我的工程实践使我可以使用非常不同的CAD产品（ProE，UG，SolidW，Revit，Advance steel，AutoCAD，MachCAD，SCAD）。 我一直在使用一些工具，如果需要进行检查或分析，我会不时使用其他工具。 了解设计工具主要是对程序逻辑语言的理解，如果您拥有多个程序，那么研究其余程序并不困难，因为实际上只有图标及其位置会发生变化。 您知道的程序越多，可以解决的具体任务就越多。 使用CAD的十年实践使我对它们的发展有了一些想法，我真的很想分享这一点。
根据其内部逻辑和功能，CAD系统可以分为三个级别：
-具有封闭结构数学模型的低级系统。 这些是绘图机。 它们的逻辑非常简单-实际上，您不仅可以用铅笔在纸上绘制，而且可以在矢量空间上绘制。 构造的所有逻辑完全来自您的考虑。 要使用这些程序，您必须已经确定了对象的大小，它们的特征和几何形状。 即 所有绘图都会减少到针对所需图像的多次绘图（调整）。 当然，所有这些都会导致大量错误。 但是，将各种智能模板用于典型任务（房间布局，金属结构）可大大简化此绘制方法。
例如，为了符合GOST和SNiP，SPDS模板非常适合。 这些设计系统（AutoCAD，Compass，Sketchup等）更适用于建筑图纸，在该图纸中，大多数规范和规则已经编写完毕，实际上，整个设计空间都围绕着已经发明的节点，连接，剖面等。 所有这些都带来了一种新的设计方法-这是BIM技术，应将其扩展到范围之外，因为其逻辑与其他设计系统非常不同。 一会儿关于她。
-中级系统（最著名的是SolidWorks，尽管近年来它已广泛应用于高级系统以及Invertor等）。 他们有一个开放的数学模型（模型树）。 即 在工程图的任何阶段，您都可以跟踪施工的先前步骤。 这些系统及其逻辑从根本上不同于低层系统。 在这里，您将使用实体工作。 即 该模型的数学方法结合了构造对象的几何形状的完整性，并且“硬度”的任何交集或不匹配都是不可能的。 因此，术语“实体建模”。 实际上，工程师在这些程序中工作时，会处理这些模型的电子副本，这使您可以将装配逻辑应用于设计。 由于这将在生产中发生，因此应在模型中实施。 这消除了许多问题，并减少了设计错误的数量。 但是，在这种情况下，工程师本人需要有关设计对象的要求领域的广泛知识。 与第一级系统相比，这些系统朝着降低设计工作的复杂性迈出了重要的一步，但是并没有解决通过参数优化产品的问题，这是由顶级系统完成的。
-具有开放式结构数学模型的顶层系统，并可以根据既定标准（强度，可制造性，几何约束等）对模型进行端到端分析。 这些系统的全部功能仅由非常高级的用户使用，并且通常仅在具有严格限制和复杂任务（航空，航天，核等）的行业中使用。 即 这些系统是最先进，最复杂的设计系统的最前沿。 它们的复杂性在于，在对程序进行建模时，“迫使”您清楚地确定几何对象之间的关系。 即 在意识到3D模型中的概念之前，您至少应大致代表产品的逐元素性质。 每个模型的特征在于绑定的至少三个定义尺寸（草图平面，草图深度和草图本身的大小），每个定位（组件）-至少三个连接的表面或生成器。 对于10个装配单元的产品，定义关系的最小数量为90（10x3x3）。 实际上，总会有更多。 在这方面，为了使所有组件正确组装，考虑大量参数（强度，操作，可收集性，可制造性），正确构建对象的连接非常重要。 所有这些都使您难以思考和思考，但是构建良好的模型具有适应能力-可以根据新要求或限制的出现轻松更改它。 这些系统经过正确的建模，可以根据大量参数尽可能地优化产品。 三种类型的软件系统属于此类产品：Unigraphics（NX），ProEngineer，Catia。 这三个系统的逻辑非常相似，因此选择使用哪个系统通常会带来个人便利。
最后是BIM系统。 这是根本不同的设计方法。 实际上，BIM系统是与设计对象相关的可能解决方案的结构化库。 即 每个设计对象都有一组已嵌入其中的参数和特性，用户只能根据元素的目的或客户要求从建议的库中选择这些参数。 这样的系统包括Revit，Advance钢，Tekla结构。 这些系统本身已经暗示了设计问题的解决方案，因此大大简化了使用寿命，并在某种程度上降低了对工程师资格的要求。 实际上，这些程序中的工作归结为从建议的库中正确确定设计参数。 这些系统对于建筑项目很方便，因为建筑解决方案的库数量不大。 这些系统缺乏对强度和稳定性要求的常规分析。 使用其他软件产品（Lira，SCAD）来分析设计决策仍然很方便。
这就是设计系统的存在，但是将来我们会期待什么呢？ CAD系统的主要目的是减少设计时间。 在这方面，所有现代系统都超过了库尔曼和滑尺。 为此使用了三个主要工具：
-在限制，规范和设计规则的框架内创建决策库。
-创建具有适应能力的自适应端到端模型。
-创建交流设计环境（Windchill或Teamcenter等）。
所有这些都可以最大程度地减少设计和升级产品的时间。
但是，如果将这些系统应用于具有自己的“学校”（即学校）的企业，则效果很好。 其解决方案的基础，对几何的要求，技术和其他限制。 如果您决定在现有的设计和生产系统中创建根本上全新的内容，那么您将遇到巨大的困难，您将不得不改变“学校”，这是非常困难的。 即 必须非常清楚地了解，正是设计中的局限性才有可能制定可持续的设计原则和建议。 反过来又限制了可能的解决方案领域。 否则，该系统将降低到高度的不确定性，这是人类大脑无法解决的，但是正是在这种不确定性中，可以找到最有效的技术解决方案。
实际上，作为项目思想的主要产生者，如今人类的思维已达到应用的极限。 发生这种情况是因为我们的思维受到我们能够分析的逻辑决策数量的限制。 平均而言，一个人能够通过三个步骤来计算决策的结果，然后存在高度不确定性的决策。
为了扩展这些限制，允许数学模型建立较长的软件连接。 即 设计变成编程时，仅使用环境的物理参数，设计对象本身及其操作要求来代替代码。 这使您可以进行大量迭代以寻找最佳解决方案。 但是，这种方法已经用尽了自己的方法，就像数学模型仍基于一个人关于其应如何正确的一般想法一样。
因此，所有设计决策都受到工程师关于其应为什么的想法的限制，并且在给定条件下不能尽可能地优化。 即 设计决策受到设计参与者的技术和惰性思维的限制。 3D打印的出现极大地扩展了技术范围，并提供了创造独特产品的机会。 一旦解除了零件技术形式的限制，就会出现通过载荷或其他参数寻找最佳形状的系统。 但是，形式和材料尚未完全解决设计问题，而仅仅是局部优化。
那么设计系统应该在哪里进一步努力呢？ 由于复杂设计工作的主要客户是大型公司，并且大型公司寻求降低成本，因此，开发人员的主要订单当然如下：
-设计和生产的深度集成（以减少有关技术解决方案的设计错误）。
-与产品设计一起设计设备。 实际上，这全都归结为以下事实：只有在生产技术发生变化的情况下，新的高质量最佳解决方案才有可能。 即 同时，必须进行两个设计过程，即机床和产品本身。
-使用AI超越了设计的“学派”。 即 AI系统应用于：
-在第一阶段-模板设计解决方案的分配及其在企业现有解决方案框架内的优化。
-脱离模板解决方案来组合模板的方法。
-从合并模板到创建新的灵活设计模型的过渡。
实际上，设计最终将在工程任务方面失去其人性面，并且将开始看起来更像编程，即 物理和固态模型将完全消失，并且将在数学设计环境的框架内立即创建解决方案的数学复合体。 人工任务将简化为最完整，信息量最大的技术任务的汇编，其余软件应单独完成。
也许这似乎是乌托邦式的。 但是现在我已经不得不使用这个遥不可及的未来的元素。 例如，我的任务是在技术限制的框架内创建复合机翼的模型。 我在MachCAD中建立了数学模型，在ProE中建立了参数化模型，直接并通过宏链接了这些文件，并且得到了可以在一定范围的几何值中工作的图形。 因此，该模型对其他用户来说是一个黑匣子。
用户可以简单地选择轮廓类型，范围，机械化要求，以及在输出时收到的机翼图纸。 同时，我本人不是程序员，而是工程师。 如果我们在此方案中包括先进的技术和优化系统，我们将获得未来的产品，但是，当然，这并非易事。
CAD的开发应旨在消除设计系统中的人为错误因素。 当然，人工智能将更有效地应对设计任务。 但是，从道德到经济，这种发展存在着许多矛盾。 想象一下，如果整个Tupolev或Sukhoi设计局可以由一组程序员和分析工程师代替-失业，“如果一切破裂”，“然后是核爆炸，然后我们从地下室掏腰包……”。 这些矛盾本质上是系统性的，实际上是无法解决的。 我认为我们不会很快看到真正的新设计系统。 上面提到的所有程序的发行版都包含越来越少的定性更改，并且减少了更多内容，以简化现有模板的使用和现代化。
最后，我想指出俄罗斯设计学校的一个非常复杂和明显的问题-它仍然没有自己的顶级软件包。 欧洲在美国拥有NX和Catia-ProE不仅是软件产品，它还是设计学院和有关设计自动化过程的想法的体现。 而且，当然，我想从俄罗斯开发人员那里获得一种系统，该系统将比我们通常获得并赶上的系统领先一步。