克服传统 MCAD 和 ECAD 的挑战
MCAD 和 ECAD 已将自己融入大多数设计工程师的日常工作中。尽管很熟悉，但这两个程序都取得了长足的进步，并且还在不断发展。在本文中，了解这些设计工具的过去和未来。
机械计算机辅助设计 (MCAD) 和电子计算机辅助设计 (ECAD) 在当今的现代设计世界中越来越普遍。两个设计 CAD 学科都可以追溯到 1957 年，当时 Patrick Hanratty 博士的 PRONTO 系统诞生。广为人知的“CAD 之父”为当今的应用程序奠定了基础。仅仅三年后，伊万·萨瑟兰（Ivan Sutherland）就用 Sketchpad 举起了火炬——正式拉开了图形用户界面 (GUI) 时代的序幕。一旦奠定了这种视觉基础，程序员就可以迅速开发出更丰富的功能。
图 1. MCAD 和 ECAD 程序可以帮助简化设计工作流程并加快设计过程。
自那以后，MCAD 和 ECAD 与其计算机化管道同步发展。应用程序变得越来越复杂，并最终更新为适用于 16 位和 32 位计算机。最早的 CAD 程序是商业产品，并带有大量与之匹配的价格标签。它们也是为大型计算机量身定制的。应用程序在获得吸引力后进入 PC，很快就出现在 Mac 上，后来在主流市场上大放异彩。 SynthaVision、ADAM 和 AutoCAD 重新设计了 MCAD/ECAD 行业，开启了人们熟悉的现代 CAD 时代。那么，MCAD 和 ECAD 自诞生以来是如何发展的？
为什么工程师需要 MCAD 和 ECAD 程序？
设计和制造过程的现代化使一件事变得清晰：随着产品线变得更加雄心勃勃，长期的设计方法将是不够的。工程师开始利用以前未知或相对未开发的创新材料（和化合物）。因此，他们可以概念化更广泛的输出，包括改进的电子或机械系统。
图 2。 MCAD 和 ECAD 自首次推出以来发生了巨大变化。计算机程序是现代 MCAD/ECAD 世界的一部分。
MCAD 和 ECAD 的兴起与材料科学的进步同步发生。尽管在 Hanratty 的贡献之前十年就发现了半导体，但该技术一直在稳步发展。它们变得更加强大、晶体管密集且易于启动。 1960 年代以后，新材料被推上了风口浪尖。陶瓷、聚合物、超导体、磁性材料和金属合金在设计中发挥了重要作用——而且仍然如此。
从纸张到 PC
如果工程师想要有效地进行头脑风暴，则需要手动绘制示意图以适应计算机应用程序。手绘设计特别繁琐，要多次创建和复制。 PCB 设计人员以胶带和聚酯薄膜为生，随着电路技术的飞跃，它们很快就过时了。文档也可能很挑剔——它们很容易放错地方、损坏，而且几乎不可能在分布式工作人员之间共享。
此外，设计过程变得更加具有实验性和迭代性，越来越多的利益相关者将他们的手伸向开发 cookie jar。组织逐渐放弃了他们孤立的工作方式，因为需要更多的改变来满足无数的要求。团队需要一个能够适应桌面的系统。
复杂的设计还需要在最终生产之前进行大量改进——即使按照今天的标准，实现即时设计优化也极为罕见。创建原型，发现缺陷，并进行改进。将此类更改应用于物理图表可能非常具有挑战性。必须要么修改现有设计——消除先前版本的完整性——要么制作一个全新的文档。 CAD 对效率和流程文档的增强在很早以前就很吸引人（如果不是必不可少的话）。
一旦 MCAD 和 ECAD 出现，它们的潜力就立即显现出来。然而，即使是这些当代方法也必须发展。
MCAD 和 ECAD 的演变
CAD 的故事是一个民主化的故事，该领域的发展使应用程序变得更加实惠、用户友好并且可供不同机器的所有者使用。尽管 MCAD 和 ECAD 解决了许多问题，但它们的发展创造了一些替代品。
图 3。 描绘 Autodesk 的 Fusion 360 MCAD 和 ECAD 程序的屏幕截图。
成本
早期的程序非常昂贵，例如 Itek 的 Digigraphics，每个系统的售价为 500,000 美元。开发人员并不完全关心降低准入门槛；相反，许多人试图吸引早期采用者的一些俘虏观众。随着时间的流逝和 CAD 市场的扩大，竞争会调节价格。工程界人士纷纷加入这一潮流，不断增长的用户群对 CAD 的成功起到了重要作用。
用户界面和用户体验
在开始阶段，MCAD 和 ECAD 程序几乎专为技术用户设计。外部团队无法安全地使用该软件，需要专门培训才能成功设计。操作通常被隐藏在巨大的隐藏配置海洋中，涉及操作，并且控件感觉不直观。这些令人讨厌的缺陷促成了 Sketchpad 的迅速流行；它提供了其前身所缺乏的交互式视觉体验。
直到 1987 年 Pro/ENGINEER 发布，CAD 程序才完全是 2D 的。像 Autodesk 等以前的贡献者推出了 AutoCAD，它在 1982 年推出后获得了十年的赞誉——但第一次迭代的写作就在墙上。设计越来越优雅，新材料在 80 年代催生了增材制造（又名 3D 打印）等工艺。虽然旧产品是线性的并且具有刚性线条，但新产品具有曲线并且独特的切口很丰富。组件之间的配合已经发展。
工程师需要 3D 功能来在设计阶段更好地可视化这些产品。操作对检查过程至关重要，也是减少浪费不可或缺的一部分。数字设计允许工程师起草虚拟原型。在程序中发现设计不一致更容易（也更便宜），而不是吐出带有未被发现的瑕疵的物理模型。 3D 工具帮助产品在屏幕上栩栩如生——这是 2D 建模无法实现的效果。这种认识促使像 Autodesk 这样的公司在 1994 年改进了他们的软件，其他供应商很快也纷纷效仿。
集成和灵活性
尽管 MCAD 和 ECAD 并不是特别独特，但早期的应用程序通常被隔离。集成的软件生态系统并不常见。这意味着在 CAD 程序中创建的设计必须手动转换为其他应用程序——没有 API 桥接器或免费应用程序的数字链接。这对于协作来说尤其麻烦，因为碎片化会损害生产力并破坏整个组织的和谐。
不幸的是，直到最近，公司才将 CAD 程序限制在现场使用。在今年之前，员工通常必须在办公室内才能提高工作效率。从文化的角度来看，工作场所现在已经开始现代化和转变，允许人们远程工作。这种新常态需要基于浏览器的解决方案。制造业一直被称为传统行业，其中物质资源占主导地位。现代 ECAD 和 MCAD 产品帮助颠覆了这种说法。
通过 Fusion 360 使用云
当今的软件需要可从任何地方访问，而相互连接的团队往往效率最高。将 MCAD 和 ECAD 带到云端是合乎逻辑的下一步。
图 4。 Autodesk 的 Fusion 360 MCAD 和 ECAD 程序的屏幕截图。
作为这项工作的一部分，MCAD 和 ECAD 在 Fusion 360 中实现了统一。该程序使以下内容成为可能：
- 在一个集中的位置设计注释和评论，所有团队都可以访问
- 集中文件管理和文件格式标准化
- 与外部利益相关者合作
- 所有产品设计方面的操作和迭代，包括模拟和测试
- 电子设计与制造设计
- 简单的文档
这种方法为整个 MCAD 和 ECAD 奠定了基础。遵循以用户为中心的编程，精神是另一个必要条件。这些程序正变得更加符合上下文、功能强大且易于使用。 Fusion 360 等应用程序还与 Autodesk 的其他软件产品集成，这意味着减少了窗口之间的跳转。
现代 ECAD 和 MCAD 具有变革性
工程师可能会很高兴知道 MCAD 和 ECAD 正变得越来越趋同。随着新产品将电子控制与机械功能相结合，这两个设计学科变得相互依存。
图 5。 随着越来越多的工程师继续在家设计和工作，云协作有助于提高生产力。
现代应用程序允许专业人员有效协作，减少旧程序的麻烦。 CAD 世界比以往更加包容，扩展的功能为未来新的先进产品打开了大门。
行业文章是一种内容形式，允许行业合作伙伴以编辑内容不太适合的方式与 All About Circuits 读者分享有用的新闻、消息和技术。所有行业文章都遵循严格的编辑指南，旨在为读者提供有用的新闻、技术专长或故事。行业文章中表达的观点和意见是合作伙伴的观点和意见，不一定是All About Circuits或其作者的观点和意见。
云计算