楊裕富建築數位教學網

人類在演化的過程中，工具、設備的進步，是一個明顯的指標。隨著時代的改變，電腦的發明，對人類的生活有了重大的影響，數位化的時代，不論是在哪個行業，幾乎都會接觸到電腦，對於生產線上的設計者來說，電腦的使用便利了一切的設計過程及操作。電腦是一項工具，主要分為軟體與硬體兩大部分，本文將針對軟體的部份加以探討。

一、硬體與軟體

電腦軟體是一群簡單電腦指令的集合體，最初只是協助企業做大量電腦交易的處理，隨著硬體的技術進步和成本降低，軟體的使用空間及彈性變大，不僅侷限在企業文書處理上，在機械設計與製圖(Mechanical Design and Drafting)、電路設計與電路配線(Electronic Design and Circuit Layout)、建築、汽車製造等各種產業、其各種元件或整個系統的設計、建築設計、工業設計、視覺傳達設計…等，幾乎都必須依賴電腦輔助設計來進行大部分的設計活動。而電腦軟體是隨著硬體設備的進步而進步，電腦反應及處理的速度，對於軟體的發展有一定的限制，以電腦繪圖來說：

1. 第一代電腦---真空管(西元1950年)

在西元一九四六年由J. Presper Eckert和John W. Mauchley在University of Pennsylvania所製造完成。這個龐然大物使用真空管接近兩萬支。第一臺Von Neumann Machine是EDSAC(Electonic Delay Storage Automatic Computer)，它是由英國劍橋大學研發出來的，主要是利用電腦輸出之數位訊號經轉換為類比訊號。此時期高成本及慢速度的電腦，使電腦繪圖受到很大的限制，無法展現較為複雜的圖形。

第一代電腦真空管
2. 第二代電腦---電晶體(西元1960年-西元1965年)

在約西元一九六O年，電晶體幾乎完全取代真空管，此時計算機的速度也比真空管電路快一千倍，且第一個可和使用者以圖面交互溝通的軟體系統SKETCHPAD在西元1962-1963年由Ivan Sutherland在MIT發展出來，此系統與使用者利用光筆(light pen)直接接觸螢幕來相互溝通。

第二代電腦電晶體

3. 第三代電腦---IC(西元1965年-西元1970年)

積體電路取代電晶體電腦是在IBM S/360上產生的，積體電路體積小、運算快、成本低等的優點，至使往後電腦的發展都以此來研發，也因為電腦的成長快速，軟體也發展出FORTRAN、COBOL和ALGOL…等軟體應用在科學、商業、軍事等方面。

第三代電腦 IC板

4. 第四代電腦---VLSI(西元1970年以後)

IBM S/370更大型積體電路(Large-scale integrated circuits，LSI)，其CPU的速度已達十億分之一秒(nenosecond;10-9)秒。後來超大型積體電路(Very Large-Scale Integrated Circuits，VLSI)的出現，更是電腦的輝煌期。

第四代電腦 VLSI

由於電腦的速度以大幅增加，對相對應用的領域也大幅的提昇，以滑鼠控制的使用者介面以及電腦輔助設計之系統軟體也在七零年代開始發展。當時所使用的電腦輔助設計軟體，主要使用大型電腦，且應用在大型工業如設計飛機或建築物等。在90年代，電腦繪圖/電腦輔助設計軟體逐漸發展到個人電腦上。目前電腦技術在CPU的部份已發展至雙核心的階段，使的電腦的運算處理過程更加快速，軟體的功能也更加的複雜。

二、軟體的類別

目前在不同領域中使用的輔助設計軟體總類繁多，以電腦輔助建築設計(CAAD)來說，大致以設計程序來區分使用的軟體：

1. 定義設計問題

通常是以報告書來呈現設計問題，其使用到軟體包含：Word、Pagemaker、Excel等文書處理軟體及AutoCAD、Illustrator、CorelDRAW等2D平面繪圖軟體來表現、建立基地分析。

2. 設計構想

目前設計構想階段的軟體還在研究發展中，電腦目前還是僅能夠作為輔助設計的階段，在設計構想的思考上發展尚未完全，最接近的研究是人工智慧(A.I.)的部份。

3. 設計發展

此階段主要包含繪圖及評估。其中以AutoCAD、3DMAX、MAYA、Form Z、等軟體，不僅提供強大而複雜之2D繪圖功能，且有製作3D模型、上彩及動畫之功能。在設計圖之美化方面，則可用CorelDRAW、Illustrator、Painter、Free Hand等軟體來作加強。

4. 施工圖文

在繪製施工圖的部份，則較常以AutoCAD來作為主要使用的軟體。

一個設計案的完成，最少必須使用到3-4種軟體來輔助2D圖繪製、3D模型建立、影像處理、文書處理等設計部分。因此，電腦在設計師設計的過程中，由早期手工繪製時期，躍遷至電腦數位化的時代，不僅在速度上更加快速，亦在修改更正的過程中更加便利；但我們要思考的是，電腦不過是設計上的一項工具，設計思考的依然是設計師本身，一個設計的好壞，取決於設計理念及方法，電腦只能在表現法上作為加強輔助。

三、軟體的發展

現代的設計師，幾近依賴著電腦的輔助，甚至陷入了電腦的窠臼中。電腦輔助設計軟體，顧名思義，就是在電腦上針對設計部分所使用的軟體。電腦軟體除了跟隨著硬體而進步外，還會依據人類的使用習慣、便利性、思考模式來更新軟體的使用介面及設計方式。

電腦輔助設計與製造（ CAD/CAM ）技術是近年來工程技術領域中發展最迅速﹑最引人注目的一項高級技術，它已成為工業生產現代化的重要標誌。一套軟體發展過程可以分為：1. 軟體需求分析、 2. 軟體設計、 3. 程式設計、 4. 軟體整合、 5. 測試等階段，依據不同的需求來發展、設計軟體。

以電腦輔助建築設計中最常使用的軟體─AutoCAD來說，是美國Autodesk公司開發的系列圖形設計軟體，在機械圖形設計領域應用非常廣泛，也是最早進入國內市場的CAD軟體之一，從最早的2.0版到以後的R13、R14、2000直到如今的2006版。

AutoCAD軟體最早是針對二維設計繪圖而開發的，隨著其產品的日益成熟，在二維繪圖領域該軟體已經比較的完善，且依據產品設計的發展需要，越來越多的產品設計已經不在停留在二維的設計領域，越來越多朝著三維的產品設計發展，因此在AutoCADR12，R13的版本中已經加入了三維設計的部分，而且隨著版本的不斷更新三維設計的部分也有越來越多的發展。

從 AutoCAD 2000 開始，又增添了許多強大的功能，如 AutoCAD 設計中心（ ADC ）、多文檔設計環境（ MDE ）、 Internet 驅動、新的對象捕捉功能、增強的標注功能以及局部打開和局部載入的功能，從而使 AutoCAD 系統更加完善，使用者在使用上更加便利。

AutoCAD 2004 是針對建築、基礎設施和製造業市場定制的、系列行業應用解決方案的奠基性產品。

到最新的AutoCAD 2006，增加了即時顯示輸入的功能，從新的動態圖塊功能到動態輸入功能，不僅在使用上快速有效地建立、管理資料並從圖塊中萃取資料，且在使用介面上的圖示更加清楚。

由上述軟體的發展可知，一套軟體的開發，其主要的目標就是改善人類的生活品質，其需求便是依據使用者的便利性及思考、使用方式，讓一切的操作及設計過程更加簡單、快速。

另外，目前3D建模的軟體的設計發展上亦有鑒於功能眾多、操作介面的複雜等缺失，再發展一套使用操作介面較為簡單的繪圖軟體─Sketchup，上新手能夠很快的適應使用，有回歸基本簡易的意味。

四、軟體的危機

1. 軟體生產力低

近二十年來硬體的成長每年逾 30%，而軟體每年只勉強以 4 - 7% 的速度在成長。硬體的研發是經由科技進步所主導，而軟體的開發則有賴於工程師們不斷的撰寫程式及測試，所需的時間較硬體來的長，以致於生產力較低。

2. 軟體生產成本高3. 軟體市場需求多，報酬少

一套開發不易的軟體上市後，雖然使用需求高，但是軟體價格高，且資訊網路的發達，使用者多半吝於購買正版的軟體，多使用四處流傳的盜版軟體，形成：軟體難開發→價格高→盜版猖獗→開發商收入少的惡性循環中。

五、小結

電腦之發展，一向是硬體之發展較軟體為快，其主要原因之一，即為電腦程式語言不但難以撰寫，且無法使人與電腦有效地相互溝通。電腦AI人工智慧並非一蹴可及，目前之尖端科技諸如語音、腦波指令辨識，虛擬實境（Virtual Reality）等有關人機界面（User Interface）上之發展，對促進設計師與電腦之溝通必有莫大之助益。以目前而言，電腦可說是設計師手中的另一種工具而已，左右設計之智慧，還是在電腦之外，但由於電腦之輔助，設計師將可不必花太多時間在瑣碎之事務上，而能利用更多之時間，來從事設計中屬於創思之工作，設計完成後更可快速地以電腦模擬設計，從不斷地修正中獲致較周全之設計。一個是設計的好壞，取決於設計師的思考及方法，電腦僅是在表現法及圖面繪製加強輔助罷了，設計師仍應加強其專業素養及文化涵養，以期完成較好的設計案。

六、參考書目

01. 電腦輔助工業設計應用情況調查。姜禮誠。

02. 電腦繪圖與幾何設計。江清水。

03. 電腦在景觀設計上的應用。饒文忠。

04. AutoCAD軟體介紹。John。

05. 軟體工程之整合環境。蔡東倫。

06. 電腦輔助製圖在我國機械業應用概況與發展趨勢之探討。康鳳梅、鄭光臣、蕭吉男。

07. CAD/CAM入門。岡田純也、長江貞彥。1985年8月。復文書局。臺北。

08. 數位設計原理。Daniel D.Gajski。2000年5月。全華科技圖書股份有限公司。臺北。

09. CAAD Talks1。邱茂林。2003年4月。田園城市文化事業有限公司。臺北。

10. CAAD Talks2。邱茂林。2003年4月。田園城市文化事業有限公司。臺北。

	輔助設計軟體的發展BY洪翠鎂