计算机辅助工程简述
伴随计算机技术及应用的快速发展，尤其是大范围、超大范围集成电路和微型计算机的显现，使计算机图形学（Computer Graphics，CG）、计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）与计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等新技术得以十分迅猛的成长。CAD、CAM已经在电子、造船、航空、航天、机械、建筑、汽车等各个领域中得到了大量的应用，形成最具有生产潜力的工具，展示了光明的前景，获得了重大的经济效益。
计算机技术的快速发展还助推了现代企业管理的成长，企业管理借助于管理信息系统的支持与帮助，利用信息控制国民经济部门或企业的活动，作出科学的决策或调度，进而提升管理水平与效益。企业生产运营活动的各个环节，从工程的立项、签约、设计、施工（生产），一直到交工（交货），是一个接连的过程，有机的整体。计算机辅助工程的内容
计算机辅助工程是指计算机在现代生产领域，尤其是生产制造业中的应用，首要包含计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机集成制造系统等内容。
计算机辅助设计（CAD）
在如今的工业制造领域，设计人士可以在计算机的帮助下绘制各种类型的工程图纸，并在表明器向上瞧到动态的三维立体图后，直接修改设计图稿，极大地提升了绘图的质量和效率。另外，设计人士还可以通过工程分析和模拟试探等方法，利用计算机执行逻辑模拟，进而代替产品的试探模型（样机），减弱产品试制成本，缩短产品设计周期。
当前，CAD技术已经普遍应用于机械、电子、航空、船舶、汽车、纺织、服装、化工以及建筑等行业，形成现代计算机应用中最为活跃的技术领域。
计算机辅助制造（CAM）
这是一种利用计算机控制设备完成产品制造的技术。比如，20世纪50年代显现的数控机床便是在CAM技术的指导下，将专用计算机和机床相结合后的产物。
借助CAM技术，在生产零件时只需运用编程语言对工件的形状和设备的运行执行描述后，便可以通过计算机生成包含加工参数（如走刀速度和切削深度）的数控加工程序，并以期来代替人工控制机床的操作。如此不仅提升产品质量和效率，还减弱生产难度，在批量小、品种多、零件形状复杂的飞机、轮船等制造业中受尽欢迎。
计算机集成制造系统（CIMS）
CIMS是集设计、制造、管理三大功能于一体的现代化工厂生产系统，具有生产效率高、生产周期短等特点，是20世纪制造工业的首要生产模式。在现代化的企业管理中，CIMS的目标是将企业内部所有环节和各个层次的人士全都用计算机网络连接起来，形成一个能够协调统一和高速运行的制造系统。计算机辅助工程的功能及用途
CAE技术是将工程的各个环节有机地组织起来，应用计算机技术、现代管理技术、信息科学技术等科学技术的成就结合，达到全过程的科学化、信息化管理，以获得不错的经济效益和优良的工程质量。
CAE的功能结构应包含计算机辅助工程计划管理、计算机辅助工程设计、计算机辅助工程施工管理及工程文档管理等项。
计算机辅助工程计划管理包含工程项目的可行性论证、标书、成本与报价、工程计划进程、各子项工程计划与进程、预决算数据等。
计算机辅助工程设计包含工程的设计指标、工程设计的相关参数及CAD系统，在CAD系统中应强调设计人士的主导作用，同期注重计算机所供应的支撑与帮助，以在最短的时期内拿出最优的设计方案来。同期，还要注意设计报告的提取和保存，以使其有效地服务于工程的整个生命周期。
计算机辅助施工管理包含工程进程、工程质量、施工安全、施工现场、施员工员、物恐供给等方面的管理、控制和调度。它涉及到工程管理学、运筹学、统计学、质量控制等科学技术。诚然，管理人士的本身素质是管理工作中的决定原因，务必十分重视管理人士在管理环节中的作用。
CAE技术可普遍地应用于国民经济的很多领域，像各种工业建设项目，比如工厂的建设，公路、铁路、桥梁和隧道的建设；像大型工程项目，比如电站、水坝、水库、船台的建造，船舶及港口的建造和民用建筑等。它还可应用于企业生产过程当中，及其它的企业运营、管理控制过程中，比如工厂的生产过程、公司的商业活动等。计算机辅助工程的核心技术
CAE技术是一门涉及很多领域的多学科综合技术，其核心技术有下方几个方面。
计算机图形技术
CAE系统中表达信息的首要形式是图形，尤其是工程图。在CAE运行的过程中，用户与计算机之间的信息交流是非常重要的。交流的首要手段之一是计算机图形。所以，计算机图形技术是CAE系统的基础和首要构成部分。
三维实体造型
工程设计项目和机械产品均为三维空间的形体。在设计过程中，设计人士构思形成的也是三维形体。CAE技术中的三维实体造型就是在计算机内建立三维形体的几何模型，记录下该形体的点、棱边、面的几何形状及尺寸，以及各点、边、面间的连接关系。
报告交换技术
CAE系统中的各个子系统，个个功能模块均为系统有机的构成部分，它们都应有统一的几类报告表明格式，是不同的子系统间、不同模块间的报告交换顺遂执行，充分发挥应用软件的效益，而且应具有较强的系统可扩展性和软件的可再用性，以提升CAE系统的生产率。各种不同的CAE系统之间为了信息交换及资源共享的目的，也应建立CAE系统软件均应遵守的报告交换规范。当前，国际上通用的标准有GKS、IGES、PDES、STEP等。
工程报告管理技术
CAE系统中生成的几何与拓扑报告，工程机械，工具的性能、数量、状态，原材料的性能、数量、存放地点和价格，工艺报告和施工规范等报告务必通过计算机存储、读取、处理和传送。该数据的有效组织和管理是建造CAE系统的又一核心技术，是CAE系统集成的核心。采取报告库管理系统（DBMS）对所造成的报告执行管理是最好的技术手段。
管理信息系统
工程管理的成败，取决于是否作出有效的决策。适当的管理方法和管理手段是一定社会生产力发展水平的产物。市场经济环境中企业的竞争不仅是人才与技术的竞争，而且是管理水平、运营方针的竞争，是管理决策的竞争。决策的根据和出发点取决于信息的质量。所以，建立一个由人和计算机等构成的能执行信息收集、传输、加工、保存、维护和运用的管理信息系统，有效地利用信息控制企业活动是CAE系统具有战略意义、事关全局的一环。工程的整个过程归根结蒂是管理过程，工程的质量与效益在很大程度上取决于管理。计算机辅助工程系统
CAE系统是一个包含工程各个环节的集成系统，是计算机应用的一个重要方面。从系统结构向上瞧，大差不差可分为两类：集中式系统和工作站网络系统。
在集中式系统中，视系统的需要配置一台中、小型机或大型机，构产生CAE系统的信息中心和指挥中心，其各个工程环节的分系统可以是该中心计算机的终端机、工作站，甚至是小型机，它们与中心机通过网络连接。该种系统的中心机功能较强，是信息存储的中心，也是信息传送、处理的中心。如此的系统一次性投资较大，运用起来灵活性不强。
采取工作站网络来构造CAE系统，各工程分系统分别设置一台或多台工作站，各自达到所担负的功能，完成所分配的工作，通过网络来执行信息的交换。如此的系统造价较低，而且具有较强的灵活性，适合于工程项目复杂多变的特点。国外CAE技术概况
计算机辅助工程的特点是以工程和科学困难为背景，建立计算模型并执行计算机仿真分析。一面，CAE技术的应用，使很多以往受条件制约无法分析的复杂困难，通过计算机数值模拟得到满意的解答；另一面，计算机辅助分析使大批繁杂的工程分析困难简单化，使
复杂的过程层次化，节省了大批的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更精准。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要作用，同期CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展，技术的成长又助推了很多有关的基础学科和应用科学的进步。
在影响计算机辅助工程技术发展的诸多原因中，人才、计算机硬件和分析软件是三个最首要的方面。现代计算机技术的飞速发展，已经为CAE技术奠定了不错的硬件基础。多年来，重视CAE技术人才的培养和分析软件的开发和推广应用，发达国家不仅在科技界而且在工程界已经具有一支较强的掌握CAE技术的人才队伍，同期在分析软件的开发和应用方面也高达了较高水平。
美国于1998年成立了工程计算机模拟和仿真学会(Computer Modeling and Simulation in Engineering)，其它国家也成立了相似的学术组织。各国都在投入大批的人力和物力，加速人才的培养。正是各行各业中大批掌握CAE技术的科技队伍助推了CAE技术的研究和工业化应用，CAE技术在国外已经普遍应用于不同领域的科学研究，并广泛应用于事实工程困难，在处理很多复杂的工程分析方面发挥了重要作用。
国外对CAE技术的开发和应用真正得到高速的成长和广泛应用则是近年来的事。这一面首要得益于计算机在高速化和小型化方面获得的成就，另一面则依赖于通用分析软件的推出和完善。早期的CAE分析软件一般均为基于大型计算机和工作站开发的，近年来PC机性能的提升，使采取PC机执行分析形成或许，促使很多CAE软件被移植到PC机上应用。这显然对CAE技术的推广应用极为有利。
衡量CAE技术水平的重要标志之一是分析软件的开发和应用。当前，一部分发达国家在这方面已高达了较高的水准，仅以有限元分析软件为例，国际上不少先进的大型通用有限元计算分析软件的开发已高达较成熟的阶段并已商品化，如ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等。这些软件具有不错的前后处理界面，静态和动态过程分析以及线性和非线性分析等多种强大的功能，都通过了各种不同行业的大批事实算例的反复验证，其处理复杂困难的能力和效率，已得到学术界和工程界的公认。在北美、欧洲和亚洲一部分国家的机械、化工、土木、水利、材料、航空、船舶、冶金、汽车、电气工业设计等很多领域中得到了大量的应用。
就CAE技术的工业化应用来说，西方发达国家当前已经高达了实用化阶段。通过CAE与CAD、CAM等技术的结合，使企业能对现代市场产品的多样性、复杂性、可*性、经济性等作出快速反映，加强了企业的市场竞争能力。在很多行业中，计算机辅助分析已经作为产品设计与制造流程中不可跨越的一种强制性的工艺规范加以实行。如，以国外某大汽车公司为例，绝大部分的汽车零部件设计都务必经历多方面的计算机仿真分析，否则根本通然而设计审查，更谈不上试制和投入生产。计算机数值模拟当下已不仅仅作为科学研究的一种手段，在生产实践中也已作为必备工具广泛应用。我国CAE技术现况
伴随我国科学技术现代化水平的提升，计算机辅助工程技术亦在我国蓬勃发展起来。科技界和政府的主管部门已经认识到计算机辅助工程技术对提升我国科技水平，加强我国企业的市场竞争能力乃至整个国家的经济建设都具有重要意义。近年来，我国的CAE技术研究开发和推广应用在很多行业和领域已获得了适当的成绩。但从总的来说，研究和应用的水准还不能说很高，某些方面与发达国家对比仍存在不小的差距。从行业和地区分布方面来说，发展也还很不均衡。
当前，ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等大型通用有限元分析软件已经引进我国，在汽车、航空、机械、材料等很多行业得到了应用，而且我们在某些领域的应用水平并没有低。不少大型工程项目也采取了这类软件执行分析。我国已经拥有一批科技人士在从事CAE技术的研究和应用，获得了不少研究成果和应用经验，使我们在CAE技术方面紧跟住现代科学技术的成长。但是，这些研究和应用的领域以及分布的行业和地区还很有限，当下还首要局限于少数具有较强经济实力的大型企业、部分大学和研究机构。
我国的计算机分析软件开发是一个薄弱环节，严重地制衡了CAE技术的成长。在CAE分析软件开发方面，我国当前起码落后于美国等发达国家十年。计算机软件是高技术和高附加值的商品，当前的国际市场为美国等发达国家所垄断。仅以有限元计算分析软件为例，当前的世界年市场份额达5亿美元，而且以每年 15%的进展递增。对比之下，我国自己民族的软件工业还非常弱小，仅占有很少量的市场份额。作为一个国家，一个民族不能长期依靠于引进外国的技术和产品，所以我们务必加大强度开发自己的计算机分析软件，只有如此才可更改在技术上和经济上受制于人的局势。
我国的工业界在CAE技术的应用方面与发达国家对比水平还比较低。大部分的工业企业对CAE技术还处在初步的认同阶段，CAE技术的工业化应用仍有相当的难度。这是由于，一面我们缺少自己开发的具有自主知识产权的计算机分析软件，另一面大批缺乏掌握CAE技术的科技人士。对于计算机分析软件困难，当前尽管可以通过技术引进以解燃眉之急，但是，国外的这类分析软件的单价一般都相当贵，国内不或许有很多企业买入这类软件来运用。而人才的培养则需要一个长期的过程，这会是对我国CAE技术的推广应用造成严重影响的一个限制因素，而且很难在短时间内有显著的改善。提升我国工业企业的科学技术水平，将 CAE
技术普遍应用于设计与制造过程依旧一项相当艰巨的工作。CAE技术展望及对策
新的世纪已经到来，在这信息化和网络化的时代，伴随计算机技术、CAE软件和网络技术的进步，计算机辅助工程将得到极大的成长。
硬件方面，计算机将于高速化、小型化和大容量方面获得更大进步。可以预见，不久的将来PC机将于运行速度和存储容量方面得到大程度的提升，使很多CAE分析软件都能在PC机上运行。这会为CAE技术的普及创造更好的硬件基础，促进CAE技术的工业化应用。
软件方面，现有的计算机仿真分析软件将得到更深一步的完善。大型通用分析软件的功能将愈来愈强大，界面也将愈来愈友好，涵盖的工程领域将愈来愈广泛。同期，适用于某些专门用途的专用分析软件也将承受重视并被逐渐开发完善起来。各行各业全会会具有适于各自领域的计算机仿真分析软件。
网络化时代的来临也会对CAE技术的成长导致不可估量的促进作用。当下很多大的软件公司已经采取互联网对用户在其分析过程中遇到的问题供应技术支持。伴随互联网技术的持续发展和普及，通过网络信息传递，不仅对某些技术难题，甚至对于全面的CAE分析过程都有机会得到专家的技术支持，这必将于CAE 技术的推广应用方面发挥极为重要的作用。
中国加入WTO后，我国的产品已不再或许依*政府来保护自己的市场，务必与国际接轨，面对国际市场。工业界务必对市场需求作出快速反映，缩短工程设计周期，优化产品和节省造价，保证产品质量，才可赢得市场。为此，在产品的设计制造过程中应用CAD、CAE和CAM等技术是最好的选择，这已经形成国际上科技界和工业界的共识。以往长期沿用的那些静态的、孤立的、繁杂的、不精准的、甚至有时只能凭经验执行的设计和分析方法必然将处在被淘汰的地位。我国的工业界要想在激烈的国际市场竞争中占有一席之地，就务必跟上现代科学技术的成长，从当下起就应当对CAE技术给予充足的重视。
作为世界上发展速度最快的一个低收入国家，CAE技术水平的提升会对加强我国工业界的市场竞争能力，发展国民经济发挥重要作用。所以，我们务必加大对CAE技术的投入，加速开发自己的计算机分析软件，培养一批掌握CAE技术的人才。针对我国工业界，尤其是中小企业的CAE技术还较为落后，缺乏专门人才的事实情形，如何利用飞速发展的互联网技术将我们的人才和技术资源充分发挥出来为企业服务，是在CAE技术的成长中值得重视的一个困难。我国科技界、教育界和工业界应当携起手来为CAE技术的研究开发、人才培养和工业化应用而共同付出。杂志计算机辅助工程
《计算机辅助工程》由上海海事大学主办，创刊于1992年，是反应各行各业和学术界有关CAD/CAM/CAE等计算机技术科研成果与应用的综合性科技刊物。本刊系中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）；万方报告——数字化期刊群全文上网期刊；中国期刊网、中国学术期刊（光盘版）、中文科技期刊报告库、中文电子期刊服务（CEPS）报告库全文收录期刊。面向国内外公开发行，首要刊载CAD/CAM/CAE的新理论、新技术及其在工程领域中的应用；软件工程、计算机图形学、报告库、计算机网络与通信、人工智能、多媒体、操作系统、控制与仿真等计算机学科的新理论、新技术及其应用；制造业、物流工程、交通运输工程等信息化管理技术及应用；系统科学、应用数学、计算力学的新理论、新技术及其应用。刊载的首要内容
CAE分析技术在航空航天、船舶、汽车、兵器、机械、冶金、土木建筑、精密铸造、电子芯片设计等行业的应用成果；计算力学、系统科学、应用数学的新理论、新技术及其应用；CAD/CAM的新理论、新技术在工程领域的应用；运用CAE技术执行虚拟产品设计(VPD)等所获得的科研成果。
