Исследование систем автоматизированного пректирования

 

Система Solid Edge.

Solid Edge является признанным лидером на рынке 3-х мерных CAD-систем среднего уровня. Являясь недорогой системой, Solid Edge основан на том же ядре твердотельного моделирования, Parasolid, что и система высшего уровня Unigraphics.

Использование мощного ядра твердотельного моделирования и технологии STREAM, использующей принципы интеллектуального интерфейса, обуславливают сочетание эффективности системы с удивительной легкостью использования и обучения.

Полностью локализованный интерфейс Solid Edge в сочетании с интерактивным руководством позволяет пользователям самим освоить систему за самое короткое время. Про Solid Edge можно сказать, что система работает так, как думает конструктор!

Solid Edge поддерживает обе техники создания сборок: как "сверху-вниз" (сначала разрабатывается общее компоновочное решение изделия, определяются габариты его составных частей. Затем созданная схема детализируется), так и "снизу-вверх" (сначала создаются математические модели всех деталей, которые потом собираются в общую сборку). Это существенно упрощает процесс проектирования сборок и позволяет конструктору выбирать наиболее оптимальный и естественный способ их построения.

Возможна одновременная работа нескольких конструкторов с одной сборкой (параллельное проектирование), при этом изменения, сделанные ими, становятся доступными для всех. Кроме этого, конструктора, выполняющие отдельные детали могут напрямую ссылаться на геометрию, определенную на уровне всей сборки.

Возможность задания ограничений на расположение деталей позволяет управлять геометрией сборки, используя ее физическую суть, а способность системы запоминать порядок ее построения и использовать его в аналогичных деталях сокращают время размещения деталей на 50%!

Solid Edge включает в себя набор мощных функций, ориентированных на проектирование деталей из пластмассового литья и листового материала. Встроенный модуль кинематических расчетов позволяет имитировать и анализировать работу механизмов.

Интегрированный в Solid Edge пакет Engineering Handbook обеспечивает проведение многих инженерных расчетов и позволяет автоматически создавать детали типа пружин, зубчатых колес, болтовых соединений и т.д.

Модуль Xpand3D автоматически создает твердотельную модель по ее двумерным проекциям, эту функцию в первую очередь оценят пользователи 2D-систем, так как она позволяет работать с чертежами деталей, импортированными из AutoCAD.

Во многих системах САПР разного уровня под взаимодействием понимается только передача геометрических данных о моделях. В связке CAD/CAM/CAE-системы Unigraphics с CAD-системой Solid Edge поддерживается полная ассоциативность и возможность обновления изменений в обоих направлениях.

Преимущества использования Solid Edge:

• встроенная PDM система, способная надежно хранить данные и управлять всем циклом проектирования изделия;
• понятный интерфейс;
• мощная функциональность, построенная на одном ядре с Unigraphics;
• ассоциативная связь с системой высшего уровня Unigraphics, предоставляющая предприятию возможности роста.

Применение:

Solid Edge применяется во многих отраслях промышленности: машиностроение, судостроение, авиация, нефтепереработка и др.

 

3. Легкий класс САПР

Программы данной категории служат для двумерного черчения, поэтому их обычно называют электронной чертежной доской. К настоящему времени они пополнились некоторыми трехмерными возможностями, но не имеют средств параметрического моделирования, которыми обладают тяжелые и средние САПР.

Первая чертежная система Sketchpad была создана еще в начале 60-х годов, а затем появилось немало других продуктов такого рода, использующих достижения компьютерной графики. Однако подлинный расцвет в этой области наступил лишь в 80-е годы с появлением персональных компьютеров. Вслед за снижением стоимости оборудования последовал обвал цен и на САПР.          

Пионером в этой области стала компания Autodesk, которая в 1983 г. выпустила САПР для ПК под названием AutoCAD. Успех был феноменальным — уже в 1987 г. было продано 100 тыс. копий AutoCAD, а сегодня это число превышает четыре миллиона. В результате Autodesk удалось отхватить изрядную долю рынка САПР, вытеснив тяжеловесов из сегмента программ для двумерного черчения. Примеру первопроходца последовали и остальные игроки. Так, в 1984 г. фирма Bently представила программу Microstation, которая стала основным конкурентом AutoCAD’а. Кроме них сейчас существует множество других «легких» САПР, включая DataCAD одноименной компании, TurboCAD фирмы IMSI, SurfCAM от Surfware и другие. Эти продукты проще и дешевле (100 — 4000 долл.) тяжелых и средних САПР, поэтому пользуются спросом, несмотря на нынешний экономический спад. В результате «легкие» системы стали самым распространенным продуктом автоматизации проектирования, своего рода «рабочей лошадкой» мира САПР.

 

3. Анализ существующих сапр

1. CAD/САМ системы.

CAD/САМ  системами на западе называют  то, что в странах бывшего СССР  принято было называть аббревиатурой  САПР, то есть системы автоматизированного  проектирования. Впервые термин CAD прозвучал  в конце 50-х г. прошлого века  в Массачусетском технологическом  институте в США. Распространение  эта аббревиатура получила уже  в 70-х годах как международное  обозначение технологии конструкторских  работ. С началом применения вычислительной  техники под словом CAD подразумевалась  обработка данных средствами  машинной графики.

Однако этот один термин не отражает всего того, что им иногда называют. Например, САПР могут предназначаться для: черчения, для прочерчивания (эскизирования) или для того, и для другого сразу. Сама же аббревиатура CAD может расшифровываться так: Computer Aided Design, или Computer Aided Drafting (проектирование и конструирование с помощью ЭВМ или черчение с помощью ЭВМ). Понятия «конструирование» и «черчение с помощью ЭВМ» – всего лишь малая часть функций, выполняемых САПР. Многие из систем выполняют существенно больше функций, чем просто черчение и конструирование. И существует их более точное обозначение:

• САЕ – Computer Aided Engineering (инженерные расчеты с помощью ЭВМ, исключая автоматизирование чертежных работ). Иногда этот термин использовался как понятие более высокого уровня – для обозначения всех видов деятельности, которую инженер может выполнять с помощью компьютера.
• САМ – Computer Aided Manufacturing. Программирование устройств ЧПУ станков с помощью CAD-систем отождествляют с понятием САМ (так называемые CAD/САМ системы). В иных случаях под САМ понимают применение ЭВМ в управлении производством и движением материалов.
• CAQ – Computer Aided Quality Assurance. Определяет поддерживаемое компьютером обеспечение качества, прежде всего программирование измерительных машин.
• САР – Computer Aided Planning – автономное проектирование технологических процессов, например, при подготовке производства.
• CIM – Computer Integrated Manufacturing – взаимодействие всех названных отдельных сфер деятельности производственного предприятия, поддерживаемого ЭВМ.

При традиционном проектировании оснастки трудоемкость работ составляет от 50 нормо-часов до нескольких тысяч, а в общем – несколько миллионов. Использование систем автоматизированного проектирования и изготовления оснастки позволяет не только снизить трудоемкость, временные и денежные затраты, но освободить человека от большого количества однообразной работы, например, от оформления большей части документопотока, CAD/CAM-системы находят применение в широком диапазоне инженерной деятельности, начиная с решения сравнительно простых задач проектирования и изготовления конструкторско-технологической документации и, кончая, задачами объемного геометрического моделирования, ведением проекта, управления распределенным процессом проектирования и т.п. Современные изделия можно создать только с использованием CAD/CAM-систем на всех стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации.

Разработка и создание CAD/CAM-систем является достаточно сложным и длительным процессом, требует значительных затрат материальных и людских ресурсов. К сожалению, за последние годы государственная политика по отношению к коллективам, создающим CAD/CAM-системы, резко изменилась. Из-за отсутствия централизованного финансирования практически прекращены новые разработки в этой области. Значительное количество коллективов – разработчиков распалось. В результате, например, среди отечественных машиностроительных CAD-систем поставляемых на рынок, продавалось не более пяти 2D-систем и не более одной-двух ЗD-систем. Полностью отсутствовали системы для проектирования в радиоэлектронике, строительстве и архитектуре. В то же время значительные средства расходуются организациями на закупку дорогостоящих зарубежных CAD/CAM-систем. Пользователи на местах оказываются неподготовленными к применению этих систем, и иногда случается, что в одной организации скапливаются несколько типов дублирующих друг друга систем, порой практически неэксплуатируемых.

Развитие отечественных CAD/CAM-систем и их широкое использование в промышленности позволит существенно сократить затраты на закупку таких систем за рубежом и тем самым поддержать собственные научные разработки в этой области.

 

Основные характеристики некоторых существующих CAD/САМ систем.

Одной из основных задач, вставшей с появлением ЭВМ и оборудования с ЧПУ является сокращение времени подготовки управляющей информации и уменьшение вероятности ошибок.

Впервые задача автоматизированного программирования для изготовления деталей на станках с ЧПУ была поставлена и решена Ассоциацией авиакосмической промышленности США в сотрудничестве с Массачусетсом технологическим институтом в 1959–1961 гг. Был разработан специальный проблемно – ориентированный язык программирования APT (Automatic Programming Tools) и основанная на нем система программного обеспечения. Эта система рассчитана на применение достаточно мощной для того времени ЭВМ (IBM 360/370) и охватывает практически все возможные операции от 2-х до многокоординатной обработки. По опыту использования этой системы в производстве получено снижение трудоемкости программирования практически в 10 раз. На базе этой системы, а также по аналогии стали появляться во всех во всех странах бесконечное количество различного рода систем. Достаточно назвать некоторые из них: АРТ-1, АРТ-2; АРТ-3, и т.д.; ЕХАРТ – 1,2,3; ADAPT, AUTOPRESS, CLAM, COCOMAT и т.д. Многие из них используются до сих пор с некоторыми доработками, с учетом развития вычислительной техники и адаптации этих систем к современным ЭВМ. Система АП, как правило, состоит из языка описания геометрии детали, ее технологии, предпроцессора, процессора и постпроцессора.

Но разработки все новых и новых систем автоматизированного проектирования не прекратились. Современные САПР можно условно разделить на «легкие» и «тяжелые». Их различают по объему возможностей, а значит, и по требованиям к ЭВМ, на котором предполагается их использование. Различия могут выражаться в особенностях возможностей 2D (плоского) и 3D (объемного) проектирования, наличия возможности твердотельного моделирования, возможности вывода полученных данных на печать, станок с ЧПУ и т.п.

Рассмотрим некоторые из CAD систем.

AutoCAD.

AutoCAD – безусловно, самая широко известная, занимающая одно из ведущих мест в среде CAD/САМ система.

Компания Autodesk, которой мы обязаны этой разработкой, была основана в апреле 1982 года группой из 15 программистов. А уже осенью того же года на проходившей в Лас-Вегасе выставке Comdex компания объявила о создании новой программы, получившей название AutoCAD. Новый продукт начал продаваться на рынке в начале 1983 года, и с того момента фактически стал одним из стандартов в области автоматизированного проектирования.

Успех системы AutoCAD в СНГ, по-видимому, можно объяснить отчасти тем, что она предоставила инструментарий САПР пользователям ПК. Прежде любое упоминание об автоматизированном проектировании обычно связывалось с более мощными платформами, к примеру, VAX-станциями производства Digital.

Естественно, AutoCAD была относительно недорогой системой, хотя ее функциональные возможности по сравнению с «настоящими» большими САПР оказались существенно ниже. Однако эти возможности постоянно нарастали по мере увеличения мощности ПК, а одновременно шел процесс освоения технологии САПР инженерами и конструкторами.

Распространению AutoCAD в СНГ содействовала и маркетинговая политика компании. В то время как все известные САПР «разговаривали» только по-английски, компания Autodesk рискнула выпустить русскую версию своего продукта. Причем, несмотря на то (а может быть, как раз благодаря тому), что среди отечественных пользователей ходило немало нелегальных копий продукта.

В октябре 1988 года появилась первая коммерческая версия AutoCAD 10 на русском языке. Среди маркетинговых шагов компании было решение о продаже этого продукта по специальным ценам. Так, если оригинальный вариант системы на английском языке стоил 3000 фунтов стерлингов, то цена русскоязычной версии составляла всего 1200 фунтов. Кроме того, в соответствии со специальной программой российские вузы могли приобрести AutoCAD 10 гораздо дешевле – за 240 фунтов стерлингов.

Несмотря на то, что к тому времени уже появились компьютеры на базе процессора Intel 80386 (поставки самого процессора начались в октябре 1985 года), для работы версии 10 AutoCAD было достаточно ПК, оснащенного процессором 80286 с частотой 6–10 МГц и сопроцессором 80287. оперативной памятью объемом 640 Кбайт и жестким диском емкостью 40 Мбайт.

Для работы с AutoCAD версии 10 рекомендовалось использовать графический дисплей с диагональю 20 дюймов и разрешением 1024x768, поддерживающий 256 цветов.

Первое официальное представление локализованной 10-й версии программного продукта Autodesk состоялось в октябре 1988 года на AutoCAD Expo. Помимо самой системы на выставке демонстрировались различные прикладные программы, расширяющие возможности AutoCAD, представленные фирмами из 22 стран.

Наличие большого числа прикладных программ для AutoCAD было обусловлено открытостью системы для пользователя. Сама программа была написана на языке AutoLISP, этот же язык использовался как средство расширения возможностей AutoCAD и создания дополнительных приложений.

bCAD.

Известно, что большинство систем проектирования на ПК запускаются как cad.exe. Аббревиатура CAD определяет сферу приложений, первые же символы определяют торговую марку разработчика. Одним словом, если есть А то должно быть и В. Действительно, bCAD задумывался, разрабатывался и развивается как доступная альтернатива для тех, кто не может или не хочет позволить себе рабочее место дизайнера, проектировщика или архитектора за несколько тысяч (тем более десятков тысяч) долларов. Уместно употребить модный термин SOHO (small office – home office) то есть, дизайнерская студия для небольшого предприятия, службы продаж, рекламы или просто домашнее рабочее место архитектора, художника или, в конце концов, студента.