机械计算机辅助设计（CAD）作为工程设计不可或缺的工具，其发展沿袭了数十年的变迁，服务于工业制造、汽车、航空航天等多个领域。尽管SolidWorks、Fusion 360、FreeCAD等主流CAD软件不断演进，但其核心文件格式依然以封闭且难以追踪修改的二进制文件为主。这导致设计文件的版本难管理，团队协作不便，自动化构建亦受限。在数字化和敏捷开发理念盛行的时代，这成为亟需突破的瓶颈。 以软件工程为灵感，提出一种GUI优先、基于文本的机械CAD设计思路，试图打破传统机械设计软件的桎梏。该方案以视觉界面作为入口，给予设计师亲切且高效的交互体验。
同时，将设计数据存储为YAML或JSON等可读性强、便于版本控制的文本格式，令设计文件更易延展与共享。设计结果则分离为生成的工件文件，如STEP、STL及可视化预览等，形成类似代码编译的“源文件-产物”工作流，既保持了设计灵活性，也方便构建管理和持续集成。 传统机械CAD文件多为二进制格式，这类数据极不透明，无法直观理解文件间的差异。工程师社区中普遍遭遇文件合并冲突的痛点，使得Git等版本控制工具难以发挥应有效果。基于文本的设计语言则带来了可比对、注释、历史追溯的优势。设计参数清晰表达，诸如“槽宽=搭接宽+间隙”这样的参数化逻辑显式呈现，不仅方便工程设计更新，也增进了团队间的沟通与理解。
GUI优先的设计理念在该方案中占有重要地位。借鉴开源电子设计自动化工具KiCad的用户体验，设计师能通过拖拽、调整视觉元素实时修改模型，并即时反馈变化结果。相比完全依赖代码编辑的CAD系统，此设计极大降低了入门门槛和误操作几率，同时兼容代码编辑的人性化优势，实现图形与文本同步编辑。这种双向同步的导入，是传统机械设计软件所缺少的用户体验热点。 然而，机械CAD作为高度视觉化且几何复杂的应用场景，将设计过程文本化并非易事。多位从业者指出，图形语言的文件内容极易因微小修改出现大范围的重排序，这在合并文件时会造成巨大冲突。
尽管STEP标准发展方向正朝向使用UUID标识设计元素，以便于追踪修改，但如何定义何时生成新实体、如何保证唯一标识连续性，依旧充满挑战。设计文件的结构独特性和语义复杂度，阻碍了完全依赖文本文件进行多用户协作的普及。 与此同时，几何内核的难题更是不容忽视。几何内核作为CAD的底层引擎，负责实现布尔运算、曲面拼接、倒角圆角、边界求交等核心几何计算。诸如Parasolid、Open Cascade这样的成熟内核经过数百万人工小时开发，其稳定性与准确性业界公认。然而，这类内核往往专有或开源许可限制极严，使开源项目难以快速迭代。
此外，现有内核多为单线程设计，限制了利用现代多核处理器并提升运算速度的能力。缺乏灵活且开放的几何计算内核，成为创新机械设计软件的最大硬伤。 有业内专家建议，通过生成大量具有代表性的几何案例，借助人工智能模型训练，未来有望打造部分功能的“智能几何内核”。借鉴编译器自动生成和错误自我纠正技术，结合文本化设计文件的最大优势，可以实现部分设计问题空间的自动推断和优化。尽管这一概念仍处于理论探索阶段，但它为机械CAD的未来发展提供了另一条切实可行的路径。 现有开源项目如FreeCAD虽已采用开放数据格式XML，但文件标准未完全统一，格式迭代频繁且缺少跨平台协作机制。
部分基于代码的CAD框架如OpenSCAD、CadQuery提供了高度编程化的设计体验，但因过于依赖代码，失去图形交互的直观便利，难以覆盖复杂及非规则零件设计需求。如何实现代码和GUI的无缝结合，成为被反复提及的技术难题。 传统上，机械设计更适合使用可视化交互，但现代协作开发模式要求设计文件须同步支持代码式管理和自动化流程。面向未来的CAD软件需要在用户体验和技术架构上实现平衡。一方面，GUI必须保持易用、直观，让设计师能直接操作实体图形元素；另一方面，设计文件应支持文本化和参数化，使版本控制系统能精准识别设计意图及改动内容。设计数据与输出工件的分离，有助于打造类似软件开发中“编译-执行”的灵活流程。
此外，行业开放标准与社区支持的制度建设同样重要。以往CAD工具往往倾向于锁死生态，形成信息孤岛。推行开源、开放的文件格式和设计规范，不仅有助于技术交流，也促进了设计资源的共享。Git等分布式版本控制系统的引入，使得机械设计协作更加高效，工程师能够灵活分支、合并各自设计模块，极大提升了设计迭代速度和质量透明度。 结合人工智能辅助手段，未来设计师能够在GUI界面中利用智能提示、自动补全甚至自动修正，极大减少人为错误和重复劳动。AI模型基于大规模训练样例，有望理解并推断参数逻辑，实现更智能的设计方案生成。
这也呼应了软件工程中智能集成开发环境（IDEs）的理念，将效率革新应用到机械CAD设计领域。 总体而言，借鉴软件工程文本优先、参数化管理以及版本控制的理念，为机械CAD设计带来全新的范式转变。GUI作为友好入口保证设计直观性，基于文本的设计语言确保文件透明度和协作能力，分离设计源和输出文件提升开发流程清晰度。尽管几何内核和复杂模型合并机制仍是挑战，但随着开源社区的兴起和人工智能技术的发展，未来机械设计的敏捷化、协作化和智能化指日可待。推动此类创新方案落地，不仅可以减少对专有软件的依赖，还能促进机械设计工具的开放生态构建，为制造业数字化转型提供强有力的技术支撑。
