計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造（英文名縮寫為CAD 與CAM），顧名思義，是指利用計算機輔助設(shè)計人員與第一線工人進行設(shè)計與制造。傳統(tǒng)設(shè)計需要人工設(shè)計圖紙，制造樣件，測取大量數(shù)據(jù)，工作量大的驚人。

一架大型飛機，單本體的設(shè)計圖紙就有十幾萬張。為了減輕勞動強度，提高速度和精確度，人們利用計算機的功能，通過人機對話，輸入設(shè)計數(shù)據(jù)，直接在屏幕上作圖、修改、放縮、拼接，并可按需要輸出所需的圖紙，這就是計算機輔助設(shè)計。如飛機客艙座位布置圖，只要輸入座椅形狀和排列要求的各種數(shù)據(jù)，馬上可顯出座艙布置圖。還可能通過計算機把設(shè)計的數(shù)據(jù)直接輸入數(shù)控機床，按要求加工出零部件，這就是計算機輔助制造技術(shù)。

由于計算機具備較強的數(shù)據(jù)處理和模擬功能，并且能夠高速而準確的進行數(shù)值計算，因而在飛機、船舶、光學(xué)儀器、土木建筑等領(lǐng)域，日益發(fā)揮著舉足輕重的作用。目前CAD 技術(shù)已從產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展到工程設(shè)計，許多工程產(chǎn)品的投標項目一改往常接受手工繪圖的習(xí)慣，而規(guī)定必須提交CAD 技術(shù)產(chǎn)生的設(shè)計施工圖；一般采用CAD 技術(shù)后，可節(jié)省方案設(shè)計時間約90％、投標時間30％、重復(fù)制圖作業(yè)費用90％。并且可對建筑模型、城市規(guī)劃項目等進行栩栩如生的仿真，可以對大量不同的設(shè)計方案進行對比選擇，還可以快速列出詳細的工程造價清單；高性能的CAD 工作站，可以模擬機械零件的加工工藝，飛機的升降，船舶的進出港口，物體受力破壞等現(xiàn)象。一般來說，CAD 系統(tǒng)只能產(chǎn)生工程圖紙及有關(guān)的技術(shù)說明，只有把CAD/CAM 技術(shù)二者合為一體，才能有效的提高生產(chǎn)力和加工精度。如超大規(guī)模集成電路掩膜版圖的生成，由于現(xiàn)今電路的集成度愈來愈高，電路設(shè)計愈來愈復(fù)雜，線路版圖的規(guī)模愈來愈大，制造工藝要求愈來愈精細，所以CAD/CAM 技術(shù)貫穿了設(shè)計與制造的各個階段，已無法用人工替代，在這一領(lǐng)域現(xiàn)在非CAD/CAM 莫屬。再如在電影界，該項技術(shù)則被廣泛用來產(chǎn)生動畫和電影中驚險的特技鏡頭，使其更加逼真刺激。各行各業(yè)很多項目均是采用了該項技術(shù)才達到了自動化或半自動化程度。

在產(chǎn)品的設(shè)計中采用計算機輔助設(shè)計，是現(xiàn)代生產(chǎn)必不可少的一種方法，且效果很是令人滿意。例如，美國波音727型飛機由于采用計算機輔助設(shè)計，使得該飛機幾乎同時與早2年開始設(shè)計的英國三叉戟飛機同在藍天中翱翔，并獲得了第二代亞音速噴氣式大型客機代表的美名。到了20世紀90年代中期，波音777客機飛上了藍天，波音777的成功顯示了計算機輔助設(shè)計的威力。

波音777是世界上第一架全部由計算機設(shè)計的客機，是采用巨型計算機處理4×10112個比特（bit）的數(shù)據(jù)才完成設(shè)計的。比如說，要在立體范圍模擬機翼的空氣動力學(xué)擾流，計算機計算網(wǎng)目數(shù)為100萬個，如果對整個飛機進行模擬，計算的“網(wǎng)目”數(shù)高達幾千萬個。而計算“網(wǎng)目”，需解高階方程式，這要求巨型機進行數(shù)量特別大的計算。如果沒有高速運算的巨型機，這樣的計算工作量是不可想象的。

波音777能成功飛上藍天與采用計算機輔助設(shè)計是有關(guān)系的。用計算機不僅可以設(shè)計主要構(gòu)件、安裝系統(tǒng)，進行數(shù)學(xué)模型計算，還可對復(fù)雜的部件進行預(yù)裝配，檢查駕駛員操作環(huán)境和機械師維修環(huán)境。用計算機輔助設(shè)計方法，不用生產(chǎn)樣件，就可進行檢查，可以防止設(shè)計中的失誤。采用計算機輔助設(shè)計，可以提高裝配協(xié)調(diào)精度，它可精確到小數(shù)點后6位數(shù)。波音777從機頭到機尾長63米，誤差只有0.6毫米。采用計算機輔助設(shè)計，有利于全球協(xié)作，有利于并行作業(yè)。波音777有13萬種零件，分別由13個國家的60家工廠生產(chǎn)，如果不是計算機進行設(shè)計，協(xié)作工作就是很復(fù)雜的問題。第一架無紙化設(shè)計的飛機獲得了成功。

現(xiàn)在該講講計算機輔助設(shè)計是怎么回事了。計算機輔助設(shè)計（CAD）是用計算機幫助設(shè)計人員進行設(shè)計的專門技術(shù)。設(shè)計產(chǎn)品的過程一般是：總體設(shè)計（提出方案，建立圖形模型并顯示出來，以及修改、增刪、合成）；進行功能設(shè)計和詳細計算（分析計算、作出評價、進行優(yōu)化）；根據(jù)新的信息進行改進。計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、方法庫（程序庫）和通信系統(tǒng)，其中有用戶與計算機對話模塊、數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、圖形信息處理模塊。

計算機很早以前就可以幫助人進行設(shè)計，也就是由計算機完成產(chǎn)品設(shè)計工作中的計算、分析、模擬、制圖等工作。采用計算機輔助設(shè)計，除可以減輕人的勞動強度外，還可以縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量。

計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)主要由計算機主機、輸入裝置（鍵盤、鼠標器、光筆、數(shù)字板、掃描儀等）、顯示器、快速繪圖機、數(shù)據(jù)庫以及程序軟件等組成。使用計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，方法是設(shè)計人員用輸入裝置把設(shè)計必要的數(shù)據(jù)、要求輸入到計算機中，就可以在顯示器上看見設(shè)計出的產(chǎn)品，它是立體的，很清晰。圖樣可以進行放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)，以便從各個角度觀察所設(shè)計的產(chǎn)品，并按照設(shè)計人員的需要進行修改，直到滿意為止。計算機能自動進行大量計算，并選出最好的設(shè)計，控制繪圖機畫出產(chǎn)品所有的總體圖、部件圖、零件圖。

計算機輔助設(shè)計應(yīng)用是十分廣泛的，可以設(shè)計飛機、汽車、印刷電路板、電子產(chǎn)品……