Исследование систем автоматизированного пректирования

Компоненты лингвистического обеспечения должны быть согласованными с компонентами обеспечения других видов, быть относительно инвариантными к конкретному содержанию баз данных, предоставлять в компактной форме средства для описания всех объектов и процессов заданного для систем класса с необходимой степенью детализации и без существенных ограничений на объект описания, быть рассчитанными, в основном, на диалоговый режим их использования.

ЯП должны базироваться на. терминах, принятых в конкретной системе, обеспечивать описание, управление и контроль процесса проектирования, быть ориентированными на пользователей с различным уровнем профессиональной подготовки (в том числе не имеющих специальной подготовки в области программирования), обеспечивать однозначное представление информации, стандартное описание однотипных элементов и высокую надежность идентификации описания.

ЯП должны представлять собой набор директив, используя которые пользователь осуществляет   процесс   формирования модели объекта проектирования и ее анализ, обеспечивать возможность эффективного контроля заданий пользователя, иметь средства выдачи пользователю справок, инструкций и сообщений об ошибках, предусматривать возможность использования механизма выбора альтернативных директив из определенного набора (функциональная клавиатура и др.).

ИПЯ должны включать словари, правила индексирования входной информации и правила формирования поисковых предписаний.

Словари ИПЯ должны содержать термины (в том числе стандартизованные) соответствующей области техники и другие лексические, единицы, необходимые для индексирования и поиска проектной информации с высокой точностью и полнотой.

6. Техническое обеспечение САПР.

Это создание и использование ЭВМ, графопостроителей, оргтехники и всевозможных технических устройств, облегчающих процесс автоматизированного проектирования.

Требования к компонентам.

К компонентам технического обеспечения относят устройства   вычислительной   и  организационной    техники,   средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их сочетания, обеспечивающие функционирование ПТК и комплекса средств автоматизированного проектирования, в том числе диалоговый, многопользовательский и многозадачный режим работы, а также построение иерархических и сетевых структур технического обеспечения.

В качестве предпочтительной для САПР следует использовать двухуровневую структуру технического обеспечения, включающую центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места (терминальные станции).

Компоненты технического обеспечения должны предоставлять возможность: кодирования и ввода информации с ее визуальным контролем и редактированием; передачи информации по различным каналам связи; хранения, контроля и восстановления информации; загрузки, хранения и исполнения программного обеспечения; оперативного предоставления запрашиваемой информации на устройства вывода.

7. Организационное   обеспечение САПР.

Предписывает собой комплектование подразделений САПР проффесионально грамотными специалистами, имеющими навыки и знания для работы с перечисленными выше компонентами САПР. От их работы будет зависеть эффективность и качество работы всего комплекса САПР.

Требования к компонентам.

Компоненты организационного обеспечения должны устанавливать организационную структуру системы и подсистем, включая взаимосвязи ее элементов; задачи и функции службы САПР и связанных с нею подразделений проектной организации; права и ответственность должностных лиц по обеспечению создания и функционирования САПР; порядок подготовки и переподготовки пользователей САПР.

 

3. Цели и функции САПР

САПР ‒ организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации (отдела) и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП). Взаимодействие подразделений проектной организации (проектных отделов) с комплексом средств автоматизации проектирования регламентируется организационным обеспечением.

Основная функция САПР состоит в выполнении автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей.

САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.

Основная цель создания САПР - повышение эффективности труда инженеров, включая:

• сокращение трудоемкости проектирования и планирования;
• сокращение сроков проектирования;
• сокращение себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
• повышение качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
• сокращение затрат на натурное моделирование и испытания.

Эффективность применения САПР обеспечивается следующими ее возможностями:

• автоматизации оформления документации;
• информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений;
• использования технологий параллельного проектирования;
• унификации проектных решений и процессов проектирования (использование готовых фрагментов чертежей: конструктивных и геометрических элементов, унифицированных конструкций, стандартных изделий);
• повторного использования проектных решений, данных и наработок;
• стратегического проектирования;
• замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;
• повышения качества управления проектированием;
• применения методов вариантного проектирования и оптимизации.

 

4. Области применения САПР

1. Машиностроение - для этой отрасли ЭВМ используется для решения 2х задач – изготовление чертежей, проведение вычислений.
2. Автомобилестроение.
3. Авиастроение:

• конструирования обводов фюзеляжа; 

• конструирования деталей и создания программ для станков; 
• изготовления чертежей; 
• моделирования процессов; 

Благодаря применению фрезерных станков с ЧПУ стало возможным изготовление деталей легких и прочных.

4. Судостроение: 

Эскизное проектирование (описание корпуса): 

• оценки технических и экономических данных; 
• приближенное описание корпуса; 
• гидростатические и гидродинамические расчеты; 

Проектирование, параметризация корпуса: 

• определение размеров; 
• принятие конструктивных решений; 
• сборочные и монтажные чертежи; 
• окончательное определение формы корпуса; 

Деталировка: 

• конструирование деталей и технологическая подготовка; 
• кестинг – минимум отходов раскроя; 
• рабочие чертежи, информация для машин с ЧПУ и т.п. 

5. Электротехника:

Особое положение занимают изделия п/п и электронной техники. Здесь разрабатываются разнообразные простые системы, которые охватывают весь производственный процесс.

6. Строительство:

• архитектура; 

• проектирование рабочей документации; 
• планировка внутренних площадей; 
• планировка коммуникаций. 

Применение САПР облегчает труд архитектора, помогая ему осуществить выборку всех промежуточных результатов. В принятии решения ему помогает наглядное представление результатов, быстрое проигрывание альтернатив. Благодаря 3D можно получить различные виды, определив плоскость сечения. 3D описание является предпосылкой для изображения внутренних помещений при рассмотрении его из разных точек. 

При строительстве интерактивных сооружений возникает необходимость вычислений. Применение расчетного прогнозирования позволяет сократить расход конструкционной стали примерно на 35%.

Для планировки сантехнического, отопительного и другого оборудования применяются как 2D так и 3D САПР.  Общий план, монтаж электротехнического оборудования, монтаж вентиляционного оборудования, текстовая информация.

 

2. КлассифИКАЦИЯ САПР

Традиционно, продукты САПР для машиностроения разделены на три класса: тяжелый, средний и легкий. Такая классификация сложилась исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами вот-вот сотрутся, они остаются, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям.

В результате сейчас в этой области имеется несколько мощных систем, своего рода “олигархов” мира САПР, стабильно развивающиеся продукты среднего класса и получившие массовое распространение недорогие “легкие” программы. Имеется и так называемая “внеклассовая прослойка общества”, роль которой выполняют различные специализированные решения.

 

Класс САПР	Продукт	Компания
Тяжелый	Unigraphics NX CATIA Pro/Engineer	UGS PLM Solutions (EDS) Dassault Systemes/IBM PTC
Средний	Зарубежные системы: SolidEdge SolidWorks Inventor и Mechanical Desktop Cimatron think3 CadKey PowerSolutions Отечественные продукты: КОМПАС(CAD/CAM/CAE/PDM) T-Flex (CAD/CAM/CAE/PDM) КРЕДО (CAE)	UGS PLM Solutions (EDS SolidWorks Autodesk Cimatron Think3 S.p.A. CadKey Delcam "Аскон" "Топ Системы" НИЦ АСК
Легкий	AutoCAD SurfCAM 2D DataCAD IntelliCAD TurboCAD	Autodesk Surfware DataCAD CADopia IMSI
Специализированные САПР
Промышленное проектирование	AutoPlant	Rebis (принадлежит фирме Bentley)
Строительное проектирование (железобетон)	Robot Millennium	RoboBAT
Архитектурное проектирование	Architectural Desktop	Autodesk

 

1. Тяжелый класс САПР

Компьютерная технология призвана не автоматизировать традиционно существующие технологические звенья (так как это обычно не дает какого-либо эффекта, за исключением некоторого изменения условий труда), а принципиально изменить саму технологию проектирования и производства изделий. Только в этом случае можно ожидать существенного сокращения сроков создания изделий, снижения затрат на весь жизненный цикл изделия, повышения качества изделий.

Прежде всего, применительно к созданию сложных изделий машиностроения, в основе организации компьютерной технологии лежит создание полного электронного макета изделия, так как именно создание трехмерных электронных моделей, адекватных реально проектируемому изделию, открывает колоссальные возможности для создания более качественной продукции (особенно сложной, наукоемкой продукции) и в более сжатые сроки.

В идеале в процессе проектирования и производства сложных и многокомпонентных изделий все участвующие в проектировании должны, работая одновременно и наблюдая работу друг друга, создавать сразу на компьютерах электронные модели деталей, узлов, агрегатов, систем и всего изделия в целом (рисунок 1):

Рисунок 1

При этом одновременно решать задачи концептуального необходимо проектирования, всевозможных видов инженерного анализа, моделирования ситуаций, а также компоновки изделия и формирования внешних обводов. Не дожидаясь полного окончания разработки нового изделия, эту информацию следует использовать для технологической подготовки производства и производства как такового. Кроме того, необходимо автоматизированно управлять и всеми создаваемыми данными электронной модели (то есть структурой изделия), и самим процессом создания изделия, и к тому же иметь возможность управлять структурой процесса создания изделия.

Для реализации именно компьютерной технологии проектирования и производства должны применяться системы автоматизированного проектирования инженерного анализа и технологической подготовки производства (CAD/CAE/CAM) высшего уровня, а также системы управления проектом (PDM - Product Data Management).

Что такое система CAD/CAE/CAM высшего уровня? Это такая система, которая, во-первых, обеспечивает весь цикл создания изделия от концептуальной идеи до реализации, а во-вторых (и это самое главное), создает проектно-технологическую среду для одновременной работы всех участников создания изделия с единой виртуальной электронной моделью этого изделия (рисунок 2):

Рисунок 2

На Западе эта организационная философия обозначается аббревиатурой CAPE (Concurrent Art-to-Product Environment), что можно перевести как «Единая среда создания изделия от идеи до реализации». По существу, именно то, в какой степени система реализует указанную философию, и определяет уровень системы. Руководствуясь такой концепцией, можно резко сократить цикл создания изделия, повысить технический уровень проектов, избежать нестыковок и ошибок в изготовлении оснастки и самого изделия благодаря тому, что в подобном случае все данные взаимосвязаны и контролируемы.

В настоящее время на рынке осталось лишь три САПР верхнего ценового класса — Unigraphics NX компании EDS, CATIA французской фирмы Dassault Systemes (которая продвигает ее вместе с IBM) и Pro/Engineer от РТС (Parametric Technology Corp.). Раньше мощных системы было больше, но после череды слияний и поглощений компаний, число пакетов сократилось.