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計算機輔助范文第1篇

關鍵詞:CADCAMCAX應用

一．前言

隨著計算機技術的迅速普及，計算機的應用已滲透到人們生產、生活的各個領域，CAD--計算機輔助設計、CAPP--計算機輔助工藝過程管理、CAM--計算機輔助制造、CAQ--計算機輔助質量管理統稱為CAX即計算機輔助技術，已為廣大工程技術人員所熟悉，CAX的應用水平不僅是衡量企業產品開發、設計、制造能力和技術先進性的重要標志，更進一步影響著企業在激烈的市場競爭中的生存空間和發展潛力。

對于許多企業和工程技術人員而言，CAX早已不是"舊時玉謝堂前燕",CG---計算機輔助繪圖的應用已深入人心，CG所實現的"甩圖板"固然是推動計算機輔助技術在工程技術開發領域應用所邁出的一步，但同時應當看到相對于真正意義上的產品CAD--CAD/CAE/CAM全面集成，AM--敏捷制造和CE---并行工程而言，無論在技術含量上，還是在預期經濟效益上這都只是第一步。因而，三維建模，智能化CAD以及PDMS---產品數據管理系統，乃至全系統集成等CAD的推進深入工作又站在一個全新的起跑線上，重新面臨著整體規劃、軟件選型、人員培訓、應用推廣等問題．

二、企業級"CAX"應用整體規劃

凡事預則立，不預則廢。CAX應用亦然。首要重點就是企業級的整體規劃，具體而言，包括時間、空間兩個方面。

在時間范疇上，企業CAX的應用、深化作為一項系統工程，決不能一哄而上、一蹴而就的，所以從實施之初就應當立足生產實際，結合企業發展大計，制定長期戰略，長計劃短安排，從CAD。CAM、PDM等系統的初步建立，逐步完善，到全面集成系統管理，步步為營，并依據各階段計劃落實情況和企業發展變化對計劃進行適當的修正。

在空間范疇上，由于產品設計開發部門、工藝設計部門乃至車間級工藝人員都是CAX企業應用的主體，故整體規劃工作必須立足現實情況，針對不同層次的應用部門，人員定位作出不同規劃。例如：設計開發部門考慮配備高、中端CAD/CAM集成系統（三維造型、有限元分析）；工藝部門、車間級CAD/CAM則可配備完整2D功能，簡單3D功能（裝配、自動編程）；若只允許檢索、查閱，甚至可以只配備模型圖檔瀏覽工具，但應當特別指出兩點：

1.各部門系統間數據、檔案應確定交換通暢，各系統無虛連接；

2.不論高、中、低端系統，也不論開發級規劃、車間級安排都應預先考慮對將來的入企業產品數據管理系統PDM的軌道是否會產生副面效應。

這里可舉軟件系統組合范例如下：

1、某模具廠，開發部門采用UG為CAD、CAM高端、SolidEdge為CAD中端；工藝部門以SolidEdgeOrigin3D為CAX平臺，MasterCAM為CAM中端；車間級人員僅允許查閱，故采用SolidEdgeOrigin+Viewer；

2、企業長期使用AutoCAD，規劃設計部門以MDT為開發平臺，工藝部門則采用AutoCAD/AutoCADLT，車間工藝員采用AutoCADLT/Viewer。

三、軟件選型

隨著計算機軟硬件技術的突飛猛進和CAX市場日益擴大，基于各種運行平臺、技術核心，定位于不同性能價位的CAD、CAM軟件百花齊放，性能及易用性更是長江后浪推前浪，令人眼花繚亂。對于以經濟效益為核心的企業而言，只有最適合于自身產品開發的軟件才是最有價值的，因此，選型必須立足于自身產品，離開這一基本點，任軟件技術先進，功能強大，終將淪為"雞肋"。

通常，CAD、CAM軟件的選型分以下幾個步驟：

3.1.立足產品，需求定位

對軟件的選型應切合實際，根據自身產品的特點、復雜程度、企業內部設備來明確需求定位，才不至于迷失于眾多CAD/CAM廠商的宣揚中。例如對于一家電產品廠而言，其CAX系統只要定位于產品設計，則它需要的是一個較強造型能力、裝配功能完善，工程出圖快捷的CAD系統，通常還應具備從頂向下的設計功能；對于產品呈系列化、改型頻繁的企業而言，對CAD系統的迫切要求則首先是具備強大參數化功能，甚至要求裝配的參數化，此外，造型（Modeling）--裝配（Assembly）--繪圖（Drafting）的全相關也是一個重點；對于注塑模生產廠家而言，模具型腔常有復雜曲面，且企業自行擁有數控銑床或加工中心，則在配備具有優良曲面操作能力和模具增強功能的三維CAD的同時，還須引入較強NC（數控）編程能力的CAD軟件，對于復雜注塑件，模具設計中流動分析常不可避免，這就要考慮Moldflow或C-Mold等CAE系統，當然，一個CAD/CAM/CAE一體的高端系統也可能是理想之選；又如某些企業產品在鈑金，管路上有所側重，他們對CAX的要求又迥然不同。

因而，任何一個CAD系統都不是全能的，針對不同產品和不同企業，不同單位要求不同，軟件選型考察側重點必然不同，因此，具體選型開始務必立足產品，明確：什么樣的系統才是本單位所期待的--即需求定位。

3..2廣泛考察，多方研究

確定需求后，應對整個CAX市場做一全面調查，對軟件功能、技術優勢、廠商資歷等進行廣泛了解，在今天這樣一個信息時代，Internet盛極一時，這項工作不過是舉手之勞，可以查詢CAX軟件供應商、商站點來了解軟件資料、廠商概況、下載Demo演示信息，也可以上中立專業測試公司站點，查詢軟件評價報告，比較測評表，還可以登錄專業院校、研究機構、行業協會CAD方面BBS、聊天室,看看天南海北的用戶對各種CAX軟件的正面推崇、反面批駁，乃至唇槍舌戰的辯論，雖有可能失之偏頗，卻往往一針見血，切中要害，讓你了解到廠商提供資料以外的另外一面。當然，正面接觸軟件商以獲取書面資料、軟件演示版或技術人員現場介紹，都有助于對有關軟件的認識。除此外，咨詢專業人士、考察軟件用戶、參觀兄弟企業均對選型大有裨益。

由于選型之初已明確要求，經廣泛考察、多方研究后，即可初步擬訂幾種基本方案，通常這些方案在價位、技術優勢或運行環境上有所區別，但對企業需求均有可能較好滿足。

通常，許多企業傾向的主流軟件有：

流動分析CAE：Moldflow、C-mold等；

低端CAD：AutoCADKMCADCAXA電子圖板等；

中端CAD：MasterCAM、Cimatron、Powermill

、SurfCAM等；

中端三維CAD：SolidEdge、Solidworks、AutodeskMechanicalDesktop等；

CAX集成化系統：ProEngineer、Unigraphics、I_DEAS等模塊化集成。

3.3.現場測試最終定型

針對基本方案的進一步篩選，不僅應大處著眼，更應細處著手。典型的做法是邀請軟件商到企業做現場測評，對各種方案的軟件功能進行詳細比較，以企業典型產品和復雜產品為案例，重點考慮以下因素：

a、技術功能指標：造型核心，組件技術，二維功能，三維功能，裝配功能等；

b、用戶界面指標：任何軟件的考評中，用戶界面都是一個重要指標，因為所有軟件的使用主體均為人，所以易用性不言而喻不可或缺；

c、開放擴展功能：文件轉換接口、二次開發能力、本地化國標化程度，此外豐富的三方支援常對軟件后繼擴展有重要影響；

d、價格定位--性能價格比；

e、服務水平：培訓、技術支持、版本更新、疑難解答，包含軟件商的發展能力。

通過綜合評價，軟件最終定型。

四、人員培訓

人才是企業的秘密武器，企業間的競爭，實質上人才的競爭。同樣CAD/CAM系統的運用，人才是關鍵，只有具有高度事業心和相當技術素質的人才，才能把CAX系統的性能充分發揮出來，為企業創造效益。

CAX技術是集計算機科學和工程學科相結合的綜合性學科，因此，該系統應用人員也應是具有計算機應用和工程專業知識相結合的綜合性人才，只有重視人才的培訓和知識更新，才能更好地適應日益發展的CAX技術的需要。人員培訓應由企業、軟件商、高等院校及科研院所等單位來承擔。

計算機輔助范文第2篇

醫學影像這種“證”，其原始狀態可看作是掃建出的二維切層影像，機器輔助的基本二維“示”工具有窗寬窗位、放大縮小、面積周長等。當一次掃查的切層影像數量達到幾十幅時，二維閱片不堪重負，這使“示”能力如MIP/MPR乃至VRT等三維閱片在多年前已經成為常規。隨著一次采集的影像數量達到幾百上千幅，并開始容納時間軸等新的采集參數，從影像中能夠而且需要獲取的“證”越來越多，即，從機器的原始采集數據和簡單形態學信息開發出經醫學界公認各種算法和知識庫運算處理過的更高層面的“證（或稱處理結果[Results]、陽性發現[Findings]、病征所見[Findings]、病證[Evidences]）”。

以CT心臟左室成像為例（圖1），目前，除了二維切層影像的基本觀察、常規的三維MPR/MIP和VRT等處理顯示之外，還要求從影像中獲得更多的循證處理結果。例如，在MPR顯示上勾勒出心外膜和心內膜輪廓，繪出時間-容積曲線、列出左室測量結果（射血分數、舒張末心肌質量、每搏輸出量、舒張末容量、收縮末容量和心輸出量等）并做動態播放，為多種左室功能繪出AHA標準17區極譜圖（又稱牛眼圖，可分析的參數如室壁厚度、室壁加厚、室壁運動等）、做出極譜圖與VRT的復合顯示，計算心肌造影的首過增強、并進一步在MPR顯示上標出首過增強數據中的低密度區，計算延遲增強、并在MPR厚層顯示上標出心肌高密度區和充盈缺損等等。

隨著影像采集數量和循證處理分析內容的加速增長，醫生讀片中的高級循證可視化（Advanced Visualization，AV）應用會越來越廣，可施加的算法會越來越復雜、產生的病證結果會越來越多……醫學影像循證處理，不再是三維工具如MIP/MPR以及CPR和VRT/SSD等的手工調用與操作，而是讓計算機盡可能地自動給出某個病種所要求的各種處理結果，包括完整的結果截圖、測量數值、甚至基于知識庫的臨床評分。

影像循證中的計算機輔助技術

1. 機輔影像循證的歷史發展

以CT的閱片輔助為例，機輔影像循證階段分為：

原始階段是硬鍵窗寬窗位――通過操作臺上的硬按鍵，實現一鍵式的骨窗、腦窗、肺窗顯示；

第1階段是手動二維處理――通過工作站的計算與顯示能力，對醫學影像施加基本的二維閱片工具，如窗寬窗位、放大縮小、翻轉旋轉、距離角度、面積周長、標記注釋等；

第2階段是手動三維處理――隨著計算技術的發展和掃查采集影像的增多，在工作站上對影像施加通用三維工具，如MIP/MPR（最大強度投影/多平面重建）、 VRT（容積渲染）、SSD （表面遮掩）、CPR（曲面重建）等；

第3階段是自動三維處理――隨著影像循證知識庫的發展和人工智能技術的引用，實現“一鍵化的（單步化的）”冠脈分析、心功能評測、腫瘤復查、腦灌注評測、神經譜分析、肺結節分析等。

對應閱片輔助的三個主要發展階段，計算機智能對醫生閱片的輔助，可以分為三個層次：“基本循證輔助”，如窗寬窗位、放大縮小、翻轉旋轉、角度距離等；“常規循證輔助”，如MIP/MPR和SSD/VRT等；“高級循證輔助”，如自動化的冠脈分析、心功能評測、腫瘤隨訪、神經譜分析等。

2. 機輔影像循證的智能化

――自動閱片流（Workflow）

以往所謂的高級處理應用（工具），如MIP/MPR、SSD/VRT等之所以被劃為常規處理，是因為其不可能實現自動化――都是通用的、不分病種病情的、偏于純算法的應用，當施加于不同病種病情時，調用這些工具時的醫生操作是不同的。

工作流除了有企業級和部門級的，還有個人級的“醫生工作流”。醫生調用基本和常規的算法工具施加于不同病種的影像數據時，點擊勾畫步驟是不同的，調用的知識是不同的，因此，醫生閱片工作流是病種病情特定的（Disease/Context-Specific）。

若能用計算機模擬醫生閱片操作工作流，實現其盡量多的步驟，就能把醫生工作流（包括病種知識和一些操作技能）的步驟盡可能多地客觀化到計算機中去。在病種知識庫和流技術引擎的支持下，有些醫生工作流，在計算機輔助下甚至能通過單次點擊（單步化）就可以完成。例如心臟科醫生的“冠脈分析”，一次點擊可以實現打開病人影像、移除肋骨和血池、做心肌分割、在血管內穿透巡航、測量各種狹窄值、把影像和處理結果與測量數值用合適的方式顯示出來、給出報告等。

當病種特定的知識庫得以建立，并在計算機模擬醫生閱片時調用各種算法的工作流各步驟中得以采用，以這類病種知識庫和病種操作流技術為核心所實現的病種特定的“機輔閱片流”（Workflow），形成了閱片循證自動化的基礎――這樣產生的病種特定“機輔閱片流”，才有可能使醫生之前幾百上千次點擊勾畫完成的手工處理，可以通過三五次點擊自動完成。

3. 機輔影像循證的智能化

――預處理（Preprocessing）

在當前計算機技術水平下，醫學影像中一個“證”的獲取往往需要分鐘級時間的運算，當有許多“證”要獲取時，時間上的等待仍會讓影像的直接使用者失去耐心。

若能在各個病例影像到達處理機器、而醫生還沒打開該病例時，機器就按照掃查時設定的處理要求和影像病種啟動病種知識導向的后臺處理，自動將影像歸類并調配算法工具（AutoSorting），自動運行“機輔閱片流”中的各種算法和知識庫展開處理（AutoProcessing）。然后，在醫生打開某個病例時將該病例的處理結果按照醫生閱片要求的布局自動地展示出來（AutoLayout）――這種智能化的“預處理”加上復查需要的預提取（Prefetch），所實現的病例自動準備，讓醫生能集中精力于利用病征結果展開診斷。

若沒有自動閱片流技術為基礎，這種影像循證預處理是實現不了的。因此，以往支持手動三維處理操作的軟件，就必須要重新設計――納入病種知識庫和病種操作流，實現自動調取與運行――方能在醫生沒有點開病例時在后臺實施循證預處理。

進而，當面對多個病種類型的處理閱片時，將多個“機輔閱片流”合成為一個“機輔閱片引擎”（Engine），可以開展自動的合成機輔閱片，例如心功能分析，除了包含左室分析，還有右室分析、瓣膜引導等自動閱片流――所有這些閱片流是在該病例影像到來時一起施加上的，其各個自動流的病征結果與調用工具則是在醫生點擊該病例時同時打開的。這里的病征結果清單是基于數據庫的（可稱作“病征索引器”），每個自動閱片流條目下的處理工具集則是基于病種知識庫和病種操作流的（可稱作“病例導航器”）。

醫學影像處理技術問世至今已經發展了四代。前三代的共同點是均為“后”處理，即必須在醫生打開軟件、裝載圖像后，才能進行處理和分析。當前第四代的最主要特征就是這種智能化的“預”處理，即，在醫生打開某個病例之前，就自動調用相關的軟件算法對圖像進行后臺處理，當醫生點開該病例時，處理的結果即刻展現在醫生面前。

4. 機輔影像循證的智能化――大型數據庫

當一個病例中的影像數量達到幾百上千幅時，當后臺同時在做預處理的病例達到數個乃至十數個時，當對一個病例同時施加的自動閱片流有兩三個甚至五六個時，當每個閱片流自動（以及隨后閱片過程中的手動）給出的“證”達到幾十個乃至上百個的時候……如果沒有大型數據庫如Oracle或SQL，想要管理數量與種類眾多的病例、影像和處理結果是不可能的。

例如，對于某一病例施加的各個自動閱片流（及其后續手工操作）所產生的幾十上百條病征所見（Findings），可以建立病征索引器（Findings Navigator）――所有病證所見都自動存儲在病征索引器上并建立索引，從而幫助醫生列示所有的病征發現與處理結果，能高效評估和管理所有的診斷發現――只要在某個病征結果上點一下，如同書簽一樣，立刻自動同步跳轉到給出該結果的原閱片與測量界面上，并將鏈接同步的其它序列影像也同步跳轉至病征所在的解剖位層（可以是多個序列、多次掃查甚至多種設備類）。

更進一步，可以病種知識庫為基礎，建立病種類型特定的病證清單（Findings List，歐美多稱其為“結構化報告”[Structure Report]）模板，在每個閱片流自動運行和手工修正之后，列出醫生最后修正確認的所見結果（Findings），給出“按病種結構化的”完整的病征清單，用以支撐放射科報告的結論。所有結果（包括病征截圖、測量數值、臨床評分）、所引用的知識庫（如腫瘤隨訪是用RECIST評分還是WHO評分），都能總結到該病種特定的結構化病征清單（DICOM-SR）中――結構化報告應該包含該病種臨床科室實踐中會用到的示意方式（如繪出冠脈樹用以指示狹窄位置）（圖1）。

5. 機輔影像循證的網絡化――服務器運算

若把上述機器智能中的所有計算能力、知識庫、算法工具調用等，都放到服務器上運行，將會使網絡上該服務器的任何瘦客戶端（即普通PC），都能以“并發授權”方式調用這些機輔閱片流及其后面隱藏的病種知識庫和病種操作流。

由于各種成像設備產生的影像都可以送到服務器上，各種成像類的算法、知識庫和自動閱片流都可以裝在服務器上，這種服務器運算使機輔閱片能力可以不局限于掃查設備旁，而是通過網絡四處可調，能在更多的場所（如閱片室、手術室等）讓更多的醫生擁有更多成像類的機輔影像循證閱片能力，即可讓醫生在任何聯網的終端上（如HIS的醫生工作站）隨意調用多種成像類（Multi-Modality）的影像，并實施多種成像類的機輔閱片。這就實現了同時接入和處理的成像設備類多、調用高級處理智能的用戶多、可開展影像循證高級可視化處理的場所多。

而這種網絡化具有現實意義的前提，首先是要有智能化的自動閱片流和循證預處理，各種臨床位置的醫生，在自動閱片流和自動預處理技術的支持下，可以不必耗費時間去自行做巨量的點擊勾畫處理操作；其次在于全服務器運算支持下的瘦客戶端，即算法智能與病例影像全部都置于服務器中，客戶端與服務器之間的通訊無需占用影像數據所要求的巨大帶寬。

關于機輔影像循證的討論

1. 影像循證計算機輔助的平臺化

就運算核心而言，由于事務管理和影像處理是兩種不同的計算處理模型與方式，也由于有多個醫生對來自多種成像設備的多個病例執行智能化自動化程度更高的計算處理，還有大量醫生尚未點開的病例預處理在后臺持續運行，單純四核或八核CPU計算是無法承擔的，所以目前業內的解決方案以CPU+GPU運算架構為主導潮流，即CPU做基本平臺的管理（包括影像的傳輸與存儲）和數據庫（包括影像病例數據庫和結果數據庫）的管理，引入GPU（即處理圖形專用的高性能運算芯片）專注于高性能影像運算――GPU采用成百上千顆并行運算核并行執行圖形語言與算法的基本指標為3D性能（如每秒數十億次三角形運算）的含上10GB級的圖像高速緩存，圖像計算語言方面最好能支持OpenGL版本4以上、OpenCL、DirectX版本10以上以及CUDA等。

由于需要配置大型數據庫來做數據管理，并需要高性能CPU如四核甚至八核Xeon來運行數據庫，因此，需要運行GPU與數據庫的服務器，來接入多臺掃查設備的數據源并支持多臺閱片站對“機輔閱片流”算法智能的調用――影像處理運算平臺走入C/S架構時代，即由服務器來承擔影像的高性能運算和結果管理，醫生調用影像和智能的閱片臺成為這種服務器的客戶端。服務器的網絡管理方面，須能支持Active Directory、SSO和VNC，而醫學信息化標準方面，須能支持DICOM、IHE和HL7。

在上述軟硬件平臺的基礎上，服務于影像循證的基本平臺功能應該有：基于知識庫的病例導航（Case-Navigator），即影像到來后自動實施分類調取、計算處理、閱片布局、閱片流列示和處理工具擺示等；基于數據庫的病征索引（Finding-Navigator），即對病征發現做測量創建、收集管理和列表顯示，通過病征做索引來同步多個影像序列中同一病征的即時找尋；基于規則庫的病人篩選（Patient-Worklist），即基于角色的作業表可按閱片流或影像來驅動，供用戶按成像設備、臨床領域或身體部位等條件篩選其所需的病例；結構化病征列表（Structure-Report），即把病征發現自動寫入某臨床應用對應的報告模板中，完整記錄病征發現（測量數值、表格、曲線、示意圖和影像截圖等）；角色設置與協同閱片（Role-based AV-Sharing），支持不同用戶角色間對于影像與病征發現的分享觀察、同步操作等。

使用前述的影像循證高級可視化所用技術的集合以及這所列種種軟硬件的重新設計與組合，構成的影像循證計算機輔助新平臺，才能真正實現盡量減少閱片循證中的操作處理步驟，并對影像中的各種“證”盡量完整地獲取和記錄，幫助醫生從繁瑣復雜的點擊勾畫和病征結果的管理索引中解脫出來，從而有更多時間專注于病情本身。

2. 機輔影像循證高級可視化軟件的再定義

首先，機器輔助的目標已經發生了變化――醫生閱片面對的影像越來越多，使影像科之內、影像科室與其它科室（如手術室）之間共享高級處理智能的需求越來越高，需要跨出掃描室來讓更多臨床場所（如閱片室、手術室、辦公室）調用病例影像和算法智能。高級處理的不斷普及與復雜程度的不斷提高，開始要求閱片醫生之間能交流其處理的中間結果，甚至開展閱片協同。

其次，自動閱片流的實現，使上述平臺基礎構成已經與傳統處理軟硬件有了極大不同。從影像中所循病征種類的增加，需要增加計算機自動運行的操作步驟，也決定了重新設計機輔閱片流的必要性。

第三，自動閱片流并不能完全替代人工操作，仍需要提供不同于手工處理的處理工具讓醫生對自動結果做手動細調、增刪、修改。正因如此，人機界面與手工處理時所要求的是完全不同的，需要全部重新設計。處理結果的增加和結構化病征列表的給出，需要設計更為有效的病征管理與索引工具。

因此，簡單地把影像處理的算法工具和軟件從工作站移到服務器上，并不能真正實現影像處理的網絡化、智能化。智能化“預處理”自動流軟件，需要按病種重新設計。相應地，支撐其運行的平臺也需要重新設計。

3. 機輔影像循證的其它討論

機輔閱片流的改善和創建。機輔閱片流一方面在總結了醫學界關于某病種的閱片處理知識后，將這些知識固化到閱片流所調用算法的各種參數設置中，使其得以由計算機自動運行，達成讓醫生減少繁雜的點擊勾畫的目的；另一方面，其客戶化可設置性，比如算法參數的細調，讓醫生得以在利用機輔閱片流的高效時，能深入改善自動判讀某病種病灶的質量，從而進一步提高機輔效率。這需要更多的臨床科研合作，不斷改善已有的機輔閱片流，不斷創建新病種的機輔閱片流，甚至通過對已有閱片流的組合創建一些新病種的自動閱片流、引擎。

協同機輔閱片。影像醫學與臨床醫學開始出現越來越多的協同需求。例如影像科室高級處理的目的是突出和描述病灶，而手術科室的閱片處理，在此之外還要加上展示手術路徑等。這就要求高級處理展示平臺應能支持影像科室閱片與臨床科室閱片的協同，支持處理中間結果的交流，支持結構化報告的共享，甚至支持對同一閱片流在不同科室使用時的一些算法與處理參數的細調。

廣域機輔閱片。以往的廣域閱片是由PACS支持，實現的是基本二維閱片，因為三維手動閱片對遠程客戶端與服務器之間的操作互動要求太高。當新的自動三維閱片平臺以自動閱片流和預處理智能化為基礎時，絕大部分的操作都能在服務器端基本完成，遠程客戶端與服務器之間的操作互動要求不高，也不需要把影像數據推送到客戶端，以免產生的巨大帶寬占用，從而實現在遠程客戶端上調用中心服務器的影像循證高級可視化智能，實現了廣域的三維機輔閱片。

DICOM的高級服務類（SOP）。以上對影像循證高級可視化處理平臺的要求，也對與PACS的集成提出了有關DICOM服務類的更多需求，如增強的或綜合性結構化報告（Enhanced / Comprehensive SR SOPs）、空間對準（Spatial Registration SOP）、分割存儲（Segmentation Storage SOP）等。

多服務器與云服務。當單臺服務器發展為多臺服務器同時工作、甚至多臺服務器在不同地點協同工作時，才能談得上影像高級處理閱片的“云服務”。目前醫學界的實踐是，先從含有智能化自動閱片流的單臺服務器起步，隨著放射醫生和臨床醫生對后處理需求的增加，逐步增加服務器數量，逐步實現各個服務器之間處理能力的“算法授權中央化”，最后構成“影像云處理”。這提供了可擴容、可組合和可不斷按需添置的影像循證智能化處理平臺解決方案。

計算機輔助范文第3篇

關鍵詞：規劃保障；計算機輔助；綜合保障；裝備系統

1引言

在裝備研制過程中，過去大多采用序貫模式，這種模式容易造成諸如裝備形成戰斗力慢、戰備完好性差、壽命周期費用大等許多弊端，對于大型復雜裝備尤其嚴重。目前，在許多大型復雜裝備的研制過程中，都開始實施綜合保障工作，強調主裝備的設計要與保障系統的設計并行開展，通過保障性分析協調二者之間出現的沖突。規劃保障是實施綜合保障工作非常重要的一個環節，對于裝備使用與維修保障方案及計劃的確定、保障資源需求的確定以及保障系統的建立等都具有舉足輕重的地位。規劃保障工作的主要特點有：（1）在規劃過程中涉及的參數多，影響因素多，需要考慮的保障資源繁瑣。（2）各項工作之間的耦合比較嚴重，相互之間聯系緊密，要求每項工作都必須準確，不能出差錯。（3）規劃過程是一個反復迭代，逐漸深入的過程，并且要與主裝備設計詳細程度保持一致。（4）需要和產生的數據多，涉及到多個方案、多個版本。

針對主裝備設計的計算機輔助手段研究已經進行了很長時間，目前已有非常成熟的CAD軟件。但是對于保障系統的設計而言，可用的、好用的工具卻很少，這直接影響了綜合保障工作的實施和裝備系統性能的有效發揮。因此迫切需要開發符合相關標準、使用方便、能支持規劃保障工作的計算機輔助工具軟件。本文結合當前的工程實際和用戶的實際需求，研究CAMSPWP的軟件模型和關鍵技術，對各種數據和分析流程進行統一管理，并與裝備設計系統、可靠性信息系統等協同，形成一個集成的設計分析環境，能夠完成規劃保障所涉及的各項設計分析工作，從而提高規劃保障工作效率，提高裝備系統的研制水平。

2系統模型

2.1總體需求

規劃保障工作是以現役同類裝備的使用與維修保障統計信息、新研裝備設計信息和使用方案為基礎，在有關標準、準則的約束下，并與其他系統配合，為新研裝備制定保障方案、保障計劃、保障資源需求，并影響新研裝備設計的過程，如圖1所示。用戶主要有兩方面的業務需求：1、進行各種規劃保障所涉及的分析工作。2、制定各種方案并對方案進行管理。

在用戶需求的基礎上，根據裝備綜合保障領域的頂層標準GJB3872-99《裝備綜合保障通用要求》和其他相關的一些可靠性維修性標準確定CAMSPWP的主要功能。CAMSPWP能夠完成GJB3872-99《裝備綜合保障通用要求》規定的三個部分（規劃使用保障、規劃維修和規劃保障資源）中所有的設計分析工作。CAMSPWP支持規劃保障所涉及的各種分析工作，如功能分析、故障模式影響及危害性分析（FMECA）、以可靠性為中心的維修分析（RCMA）、修理級別分析（LORA）以及使用與維修工作分析（OMTA）等，同時CAMSPWP可以完成擬訂初始保障方案、制定備選保障方案、評價優化備選保障方案、制定保障計劃以及確定保障資源需求等工作。根據需求分析，CAMSPWP的功能劃分如圖4所示。

圖4系統功能劃分

2.2系統體系結構

CAMSPWP將運行在人們熟悉的Windows操作系統下，根據用戶的不同需要，CAMSPWP可以開發成單機版，也可以開發成基于C/S模式的網絡版，供不同用戶在局域網內使用。系統的軟件結構如圖5所示，由五部分組成：

1)基礎業務模塊

負責使規劃保障工作的設計分析過程能夠協調有序地進行。主要功能包括工作空間的配置、工程管理、項目管理、用戶及權限管理、系統管理、版本管理、工具狀態監控等，不涉及到具體的規劃保障工作。

2)分析模塊

CAMSPWP主要的分析模塊包括功能分析模塊、FMECA、RCMA、OMTA、LORA，每個模塊負責一項分析工作，各個模塊都留有接口，能夠相互聯系，保證數據的流動。同時也要求各個模塊之間的耦合程度要盡可能弱，便于以后系統的擴展。

3)方案模塊

在規劃保障工作中，初始保障方案、備選保障方案及計劃、保障方案、保障計劃、保障資源需求是貫穿整個規劃保障工作過程的主線、核心。后續的各種手冊、規程、細則等都是由這些核心方案產生的。方案模塊負責組織管理規劃保障過程中的各種方案，對從分析模塊輸出的各類數據進行整合，生成各類方案，并對方案進行修改、刪除等編輯工作。用戶可以根據自己的需要，自定義生成各種方案。

4)數據庫

數據庫負責存儲規劃保障工作過程中的各種輸入數據、中間過程數據以及輸出數據。輸入數據主要包括現役裝備的統計數據，各種設計標準和準則，從其他工具軟件獲取的數據等；中間過程數據主要包括各個分析工作的結果、備選保障方案、備選保障計劃，評價備選保障方案所用的模型及準則；輸出數據主要包括保障方案、保障計劃，保障資源需求，對裝備設計的影響等。

5)接口

為實現裝備系統的并行設計，CAMSPWP必須與裝備設計系統、可靠性信息系統等協同工作，這時就需要良好的接口與裝備設計系統、可靠性信息系統以及其他工具軟件進行數據交換。鑒于XML的諸多優點，CAMSPWP將使用基于XML的接口，通過建立XML格式數據的收/發器，可以輸入/輸出XML格式的數據文件，保證CAMSPWP能與其他系統協同工作。

圖5CAMSPWP的軟件結構

3關鍵技術研究

3.1產品層次約定和編號規則

產品層次約定對許多設計分析工作是至關重要的。例如對于普通零件一般設計成不可修復的，也不需要進行精確的修理級別分析。為了便于換件修理，子系統和組件通常設計成外場可更換單元（LRU）、車間可更換單元（SRU）和車間可更換分單元（SSRU），并分別在基層級、中繼級和基地級更換。產品層次一般是根據產品的復雜程度和功能關系來劃分的，通常把裝備劃分為系統、分系統、組件、部件、零件這五個層次。為了更好的與裝備設計系統進行協同，在CAMSPWP中產品層次劃分與裝備設計系統保持一致。同樣，在CAMSPWP中，產品編號也與裝備設計系統中的產品編號保持一致。對于產品的使用與維修功能

編號，將在產品編號后面加上一部分，從而可以用編號來標識每一個產品的每一項使用與維修功能。同樣，在使用與維修功能編號后面加上一部分就構成保障工作的編號，標識每項保障工作。這樣就可以保證在CAMSPWP中，從每個產品到每項具體的保障作業，都可以用唯一的編號來標識。

3.2數據模型

規劃保障工作涉及的數據種類多，數量大，耦合嚴重，尤其是各種保障資源。這就要求必須對數據進行規范化的管理，確定數據的內容、形式、層次結構，理清數據間的邏輯關系，建立完善的數據模型。本文采用面向對象的思想建立模型，將相關數據對象化。這里以分析工作模塊的數據模型為例，如圖6所示，該模型的主線為：產品—功能—保障工作—保障作業—保障資源，圖中所示對象的關系從上向下，都是1對n的關系。產品（含重要功能產品）包括裝備各個層次的產品，功能包括使用功能和維修功能，保障工作包括使用保障工作、修復性維修工作以及預防性維修工作，保障作業包括使用保障作業和維修保障作業，保障資源包括八個綜合保障要素。整個模型為樹形結構，展現了規劃保障的工作層次。

在數據模型的基礎上，使用Visio或PowerDesigner等CASE工具建立數據庫模型，然后通過前向工程，使用相應的驅動程序，將數據庫模型轉化為物理模型，生成完整的數據庫。

圖6分析工作模塊數據模型

3.3版本管理

規劃保障工作是一個反復迭代，不斷更新的過程，貫穿裝備研制全過程，并且與裝備設計工作緊密聯系，在不同的設計分析階段會產生大量的中間分析結果和多種方案，而且許多中間分析結果不是簡單的保存，會被其他模塊使用。因此，在CAMSPWP中需要特別注重版本管理。版本管理問題解決不好，數據就會出現冗余和不一致現象，影響分析工作的效率。版本管理的主要對象及其關系如圖7所示。

版本管理的實現過程如圖8所示，對于一個對象，可以選擇新建一個版本，也可以打開已有的版本，進行編輯。對于編輯完成的版本，可以選擇保存到現有版本，或者另存為一個新版本，或者不滿意這個版本將其放棄，從而刪除這個版本。

圖7需要進行版本管理的對象及關系

圖8版本管理的實現過程

4系統實現

根據實際情況，CAMSPWP選擇作為系統平臺,VisualBasic2005作為編程語言，SQLServer200作為數據庫管理系統。CAMSPWP將部署在三個層面上：客戶端、組件層、數據庫服務器。客戶端為用戶提供諸如輸入驗證等基本功能和簡潔的操作界面；系統的業務規則全部放在組件層，以后如果需要修改程序代碼，則只需要對組件層的功能模塊進行修改，簡化了系統開發和版本升級工作，提高了系統的可擴展性。圖9為CAMSPWP的部署圖，圖10和圖11為系統實現后的部分界面。

圖9CAMSPWP的部署圖

圖10判斷產品是否為重要功能產品的界面

圖11確定重要功能產品故障影響類型的界面

5結束語

通過使用證明，CAMSPWP具有操作方便、擴展性好等優點，實現了裝備保障系統設計的數字化，提高了規劃保障工作的效率，降低了成本，保證了裝備設計和保障系統設計的同步進行。隨著在大型復雜裝備系統研制中綜合保障工作的深入開展，CAMSPWP必將發揮重大作用。CAMSPWP的開發為建立集成化、網絡化、智能化的計算機輔助裝備系統設計環境奠定了良好的基礎。

參考文獻：

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［4］DavidM.Kroenke.數據庫處理-基礎、設計與實現（第八版）［M］.北京;電子工業出版社,2003.38-74.

［5］H.Barbaraorensen,JacobD.Hornsby,DawnRiddle，etal.ADataManagementandVisualizationToolThatBenefitsMissionReadiness[R],AIAA2004-6356.2004.

ResearchonComputer-AidedMaterielSupportPlanningWorkPlatform

WangShi,WangRong-qiao,FanJiang,ZhangZe-bang

(1.SchoolofJetPropulsion,BeihangUniversity,Beijing100083,Chhina;2.SERIRSC,ChinaShipbuildingIndustryCorp,Beijing100083,Chhina)

計算機輔助范文第4篇

機械設計是進行機械研究與生產的前提，在機械工程中占有首要地位。自從計算機技術應用到機械設計中后，幾乎機械研究的每一個環節都要用到計算機。在機械設計中，計算機的功能不僅僅是畫圖，在對精密的零件進行校驗與測試時也離不開計算機的參與。在沒有計算機之前，對機械的校驗與測試往往都是制造出成品，然后對成品進行壓力、磨損測試等以觀察機械的使用情況與使用壽命，對其進行改進以到達更佳的使用要求。現在人們只需要在計算機中輸入機械的圖紙，就可以在計算機中建立機械的模型。在計算機的虛擬環境下對模型施加各種外力，觀察模型的受力情況，找出機械設計中還存在的可以克服的問題，進行調整與改進，提高機械的質量。計算機的應用不僅節省了圖紙的重新繪制與修改的時間，提高了工作效率，對于機械工廠來說，減少了加工機械成品與進行反復測試實驗的費用，節省了經濟支出。因此計算機輔助設計在機械行業有著無可替代的地位。

二、計算機輔助機械設計的優勢

眾所周知，很多機械產品對尺寸精密程度要求是特別高的，而傳統的手工畫法，不可避免地就會產生誤差。人眼的誤差與畫圖工具的誤差疊加起來產生的誤差就不可能是一點點了，雖然在可控的范圍之內，但還是會對機械產品的性能產生影響，計算機畫圖就可以避免這些類誤差的產生，有效地保證機械產品的質量。而且圖紙修改起來也十分的方便，在計算機上也方便設計師之間的交流。同時，用繪圖軟件可以很輕松地構建任意外形機械零件的三維模型，這樣就大大降低設計難度，縮短了設計周期。而且計算機輔助設備進行設計時，還能進行零件的組裝或重組，從中找出靈感設計出更符合要求的產品來。從三維模型中還可以看到機械在使用時的運動狀態，對不足之處進行調整減少實驗次數。

三、計算機輔助機械設計的應用

第一，平面繪圖中的應用。平面圖在機械產品的整個生產過程中有著非常重要的作用。無論設計還是施工，抑或是最后的安裝和使用，都離不開平面圖。傳統的手工繪制要花費大量的時間，而通過繪圖軟件，不僅能做到高效，還能做到優質。在繪制平面圖時既不用購買畫圖的工具，也不要占據很大的地方，一塊辦公桌大小的地方就可以用來辦公，也為企業省出了很多工作空間。第二，三維設計及產品報價中的應用。目前市面上很多繪圖軟件都能構建三維實體機械模型，建模方便而且精準，還可以實現在空間上的運動，進行動態分析。把機械零件繪制完成后，進行組裝，組裝完成后，給定特定條件進行精確測試，驗證使用性能，根據驗證結論，進行改進。除此之外，有了三維實體模型，再輸入材料和工藝數據進行報價，生存報表，快捷方便，所有數據的處理全部由計算機軟件完成，優質高效。第三，在機械產品研發中的應用。計算機輔助機械設計構建出來的機械模型，可以幫助設計師更加直觀的分析機械產品的特點，根據這些特點對機械模型進行改進，增強模型設計的快捷性與準確性。設計人員通過觀看模型能夠發現存在的不足之處加以修改，為以后產品的測試提供更加精準的依據。就以汽車的覆蓋件模型為例進行分析。汽車的覆蓋件對汽車來說十分重要，質量高的汽車覆蓋不僅給人以曲線美，還要符合空氣阻力最小及安全等特點。這就要求在設計汽車覆蓋件時要做綜合考慮，如果用傳統的方法，從設計到成品實驗，不僅設計周期長，而且還要浪費很多物力財力，這樣勢必會增加企業的運營成本，降低產品的價格優勢，如果要改款式，還得重新設計和實驗，這就無形中增加了企業的研發成本。而采用計算機輔助機械設計，所有的設計和實驗都可以在計算機上完成，不僅可以縮短設計周期，而且還可以降低生產成本，加厚企業的利潤。采用計算機輔助機械設計對企業來說意義重大。第四，在設計二次開發的應用。科技的突飛猛進，產品不斷的更新換代引領技術必須創新。單一功能的產品將逐漸被淘汰，機械設計軟件為了適應技術的進步必須進行二次開發。比如，AutuoCAD軟件最初只是用來代替繁雜的手工繪圖，而其中的VBA、Autolisp各自具備自身的優勢，但是它們之間的兼容性不強，設計人員在使用時要根據自己的需求選擇一個能在更大程度上滿足自己設計要求的工具。所以在進行軟件開發時應當盡量地把各軟件的優勢結合在一起，方便操作，能夠實現更多的功能。只有這樣才能滿足不斷發展的時代的需要，增強產品的市場競爭力。

四、結束語

信息化高速發展的二十一世紀，計算機和信息技術廣泛應用于生活的各個層面。世界各國，都在不斷地增加研發投入，來迎合科技爆發式發展的時代，當然只有將傳統的方法與計算機技術和信息技術有機結合，才能跟得上時代的步伐。而對于機械設計來說，計算機及信息技術的參與，大大地增強了企業的效能，提高企業的市場競爭力。當前在機械生產與設計方面中國與世界發達國家相比較，還存在一定的差距，人們的機械設計輔助軟件的研發及二次開發能力還有待提高。所以如何加強中國自主研發輔助軟件的能力，提高中國制造業的整體水平，趕上發達國家，是目前急需解決的問題。

作者:雷長勇 單位:江蘇聯合職業技術學院常熟分院

參考文獻：

[1]王吉明.計算機輔助設計的技術應用探究[J].科技與創新，2014（21）.

計算機輔助范文第5篇

關鍵詞:計算機;輔助教學

Computer Aided Istruction Initial Exploration

Zhang Jian

(Shijiazhuang Science&Information College,Shijiazhuang050000,China)

Abstract:Computer aided instruction,CAI in short,which is the key point and the breach for conducting system reformation of education and teaching.Meanwhile,it is also the necessary way to achieve the modernization of education.It is an important task in the research of edicational pattern to command the CAI mode well.

Keywords:Computer;Adied instruction

隨著科學的進步與時代的發展,計算機輔助教學已被大部分教師認可。計算機輔助教學手段的應用,以其軟件多方位、立體化的開發和利用,以及儲存信息量大、畫面豐富、多種媒體綜合運用等特點,在教學過程中能為學生建立一個動態教學環境,開闊學生的視野,豐富學生的想象力,調動學生的學習興趣,從而大大提高課堂教學效率。

計算機輔助教學是一種新型的現代化教學方式,它有許多傳統教學方法不具備的優勢,但在運用計算機進行輔助教學時,應認識到它只是一種教學手段,必須服從和服務于教學目的、教學內容等的需要。

然而,在計算機輔助教學的推廣實踐過程中卻出現了一些誤區。計算機在課堂教學中是一種教學工具,其應用于輔助教學的形式是靈活多樣的,而CAI課件的演示僅僅是一個方面;由于教學課件固有的某些缺陷,使很多課件不能滿足計算機輔助教學的需要。

雖然CAI有著許多突出的特點,并在教育實踐中證明是有效的。但是作為新生事物必然存在不足和缺陷,不難發現:如果老師把大量的時間和精力都投入到軟件開發上,就不能將主要精力放在如何利用計算機技術組織教學上來,甚至不能將主要精力放在教學研究上來。從而出現了計算機輔助教學只在這種公開課、觀摩課來進行教學,裝點一下門面的這類情況。其實,我們認為教師最主要的任務不在于開發軟件,而是如何應用現有的軟件把計算機的優勢發揮出來。需要指出的是這里所說的“軟件”并不是指一個具體的課件,而應是面向學科的工具型軟件,包括帶有學科特色的平臺和多媒體資料庫。

計算機和教師究竟誰處于核心位置?答案誰都應該清楚。我們首先要明確計算機輔助教學強調的是計算機在教學中的輔助功能,處于主導地位的仍是教師,因此充分發揮教師在整個教學中的能動作用才是計算機輔助教學的核心思想。作為一種教學媒體,計算機與其它教學媒體(如黑板、投影儀、電視機)沒有什么不同,只是一個輔助工具。作為一種工具,首先應具有易用性和可選性。計算機作為一種工具能夠幫助教師更好地完成教學過程,任何教育工具都只能作為知識的載體,而知識的傳承只能由人來完成。如果不認識到這一點,CAI就無從發展,甚至可能被扼殺,CAI的生命力在于能延伸教師表達能力,充分發揮教師的作用,也只有把注意力放在如何更好地發揮教師在教學中的主導作用,這才是CAI的發展方向。

由于,計算機輔助教學在我國剛起步,問題在所難免。但是我們不能只看他的缺點,在看到它的弱勢的同時,還要發現其積極的方面,這樣,我們才能有效地去運用計算機來幫助我們真正的實現現代化課堂教學。那么,計算機輔助教學到底有什么優點呢?我們怎樣才能開展好計算機輔助教學工作呢?

1.計算機輔助教學的運用,補充了傳統教學中受時間、空間的限制和語言表達能力的不足。

2.計算機輔助教學能化靜為動,增強動感,誘發學生的學習興趣。

3.計算機輔助教學卻能做到實用化、系統化,靈活而多變。

4.能實現教與學的有機結合

計算機輔助教學可以利用電腦的交互性特點,實行雙向教學和個別輔導,通過人機交互,及時發現教學過程當中出現的問題,及時采取補救措施,使教與學這兩個環節有機地結合起來,從而有效地解決傳統模式下教與學脫節的問題。

計算機輔助教學已經成為教育改革的重要切入點,也是當今教育技術的熱點問題,這項工作的開展將豐富教育的技術手段,給現代教育思想的實現提供更加有力地支持。所以我們應該積極主動的從正面去發展和推進計算機輔助教學的發展。

首要任務就是提高教師自身的業務學習水平。教師只有在不斷提高自身業務素質的基礎上,才能更好地去教書育人,才能更好地做一名合格的人民教師,才能在知識經濟時代立于不敗之地。

其次教師需要通過種種途徑廣泛搜集各類新式教學軟件。社會在不斷地變化,技術在不斷地更新,計算機硬件與軟件都在不斷地升級換代,陳舊的教學軟件已經無法滿足不斷變化的教學工作的需要。當然更提倡有條件和有能力的教師根據自己的實際,制作適合自己品味的教學軟件,以滿足教學的需要。

總之,CAI教學,可把枯燥乏味的教學內容,借助于多媒體的優化組合,使課堂教學形象化、趣味化、交際化和生活化,提高了教學質量。計算機輔助教學方興未艾,充分利用現有條件下網絡所提供的信息資源從而徹底改變教學軟件在設計、開發和使用上的相互割裂的局面,使CAI在課堂上的運用走出低谷,朝著更為廣闊的方向發展是我們當代教育使者的主要任務。

參考文獻:

[1]鄭夫揚.《恰當應用多媒體,提高課堂教學效率》江蘇

[2]陳志銀.《計算機輔助教學的誤區》江蘇