Промышленные САПР;

структура и виды обеспечения; примеры САПР.

Под проектированием понимается процесс составления описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта на основе первичного описания этого объекта.

Если этот процесс осуществляется человеком при взаимодействии с компьютером, то  проектирование называется автоматизированным, если  нет,  то, соответственно, - неавтоматизированным.

Проектирование, при котором все преобразования описания объекта  и алгоритма его функционирования осуществляются компьютером без участия человека, называется автоматическим.

САПР(система автоматизированного проектирования) - это комплекс средств автоматизации проектирования,  взаимосвязанных с коллективом специалистов (пользователей системы),  выполняющих автоматизированное проектирование.

Состав и структура САПР.

Составными структурными частями САПР являются подсистемы,  в которых при помощи  различных комплексов средств выполняется решение функционально законченных  задач в определенной последовательности. Подсистемы САПР  сами обладают всеми свойствами системы, т.е. обычно реализуют вполне законченные этапы или стадии  проектирования или группу непосредственно связанных между собой проектных задач.

Такого типа подсистемы называют проектирующими.

Примером подсистемы может служить, например, любая программная система  на персональном компьютере, осуществляющая проектирование управляющей программы, скажем,  для токарных станков с  ЧПУ по заданному чертежу детали, получаемому из другой проектирующей подсистемы.

Помимо проектирующих подсистем в САПР используются подсистемы, которые называются обслуживающими. Например, если вы используете некоторую базу данных, и соответственно некоторую СУБД, то система управления базами данных сама по себе ничего не проектирует, а лишь управляет процессом  хранения, накопления, данных, необходимых вам для проектирования.

Каждая подсистема строится на основе различных, но взаимосвязанных средств автоматизации. Эти средства можно условно разбить на семь типов, которые называются видами обеспечения САПР, а именно:

1) математическое обеспечение ;      2) программное обеспечение ;

3) информационное обеспечение ;   4) техническое  обеспечение ;

5) лингвистическое обеспечение ;    6) методическое обеспечение ;

7) организационное обеспечение ;

Основу математического обеспечения составляют алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР.

Программное обеспечение подразделяют на общесистемное и специальное. Операционные системы относятся к  первому виду ПО, а , скажем,  программное обеспечение для прогнозирования погоды в Екатеринбурге –  к очень специальному.

Информационное обеспечение представляет собой совокупность данных, размещенных на различных носителях информации,  которые используются для проектирования. Это могут быть различные справочники, таблицы, промежуточные проектные решения, параметры проектируемого изделия и т.п., в общем, все, что угодно.

К техническим средствам САПР относятся не только компьютеры, но и различные  технические устройства, приборы, периферийные средства (устройства вывода информации на перфоленту), которые необходимы для обеспечения процесса проектирования.

Основу лингвистического обеспечения САПР составляют, так называемые, проблемно-ориентированные языки, предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования. Собственно говоря, это не языки, а комплексы программных средств, в качестве входных данных использующие языковые конструкции. В качестве  примера можно привести язык СТЕП-Ш. Это  ориентированный на конечного пользователя-непрограммиста технологический язык для описания информации о процессе и условиях проектирования в горячештамповочном производстве. Разумеется, что в состав ЛО САПР входят и универсальные алгоритмические языки высокого уровня и различного типа “макроязыки”, расширяющие языковые средства больших программных систем и т.д.    

Промышленные САПР.

CAD (Computer-Aided Design) - переводится как “проектирование с помощью компьютера”, фактически этот термин означает системы геометрического моделирования и САПР чертежно-конструкторских работ.

CAM (Computer-Aided Manufacturing) - можно перевести как “производство с помощью компьютера”.  Общепринятое значение этого термина в настоящее время - САПР технологической подготовки производства.

CAE (Computer-Aided Engineering) - компьютерные системы инженерного анализа.

Ведущие мировые производители программного обеспечения для автоматизации проектирования поставляют на рынок интегрированные универсальные системы которые содержат в себе возможности автоматизации  всех трех  аспектов и называются  поэтому CAD/CAM/CAE системами. 

Примером CAD - системы является AUTOCAD (Autodesk, Ltd.., США). Последние версии этой системы позволяют причислить ее к системам трехмерного моделирования.

Из отечественных CAD-cистем можно отметить разработку АО “Топ-системы” (г.Москва) T-Flex CAD. Особенностью этой системы является реализация идеи параметризации объектов.

Среди CAM-систем можно привести систему PEPS английской фирмы CAMTEK. PEPS  обеспечивает автоматизацию подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Геометрию обрабатываемых деталей она может принимать из других CAD-систем через стандартные форматы файлов (например, через DXF-формат).

Следует отметить, что большинство  уважающих  себя CAM - систем  имеют собственную несложную CAD-подсистему для описания геометрии деталей.

Системы  инженерного анализа (CAE-cистемы) включают в себя решение следующих  основных  задач:

- прочностной анализ (расчеты на прочность конструкций методом конечных элементов) ;

- теплофизические расчеты ;

- пластический анализ (анализ пластической деформации);

- механический анализ (моделирование и прогнозирование поведения и движения механических систем).

Примером полнофункциональной CAE-системы является система ANSYS американской фирмы Swanson Analysis Systems.

Основные особенности современных CAD/CAM/CAE - систем, являющихся признанными мировыми лидерами.

1. На этапе проектирования (геометрического моделирования) обеспечивают:

-   твердотельное, поверхностное и каркасное 3-х мерное моделирование ;

     -   черчение;

     -   моделирование «больших» сборок;

-   фотореалистическое отображение;

-   конструирование и раскрой из листовых материалов;

-   поддержку промышленных графических стандартов типа IGES, DXF,VDA и т.д. ;

-   поддержку вывода документации во всех основных чертежных стандартах -         ANSY, ISO, DIN, ЕСКД и т.д. 

-   прямые интерфейсы с другими CAD/CAM/CAE системами.

2. СAM- подсистемы обеспечивают:

-   эффективную подготовку управляющих программ для станков  с ЧПУ;

-   быстрое генерирование постпроцессоров для различных систем ЧПУ и контроллеров;

3. CAE-подсистемы являются полномасштабными (т.е. полностью решающими весь спектр задач без каких-либо ограничений) и обеспечивают все виды инженерного анализа.

4. Полные версии систем функционируют на основных типах рабочих станций (т.е. на UNIX- платформах). Для платформ MS WINDOWS 95 и WINDOWS NT существуют ограниченные версии систем.

США являются автором 3 крупных интегрированных CAD/CAM/CAE систем:

CADDS5, UNIGRAPHICS, Pro/Engineer

Франция - 2-х:

системы CATIA, EUCLID

CAD/CAM/CAE системы, покупаемые в России CIMATRON, DUCT.