经过多年的开发研究,水工建筑物CAD已初具规模。国内已推出了许多水工建筑物CAD系统,在水工建筑物设计中起到了一定的作用,给工程设计人员带来了新的曙光。但已完成的水工建筑物CAD系统大都有局限性,而且只能用于某个设计阶段完成某种特定的设计,难以适应多变的结构型式与形状,虽然这些系统也采用交互式设计,但有些过多地使用了数据文件,不具有良好的人机界面,且缺乏智能,限制了工程设计人员的再创造,不易推广应用。水工建筑物CAD系统有如下几个发展动向:
1.标准化
开发水工建筑物CAD系统除必须满足相应的设计规范外,应加强建立不同CAD开发平台上的标准CAD工程图例、符号、标准图形库,建立统一的地形、地质CAD及其接口,建立统一的基本资料、工程特性数据库,减少重复性的低水平开发,加强合作,提高水工建筑物CAD的开发水平与各CAD系统的综合利用率。
2.人机界面
作为一个良好的CAD系统,必须具有良好的人机界面,采用国际标准的窗口菜单,这是提高水工建筑物CAD质量的一个重要任务。
使用标准的设计人机界面,可以采用“事件驱动”控制系统运行,用户可以随意控制系统的运行,增强交互设计能力,杜绝或减少用户直接使用数据文件输入信息,而且使用菜单中的文本条目输入修改信息,检查用户的合法性,采用水工建筑物标准图形符号,建立标准而直观形象的水工建筑物图符菜单。
3.智能化
多数CAD尚不能存贮与管理专家知识和规范知识,也不能使用知识进行分析判断和决策,以获得更切合实际的最优工程设计,局限性较大,与水工建筑物结构的复杂性与多变性不相适应,不能充分发挥设计人员的主观能动性。
智能化是在传统CAD中加入专家知识,利用人类专家的工程设计经验、知识和逻辑思维能力进行推理、判断和决策,引导设计人员进行合理的创造性设计。
中国水利水电科学研究院在微机拱坝CAD中已进行了有力的尝试,取得了有益的成果,电力部华东勘测设计研究院在土石坝CAD中建立了土石坝有关规范、工程量计算、工程图纸等有关规范知识库,能进行知识的管理,具有一定的推理判断能力。
当前水工建筑物CAD中的智能化程度还较低,作为一个真正的智能CAD,必须具有设计规范知识和相应专家的设计经验知识,具有自然设计语言、图像语言、数学语言的分析器,建立统一的设计、分析计算模块知识库,并能进行模糊分析判断和决策,具有坝址选择和枢纽布置方案设计的决策能力,并能在设计中进行学习、积累、更新设计经验知识。
4.集成化
最初的CAD系统着重于绘制工程图纸,主要充当高级的绘图工具,随着计算机的发展,人们逐步在应用以D系统中加入了计算功能。推出的水工建筑物CAD系统,大多都具有计算能力。但作为一个集成化水工建筑物CAD系统,除了具有常规分析计算外,还应有大型数值分析、模拟、设计决策能力,能生成设计计算说明和设计报告,并能在同一环境下完成这些工作。集成化CAD系统中各部分应具有良好的接口,运行效率高,减少不必要的人工处理过程,帮助设计人员以较少的时间完成设计、计算任务,以便集中精力深入分析设计方案优劣、进行方案比较,逐步使用数值方法模拟工程运行性态,根据模拟结果做出正确决策,形成最优设计方案。
5.参数化
设计参数化设计仍然是一种具有前景的CAD设计方法,不仅可以用于前期水工建筑物各种结构的设计,而且可以用于招标设计和技施设计,也可以使用参数化建库工具建立工程建筑物图纸库,供其它工程参考使用。
水工建筑物参数化设计CAD的研究还刚刚开始,还没有统一和标准的参数化设计图库,有许多课题需要研究。将来的参数化设计CAD系统将会增加规则参数,把复杂公式和方程组求解作为规则参数来使用,并且会引入人工智能,使用自然语言来描述结构参数,用逻辑规则来判断推理结构图的控制点坐标。另外还会和标准数据库建立联系,实现数据互换,真正建立一个计算、数据库、自然语言、专家系统于一体的集成化设计CAD系统。
6.基于网络的CAD技术
工程CAD在设计集成化和可视化的发展,产品高性能、高质量、低成本和短周期的要求,都对工程CAD提出了网络化的需要,包括产品信息建模和共享、异步及同步设计的协同和交互、工作流程的并行化建模和运转、产品数据库管理与共享等诸多方面,导致工程CAD的单体工作成本与协同工作量大大增加,推动了基于网络的工程CAD技术的进一步深入研究。从人员层面上看,工程CAD涉及的人员包括设计人、用户、开发商及生产商等。产品的设计既是设计人与产品的交互,也是与其它设计人及环境的交流,具有加强协同工作的需求。从技术层面上看,工程CAD需要在产品生命周期中以并行、协同的方交换产品的信息,对产品设计思想、设计进程、设计组织和设计信息进行协调与管理,最终导致计算机支持的协同工作CSCW(Computer Supported cooperative work)与并行工程CE(Concurrent Engineering)技术的大规模采用。今后在水工建筑物设计、试验中也定会得有所体现。
