参数化设计和变量化设计

　　传统的CAD都是用固定的尺寸值定义几何元素，它要求每输入一个几何元素都要有确定的位置。但在新产品设计时尤其是概念设计阶段，修改是非常频繁的事。这要求CAD系统具有参数化设计和变量化设计功能，从而实现几何元素的可任意改动的功能。

　　在设计过程中，有些设计对象的结构比较定型(即拓扑关系保持不变)，只是它们的尺寸往往由于相同数量和类型的已知条件下在不同规格的产品设计中取不同值而有所差异，如常用的系列化、标准化、通用化的定型件就是属于这种类型。于是可以这样处理:将已知条件和随着产品规格而变化的基本参数用相应的变量代替，然后根据这些己知条件和基本参数，由计算机自动查询图形数据库，由专门的绘图软件自动地生成图形。这种由尺寸驱动图形的思想就是参数化设计(ParametricDesign)。


　　一般认为理想的参数化设计技术应该满足以下的要求。

　　(1)能够检查出约束条件的不一致性，即是否存在过约束或欠约束情况。

　　(2)算法应该稳定，当给定一组约束和拓扑描述后能够求解出存在的一个解，而当用户需要时可以给出所有可行解。

　　(3)求解速度快，使得用户的每一步设计操作都能得到及时响应。

　　(4)在构造物体过程中允许修改约束，而且修改的效果应和先期的约束次序无关。

　　(5)约束的类型广泛，且容易增加新的约束类型。

　　(6)通用于二维和三维。

　　(7)能处理常规CAD数据库中的图样，必要时允许人工干预。

　　但在大量的新产品开发的概念阶段，设计者首先考虑的是设计思想及概念，并将它体现在某些几何形状中。这些几何形状的准确尺寸和各种形状之间的严格的尺寸定位关系在设计的初始阶段还很难完全确定。显然这个时候用参数化的思想解决问题就困难重重，为此，MIT(美国麻省理工学院)Gossard教授在参数化的基础上做进一步改进后提出了变量化设计(VariationDesign)的思想。

　　变量化设计在约束定义上做了根本的改变。变量化技术将参数化技术中所需定义的尺寸“参数”进一步区分为形状约束和尺寸约束，而不像参数化技术那样只用尺寸约束来约束全部几何，这样设计者对设计对象的修改具有更大的自由度，它不仅可以修改形状尺寸，而且包括拓扑关系。这种充分利用了形状和尺寸约束分开处理、无须全约束的灵活性，让设计者可以有更多的时间和精力去考虑设计方案，而无需过多地关心设计规则的限制和软件的内在机制，使设计过程更加灵活也更加符合工程师的创造性思维规律。

　　参数化、变量化设计方法在开始提出时并未引起CAD业界的重视，直到PTC(ParametricTechnologyCompany)推出了基于参数化、变量化、特征设计的新一代实体造型软件Pro/ENGINEER后，CAD界才真正意识到参数化、变量化设计的巨大威力。