。它将几何图形约束与工程方程耦合在一起联立求解，以图形学理论和强大的计算机数值解析技术为设计者提供约束驱动能力。参数化技术是一种建摸技术，应用于非耦合的几何图形和简易方程式的顺序求解，用特殊情况找寻原理和解释技术，为设计者提供尺寸驱动能力。从技术的理论深度上来说，变量化技术要比参数化技术高一个档次。
  
　　两种技术的最根本的区别在于是否要全约束以及以什么形式来施加约束。
  
　　两种技术的应用领域亦由于技术上的差异而不同。除去双方重叠的常规用户外，参数化技术的主要用户多集中于零配件和系列化产品行业；变量化技术主要用户多集中在整机、整车行业，侧重产品系统级的设计开发。
  
　　目前，变量化技术和参数化技术还都在不断地丰富和完善自身。90年代的CAD大舞台一直是这两种技术在唱主角。但是明显看得出，参数化技术的回旋余地已越来越小，而变量化技术的发展空间却还十分广阔。笔者相信，从现在起到进入21世纪初的数年内，将一定是变量化技术大发展的时期。
  
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· 软件公司的独立性及财政情况：财政情况独立、良好的软件公司才能够持续不断地开发出新的软件技术；
  
就因为这一条,福特大概想不到当年的选择会有今天的结果.面向21世纪的“福特2000年”长远发展规划,在2002年,又要做重新的选择,这次不知又会产生
什么样的影响.

回头看看历史文献，发现真的很有意思。

其实也不能说ford选择错误，只是世界变化快，所以我们各人也要不断学习，提升水平才行，现在回头看看以前写的一些文章，的确有很大的局限性。

①提供全面解决方案能力
我们选择的软件必须满足汽车产品开发和制造的全过程，从车身风格设计、车身详细结构、底盘详细结构、电气、管路设计工程分析到数控加工；以及和PDM数据管理的集成。有良好汽车工业背景的软件，更能符合我们的需要。
②核心算法和建模方式
一个现代软件的核心算法是该软件所有应用模块的基础；CAD/CAM/CAE软件大部分已采用Nurbs算法，Nurbs算法是一种先进的算法，它能精确描述包括圆锥曲线和曲面以及自由曲线和曲面在内的所有曲线和曲面，虽然算法复杂，但其表达几何外形能力、修改方便性特强，况且现在计算机硬件能力已能绰绰有余,足以胜任。
而Bezier算法是一种相对陈旧的算法，虽然算法简单，但其几何表达能力不如Nurbs。在有些情况下只能彩近似的方式去描述几何体。
对于建模方式，我们认为复合建模方式更能符合汽车主机厂的需要。纯参数化建模系统不能完全解决工程上所有的问题，尤其是汽车车身，有时反而束缚了我们的手脚。
在几何建模方面，我们要求软件有良好的曲面能力和实体建模能力，具有A级曲面生成能力，同时曲面和实体自由和完善转换与结合，也就是说良好曲面能力是手段，生成精确实体是目的。精确的实体模型才是对零部件完美的、完整的描述。
③CAM能力
产品质量很大程度取决于模具制造水平，我们选择的软件必须具有良好的CAM（计算机辅助加工）能力，除必须方便地生成3轴、5轴加工刀路外，还应具有高速铣功能，以充分发挥我厂先进的数控高速铣床的能力。
④集成性
我们所选择的软件其各个模块应具有良好的集成性，各模块之间无缝连接、自由切换、统一在同一环境下。
⑤面向过程的能力
软件应能提供一个面向整个工作流程、团队协同工作的环境，而不仅仅是一个只面向零部件的设计，各自独立的单兵作战方式。因为现代的产品越来越复杂，需要多个工程师协同工作。
⑥易用性
软件除具有强大的功能，还应当具良好的人机交互界面，易于使用，易于推广普及。如果软件很难用，即使功能强，也只能是少数人，少数专家的“贵族化”软件。我们应当让大多数工程师在他们桌面上用上好用的软件工具，使他花较少的精力就能掌握软件，专注于他们的设计，以产生规模效益。
⑦技术服务支持能力
这里包括两方面的能力：一个是对软件使用的技术支持，另外一个也是更重要的应当具有行业的应用经验。
⑧良好的开放性
这里的开放性有3个方面：
a.  提供良好的二次开发工具，支持主流的开发语言C、C++、VB、VC等，比较容易进行用户化、本地化。
b.  具有各种标准的接口如IGES、STEP和其它一些CAD/CAM/CAE软件专用接口，保护用户原有的投资和数据。
c.  硬件平台全开放，适应于Unix工作站和NT平台，以节约硬件的投资和硬件的维护成本。
⑨成本预算
因为我们要推普及CAD/CAM/CAE技术，成本太高显然是不利的，要尽可能减少软件采购的成本，同时也要让软件供应商有合理的利润，使他们能够有好的发展，以使其给我们提供更好技术服务，互惠互利。

个人意见：
Pro/Engineer是PTC公司的主要产品，自1985年推向市场，其参数化概念席卷全球，给CAD界带来前所未有之轰动。该软件短小精悍，同时在产品策略上走开放平台道路，并率先向PC机（NT平台）移植，该软件采用Nurbs算法和纯参数化建模，在零部件设计上有独到之处，在中小企业中占了极大的份额。但纵观汽车制造业和飞机制造业，PTC始终未得其门。原因在于Pro/E软件复杂曲面能力较弱、CAM的能力也很差，在大装配上更是先天不足，因此，它不能覆盖汽车业的整个流程，还没有哪一家国际上著名的汽车厂选择它做为主流软件。后来PTC 收购CDRS软件以增加其车身风格设计能力，然后又购并了CV公司，期望渗透到飞机和汽车二大领域，但收效甚微。近期又购并了ICEM软件以增强其A级曲面能力。PTC公司的策略是CV继续发展，而将CDRS和ICEM集成进Pro/E。但CDRS和ICEM是传统的曲面建模方式，与Pro/E的全参化思想概念是不同的，因此集成是困难的。CDRS是风格设计软件，虽说已集成进Pro/E，但集成度是松散的，感觉仍是两套体系。ICEM尚未集成。PTC公司不断购并其它CAD厂商的软件，也反映该软件一开始就不够全面，没有全面的解决方案。
  
I-deas软件是SDRC公司产品，SDRC最早从事CAE（工程分析）领域研究，取得较好成绩，其后看到CAD市场巨大潜力，同时进入到CAD领域，其核心算法也是Nurbs，并推出动态导引器和变量化几何（跟参数化类似）为基础的实体建模，也是一种复合建模方式，在系统的易操作性上和效率上有优势，硬件平台也是全开放的（Unix和NT），是一个优秀的软件，美国福特Ford公司选定它为自己的标准软件平台。但I-deas曲面功能和UG和CATIA相比有差距，同时SDRC公司并不重视中国市场，I-deas软件在国内以代理为主，国内的技术支持服务一直口碑不佳，技术支持能力很差。
让我们再来看一看CATIA和UG。
CATIA是法国Dassault公司开发，由IBM公司负责其全球销售和技术支持服务。一度在飞机制造业与UG平分秋色，在汽车业有很多成功的例子，尤其在欧洲市场的汽车行业。CATIA在汽车业上的成功得益IBM公司的强有力背景和超强的市场营销能力。CATIA最早成功开发出A类曲面设计能力，使欧洲许多汽车厂采用CATIA进行车身设计和整车开发。CATIA软件在国外的应用和维护主要依赖于IBM 行业专家、顾问组的支持服务，需要很高的应用和维护成本。
  
但我们在使用过程中也发现，CATIA虽然功能全面，但很多功能并不是最好的，并且CATIA软件（包括版本4和版本5）是4家软件中唯一仍采用Bezier落后算法为核心的软件，这是由它沉重的老用户的包袱负担所至，也正因为如此，CATIA采用新技术的步伐总是慢了半拍，如CATIA版本5才开始采用C++、OPENGL、OLE等新技术和向Windows NT平台移植，而UG、PRO/E、I-deas在几年前就已采用这些技术。CATIA的强项在于它的曲面，但其曲面构造是传统方式的，不具有相关性的，修改较困难，虽从4.1.8版开发了SKIN模块（相关性曲面），但功能很弱。实体功能和参数化功能以及相关性方面则跟Pro/E和UG有很大距离。同时，CATIA的用户界面非常不友好，概念繁多，掌握起来非常不易，再加上IBM在国内CATIA的技术支持又不够，买了软件，人就不见了。
CATIA软件的开放性不好，最先只能在IBM大型主机和IBM RS/6000工作站上运行，同时与其他CAD/CAM/CAE软件接口、数据交换也不好，近期推出的CATIA版本V5能在NT平台运行，虽然易用性、结构有改进，但仅仅搭好一个大的框架，且仍旧采用旧的Bezier算法，功能不能和工作站上的4版本相比，许多模块如曲面、CAM、CAE还没有。CATIA V5软件结构、概念完全不同于CATIA  4版本，是两个不同的软件，数据的互通性不好。估计今后两年是IBM对CATIA软件的调整期，CATIA软件发展方向目前尚不明确。
UG全称为Unigraphics，起源于美国麦道公司，其特点是工程背景较深，之后被美国通用汽车公司GM选中，作为GM的主流软件，并进一步由GM指定其IT子公司EDS公司将UG收购，成为EDS公司的一个部门。1993年推出的UG V10版是UG的一个里程碑，彻底改造了原来的体系结构和用户界面，推出了目前领导潮流的复合建模体系。GM随之在再次比较CATIA和UG后将UG定为GM的企业CAD标准，下达到所有GM所属企业及零部件供应商。在国内汽车业也有很多的成功用户，UG在国内的技术支持一直口碑较好；本地化工作是四家公司中最好的。
UG采用Parasolid（基于Nurbs算法的实体）几何建模核心，同时又将通用汽车公司内部使用的汽车车身开发软件CGS移植到UG中，使UG的A类曲面的功能大大增加，同时曲面和实体的结合完美无缺，很多方面甚至超过了CATIA的曲面，而且UG的自由曲面生成后是具有相关性的，修改容易。UG/Wave模块将参数化、面向产品全过程的相关性方面推到了一个新的高度，使我们能够很容易建立起一个并行协同的工作环境。
UG的CAM历来被业界认为最强的，是四个软件中唯一具有高速铣功能的软件。
UG的开放性较好，Unix工作站NT平台均适宜，在NT平台上运行的效果较其他软件好，大大节省用户的投资。

以上讨论主要针对大一些的企业，小企业的选型参数要有所变动。

其实我觉得EDS把I-DEAS发扬光大好过吃了然后消化掉，这样起码能保住像ford等一些
大客户，而且I-DEAS也是一个很有竞争力的软件，可惜啊！