臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設(shè)計(jì)
臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設(shè)計(jì),臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設(shè)計(jì),臥式,雙面,23,組合,鉆床,主軸,設(shè)計(jì)
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
黃河科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
工 學(xué)院 機(jī)械 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 2008 級(jí) 2 班
學(xué) 號(hào) 學(xué)生 指導(dǎo)教師
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等）：
基本要求：
1、 了解發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體大批量生產(chǎn)流水線中組合機(jī)床的原理、結(jié)構(gòu)、工藝水平、分析使用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題；
2、 分析三缸機(jī)體的結(jié)構(gòu)、工藝流程及設(shè)計(jì)要求；
3、 按組合機(jī)床設(shè)計(jì)規(guī)范要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
主要內(nèi)容：
1、 課題調(diào)研，搜集查閱資料，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述；
2、 裝配圖，主要零件圖；
3、 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，翻譯外文資料。
主要參考資料：
1、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，張衛(wèi)國(guó)，華中科技大學(xué)出版社；
2、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械設(shè)計(jì)委員會(huì)，機(jī)械工業(yè)出版社；
3、 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，謝家瀛，機(jī)械工業(yè)出版社。
設(shè)計(jì)時(shí)間安排：
1、 第1—2周（2月13日—2月26日）：完成開(kāi)題報(bào)告；
2、 第3—4周（2月27日—3月11日）：完成譯文，文獻(xiàn)綜述；
3、 第5—12周（3月12日—5月6日）：完成總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
4、 第13周（5月7日—5月13日）： 答辯文獻(xiàn)準(zhǔn)備完成；
5、 第14周（5月14日—5月19日）： 答辯。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日
計(jì) 劃 答 辯 時(shí) 間： 2012 年 05 月 19 日
專業(yè)（教研室）審批意見(jiàn)：
審批人簽名：
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告表
課題名稱
臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設(shè)計(jì)
課題來(lái)源
教師擬訂
課題類型
AX
指導(dǎo)教師
學(xué)生姓名
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)
一、調(diào)研資料的準(zhǔn)備
根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，在做本課題前，查閱了與課題相關(guān)的資料有：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造工藝學(xué)、與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)等。
二、設(shè)計(jì)的目的與要求
通過(guò)此次設(shè)計(jì)過(guò)程，了解發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體大批量生產(chǎn)流水線中組合機(jī)床的原理、結(jié)構(gòu)、工藝水平、分析使用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，以及分析三缸機(jī)體的結(jié)構(gòu)、工藝流程及設(shè)計(jì)要求。
按組合機(jī)床設(shè)計(jì)規(guī)范要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
三、設(shè)計(jì)的思路與預(yù)期成果
1、設(shè)計(jì)思路
分析加工工藝，根據(jù)“三圖一卡”繪制主軸箱原始設(shè)計(jì)依據(jù)圖，確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)，擬定傳動(dòng)系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)計(jì)算和驗(yàn)算箱體軸孔的坐標(biāo)尺寸，繪制主軸箱裝配圖、主要零件圖及編制組件明細(xì)表。
2、預(yù)期的成果
（1）完成文獻(xiàn)綜述一篇，不少與3000字，與專業(yè)相關(guān)的英文翻譯一篇，不少于3000字
（2）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份
（3）繪制主軸箱裝配圖，主要零件圖
（4）刻錄包含本次設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容的光盤(pán)一張
四、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排
1、第1—2周（2月13日—2月26日）：完成開(kāi)題報(bào)告；
2、第3—4周（2月27日—3月11日）：完成譯文，文獻(xiàn)綜述；
3、第5—12周（3月12日—5月6日）：完成總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
4、第13周（5月7日—5月13日）： 答辯文獻(xiàn)準(zhǔn)備完成；
5、第14周（5月14日—5月19日）： 答辯。
五、完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素
本人已修完機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、液壓與氣壓傳動(dòng)、金屬工藝學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、等課程，借助圖書(shū)館的相關(guān)文獻(xiàn)資料，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)等資源，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)，以及良好的計(jì)算機(jī)繪圖（CAD）操作能力。
指導(dǎo)教師簽名： 日期：
課題來(lái)源：（1）教師擬訂；（2）學(xué)生建議；（3）企業(yè)和社會(huì)征集；（4）科研單位提供
課題類型：（1）A—工程設(shè)計(jì)（藝術(shù)設(shè)計(jì)）；B—技術(shù)開(kāi)發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；E—調(diào)研報(bào)告
（2）X—真實(shí)課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題
要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)綜述) 第6頁(yè)
汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展
英國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家弗里曼（riedman）是第一位系統(tǒng)提出產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新理論以及首次提出國(guó)家創(chuàng)新理論的人。他指出國(guó)家創(chuàng)新的核心是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。他還認(rèn)為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新包括技術(shù)和技能創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、流程創(chuàng)新、管理創(chuàng)新（含組織創(chuàng)新）和市場(chǎng)創(chuàng)新。產(chǎn)業(yè)不同，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的內(nèi)容也不相同。
創(chuàng)新是指一種生產(chǎn)過(guò)程，這種生產(chǎn)過(guò)程具有商業(yè)目的，是搶占或開(kāi)辟市場(chǎng)，追求經(jīng)濟(jì)效益的一種手段。熊彼特列舉了創(chuàng)新的五種表現(xiàn)形式：熊彼特列舉了創(chuàng)新的五種表現(xiàn)形式：①引入新的產(chǎn)品或提供產(chǎn)品的新質(zhì)量（產(chǎn)品創(chuàng)新）；②采用新的生產(chǎn)方法，新的工藝過(guò)程（工藝創(chuàng)新）；③開(kāi)辟新的市場(chǎng)（市場(chǎng)創(chuàng)新）；④獲得新的供給來(lái)源（資源開(kāi)發(fā)利用創(chuàng)新）；⑤實(shí)行新的組織形式（體制和管理創(chuàng)新）?！?】
產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新是指新興產(chǎn)業(yè)的形成過(guò)程，而產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力是指形成新興產(chǎn)業(yè)的能力，即指能夠滿足新的需求，或者滿足同樣的需求卻可以節(jié)約更多資源的產(chǎn)業(yè)的形成與普及能力。其中技術(shù)創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重點(diǎn)，技術(shù)創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)形成的根本推動(dòng)力，提出中國(guó)應(yīng)該把產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的提升作為未來(lái)十年的重要戰(zhàn)略任務(wù)，以提升我國(guó)產(chǎn)業(yè)的綜合國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
區(qū)域產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系主要由產(chǎn)業(yè)組織創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新四部分組成。其中，組織創(chuàng)新是先導(dǎo)，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新是核心，技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵，管理創(chuàng)新是保證?！?】
產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新就是企業(yè)突破既定的已結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)業(yè)的約束，以產(chǎn)業(yè)先見(jiàn)或產(chǎn)業(yè)洞察力構(gòu)想未來(lái)產(chǎn)業(yè)輪廓以及通過(guò)培養(yǎng)核心能力來(lái)使構(gòu)想的產(chǎn)業(yè)成為現(xiàn)實(shí)的過(guò)程；是企業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略的核心和最高目標(biāo)；產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新是企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、市場(chǎng)創(chuàng)新的系統(tǒng)集成，也是企業(yè)家創(chuàng)新精神的主要體現(xiàn)?！?
產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新是指特定產(chǎn)業(yè)在成長(zhǎng)過(guò)程中或在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中主動(dòng)聯(lián)手開(kāi)展的產(chǎn)業(yè)內(nèi)企業(yè)之間的合作創(chuàng)新。產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的目的是通過(guò)合作創(chuàng)新而提高企業(yè)創(chuàng)新能力，進(jìn)而提高特定產(chǎn)業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。
國(guó)內(nèi)對(duì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的研究，有的強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新要素在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中的作用以及各個(gè)創(chuàng)新要素的關(guān)系；有的基于我國(guó)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境對(duì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)進(jìn)行了新的定義并指出產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的作用。但對(duì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)怎樣實(shí)現(xiàn)在具體運(yùn)作過(guò)程中的有效協(xié)調(diào)研究的比較少?！?】
創(chuàng)新模式發(fā)展至今，較典型的有“三代論”和“五代論”。
“三代論”認(rèn)為創(chuàng)新模式的歷史演化迄今經(jīng)歷了三個(gè)階段，即研究單個(gè)企業(yè)創(chuàng)新行為的第一代技術(shù)創(chuàng)新理論；研究創(chuàng)新中企業(yè)與企業(yè)的合作關(guān)系的第二代技術(shù)創(chuàng)新理論；研究創(chuàng)新中企業(yè)與國(guó)家關(guān)系的第三代技術(shù)創(chuàng)新理論。
“五代論”的思想形成于20世紀(jì)80年代末90年代初，其思想來(lái)源是勞斯韋爾此間對(duì)美日創(chuàng)新過(guò)程的時(shí)間/成本曲線的比較分析?！拔宕摗闭J(rèn)為，在過(guò)去的20年中，主要的創(chuàng)新模型和大多數(shù)的創(chuàng)新行為均發(fā)生了較大改變，這種改變集中反映在五代創(chuàng)新過(guò)程中。第一代為“技術(shù)推動(dòng)模型”；第二代為“需求拉動(dòng)模型”；第三代為“聯(lián)結(jié)模型”；第四代為“綜合模型”；第五代為“系統(tǒng)綜合和網(wǎng)絡(luò)（SIN）模型”。
這是一種綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（SIN），其中完善的電子工具提高了整個(gè)創(chuàng)新系統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的速度和有效性。第五代與第四代的主要不同點(diǎn)是前者使用了先進(jìn)的電子工具來(lái)輔助設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)活動(dòng)，電子通訊實(shí)現(xiàn)和提高了第四代創(chuàng)新的非正式（面對(duì)面）信息交流?！?】
我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展較早的研究主要限于利用外資、引進(jìn)技術(shù)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)方面，除了這幾個(gè)方面之外，一直持續(xù)研究的另一個(gè)熱點(diǎn)是中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略模式。在1987年召開(kāi)的關(guān)于中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的中日專家研討會(huì)上提出，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)應(yīng)當(dāng)選擇自主開(kāi)放型的發(fā)展模式。這一模式的主要特點(diǎn)是：在利用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，形成獨(dú)立的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，較完整的產(chǎn)品系列，堅(jiān)實(shí)的零部件工業(yè)基礎(chǔ)和協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)。充分利用國(guó)內(nèi)外兩種資金、兩個(gè)市場(chǎng)，建設(shè)包括合資企業(yè)在內(nèi)的中國(guó)汽車(chē)工業(yè)?！?】
1994年2月，中國(guó)政府出臺(tái)了《國(guó)家汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策》，這是我國(guó)最早的也是迄今為止唯一的一項(xiàng)專門(mén)關(guān)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策文獻(xiàn)。該報(bào)告從我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的產(chǎn)業(yè)組織、技術(shù)政策等方面提出了許多政策性觀點(diǎn)。
除了國(guó)家出臺(tái)的產(chǎn)業(yè)政策外，關(guān)于中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新能力建設(shè)方面的研究，主要有以下研究成果及設(shè)想：
諸多專家學(xué)者紛紛發(fā)表著作和文章，探討在新經(jīng)濟(jì)條件下和中國(guó)加入世界貿(mào)易組織條件下，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)以及應(yīng)采取的對(duì)策。在對(duì)策方面，綜合起來(lái)講主要有:進(jìn)行產(chǎn)業(yè)重組，組成大的企業(yè)集團(tuán)，加強(qiáng)企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)能力建設(shè)，組建汽車(chē)企業(yè)國(guó)際聯(lián)盟等?！?】
建設(shè)國(guó)家創(chuàng)新工程（National Automotive Innovation Program ,簡(jiǎn)稱 NAIP）設(shè)想的核心內(nèi)容是：由國(guó)務(wù)院直接領(lǐng)導(dǎo)組織官、產(chǎn)、學(xué)、研大聯(lián)合，綜合應(yīng)用各種現(xiàn)代管理方法（任務(wù)管理、權(quán)變管理、行為管理、經(jīng)濟(jì)手段管理、定量分析法、法律管理手段、思想政治教育），通過(guò)強(qiáng)有力資金支持和科學(xué)的組織管理，動(dòng)員全國(guó)的科技力量和有效資源，協(xié)作攻關(guān)、重點(diǎn)突破，以搶占新一代汽車(chē)技術(shù)的制高點(diǎn)，抓住新一輪世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)。用技術(shù)軌道理論分析高技術(shù)對(duì)汽車(chē)工業(yè)的作用機(jī)理，使現(xiàn)有技術(shù)軌道不斷上升延層。【7】
建立汽車(chē)工業(yè)國(guó)家創(chuàng)新體系總體上是官、產(chǎn)、學(xué)、研為振興中國(guó)汽車(chē)工業(yè)而合作的協(xié)調(diào)性組織，是一個(gè)在繼承和發(fā)揚(yáng)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分引入知識(shí)的創(chuàng)新和應(yīng)用，使之切實(shí)產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)開(kāi)放型網(wǎng)絡(luò)。
汽車(chē)工業(yè)國(guó)家創(chuàng)新系統(tǒng)的目標(biāo)有三個(gè)發(fā)展階段:
1.對(duì)汽車(chē)工業(yè)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵科技項(xiàng)目進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。
2.進(jìn)一步組織好電動(dòng)車(chē)科研與攻關(guān)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
3.開(kāi)展智能化汽車(chē)和智能化運(yùn)輸系統(tǒng)的科研和應(yīng)用工作?！?】
《中國(guó)汽車(chē)工業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)研究》一書(shū)中從技術(shù)創(chuàng)新，組織創(chuàng)新，管理創(chuàng)新的角度重新闡釋了產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)和國(guó)家創(chuàng)新系統(tǒng)、企業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)的關(guān)系。提出從技術(shù)，組織和管理層面上進(jìn)行汽車(chē)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的目標(biāo)、方向和具體建議。
國(guó)內(nèi)從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏觀方面對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)研究的多，而對(duì)單個(gè)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新活動(dòng)，對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)推動(dòng)單個(gè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和提高競(jìng)爭(zhēng)力的作用機(jī)理缺少系統(tǒng)研究。
因此，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新問(wèn)題是一個(gè)尚未引起重視而又亟待研究的領(lǐng)域且存在極大的研究空間。從理論與實(shí)踐的結(jié)合點(diǎn)，深入研究世界汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新特點(diǎn)，系統(tǒng)分析中國(guó)汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的對(duì)策具有深遠(yuǎn)的理論和實(shí)際意義?！?】
電動(dòng)汽車(chē)一般指純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)。21世紀(jì)的世界汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)在很大程度將體現(xiàn)在掌握具有原創(chuàng)性的新型能源清潔汽車(chē)技術(shù)。
我國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的激勵(lì)制度上存在的缺陷和政策法規(guī)以及優(yōu)惠政策上的不足。提出應(yīng)加強(qiáng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的制度創(chuàng)新，運(yùn)用各種融資方式，加大對(duì)研發(fā)的投入力度，加強(qiáng)電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)間的戰(zhàn)略聯(lián)盟，構(gòu)建企業(yè)與高校及研究所之間的合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，完善電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新的支撐體系，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，全面規(guī)劃，整合資源?！?0】
電動(dòng)汽車(chē)項(xiàng)目管理的特點(diǎn)：政策性強(qiáng)、系統(tǒng)性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)性高,通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新決策分析及電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新模式分析，研究了電動(dòng)汽車(chē)項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新的行政推進(jìn)管理模式和方法是：政府投資，組織保證，制定稅收等政策，完善基礎(chǔ)條件刺激需求。
把波特理論引入我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策研究，將我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策的基本出發(fā)點(diǎn)定位在增強(qiáng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力上。通過(guò)波特菱圖確定的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策制定依據(jù)為：機(jī)遇、需求條件、生產(chǎn)要素條件、相關(guān)和輔助行業(yè)、企業(yè)的策略、結(jié)構(gòu)及競(jìng)爭(zhēng)者。認(rèn)為在波特菱圖中，產(chǎn)業(yè)政策（政府行為）和生產(chǎn)要素等多種因素之間是相互作用和影響的。胡斌祥還指出實(shí)行構(gòu)筑電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策壁壘，形成經(jīng)濟(jì)現(xiàn)模，實(shí)行“車(chē)谷”科技創(chuàng)新體制，以科技創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的政策是發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)最有成效的發(fā)展策略?！?1】
電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程必須遵循能源決定規(guī)律、環(huán)境可承載規(guī)律、技術(shù)推進(jìn)規(guī)律、市場(chǎng)拉動(dòng)規(guī)律四大發(fā)展規(guī)律；又從適合我國(guó)國(guó)情的角度，指出電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程與國(guó)情相結(jié)合還應(yīng)該以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，主動(dòng)地促進(jìn)國(guó)情的轉(zhuǎn)變，做到產(chǎn)業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的雙贏。
通過(guò)對(duì)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)需求、電能資源基礎(chǔ)及發(fā)展的比較優(yōu)勢(shì)、政府支持、技術(shù)支撐以及在資本資源上的優(yōu)勢(shì)等方面的分析，預(yù)測(cè)了電動(dòng)汽車(chē)在2020年前的規(guī)?；?yīng)，并提出要強(qiáng)化參與電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的觀念?！?2】
實(shí)現(xiàn)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的必要途徑是選取優(yōu)勢(shì)區(qū)域來(lái)優(yōu)先發(fā)展。把主要競(jìng)爭(zhēng)力歸結(jié)于下列幾個(gè)因素：要素狀況；需求狀況；相關(guān)產(chǎn)業(yè)與補(bǔ)助產(chǎn)業(yè)；企業(yè)戰(zhàn)略、結(jié)構(gòu)與競(jìng)爭(zhēng)；機(jī)遇作用；政府作用。提出了合適的湖北省電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策。
運(yùn)用區(qū)位因子分析方法,將北京、長(zhǎng)春、天津、武漢、上海、重慶列為中心城市的備選城市，通過(guò)對(duì)智力密集因子，開(kāi)發(fā)性技術(shù)條件因子，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)誘發(fā)的集聚因子，現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)基礎(chǔ)因子，基礎(chǔ)設(shè)施因子，政策因子，經(jīng)濟(jì)體制因子，生活、生產(chǎn)與社會(huì)文化環(huán)境因子8類區(qū)位因子的綜合比較，對(duì)上述城市進(jìn)行了定量分析以及形成電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的可行性?！?3】
電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化面臨的阻力和障礙主要是成本價(jià)格、性能可靠性、安全性、耐用性、使用方便性、基礎(chǔ)實(shí)施完善性等。且通過(guò)具體分析指出了3種電動(dòng)汽車(chē)在發(fā)展階段，發(fā)展特點(diǎn)和規(guī)律，發(fā)展策略和市場(chǎng)前景不同的前提條件下，先進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、能源技術(shù)、能源控制和管理技術(shù)、先進(jìn)底盤(pán)和車(chē)體技術(shù)等的可共享性。
要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)化，商業(yè)化示范運(yùn)行是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展進(jìn)程中不可逾越的階段。并給出了商業(yè)化運(yùn)行的定義，并指出電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化運(yùn)行的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益統(tǒng)一性決定了電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化運(yùn)行具有某些政府職能?！?4】
我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的研究并沒(méi)有系統(tǒng)化，大多僅停留在電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的某一個(gè)側(cè)面（如技術(shù)，政策）進(jìn)行研究。由于電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是關(guān)聯(lián)科技、商業(yè)、金融、政策、法規(guī)等方面的一系列綜合活動(dòng)，涉及到多個(gè)部門(mén)，這就決定了電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新是一個(gè)系統(tǒng)工程，但基于產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新視角，運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)理論研究電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的文獻(xiàn)較為鮮見(jiàn)，此類研究尚屬空白，這就為筆者留下了極大地研究空間。
因此，試圖運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的理論，將電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化作為一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)在因素和外部條件的分析，掌握其結(jié)構(gòu)特征與運(yùn)行規(guī)律，構(gòu)建電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新選系統(tǒng)模型并探討其運(yùn)行機(jī)制，以提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展?！?5】
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單位代碼 02
學(xué) 號(hào)
分 類 號(hào) TH
密 級(jí)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
2012年03月04日
單位代碼 02
學(xué) 號(hào)
分 類 號(hào) TH
密 級(jí)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)翻譯
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
2012年03月04日
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)翻譯） 第9頁(yè)
汽車(chē)工業(yè)CAD教育和培訓(xùn)
大衛(wèi)?A?菲爾德
通用汽車(chē)公司研究開(kāi)發(fā)和規(guī)劃中心，美國(guó) 480-106-359 ，30500，48090-9055
摘要：20世紀(jì)50年代，被展望以及被卓越指定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)，他們?cè)诮裉炱?chē)制造業(yè)通過(guò)連續(xù)的改善和技術(shù)突破使得自己進(jìn)入了中心的角色。這篇文章強(qiáng)調(diào)平行并且繼續(xù)的在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的用戶的訓(xùn)練和教育需要方面的演化。鑒于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的在通用汽車(chē)快速發(fā)展歷史，這篇文章將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)用戶進(jìn)行了分類，并且在汽車(chē)制造業(yè)方面提出他們當(dāng)今和將來(lái)的需要。在教育和訓(xùn)練需求方面的變化，造成教育和工業(yè)機(jī)構(gòu)的挑戰(zhàn)。
關(guān)鍵詞：CAD教育, CAD訓(xùn)練
基本介紹
在這篇文章里計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型數(shù)學(xué)上意味著物理物體的準(zhǔn)確的幾何描述，描述了包括數(shù)值數(shù)據(jù)和算法規(guī)定對(duì)象的幾何學(xué)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)然后提供方法創(chuàng)造，操作并且交流這些幾何學(xué)描述。為了集中于與教育有關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及在汽車(chē)工業(yè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)用戶的需要，首先簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在通用汽車(chē)的歷史。相似的內(nèi)容可以被記載在其他制造業(yè)企業(yè)。
據(jù)一份在50年代后期通用汽車(chē)內(nèi)部文件的書(shū)面大會(huì)，工程師概述了一個(gè)雄心勃勃的項(xiàng)目的詳細(xì)規(guī)格，，即現(xiàn)代原型CAD系統(tǒng)。資料可靠地來(lái)源于20世紀(jì)40年代后期，伺服機(jī)制和數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的一次進(jìn)行中的發(fā)展，為一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了的可行性和動(dòng)力。雖然這個(gè)文件直接描述了通過(guò)控制設(shè)計(jì)和制造來(lái)節(jié)約成本的好處、減少勞動(dòng)力、周?chē)斓淖兓?、以及工程師和設(shè)計(jì)人員之間通信的改善，文件沒(méi)有預(yù)計(jì)最后計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程內(nèi)的發(fā)展提供好處的大小。工程師， 特別是他們的大部分試驗(yàn)工作即將減少的機(jī)械工程師， 將在工人，例如缺乏實(shí)踐的草圖設(shè)計(jì)師，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)在復(fù)雜的情況里進(jìn)行技能的訓(xùn)練。例如，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)使機(jī)械工程師能夠空前大規(guī)模使用有限元分析(FEA)。
在20世紀(jì)90年代，這個(gè)被提議的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)基本上用來(lái)描述使用中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這些細(xì)節(jié)反映了古怪的融合推動(dòng)現(xiàn)有技術(shù)與要求，但不可能在那個(gè)時(shí)間達(dá)到，提供了一個(gè)健全的商業(yè)經(jīng)營(yíng)情況下，為CAD所描述的改進(jìn)工作流程和項(xiàng)一些詳細(xì)的數(shù)學(xué)描述。難以置信的是，直到近三十年后，一些技術(shù)仍然不符合規(guī)格！這份歷史資料的最初段落清楚打下一個(gè)依賴數(shù)學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。并且， 作為在制造業(yè)里的工程師，，那些作者此外強(qiáng)調(diào)技術(shù)工具，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展，特別是生產(chǎn)工具和機(jī)械加工，都是基于現(xiàn)在叫做計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。重點(diǎn)在稱呼和數(shù)字控制的機(jī)器支配討論。然而是普通主題，保存時(shí)間，創(chuàng)建幾何學(xué)，數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的維護(hù)并且控制， 為評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的質(zhì)量提供一個(gè)極好的初始表。連續(xù)的改進(jìn)和技術(shù)的突破，已經(jīng)為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在今天的汽車(chē)的工業(yè)進(jìn)入中心角色提供動(dòng)力。連續(xù)的改進(jìn)的最明顯的例子發(fā)生在計(jì)算機(jī)的速度，能力和流量方面。計(jì)算的動(dòng)力使更顯著的工程問(wèn)題的分析和在計(jì)算上吸收增加集中的計(jì)算機(jī)圖形環(huán)境成為可能。在20世紀(jì)80年代中期計(jì)算機(jī)圖形硬件和軟件期間最后使造型師在20世紀(jì)50年代展望的實(shí)時(shí)形象化成為可能。 軟件方面的發(fā)展融入了多種多樣的味道。數(shù)學(xué)通過(guò)提供新數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)和算法起決定性作用。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)人們熟知的數(shù)學(xué)經(jīng)歷了新發(fā)展，并且擁有成功的研究成果。從數(shù)學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)上，軟件在速度，穩(wěn)定性，準(zhǔn)確和適應(yīng)性方面得到了顯著的改進(jìn)。在硬件和軟件方面的專家，能指向商業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有時(shí)用驚人的慣性或者勉強(qiáng)，最終達(dá)到的突破。另一方面，乏味但是同樣重要的任務(wù)(例如數(shù)據(jù)庫(kù)，表面和固體和堅(jiān)定的計(jì)算的算法的數(shù)學(xué)畫(huà)像)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)驚人的使數(shù)學(xué)模型和生產(chǎn)過(guò)程依靠的幾何學(xué)信息得到了巨大的改善。
與工作直接相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造業(yè)具有很高的視覺(jué)內(nèi)容，從最早的設(shè)計(jì)階段到最后的生產(chǎn)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)已成為過(guò)程的中心環(huán)節(jié)。然而， 完成他們的任務(wù)， 大多數(shù)當(dāng)今的工程師不必了解計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)依靠的復(fù)雜的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)。從設(shè)計(jì)說(shuō)明，到產(chǎn)品分析，到調(diào)整工具的生產(chǎn)，等等，結(jié)合這些任務(wù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)給合適的幾何學(xué)數(shù)據(jù)提供鏈并且無(wú)數(shù)軟件包接口而形象化。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能夠創(chuàng)造和產(chǎn)品信息控制。允許實(shí)際直接視覺(jué)上的，以及最重要的是，準(zhǔn)確與設(shè)計(jì)，發(fā)展，分析和生產(chǎn)進(jìn)行通訊。這篇文章將把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)用戶進(jìn)行劃分，根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)將各種各樣專門(mén)技能水平的進(jìn)行分組。以下部分，按照他們對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)科學(xué)CAD增長(zhǎng)的需要處理與CAD相關(guān)這些小組的需要。文章以電話來(lái)結(jié)束全部計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)用戶獲得一個(gè)更高的發(fā)展的空間推理的感覺(jué)。
多數(shù)人的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
美國(guó)有超過(guò)100萬(wàn)位培訓(xùn)的工程師。即使計(jì)算機(jī)影響他們的全部工作，他們對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的使用也從不非常依賴到完全依賴變化。最初，強(qiáng)調(diào)人的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)的計(jì)算，被叫做通用汽車(chē)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，自從有了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)這一概念開(kāi)始，制造工業(yè)就成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)非常強(qiáng)大的用戶。對(duì)創(chuàng)造設(shè)計(jì)的重點(diǎn)再度出現(xiàn)了，也就是說(shuō)，在CAD的發(fā)展的到開(kāi)發(fā)CAD作為一件商品，CAD極大的成功在設(shè)計(jì)的全面過(guò)程中轉(zhuǎn)移了C的主體性。
汽車(chē)和卡車(chē)拆卸成為數(shù)千個(gè)部分。 即使進(jìn)入20世紀(jì)80年代中期，草圖設(shè)計(jì)師將這些部分的幾何學(xué)、調(diào)整工具生產(chǎn)以及把部分零件裝配進(jìn)汽車(chē)記錄在藍(lán)圖上。一旦計(jì)算機(jī)圖形變得具備交互式性和可靠性，這群草稿設(shè)計(jì)者和他們產(chǎn)生的這噸紙就分別成為設(shè)計(jì)者和電子記錄。航空航天工業(yè)在歷史上工程師曾經(jīng)也是設(shè)計(jì)者，與其不同的是，這些草圖設(shè)計(jì)師沒(méi)有接受任何工程師的教育。
在汽車(chē)制造業(yè)內(nèi)，設(shè)計(jì)者一般使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)創(chuàng)造和儲(chǔ)存幾何學(xué)數(shù)據(jù)。這些任務(wù)與通常使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)挽回并且操作輸入的幾何學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)工程分析軟件的工程師的工作形成對(duì)比。極端下，工程師在從一個(gè)設(shè)計(jì)者創(chuàng)建的模型產(chǎn)生的有限元網(wǎng)絡(luò)里利用一個(gè)節(jié)點(diǎn)，除產(chǎn)生自動(dòng)網(wǎng)眼產(chǎn)生的基本數(shù)據(jù)之外，創(chuàng)造有攝影現(xiàn)實(shí)主義特別的技術(shù)意見(jiàn)。分開(kāi)汽車(chē)的工程師和用不同的方式使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)者的這一劃分正在緩慢地改變。遵循這一劃分產(chǎn)生的那些問(wèn)題和考慮計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的當(dāng)今和歷史角色，將為這一劃分提供一個(gè)遠(yuǎn)景。建議在工程師和設(shè)計(jì)者的教育和訓(xùn)練方面的變化將從這個(gè)視角出現(xiàn)。在20世紀(jì)60年代后期和原始計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)離開(kāi)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的研究與開(kāi)發(fā)環(huán)境的早期的20世紀(jì)70年代期間， 草圖設(shè)計(jì)師和工程師使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)創(chuàng)造幾何學(xué)。工程師把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)視為一件工具被更進(jìn)一步為順流象結(jié)構(gòu)分析那樣的應(yīng)用發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制機(jī)器加工等等。草圖設(shè)計(jì)師仍然從工程師那里收到說(shuō)明并且為起草使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為一件工具。
像一項(xiàng)主要的新技術(shù)的任何實(shí)施一樣，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的最初實(shí)施需要許多小草圖設(shè)計(jì)師和工程師的訓(xùn)練。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面的連續(xù)的改進(jìn)，不過(guò)，有主要的結(jié)果。軟件的最新推介和越來(lái)越多有關(guān)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件需要對(duì)連續(xù)訓(xùn)練的承諾。接著發(fā)生的訓(xùn)練的機(jī)構(gòu)體制為草圖設(shè)計(jì)師（現(xiàn)在叫的設(shè)計(jì)者），不僅使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的介紹成為可能，而且與相互作用的那些工程師為一寬范圍的工程師的橫剖面；在第5 部分的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)訓(xùn)練，包括產(chǎn)品，生產(chǎn)，釋放，工程師，僅以這些為例。 在此之外與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)聯(lián)系，另外小的方面，跟主要數(shù)學(xué)家和電腦專家一起，研發(fā)CAD。他們的需要從實(shí)質(zhì)上不同計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)用戶的新多數(shù)。 第3 部分決定新角色和需要。同時(shí)， 一非常大組織的工程師在設(shè)計(jì)內(nèi)和使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的緊迫的發(fā)展的生產(chǎn)當(dāng)時(shí)從社區(qū)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家，工程師，數(shù)學(xué)家和科學(xué)家那里進(jìn)化的商業(yè)軟件包。
這匯合由CAD幫助刺激了解決前面提到的二分化。通過(guò)簡(jiǎn)化和去除設(shè)計(jì)師和工程師的乏味的工作。CAD講清楚決議要求在基本的課程之外的附加培訓(xùn)和教育。已經(jīng)在教育機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)的課程使新的要求難實(shí)施。這些另外的要求不可能替換技術(shù)基礎(chǔ); 看見(jiàn)顯示的第5部分產(chǎn)業(yè)組織怎么應(yīng)付訓(xùn)練和教育。
Education and training for CAD in the auto industry
David A. Field
General Motors Research, Development and Planning Center, Mail Code: 480-106-359, 30500 Mount Road, Warren, MI 48090-9055, USA
Abstract：CAD-systems envisioned and remarkably well specified in the 1950s have powered themselves into the central role they enjoy in today’s automotive industry through continuous improvements and technological breakthroughs. This paper emphasizes the parallel and continuing evolution in the training and educational needs of users of CAD-systems. In the context of early historical developments of CAD at General Motors, this paper categorizes CAD-users in the automobile industry and presents their current and future needs. The variance in their educational and training needs poses an ongoing challenge for educational and industrial institutions to meet.
Keywords: CAD education; CAD training
Introduction
In this paper CAD-models mean mathematically precise geometrical descriptions of physical objects. The descrip-tions include numerical data as well as algorithms to prescribe the geometry of the objects. CAD-systems then provide the means to create, manipulate and communicate these geometric descriptions. In order to focus on CAD with respect to the education, training and needs of CAD-users in the automotive industry, first consider a very brief history of CAD at General Motors. Similar accounts can be chronicled at other manufacturing enterprises at other manufacturing enterprises.
According to an internal document written at General Motors during the late 1950s, engineers outlined, with detailed specifications, an ambitious project that prototyped modern CAD-systems. The document credits an ongoing development from the late 1940s, servo-mechanisms and digital computers, for the feasibility and motivation of a CAD-system. Although the document immediately expressed the benefits of cost savings through control of design and manufacture, reduced manpower, faster turn-around,and improved communication among engineers and draftsmen (now called designers), the document did not anticipate the magnitude of benefits reaped by the eventual proliferation of CAD in the design and manufacturing processes. Engineers, especially mechanical engineers who would be relieved from much of their experimental work, would make sophisticated uses of CAD systems in situations where workers, such as draftsmen, lacked the knowledge, skills and training. For instance, CAD-systems enabled mechanical engineers to use finite element analysis (FEA) on an unprecedented large scale.
The details of this proposed CAD-system essentially described CAD-systems in use during the 1990s. Details reflected a curious blend of pushing available technology with requirements yet unattainable at that time, provided a sound business case, described improved work flow and itemized some detailed mathematics for CAD. Incredibly, some technologies did not meet specifications until nearly thirty years later! The initial paragraph of this historical document clearly laid the foundation of a CAD-system dependent on mathematics. And, as engineers in a manufacturing industry, the authors also stressed the development of technical tools, product design and, especially manufacturing tools and machines, based on what is now called CAD-technology. Emphasis on styling and numerically controlled machines dominated discus- sions. Yet common themes, saving time, creating geometry, maintenance of data, accuracy and control, provided an excellent initial list for assessing the quality of CAD- systems.
Continuous improvements and technological break-throughs have powered CAD into the central role it enjoys in today’s automotive industry. The most obvious examples of continuous improvement occurred in the speed, capacity and through put of computers. Computational power enabled analyses of more significant engineering problems and absorbed the increasing computationally intensive computer graphics environments. During the mid-1980s computer graphics hardware and software finally enabled real time visualizations that stylists envisioned in the 1950s. Advances in software came in all sorts of flavors. Mathematics played a crucial role by providing new mathematical constructs and algorithms. Mathematics that had been known for centuries underwent new development and fed fruitful research. Software received significant improvements in speed, robustness, accuracy and adapta- bility from underlying mathematics. Subject matter experts, in hardware and software, can point to breakthroughs that commercial CAD-systems, sometimes with tremendous inertia or reluctance, eventually absorbed. On the other hand, standards for prosaic but equally important tasks such as databases, mathematical representations of surfaces and solids, and robust computational algorithms have made tremendous improvements in processing geometric in for- mation upon which mathematical models and manufactur- ing processes depend.
Since work directly related to product design and manufacturing has very high visual content, CAD-systems have become central to processes from the earliest design phase to final production. Yet, to accomplish their tasks, the vast majority of current engineers need not have any knowledge of the sophisticated mathematics and computer science upon which CAD-models and CAD-systems depend. Ranging from design specifications, to product analyses, to production tooling, etc. CAD-systems integrate these tasks by providing links to appropriate geometric data, visualizations, and interfaces with a myriad of software packages. CAD enables creation and control of product information. It allows virtually instant visual and, most important, accurate communication for design, develop- ment, analysis and manufacturing.
This paper will partition the world of CAD-users into groups that require various levels of CAD-expertise. The following sections address the CAD-related needs of these groups in order of their increasing need for knowing the mathematics and computer science of CAD. The paper concludes with a call for all CAD-users to obtain a higher developed sense of spatial reasoning.
CAD for the majority
The United States has more than one million practicing engineers. Even though computers have impacted all their jobs,their useof CAD varies from notat all tobeing highly dependent on CAD. Manufacturing industries have been exceptionally heavy users of CAD from the very inception of CAD, initially called Design Augmented by Computers at General Motors to emphasize design by humans and computation by computers. Emphasis on creating designs would be relieved from much of their experimental work, would make sophisticated uses of CAD systems in situations where workers, such as draftsmen, lacked the knowledge, skills and training. For instance, CAD-systems enabled mechanical engineers to use finite element analysis (FEA) on an unprecedented large scale.
Cars and trucks disassemble into thousands of parts. Even into the mid-1980s draftsmen recorded on blueprints geometries of the separt sand the tooling to manufacture and assemble the parts into automotive vehicles. Once computer graphics became interactive and reliable, throngs of drafts- men and the tons of paper they generated became designers and electronic records, respectively. Unlike the aerospace industry where designers have historically been engineers as well, these draftsmen had little if any engineering education.
In the automobile industry designers generally use CAD- systems to create and store geometric data. These tasks contrast with the work of engineers who typically use CAD to retrieve and manipulate geometric data for input into engineering analyses software. At the extremes engineers manipulate nodes in finite element meshes generated from models created by a designer who, in addition to producing the basic data for automatic mesh generation, creates special technical views having photographic realism. This dicho- tomy separating automotive engineers and designers who use CAD in different ways is slowly changing. Putting in abeyance the problems that this dichotomy produces and reflecting on the current and historical roles of CAD will provide a perspective to deal with this dichotomy. Recommended changes in the education and training of engineers and of designers will emerge from this perspective.
During the late 1960s and early 1970s when primitiv CAD systems left in-house research and developmen environments, small cohorts of draftsmen and engineer used CAD to create geometry. Engineers saw CAD as a tool to be further developed for downstream applications such as structural analyses, computer controlled machining etc Draftsmen still received specifications from engineers an used CAD as a tool for drafting. As with any implementation of a major new technology, the initial implementations of CAD required training of small groups of draftsmen and engineers. Continual improvements in CAD, however, had major consequences. New releases of software and an increasing number of CAD-related applications software required commitments to continued training. The ensuing organizational structure for training enabled introductions to CAD not only for draftsmen, now called designers, and the engineers they interacted with but also for a very broad cross section of engineers; see training for CAD in Section 5. This broad new audience included product, manufacturing, release and powertrain engineers, just to name a few. Out of this ubiquitous contact with CAD, additional small cohorts of engineers, along with mainly mathematicians and computer scientists, contributed expertise that converged to make CAD happen. Their needs differed substantially from the vast new majority of CAD-users. Section 3 will address their new role and needs. Meanwhile, a much larger group of engineers in the design and development of products emerged with an urgency to use CAD-systems as enablers for commercial software packages that evolved from those small communities of computer scientists, engineers, mathematicians and scientists.
This convergence fueled by CAD helps resolve the ichotomy mentioned earlier. By simplifying and removing edious work for designer sand engineers ,CAD makes clear that the resolution require sad ditional training and education beyond basic curricula. Already burdened curricula at educational institutions make new requirements difficult to implement.
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