試論自動化控制中的計算機輔助設(shè)計在工程設(shè)計中的應(yīng)用

商雪格

摘 要：基于巖土工程設(shè)計中CAD（計算機輔助設(shè)計）軟件的多年使用經(jīng)驗，通過依托計算機所編寫的樁位平面布置圖中樁位自動編號小程序在CAD中的使用，文章分析了CAD在工程設(shè)計中舉足輕重的作用，引申出自動化控制在建筑工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑工程；工程設(shè)計；高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)；自動化控制；計算機輔助設(shè)計

1 自動化控制概述

隨著現(xiàn)代化進程的加快，電子計算機應(yīng)用的普及，自動化控制開始沖擊著人們的視野及現(xiàn)實生活。它應(yīng)用到社會的各行各業(yè)：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域。由于它與人們的生產(chǎn)、生活密切聯(lián)系，因而發(fā)展迅猛，現(xiàn)在已成為了高新科技產(chǎn)業(yè)、先進制造技術(shù)的重要組成部分，在現(xiàn)代起到前所未有的巨大作用，使得社會生產(chǎn)率以成倍的速度飛速提高。自動化的出現(xiàn)，使人類走上了省時省力、高效便捷之路。自動化控制理念的引入以及電子計算機的普及，使得社會生產(chǎn)力與九十年代相比提升了一大截。何為自動化控制？簡言之就是非人工控制，即不需要人親自動手的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按預(yù)定規(guī)律運行。

自動化控制體現(xiàn)在過程自動化、機械制造自動化、管理自動化三方面，例如我們常涉及的電氣自動化設(shè)備、自動生產(chǎn)線、可編程控制及其網(wǎng)絡(luò)、計算機輔助設(shè)計、制造及計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)等領(lǐng)域。自動化控制已成為現(xiàn)代化實現(xiàn)的條件和標志。隨著1946年第一臺電子計算機ENIAC的誕生，自動化控制加快了它的進程，十幾年后，工業(yè)方面出現(xiàn)了自動開關(guān)、自動作業(yè)、數(shù)控機床、加工中心、自動化倉庫、計算機輔助制造、計算機輔助設(shè)計及之后的人工智能機器人等，開始它從機械制造向智能制造的轉(zhuǎn)變。而在建筑工程的設(shè)計領(lǐng)域，應(yīng)用最廣泛的便屬計算機輔助設(shè)計了。

2 計算機輔助設(shè)計

2.1 計算機輔助設(shè)計的概念及應(yīng)用

CAD是Computer Aided Design的縮寫，即計算機輔助設(shè)計，指設(shè)計人員在計算機、圖形設(shè)備界面上進行設(shè)計工作。1972年10月，國際信息處理聯(lián)合會（IFIP）在荷蘭召開的“關(guān)于CAD原理的工作會議”上給出如下定義：CAD是一種技術(shù)，其中人與計算機結(jié)合為一個問題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科方法的綜合性協(xié)作提供了可能。

CAD功能強大，多個行業(yè)、領(lǐng)域均有用到。如建筑工程、裝飾設(shè)計、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計、水電工程、土木施工中的工程制圖；精密零件、模具、設(shè)備的工業(yè)制圖；服裝加工中的服裝制版；電子工業(yè)中的印刷電路板設(shè)計等諸多領(lǐng)域。它有強大的、開放的用戶界面，以此為平臺供用戶發(fā)揮各自專業(yè)的技術(shù)特點。在建筑工程中，應(yīng)客戶要求，設(shè)計通常要用計算機對不同方案進行比選；各種文字的、圖形的、數(shù)字的設(shè)計信息電子格式，都需存儲、修改、成圖，且能快速檢索。設(shè)計人員通常利用CAD從草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D，繁重工作由計算機輔助完成；CAD可以完成圖形的編輯、放大、縮小、平移、復(fù)制和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作，由CAD自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，便于設(shè)計人員快速作出圖形，并可及時快速修改完善。

2.2 計算機輔助設(shè)計應(yīng)用實例——樁位平面布置圖中樁位編號的實現(xiàn)

2011年3月河北神池房地產(chǎn)開發(fā)有限公司在河北省平山縣擬建神池商廈項目商業(yè)綜合樓。高層部分設(shè)計采用框剪結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，設(shè)計要求處理后復(fù)合地基承載力特征值fak達到430kPa；多層部分設(shè)計采用獨立基礎(chǔ)，框剪結(jié)構(gòu)，設(shè)計要求處理后復(fù)合地基承載力特征值fak不小于400kPa。我公司承擔(dān)了該工程的地基加固處理工程設(shè)計與施工任務(wù)，設(shè)計采用素混凝土樁進行地基處理，經(jīng)計算，確定復(fù)合地基面積置換率為9.5%，設(shè)計總樁數(shù)為2632根。設(shè)計方案需附《樁位平面布置圖》，其中每一根樁都需按順序編號，二千多根樁，我們在CAD中使用編號命令，僅用了一分鐘，從左至右，從上至下，準確、快速，使設(shè)計人員從單調(diào)、重復(fù)的編號工作中解脫出來，把主要時間和精力用在設(shè)計理念、設(shè)計方案、關(guān)鍵參數(shù)的思考上，快速交出用戶滿意的作品。而在該工程施工時，根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況及設(shè)計要求，共完成素砼樁4083根。如此大的變更，我們借助計算機輔助設(shè)計，僅用4個小時就完成了設(shè)計方案的修改。在CAD中重新布樁后僅僅一分鐘即完成了樁位的重新編號。在CAD中調(diào)用一個“count”的程序小插件即完成了此項編號任務(wù)，由此可見它功能的強大。

早在上世紀九十年代，我們所畫的《樁位平面布置圖》是通過直尺、三角板、圓規(guī)等工具手工繪制的，加班熬夜也需三四天才能完成，若需修改，只能重新再畫，遠不能滿足用戶需要，跟不上社會進步的步伐；進入二十一世紀后，計算機大范圍普及，借助計算機輔助設(shè)計，運用三、四個小時便可完成《樁位平面布置圖》的繪制，而當(dāng)時給樁位編號時所用時間視布樁多少一般在三十分鐘以內(nèi)。其中所用的編號小插件如下：

該小程序使CAD實現(xiàn)了《樁位平面布置圖》中樁位的半自動編號，即人工指定編號位置，CAD自動流水編號。雖是半自動，但相比手工繪圖編號，已大大節(jié)省了人力。而我們現(xiàn)在所用的“count”小程序，已實現(xiàn)了編號完全自動化，編號完成時間快到以秒計算。

隨著科技進步，外部程序的功能提高、改進后，仍可在CAD中調(diào)用。由此可見CAD可以順應(yīng)社會的發(fā)展變化，不斷提高自身以滿足用戶要求。

2.3 計算機輔助設(shè)計的意義

計算機輔助設(shè)計已在建筑設(shè)計中廣泛應(yīng)用，非常普及，已到了缺之便無法工作的境地。CAD在設(shè)計領(lǐng)域已無人不知、無人不曉、無人不用。在建設(shè)過程中設(shè)計是建設(shè)的靈魂，是其必要的前期階段，施工則是人們理念、目標的實現(xiàn)，是實體的建設(shè)。在建筑行業(yè)，自動化控制已成為其不可或缺的左膀右臂。

3 結(jié)束語

分析表明，將自動化控制中的計算機輔助設(shè)計這一強大工具應(yīng)用到設(shè)計工作中，會使得設(shè)計人員省時省力，修改便捷，作品準確、美觀。因此我們應(yīng)重視CAD的應(yīng)用，熟練掌握該項技能，使其成為設(shè)計人員的必備技能，讓CAD為我所用。在現(xiàn)代社會，高質(zhì)高量高效，就代表巨大效益，而要實現(xiàn)此目標，自動化控制功不可沒。自動化控制改變了人們的工作理念及工作方法，使我們能夠高效完成工作任務(wù)。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]Sham Tickoo.萬水計算機輔助設(shè)計技術(shù)系列：AutoCAD命令詳解與問題剖析[M].齊舒創(chuàng)作室，譯.北京：中國水利水電出版社，1998.

[3]王孝武，方敏，葛鎖良.自動控制理論[M].機械工業(yè)出版社，2009.