Что такое CAD и САМ? Расшифровки и толкования аббревиатуры сапр Cad системы примеры и назначение

BC/NW 2006, №2, (9):11

BC / NW 2006, №2, (9):11.1

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ИНТЕГРАЦИИ CAD И CAE

Аникеев Г.Е., Василец А.Н.

(г.Москва, Московский Энергетический Институт (Технический Университет), Российская Федерация)

По мнению ведущих мировых аналитиков, основными факторами успеха в современном промышленном производстве являются: сокращение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение качества. Сейчас общепризнанным фактом является невозможность изготовления сложной наукоемкой продукции (кораблей, самолетов, различных видов промышленного оборудования и др.) без применения современных систем автоматизации. К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих выполнить эти требования, принадлежат так называемые CAD/CAM/CAE-системы (системы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа). Несмотря на широкое распространение систем CAD для проектирования и систем CAE для анализа, эти системы не так уж хорошо интегрируются. Дело в том, что модели CAD и CAE по сути используют разные типы геометрических моделей, и в настоящее время не существует общей унифицированной модели, которая бы содержала в себе как информацию для проектирования, так и для анализа.

В данной работе намечаются основные пути решения данной проблемы, рассматриваются их достоинства и недостатки.

Термины CAD , CAM , CAE обозначают следующее:

CAD-системы (сomputer-aided design) - компьютерная поддержка проектирования, предназначенная для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации (более привычно они именуются системами автоматизированного проектирования - САПР).

CAM-системы (computer-aided manufacturing) - компьютерная поддержка изготовления, предназначенная для проектирования обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков. CAM-системы еще называют системами технологической подготовки производства.

САЕ-системы (computer-aided engineering) - поддержка инженерных расчетов представляющая собой применение обширного класса систем, каждая из которых позволяет решать определенную расчетную задачу (группу задач), начиная от расчетов на прочность, анализа и моделирования тепловых процессов до расчетов гидравлических систем и машин, расчетов процессов литья. В CAЕ-системах также используется трехмерная модель изделия. CAE-системы еще называют системами инженерного анализа.

CAD системы, базирующиеся на трехмерной геометрии, сейчас широко применяются при проектировании широкого спектра изделий. В то же время, инженерный анализ с использованием CAE -систем необходим при проектировании изделия. Поэтому ключевым моментом для улучшения процесса проектирования является тесная «бесшовная» интеграция CAD и CAE . Возможность тесной интеграции зависит от следующих факторов: масштаба, границ и целей CAE -анализа; природы и качественных характеристик CAD -модели; степени детализации, требуемой для CAE .

Существуют четыре основных подхода к интеграции CAD и CAE :

1) CAD -ориентированый;

2) CAE -ориентированный;

3) CAD / CAE -ориентированный;

4) Использование технологии управления информацией об изделии на протяжении его жизненного цикла (Product Lifecycle Management, PLM).

Рассмотрим более подробно каждый из этих подходов.

CAD -ориентированый подход

В CAD -ориентированном подходе, рассматривается проектирование, основанное на CAD -системе и интерактивный анализ, который проводится с целью улучшения проектируемого изделия. Данная методика уже получила широкое распространение. Практически во всех современных CAD -системах предусмотрены дополнительные модули анализа и имитации, тесно интегрированные с системой моделирования. Эти модули позволяют решать задачи кинематического моделирования, анализа методом конечных элементов (МКЭ), генерации сетки и последующей обработки непосредственно в системе моделирования. Например, система Pro / Engineer фирмы PTC включает в себя модули Pro / Mechanica , выполняющие структурный, вибрационный, температурный и двигательный анализ. Pro / Mesh и Pro / FEMPOST – это пре- и постпроцессоры анализа по МКЭ соответственно . Таким образом МКЭ становится наиболее популярным методом для анализа. К сожалению, часто модели созданные в CAD непригодны для МКЭ. Как показано на рис. 1 для МКЭ в большинстве случаев требуется некая абстрактная модель, в то время как CAD -система обеспечивает создание детализированной твердотельной модели.

Рисунок 1 . Геометрические модели: ( a ) детализированная CAD -модель; (b ) абстрактная модель CAE .

Следовательно, как показано на рис.2, для получения МКЭ-специфичной модели необходим процесс преобразования, который удаляет некоторые элементы, и даже изменяет размеры исходной модели. Удаление элементов заключается в том, что маленькие геометрические элементы, содержащиеся в модели, игнорируются или скрываются. Существуют специальные экспертные системы, в которые загружается CAD-модель и они селективно скрывают геометрические элементы и их свойства, чтобы затем получить модель для анализа. А при изменении размеров происходит некое упрощение твердотельной модели. В результате получается, например, каркасная модель или поверхностная.

Рисунок 2 . СAD-ориентированный подход к интеграции CAD и CAE.

Процесс преобразования моделей является значительным препятствием на пути интеграции CAD и CAE , а также довольно нетривиальной задачей, к тому же требующей значительных временных затрат. Для решения этой проблемы существует много разработок, в первую очередь связанных с автоматизацией процесса преобразования одной модели в другую. Однако, возможности всех существующих в данное время методов достаточно ограничены, и степень автоматизации процесса преобразования моделей требует совершенствования.

Преобразование моделей зависит также от наличия тех или иных свойств у CAD -модели. Если CAD -модель не содержит информацию о необходимых для CAE свойствах, производится определение этих свойств, путем анализа твердотельной модели. В противном случае необходимые свойства конвертируются в свойства CAE -модели. В случае если свойства CAD -модели полностью идентичны свойствам CAE -модели, никакой конвертации не производится. Технологии, используемые в процессе преобразования, включают в себя: проектирование на основе конструктивных элементов геометрической модели (фичеров),определение свойств модели, конвертация свойств, удаление некоторых элементов модели и изменение размеров. Также здесь используется твердотельное моделирование и самопересекающееся топологическое моделирование ( NMT ). Число общих ребер вмоделях должно быть чуть меньше или равно двойному количеству ребер. Если это число более чем в два раза превосходит число ребер, тогда модель считается самопересекающейся, в которой одно или более ребер лежит на пересечении более чем двух граней, т.е. она имеет совпадающие ребра. Самопересекающиеся модели позволяют строить топологию, включающую точки, кривые, поверхности и трехмерные объекты, содержащие в себе точки, кривые или поверхности, присоединенные или нет к внешней границе.

CAE -ориентированый подход

В CAE -ориентированном подходе, прежде всего проводится инженерный анализ на основе абстрактной модели, с целью определения всех параметров CAE -модели. Как показано на рис.3 модель для проектирования получается путем добавления дополнительных элементов, а также необходимой информации о размерах.

Рисунок 3. CAE -ориентированный подход к интеграции CAD и CAE .

Этот подход, основанный на добавлении элементов модели и образмеривании прямо противоположен CAD -ориентированному подходу, который требует упрощения геометрии модели с целью приближения к модели МКЭ. В случае ориентации на CAE , требуются автоматизированные процедуры формирования твердотельных моделей на основе абстрактных предшественников. В противном случае, конструкторам потребуется вручную восстанавливать геометрию по проектной документации. В случае CAE -ориентированного подхода, аналогично CAD -подходу, существуют различные технологии преобразования в зависимости от наличия и содержания свойств в CAE модели. При данном подходе используются технологии проектирования на основе фичеров, определения свойств модели и конвертации свойств из NMT -модели, а также добавления элементов и размеров NMT -модели. Добавление размеров – это технология создания твердотельных моделей из абстрактных NMT -моделей, используемая в CAE -ориентированном подходе. Добавляется толщина для поверхностей и производится утолщение каркасов.

CAD / CAE -ориентированый подход

CAD - и CAE -ориентированные подходы требуют двойных усилий по созданию и непрерывному поддержанию двух различных моделей одного изделия. Отсутствие автоматизированных средств трансформации из одного типа модели в другой может привести к тому, что модель придется восстанавливать по документации. Это является узким местом в интеграции CAD - CAE . В дополнение, при инженерном анализе часто требуется менять степень детализации ( LOD ) и/или уровень абстракции ( LOA ) рассматриваемой модели. Как только меняются LOD и LOA , необходимо заново проводить процесс трансформации. В качестве решения данных проблем предлагаются варианты общего модельного пространства, а также двунаправленной интеграции CAD - CAE .В данном случае система позволяет CAD -системе автоматически генерировать модели для анализа, а CAE -системе автоматически модифицировать геометрию деталей и проводить новый анализ. Процесс преобразований повторяется, пока не будет достигнут заданный критерий.

Данный метод называется CAD / CAE -интегрированным подходом, который обеспечивает унифицированное моделирование для «бесшовной» интеграции CAD / CAE . На рис.4 показан поток данных при этом подходе. В основе его лежат следующие технологии: проектирование с использованием фичеров, NMT , многомасштабные представления.

Рисунок 4. Интегрированный подход CAD \ CAE .

При данном подходе, одновременно создаются различные типы геометрических моделей проектирования и анализа для каждой операции моделирования фичера. Все модели интегрируются в одну общую модель. Твердотельные модели с различными LOD легко получаются из интегрированной модели. Более того, для каждого LOD можно получить абстрактную NMT модель с различным LOA и передать её в CAE -систему.

В случае CAD / CAE -интегрированного подхода CAD и CAE модели создаются одновременно и объединяются в единую NMT модель. Из объединенной модели CAD и CAE модели получаются с помощью механизма выборки. В дополнение, этот подход поддерживает модели CAD , CAE на различных LOD и LOA . Поэтому используемые здесь технологии это проектирование на основе фичеров, алгоритмы выборки, удаления элементов и изменения размеров, многомасштабные представления.

Использование технологии PLM

В отличие от описанных выше принципов интеграции CAD и CAE , использование технологии управления информацией об изделии на протяжении его жизненного цикла затрагивает не отдельные вопросы улучшения совместной работы этих двух систем, а более глобальные задачи объединения в одно целое всех процессов проектирования, производства, модернизации и сопровождения технически сложных изделий.

Что же такое PLM? Точно ответить на этот вопрос непросто, так как четкое определение отсутствует, а формулировки главных идеологов хотя и подробны, но весьма расплывчаты. Например, компания CIMdata, которая специализируется на анализе рынка PLM, утверждает, что это стратегический подход к организации бизнеса, позволяющий предприятиям с помощью интегрированного набора корпоративных систем коллективно разрабатывать, распространять и использовать информацию обизделии, а также управлять ею на протяжении его жизненного цикла - от проекта до утилизации . Компания EDS определяет PLM как комплексную корпоративную информационную систему, обеспечивающую управление всеми аспектами жизненного цикла изделия, от выработки требований, анализа рынка и разработки до производства, поставки и сервисного обслуживания .

Все определения звучат настолько красиво и неконкретно, что на первый взгляд даже может показаться, что PLM - скорее маркетинговый лозунг, чем реальная технология. И хотя, некоторая маркетинговая составляющая в PLM присутствует, было бы преждевременно заявлять, что этим исчерпываются возможности данной концепции. Ведь если абстрагироваться от эффектных формулировок и разобраться в сути PLM, то становится ясно, что это такая же компьютерная технология, как и многие другие, со своими задачами, преимуществами и проблемами.

Итак, обобщая выше сказанное, основная задача PLM - это объединение отдельных участков автоматизации в едином информационном пространстве и реализация сквозного конструкторского, технологического и коммерческого цикла, от подготовки проекта до утилизации. Такой подход сулит предприятиям немалые выгоды, главные из которых:

- ускорение выпуска новых продуктов;

- усиление контроля за качеством;

- сокращение издержек заменой физических макетов виртуальными;

- экономия за счет многократного использования проектных данных;

- расширение возможностей оптимизации изделий;

- экономия благодаря сокращению отходов производства;

- снижение затрат с помощью полной интеграции инженерного документооборота.

Но, чтобы воспользоваться преимуществами данной концепции, необходимо преодолеть серьезные технические трудности. Основная проблема, стоящая перед пользователями и разработчиками заключается в необходимости объединения разнородных систем автоматизации на предприятии и обеспечении коллективной работы персонала.

Обычно каждое подразделение выдает свою информацию и по-своему ее обрабатывает. Так, отделы проектирования (использующие CAD ), и анализа продукции ( CAE ) могут использовать совершенно разные спецификации и стандарты и принимать решения независимо друг от друга. Поэтому перед внедрением PLM должны прежде всего быть установлены корпоративные стандарты на форматы данных. Также многие предприятия для выполнения отдельных заданий производственного процесса используют программное обеспечение - ПО (чаще всего САПР) разных поставщиков. Для их интеграции в рамках PLM-среды приходится применять средства преобразования данных из одного формата в другой, что нередко вызывает ошибки и ухудшает качество информации. Наиболее очевидный способ избежать этого - внедрять PLM-продукты одного поставщика. Однако лишь немногие поставщики предлагают весь набор средств PLM, да и предприятия вряд ли захотят менять привычные САПР на новые. Единственный выход - создание открытого формата данных. Такие попытки предпринимаются, но, к сожалению, особого прогресса здесь не наблюдается. Организация ISO выпустила стандарт STEP (Standard for the Exchange of Product Model Data) для описания трехмерных CAD-моделей, но он не получил серьезной поддержки у поставщиков. Теперь идет разработка форматов на основе метаязыка XML. Например, компания EDS предлагает для визуализации и описания геометрии формат PLM XML . Эти разработки еще только начинают внедряться, и пока неясно, станут ли они основой для полноценного стандарта PLM.

В заключение следует отметить, что практически все аналитические компании, работающие на корпоративном рынке, высоко оценивают перспективы интеграции CAD и CAE , а также объединения в одно целое всех разнородных систем автоматизации на предприятии. Предприятия все более интересуются технологиями интеграции и изучают их возможности для своего бизнеса. Однако в условиях экономической нестабильности они проявляют осторожность, внимательно анализируя предложения разработчиков и тщательно оценивая коэффициент окупаемости инвестиций. Поэтому, по результатам проведенного выше анализа, поставщикам ПО рекомендуется учитывать особенности реальных производственных процессов и совершенствовать свои продукты, обеспечивая взаимодействие с системами других игроков этого рынка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Глинских А. Мировой рынок CAD/CAM/CAE-систем. - Компьютер-Информ № 01 (117), 2002.

2. Гореткина Е. Что такое PLM? – PC Week , №34, 2003.

3. Зыков О. Промышленная автоматизация: движение от САПР к PLM. IT News, №05, 2005.

4. Ли К. Основы САПР ( CAD / CAM / CAE ). – СПб.: Питер, 2004.

5. Середа С. CAD/CAM/CAE: от разрозненных аббревиатур к одной составной. - CNews Analytics, 2005.

Lee Sang Hun. A CAD-CAE integration approach using feature based multi-resolution and multi-abstraction modeling techniques. – Computer Aided Design №37, 2005 - с .941-955

Сегодня на многих предприятиях применяются системы автоматизированного проектирования, или проще говоря САПР. Существует довольно большое количество поставщиков подобных решений. Возможности и функции таких систем проектирования, представленных специализированным программным обеспечением соответствующего назначения, могут быть самыми различными. В чем же состоит главная сущность систем автоматизированного проектирования? Какие особенности разработки таких систем можно отметить?

САПР – что это?

Итак, что же собой представляют системы автоматизированного проектирования? Под САПР подразумеваются автоматизированные системы, которые призваны реализовывать ту или иную информационную технологию путем проектирования. На практике САПР представляют собой технические системы, которые позволяют таким образом автоматизировать, обеспечить функционирование процессов, которые составляют разработку проектов. Под САПР в зависимости от контекста может иметься в виду:

— программное обеспечение, применяемое в качестве основного элемента соответствующей инфраструктуры;

— совокупность технических и кадровых систем (в том числе и тех, что предполагают использование САПР в виде программного обеспечения), применяемых на предприятии с целью автоматизации процесса разработки проектов;

Таким образом, можно выделить широкую и более узкую трактовку термина, о котором идет речь. Тяжело сказать, какая из этих трактовок чаще применяется в бизнесе. Все зависит от конкретной сферы использования систем автоматизированного проектирования, а также от тех задач, для решения которых предполагается применять данные системы. Так, например, в контексте отдельно взятого цеха на производстве, под САПР предполагается конкретная программа для автоматизированного проектирования. Если речь идет о стратегическом планировании развития организации, то такое понятие как САПР скорее всего будет соответствовать масштабной инфраструктуре, которая задействуется с целью повышения эффективности разработки различных проектов. Необходимо отметить, что сам термин САПР представляет собой аббревиатуру, которая может расшифровываться по-разному. В общем случае данная аббревиатура соответствует сочетанию слов «система автоматизированного проектирования». Также существуют и другие варианты расшифровки данной аббревиатуры. Например, довольно распространен вариант «система автоматизации проектных работ». По смыслу английским аналогом термина САПР является аббревиатура CAD, в некоторых случаях также используется CAX.Давайте более подробно рассмотрим следующий вопрос: в каких целях могут создаваться системы автоматизированного проектирования в машиностроении и других сферах?

САПР: цели создания

Основной целью разработки САПР является повышение эффективности труда специалистов предприятия, которые решают различные производственные задачи, в том числе и те, которые связаны с инженерным проектированием. В данном случае повышение эффективности может осуществляться за счет следующих факторов:

— снижения трудоемкости процесса проектирования;

— сокращения сроков реализации проектов;

— снижения себестоимости проектных работ, и издержек, связанных с эксплуатацией;

— обеспечение повышения качества инфраструктуры проектирования.

— снижение издержек на проведение испытаний и моделирование.

САПР – это инструмент, который позволяет добиться отмеченных преимуществ за счет следующих факторов:

— эффективная информационная поддержка специалистов, участвующих в разработке проектов;

— автоматизация документации;

— применение концепций параллельного проектирования;

— унификация различных решений;

— применение математического моделирования, как альтернативы дорогостоящим испытаниям;

— оптимизация методов проектирования;

— повышение качества процессов управления бизнесом.

Теперь давайте рассмотрим, в какой структуре может быть представлена система автоматического проектирования.

Структура САПР

В систему автоматизированного проектирования технологических процессов могут входить следующие компоненты:

— комплекс элементов автоматизации;

— программно-техническая инфраструктура;

— методические инструменты;

— элементы поддержки функциональности САПР.

Большое распространение получил подход, в соответствии с которым в структуре САПР следует выделять подсистемы. Ключевыми считаются:

— обслуживающие подсистемы, поддерживающие функционирование основных проектирующих компонентов САПР, инфраструктуры, поддержание программного обеспечения;

— проектирующие подсистемы, которые в зависимости от соотнесения с объектом разработки, могут быть представлены с объектными задачами или инвариантными, т.е. связанными с реализацией конкретных проектов или совокупностью нескольких.

САПР представляют собой системы, включающие в себя определенные функциональные компоненты. Давайте рассмотрим их основные особенности.

САПР: компоненты

Как мы уже знаем, автоматизированное проектирование систем управления и промышленной инфраструктуры, состоит из различных подсистем. Их составляющими в свою очередь являются компоненты, которые обеспечивают функционирование соответствующих элементов САПР. К примеру, это может быть аппаратное обеспечение, файл или программа. Компоненты, которые обладают общими признаками, формируют средства обеспечения систем проектирования. Они могут быть представлены следующими типами:

— техническое обеспечение, которое представляет собой совокупность различных технических средств, типа сетевых компонентов, компьютеров, измерительных приборов;

— математические модели, которые объединяют в себе те или иные алгоритмы, используемые с целью решения различных задач;

— программное обеспечение – системное и прикладное;

— информационное обеспечение, которое представляет собой совокупность различной информации, необходимой для внедрения проектирования;

— лингвистические модели, представляющие собой совокупность различных языков, применяемых в САПР с целью отражения сведений о проектировании;

— методическое обеспечение, представляющее собой совокупность различных методов подбора технологических концепций, подходов к обеспечению функционирования САПР для достижения максимальных результатов при реализации определенных проектов;

— организационное обеспечение, представленное в основном источниками, определяющими структуру проектной документации, а также характеристики системы автоматизации и то, как должны отображаться результаты реализации тех или иных проектов.

Можно классифицировать автоматизированные системы проектирования, обработки информации по различным критериям. Давайте рассмотрим несколько основных классификаций.

САПР: классификации

К наиболее распространенным критериям классификации САПР относится отраслевое назначение. Выделяют следующие типы:

Автоматизированное проектирование инфраструктуры машиностроения;
САПР для электронного оборудования;
САПР в сфере строительства.

Первый тип систем САПР может быть использован в широком спектре отраслей: авиастроении, автомобилестроении, судостроении, производстве товаров народного потребления. Также соответствующая инфраструктура может быть использована с целью разработки как отдельных деталей, так и различных механизмов при использовании всевозможных подходов в рамках моделирования и проектирования.

Системы САПР второго типа используются для проектирования готового электронного оборудования и его отдельных элементов, например, интегральных микросхем, процессоров, и других типов аппаратного обеспечения.

САПР третьего типа могут быть задействованы с целью проектирования различных сооружений, зданий, элементов инфраструктуры.

Еще одним критерием, по которому можно классифицировать системы автоматизированного проектирования, является целевое назначение. Здесь выделяют:

— средства проектирования, используемые с целью автоматизации двумерных или трехмерных геометрических моделей, для формирования конструкторской документации;

— системы, используемые с целью разработки различных чертежей;

— системы, разработанные для геометрического моделирования;

— системы, предназначенные для автоматизации расчетов в рамках инженерных проектов и динамического моделирования;

— средства автоматизации, применяемые с целью технологической оптимизации проектов;

— системы, предназначенные для компьютерного анализа различных параметров по проектам.

Данная классификация считается условной.

В автоматизированную систему технологического проектирования может входить широкий спектр функций из числа перечисленных выше. Конкретный перечень возможностей САПР прежде всего определяет разработчик данной системы. Давайте рассмотрим, какие задачи он может решать.

Разработка САПР

Проектирование автоматизированных систем обработки информации, управления, программирования и реализации иных функций, направленных на повышение эффективности разработки проектов в тех или иных отраслях. Данный процесс характеризуется высоким уровнем сложности. Он требует от всех участников вложения значительных ресурсов – финансовых и трудовых.

Эксперты выделяют несколько основных принципов, в соответствии с которыми ведется разработка САПР. К ним относятся:

— унификация;

— открытость;

— интерактивность;

— комплексность.

Давайте рассмотрим эти принципы более подробно.

Основные принципы разработки САПР: унификация

Работа с системами автоматизированного проектирования на стадии разработки и в период использования соответствующей инфраструктуры предполагает следование принципу унификации. В соответствии с этим принципом, те или иные решения могут по схожим алгоритмам могут одинаково эффективно внедряться в различные отрасли производства. Этот принцип предполагает, что пользователь, который использует знакомый ему модуль САПР, или, например, методику автоматизированного проектирования в определенной среде, сможет без труда приспособить их к специфике использования в других условиях.

Большое значение унификация САПР имеет и с точки зрения развития предприятия, которое занимается разработкой соответствующей системы. Чем более универсальными будут подходы и модули, которые хозяйствующий субъект предлагает рынку, тем более интенсивным будет его рост. Возрастает и конкурентоспособность, и готовность новых потребителей к сотрудничеству.

Основные принципы разработки САПР: комплексность

Следующим принципом, характеризующим процесс проектирования САПР, является комплексность. Данный принцип предполагает, что производитель сможет наделить свою продукцию теми компонентами, которые позволят решать поставленные задачи на различных уровнях реализации проекта. Возможно, данный аспект является ключевым с точки зрения обеспечения конкурентоспособности продукта и освоения новых рынков. При этом необходимо учитывать, что комплексные решения должны удовлетворять остальным принципам разработки САПР, к которым относятся открытость.

Основные принципы разработки САПР: открытость

В данном контексте открытость может пониматься по-разному. Ее интерпретация во всех случаях будет уместна. Разработка системы автоматизированного проектирования представляет собой процесс, который, прежде всего, должен характеризоваться большой открытостью с точки зрения формирования обратной связи между разработчиком системы и ее пользователями. Человек, которые задействует такую систему, всегда должен иметь возможность информировать разработчика о возникающих проблемах, особенностях функционирования САПР при различных внешних условиях, а также передавать производителю свои пожелания относительно улучшения качества продукта. Также открытость при разработке САПР может выражаться в готовности производителя осуществлять активный мониторинг технических разработок, в том числе и от конкурирующих производителей, следить за новыми трендами. Ведущую роль в бизнесе в данном случае могут сыграть не только технологические подразделения, но и маркетологи компании, менеджеры, специалисты по PR. Открытость при разработке САПР также свидетельствует о том, что разработчик готов к прямому диалогу с другими поставщиками. Обмен технологиями позволяет создавать продукты, при помощи которых может быть осуществлено эффективное автоматизированное проектирование систем управления. Это также является значимым фактором повышения конкурентоспособности бренда, который поставляет САПР в тех или иных сегментах рынка.

Основные принципы разработки САПР: интерактивность

Еще одним важным принципом разработки САПР является интерактивность. Данный принцип предполагает создание разработчиком соответствующих систем интерфейсов, которые максимально облегчают процедуру их использования человеком, а также осуществления им необходимых коммуникаций с другими пользователями САПР. Еще одним аспектом интерактивности является обеспечение в необходимых случаях взаимодействия между различными моделями САПР в рамках формирования производственной инфраструктуры. Принцип интерактивности тесно связан с принципом унификации. Все дело в том, что обмен данными в рамках тех или иных интерактивных процедур будет наиболее эффективным только при условии необходимой стандартизации взаимодействии между субъектами. Это может быть выражено в унификации документов, файловых форматов, процедур, инженерных подходов при разработке проектов. Большое значение данный принцип играет в САПР, при помощи которых осуществляется проектирование информационных систем. В частности данная сфера применения САПР характеризуется высокой степенью потребности пользователей соответствующей инфраструктуры. Им как правило, требуется связь между большим количеством модулей САПР, регулярное, динамическое взаимодействие, осуществление оптимизации различных процедур, оперативное формирование отчетности. Только при условии достаточной интерактивности систем автоматизированного проектирования пользователь может рассчитывать на эффективное решение любых задач на производстве.

Сегодня для достижения успеха на рынке промышленное предприятие вынуждено работать над сокращением срока выпуска продукции, снижением ее себестоимости и повышением качества. Стремительное развитие компьютерных и информационных технологий привело к появлению CAD/CAM/CAE-систем, которые являются наиболее продуктивными инструментами для решения этих задач.

Под CAD-системами (computer-aided design – компьютерная поддержка проектирования) понимают программное обеспечение, которое автоматизирует труд инженера-конструктора и позволяет решать задачи проектирования изделий и оформления технической документации при помощи персонального компью тера.

САМ-системы (computer-aided manufacturing – компьютерная поддержка изготовления) автоматизируют расчеты траекторий перемещения инструмента для обработки на станках с ЧПУ и обеспечивают выдачу управляющих программ с помощью компьютера.

САЕ-системы (computer-aided engineering – компьютерная поддержка инженерных расчетов) предназначены для решения различных инженерных задач, например для расчетов конструктивной прочности, анализа тепловых процессов, расчетов гидравлических систем и механизмов.

Развитие CAD/CAM/CAE-систем продолжается уже несколько десятилетий. За это время произошло некоторое разделение, или, точнее, «ранжирование» сис тем на уровни. Появились системы верхнего, среднего и нижнего уровней. Системы верхнего уровня обладают огромным набором функций и возможностей, но с ними тяжелее работать. Системы нижнего уровня имеют довольно ограниченные функции, но очень просты в изучении. Системы среднего уровня – это «золотая середина». Они обеспечивают пользователя достаточными для решения большинства задач инструментами, при этом не сложны для изучения и работы.

Pro/ENGINEER

CAD/CAM/CAE система. Более 310,000 профессиональных пользователей работают с Pro/ENGINEER - он обладает чрезвычайной мощью,сочетая в себе непревосходимую скорость и точность. Более 42 000 предприятий по всему миру применяют PLM-продукты PTC на всех стадиях жизненного цикла изделий.
Новая версия Pro/ENGINEER предлагает прогрессивные, значительно повышающие продуктивность работы конструктора технологии моделирования и редактирования геометрии, а также аппарат создания фотореалистичных изображений высочайшего качества. Среди них – создание трёхмерных макетов в виде "облака точек", динамическая деформация трёхмерной модели и многие другие.
Разработчик - Parametric Technology Corp. , США.

CATIA

CATIA - ключевой бренд Dassault Systèmes и мировой лидер среди программных продуктов, поддерживающих проектирование и поиск инноваций. Во всем мире тысячи компаний различных отраслей используют функции виртуального проектирования, обеспечи ваемые продуктами CATIA, для создания по-настоящему успешной продукции. Решения CATIA адресуются всем компаниям, от производителей комплексного оборудования до их поставщиков и предприятий малого и среднего бизнеса.

CAD/CAM/CAE система CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) - это полностью интегрированная универсальная CAD/CAM/CAE система высокого уровня, позволяющая обеспечить параллельное проведение конструкторско-производственного цикла CATIA, являясь универсальной системой автоматизированного проектирования, испытания и изготовления, широко применяется на крупных машиностроительных предприятиях во всем мире для автоматизированного проектирования, подготовки производства, реинжиниринга. Функции, поддерживаемые CATIA/CADAMSolutions: · администрирование - планирование, управление ресурсами, инспектирование и документирование проекта;· самый совершенный моделлинг;· описание всех механических связей между компонентами объекта и приведение их в состояние пространственного взаимопозиционирования;· автоматический анализ геометрических и логических конфликтов· анализ свойств сложных сборок;· разработанный инструментарий трассировок систем коммуникаций с соблюдением заданных ограничений;· специализированные приложения для технологической подготовки производства.
Разработчик - Dassault Systèmes , (Франция).

SolidWorks

Мощный машиностроительный CAD пакет для твёpдотельного пapaметpического моделиpовaния сложных деталейисборок. Системa констpуиpовaния сpеднего клaссa, бaзиpующaясянa пapaметpическом геометpическом ядpе Parasolid.Создaнa специaльно для использовaния нa пеpсонaльных компьютеpaх под упpaвлением опеpaционных систем Windows.
Разработчик - Dassault Systèmes .

NX

CAD/CAM/CAE система NX от Siemens PLM Software предлагает инструменты и технологии нового поколения, которые способствуют преобразованию процесса развития изделия. Качественно новые инструменты позволяют разрабатывать изделия в единой управляемой среде путем интеграции всех процессов. Инструменты NX предоставляют больше возможностей моделирования, обладают гибкостью и производительностью. Благодаря объединению параметрического моделирования и моделирования без дерева построения, а такжетехнологии активного макета, облегчающей работу со сборкой, NX станавливает новые стандарты скорости, производительности и легкости применения.

Серия продуктов Unigraphics Solutions, Inc.: Unigraphics Solutions, Parasolid, Solid Edge, Unigraphics, IMAN, ProductVision, GRIP.
CSoft .

SolidEdge

Solid Edge - лидер на рынке систем автоматизированного проектирования для машиностроения , оснащенная уникальными инструментами создания и редактирования 3D цифровых макетов. Превосходные базовые функции моделирования и встроенные рабочие процессы, учет специфических потребностей конкретных отраслей, полная интеграция со средствами управления проектированием – все это позволяет разрабатывать в Solid Edge точные и безошибочные проектные решения. Инструменты моделирования деталей и сборок в Solid Edge дают возможность инженерам легко создавать самые разнообразные изделия - от отдельных деталей до сборок, состоящих из тысяч компонентов. Ориентированные на нужды конкретных отраслей команды и структурированные рабочие процессы ускоряют проектирование типовых элементов, а создание, анализ и редактирование сборок гарантирует точное сопряжение и правильное функционирование каждой детали. При проектировании в Solid Edge ваши изделия корректно собираются с первого раза.
Разработчик - . Дополнительно - CSoft .

think3

Система автоматизированного проектирования для машиностроения среднего уровня.Обеспечивает двумерное проектирование, трёхмерное поверхностное и твердотельное моделирование, проектирование изделий из листовых материалов, ассоциативность двумерного чертежа с трёхмерной моделью, фотореалистичное представление проекта.
Разработчик - think3, Inc , США.

Серия продуктов для проектирования и управления данными проекта: CAD 3D и 2D CAD, комплексное управление данными об изделии (PDM), а также взаимодействие программного обеспечения. Широкий набор дополнительных модулей по дизайну, CoCreate обеспечивает скорость, гибкость реагирования на изменения для клиентов,короткие циклыразработки, легкий процесс проектирования. Основные модули - CoCreate Modeling и CoCreate Drafting.
Разработчик - Parametric Technology Corp .

KeyCreator

KeyCreator™ это полнофункциональное программное обеспечение, обеспечивающее профес сиональных конструкторов современными инструментами для выполнения сложных проектных работ. KeyCreator позволяет полностью редактировать, как "родную", так и импортированную геометрии, поддерживает создание сложных поверхностных моделей. Простой в использовании и создании 2D чертежей и 3D моделей.
Разработчик - Kubotek Corporation , USA.

T-FLEX

Программный комплекс T-FLEX CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM объединяет программы для трехмерного проектирования, модули подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ и инженерных расчетов. Все системы комплекса T-FLEX CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM функционируют на единой информационной платформе системы PDM T-FLEX DOCs. Российский программный комплекс T-FLEX CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM - набор современных программных средств для решения задач автоматизации трехмерного проектирования, конструкторско-технологической подготовки производства любой сложности в различных отраслях промышленности.
САПР T-FLEX CAD - профессиональная конструкторская программа. САПР T-FLEX CAD объединяет мощные параметрические возможности 2D и 3D-моделирования со средствами создания и оформления чертежей и конструкторской документации. Технические новшества и хорошая производительность САПР T-FLEX CAD в сочетании с удобным и понятным интерфейсом делают САПР T-FLEX CAD универсальным и эффективным средством 2D и 3D-проектирования изделий. Благодаря широкому набору конструкторских инструментов САПР T-FLEX CAD является лучшим выбором для решения любых проектных задач. Конструкторы по всему миру используют САПР T-FLEX CAD в самых различных отраслях промышленности: общем машиностроении и приборостроении, в аэрокосмической, автомобильной и судостроительной отраслях, а также в проектно-строительных организациях. САПР T-FLEX CAD применяют как при проектировании изделий основного производства, так и при создании всего комплекса необходимой оснастки - штампов и пресс-форм, инструмента и приспособлений.
Разработчик – Топ-Системы , Москва.

«bCAD Про» - программная система полного цикла проектирования: дизайна, конструирования и подготовки производства для всего, что можно изготовить из листовых и профильных материалов. Она позволяет проектировать как различные изделия из этих материалов: мебель, торговое оборудование, выставочные стенды, павильоны, малые архитектурные формы, так и помещения, в которых эти изделия находятся, для которых их изготавливают: офисы, клубы, бары, квартиры и т.п., а также различные элементы таких помещений: подиумы, стойки ресепшн, барные стойки и многое другое - успешно проектируют в «bCAD Про». Возможна работа одновременно с несколькими проектами, объединение моделей в единый проект, расстановка созданных моделей по помещению офиса или квартиры. «bCAD Про» включает в себя возможности всех остальных продуктов линейки: «bCAD Мебель», «bCAD Витрина» и «bCAD Дизайнер». Все, что написано о возможностях этих продуктов, в нем есть. В нем можно выполнять все те же работы и создавать библиотеки материалов, крепежа и комплектующих. Главными отличиями является возможность создавать изделия с профильными деталями и экспорт сведений о проетах в форматах баз данных.
Разработчик - ProPro Group , Новосибирск.

КОМПАС

Один из лидирующих российских продуктов. CAD-система, предназначенная для широкого спектра проектно-конструкторских работ, лёгкая в освоении, удобная в работе и при этом имеющая стоимость, приемлемую для комплексного оснащения российских предприятий, в том числе средних и малых. Позволяет осуществлять двумерное проектирование и конструирование, быструю подготовку и выпуск разнообразной чертёжно-конструкторской документации, создание технических текстово-графических документов. Разработчик – , Россия.

DesignCAD Series

DesignCAD - программа, которая сочетает в себе легкое в понимании и использовании 2D черчение с мощным и точным 3D моделированием для достижения потрясающих результатов в зависимости от вашего воображения и креативности. Дизайн никогда не был таким легким, как с использованием легкого в понимании интерфейса программы и обширной справочной библиотеки. Программа позволяет вам быстро создавать нужные чертежи. Также в программе имеется возможность твердотельного моделирования и создания анимации и презентаций. DesignCAD 3D Max является универсальным инструментом САПР для начинающих и продвинутых пользователей.
Разработчик - IMSI/Design, LLC. , США.

TurboCAD Pro

TurboCAD Pro - мощное универсальное средство для профессионального CAD проектирования. Объединенное 2D и 3D проектирование способно удовлетворить самых взыскательных пользователей. Полная мощь промышленного стандарта ACIS® v8 solid modeling engine сосуществует с мощным поверхностным моделированием, для предостовления Вам максимальных возможностей. TurboCAD Prol поддерживает двадцать пять из самых популярных форматов файлов, включая AutoCAD® DWG/DXF, MicroStation® DGN, 3DS, IGEN, STL и прочее. Вы также имеете возможность экспортировать Ваши проекты в HTML, JPG, MTX. TurboCAD Professional включает реалистический рендеринг, полноценное 3D моделирование с оболочками и лофтингом.... работу с файлами AutoCAD, возможность работы с сетью Интернет, обучающие программы. TurboCAD полностью настраивается, имеет встроенный Microsoft’s VBA и совместим с Microsoft Office. Эта программа также включает Software Development Kit и Visual Basic® Macro Recorder. TurboCAD Professional - это самое новое и самое мощное приложение для автоматизированного проектирования трехмерной графики.
Разработчик - IMSI/Design, LLC. , США

IronCAD

Система автоматизированного проектирования для машиностроения. Обеспечивает двумерное проектирование и трёхмерное твердотельное моделирование.
Разработчик - Visionary Design Systems, Inc. , США.

Cimatron

Cimatron – интегрированная CAD/CAM – система, предоставляющая полный набор средств дляконструирования изделий, разработки чертёжно-конструкторской документации, инженерного анализа, создания управляющих программ для станков с ЧПУ. Cimatronудовлетворяет запросам и требованиямсамого широкого круга пользователей, работает на различных платформах, в том числе на персональных компьютерах. Пользователями системы в мире являются около 6000 компаний.
Разработчик – , Израиль. Дополнительно - на Bee Pitron .

TEBIS

Развитая CAD/CAM – система. Двумерное проектирование и черчение, трёхмерное моделирование.
Разработчик – Tebis Technische Informationssysteme AG , Германия.

VISI Series

Серия продуктов Vero, развитая система: CAD/CAM/CAE Software - Molds, Tools, Wire EDM, Laser Cut. Обеспечивает двумерное проектирование и черчение, трёхмерное поверхностное и твердотельное моделирование, генерацию программ для станков с ЧПУ, визуализацию обработки детали.
Разработчик – Vero Software , США. Смотреть on-line видео .

VX CAD/CAM

Развитая CAD/CAM система. Основные модули: VX Innovator, VX Designer, VX Mold&Die, VX 3D Machinist, VX End-to-End.
Разработчик – VX Corporation , США.

Основной продукт - CADMAX SolidMaster – система автоматизированного проектирова ния, обеспечивающая двумерное проектирование, трёхмерное поверхностное и твердотельное моделирование.
Разработчик – , США.

Расчёты и анализ

ANSYS

Конечноэлементный пакет. Фирма ANSYS,Inc. в течение 35 лет является одним из лидер ов САЕ-рынка, разрабатывает и предлагает широкую линейку программных продуктов для автоматизированного инженерного анализа. Основанная г-ном Джоном Свонсоном, первоначально фирма называлась Swanson Analysis Systems, и предалагала только универсальный конечно-элементный комплекс ANSYS. Позднее программа дала имя и самой фирме. На сегодняшний день фирма является лидером рынка расчётных систем как по объёму продаж, так и по количеству используемых по всему миру рабочих мест её програмного обеспечения, и широте линейки и применимости программных продуктов: ANSYS, AutoDYN, CFX, Fluent, ICEM, Maxwell ... это лишь краткий список.

Линейка продуктов ANSYS широка и обеспечивает все нужды расчётчика на всех этапах его работы, начиная с построения или модификации геометрической и сеточной модели, далее переходя к эффективному решению задачи, и заканчивая обработкой, представлением и документированием результатов.

Основными в линейке программных продуктов являются следующие, являющиеся инструментами для решения задач:

ANSYS - прочности, теплофизики, электромагнетизма
AutoDYN - моделирования высоконелинейных и быстротекущих процессов
CFX - гидрогазодинамики
Fluent - гидрогазодинамики
Maxwell - электромагнетизма
DesignModeler - создание и\или модификация геометрических моделей
ICEM - универсальный инструмент для построения и модификации сеточных моделей
Gambit - универсальный инструмент для построения и модификации сеточных моделей для задач гидрогазоднамики

MSC.Software

Подготовка производства

IMS Software

ADEM

Система ADEM предназначена для автоматизации конструкторских и технологических бюро, цехов основного и технологического производства. Имея модульную структуру, ADEM может быть скомплектована как для решения частных задач проектирования, так и для сквозной подготовки производства. В состав системы входят модули:

ADEM CAD
ADEM CAPP/CAM
ADEM GPP
ADEM Vault
Данные модули объединяют в едином конструкторском и технологическом пространстве все известные методы проектирования и моделирования, подготовку управляющих программ для всех типов стоек станков с ЧПУ. Они обеспечивают целостность графической, технологической и расчетной информации, управление базами данных предприятия, генерация любых отчетных документов.
Разработчик - Omega ADEM Technologies Ltd. Дополнительная информация - Ловыгин Василий , Томск. ADEM в Томске .

CAD/CAM система, занимающая лидирующее положение в мире по количеству продаж и инста лляций пакета среди CAD/CAM систем. Обеспечивает каркасное и поверхностное моделирование деталей, визуализацию и документирование простых и сложных деталей и сборочных единиц, разработку управляющих программ для токарной, фрезерной, электроэрозионной обработки на станках с ЧПУ.
Разработчик - CNC Software, Inc. , США.

Vero Software

Серия продуктов для производства: CAD/CAM - автоматизированное проектирование/автоматизированное управление технологическими процессами.
Разработчик – Vero Software Plc , Великобритания. Дополнительно - Компания ПФ "МОЛД СЕРВИС" .

СПРУТ

Интегрированный комплекс программных продуктов позволит: автоматизировать все процессы подготовки и планирования производства в сжатые сроки и с высокой эффективностью; организовать работу на предприятии в соответствии с мировыми стандартами; повысить скорость, качество и производительность труда.
Разработчик - ЗАО "СПРУТ-Технология" , г.Набережные Челны, Россия.

Delcam PLC

Семейство программ компании Delcam охватывает все этапы производственного цикла. Оно соч етает в себе функциональность с новейшими технологиями в области пользовательского интерфейса. В результате резкое сокращение этапа проектирования и подготовки производства. Каждый продукт Delcam сфокусирован на специфическом аспекте конструирования, производства и контроля сложных изделий и является самым оптимальным решением в своей области применения:

Delcam PowerSHAPE, Delcam PowerMILL, Delcam PowerINSPECT, Delcam CopyCAD, Delcam ArtCAM, Delcam Exchange, Delcam Toolmaker, Delcam Electrode, Delcam PS-Team, Delcam FeatureCAM, Delcam

PartMaker, Delcam Crispin, Delcam DentCAD, Delcam DentMILL.
Разработчик - Delcam PLC .

SolidCAM

Пакет генерации управляющих программ для станков с ЧПУт при обработке деталей, с одержащих сложнуюповерхностную или твердотельную геометрию. Обеспечивает 2,5 и 3-осевую фрезерную обработку, токарную обработку, визуализацию процесса обработки.
Разработчик – , Израиль.

Концептуальный дизайн и визуализация

Autodesk® AliasStudio™

Autodesk® AliasStudio™ является частью технологии цифровых прототипов Autodesk, и известно теперь как семейство продуктов Autodesk Alias,в которое входят Autodesk® Alias® Design, Autodesk® Alias® Surface и Autodesk® Alias® Automotive.

Полнофункциональный набор инструментов для творческого процесса проектирования, помогающих компаниям создавать превосходные дизайнерские решения, обеспечивающие успех в бизнесе. Программа для дизайнеров потребительской продукции, которая позволяет управлять всем процессом работы над дизайном: от поиска идей до передачи готовых поверхностей конструкторам. Быстрее разрабатывайте и передавайте концепции, используя эскизы, 3D модели, иллюстрации, фотореалистичные изображения и анимационные ролики.
Autodesk, Inc.

Помогает быстрее разрабатывать инновационный дизайн для товаров народного потребления. Autodesk Alias является частью технологии цифровых прототипов Autodesk. Программа применяется для разработки дизайна потребительской продукции. Она охватывает весь процесс работы над дизайном - от набросков идей до передачи готовых поверхностей конструкторам.
Autodesk, Inc.

Autodesk® Alias® Surface

Autodesk® Alias® Surface предоставляет полный набор средств динамического 3D моделирования, которые позволяют преобразовывать концептуальные модели и сканированные данные в поверхности высокого качества для дизайна потребительских товаров, а также в поверхности класса А для автомобильного дизайна.
Autodesk, Inc.

Autodesk® Alias® Automotive

Autodesk® Alias® Automotive - лидирующий в отрасли продукт для автомобильного дизайна, выбор лучших автодизайнерских студиий по всему миру. В продукте представлен полный набор инструментов для визуализации и анализа охватывающий весь процесс моделирования изделий сложной формы, от создания эскизов до получения готовых поверхностей класса А.
Autodesk, Inc.

Form-Z

Система двумерного проектирования и черчения, трёхмерного поверхностного итвёрдотельного моделирования, визуализации и анимации для профессионального дизайна, визуализации и проектирования.
Разработчик – Autodessys, Inc. , США.

Прикладные САПР

Bentley Systems, Incorporated - серия продуктов

Bentley - мировой лидер в области комплексных программных решений для поддержки и нфраструктуры в течение ее жизненного цикла, т.е. при проектировании, создании и эксплуатации зданий, мостов, транспортных сетей, предприятий водо- тепло- энерго- снабжения, очистки воды и т.п.

Продукты и технология платформы MicroStation:

Анализ и проектирование зданий
Проектирование и конструирование мостов
Землеустройство
Картография
Гражданское строительство
Проектирование и конструирование заводов
Концептуальное проектирование промышленных объектов
Проектирование и анализ сетей электро- и газоснабжения
Строительное проектирование и анализ
Проектирование и анализ сетей водоснабжения и канализации, и др.

Разработчик - .

Система E3.series имеет модульный принцип построения. Она состоит из трёх основных модулей:

E3-schematic – модуль для проектирования различных типов схем (технологические, функц иональные, пневматические, электрические, однолинейные и т.д.)
E3-cable – модуль для проектирования кабельно-жгутовых схем, а также схемы внешних проводок. Включает в себя функционал модуля E3-schematic
E3-panel – модуль компоновки и трассировки. Выполняет расстановку оборудования по шкафу (щиту, панели и т.д.); трассировку проводов в соответствии с принципиальной схемой; раскладку кабелей по кабельным каналам на плане объекта.

Помимо основных модулей существуют дополнительные:
Интерфейсы по экспорту данных по жгутам и кабелям в системы трёхмерного проектирования и трёхмерной раскладки кабелей по объектам – Autodesk Inventor Professional, SolidWorks, Unigraphics, Catia.
E3-PDF Output – модуль экспорта проекта в векторный формат PDF. В таком PDF файле сохраняется структура проекта; возможен поиск изделия по любому атрибуту; переход по перекрёстным ссылкам изделий и цепей и другие возможности.
Разработчик - Zuken .

CADSTAR

Развитая система автоматизировации проектирования и изготовления электронных схем и печатных плат (PCB CAD). Разработчик – Zuken .

DEFCAR CAD/CAM

Система для проектирования и подготовки производства в кораблестроении.
Разработчик – Defcar, S.L. , Испания.

VUTRAX

Vutrax PCB CAD–система автоматизированного проектирования электронных схем и печатных плат (PCB CAD).

Planit

Серия продуктов Planit CAD/CAM - автоматизированное проектирования для дерево, камне- и металлообрабатывающей индустрии: Wood CAD/CAM Software, Stone CAD/CAM Software, Wood CAD/CAM Software.
Разработчик – Planit , США.

Если попытаться истолковать простым и доступным языком, что собой представляют эти чрезвычайно сложные для людей без высшего технического образования системы, получится следующее — это современный переход инженерных чертежей, от бумажных к электронным. С бурным развитием компьютерных технологий, отпала необходимость создания технической документации в ручном формате. Что позволило, кроме всего прочего, избежать неточностей и просчетов, а также намного ускорило и упростило сам процесс подготовки цифровых проектов.

Что собой представляет САПР

Используя техническую терминологию САПР – это комплекс автоматизированных систем с функцией проектирования, для реализации информационных технологий (чертежей, схем, сложных диаграмм и пр.). Ядро комплекса, представляет собой своеобразное программное обеспечение, заключающееся в разветвленной организационно-технической системе, автоматизирующей процессы проектных решений. Возможности ее, однако, ограничены, без использования всех средств для решения поставленных задач. А это – совокупность обслуживающего персонала, технических наработок проекта, и самой программы (запущенного процесса), для обработки и преобразования полученных данных в полноценный проектный план.

Сложности с расшифровкой аббревиатуры

Для лучшего понимания, что такое на самом деле САПР, в чем состоит назначение и каковы рабочие функции, следует сначала разобраться в толковании сокращенного названия . Может показаться странным, но существует несколько вариантов расшифровки, большинство из которых уводят по ложному пути:

Часто, в технической литературе ее называют – программным средством для создания автоматизированного проектирования. По смыслу такое толкование близко к истине, но слишком растянутое в контексте, и одновременно слишком узкое в определении вопроса. Другими словами – это прикладное специализированное ПО, а единственная роль его, заключается в проектной деятельности, осуществляющейся при помощи автоматизированных процессов. Это слишком сложное для понимания и не совсем верное определение, учитывая, что САПР это не обычная программа, а комплекс средств.
В других источниках расшифровка представляет его системой автоматического проектирования. Коротко, емко, но в корне неверно, с допущением грубейшей ошибки в толковании. Здесь путаются главные понятия , в словосочетании «автоматического», то есть, самостоятельного системного процесса, без всякого подключения человеческого фактора. В общей системе САПР за определенную часть ее работы отвечает именно персонал, без него она не может обойтись, что подчеркнуто понятием «автоматизированный». А автоматическими, является лишь отдельные операции в работе, ложащиеся непосредственно на систему.
Дословная расшифровка – система автоматизации проектных работ или система автоматизированного проектирования. Это наиболее правильное и точное определение, полностью соответствующее и аббревиатуре и смыслу в нее заложенному. Но оно считается излишне тяжеловесным, а потому, редко используется даже в технической литературе, разве только, в виде дословного толкования.
Для определения и расшифровки чаще всего используется словосочетание – система автоматического проектирования. Это не совсем соответствует аббревиатуре, но полностью отражает ее смысл и легко в употреблении, поэтому применимо и в технической, и в прикладной литературе. Используется такое толкование и в ГОСТ.
В англоязычном варианте, CAD — computer-aided design, имеет тот же смысл что и в русскоязычном, но в дословном переводе несколько отличается. Английский вариант подчеркивает применение компьютерных технологий, участвующих в процессе проектирования. Нельзя сказать что это неверно, все так, но тут как и с точным переводом на русском языке – излишняя словоформа, и без того понятно, что без этого не обойтись.

Краткий экскурс в историю

Самое интересное в том, что разработка САПР началась еще в 1945 г., задолго до наступления компьютерной эры, а разные этапы ее создания велись на протяжении 70-ти лет. Как в большинстве подобных случаев, это был исключительно военный проект научно-исследовательских организаций ВПК США. Целью было создание системы аппаратно-программного комплекса, способного в автоматизированном режиме управлять средствами противовоздушной обороны. Первый из таких комплексов поступил на вооружение уже в 1947 г., но как опытный образец, а работы продолжались и дальше.

Поначалу это были примитивные электронные радиотехнические средства, какими они оставались до конца 60-х гг. Примерно к этому времени к созданию собственного проекта приступили и в СССР, первые советские образцы тоже не впечатляли техническими возможностями, и постоянно совершенствовались. Первый прототип по-настоящему автоматизированной графической системы увидел свет в 1963 г., это был знаменитый Sketchpad – детище профессора Сазерленда. А первый полноценный САПР выпустила компания «Autodesk» в 1982 г. представившая свой продукт – AutoCAD, ставший «дедушкой» всех современных систем автоматизированного проектирования.

Цели, возможности и применение

Разработки собственно САПР преследуют исключительно мирные цели, направленные на повышение эффективности труда работников технических отделов (инженеров, конструкторов, проектировщиков). Возможности для этого предоставляет сам человек, взаимодействующий с вычислительной электроникой, и эта связка способна решать поставленные задачи, на разных стадиях проектирования, с последующей подготовкой производства. Способствуют в достижении этого следующие сопутствующие факторы:

многократно облегченный и упрощенный производственный процесс планирования;
снижение конечных сроков готовых к реализации базовых проектов;
улучшение показателей качества проектирования на каждом отдельно взятом этапе;
сокращение статьи затрат на моделирование и тестирование ввиду отсутствия доработок;
существенное сокращение затрат за счет отсутствия эксплуатации большого числа сотрудников.

Подобные преимущества, это результат достоинств и эффективности элементов автоматизированной системы. В частности:

Составляющая часть и структура

По государственным стандартам, структура САПР включает комплекс элементов, считающихся отдельными составляющими, но в работе взаимодействующих между собой:

КСАП (Комплекс Средств Автоматизации Проектирования), состоящий из ряда собственных подсистем, а также некоторых входящих непосредственно в САПР. Но включены они в общий комплекс не на постоянной основе, а на периодической, в момент их эксплуатации, кроме тех, что не вошли в программный комплекс системы и объединяются общей функцией.
ПТК (Программно-Технический Комплекс), назвать его самостоятельным достаточно сложно, все компоненты заключенные в этом комплексе, направлены на обеспечение САПР. Он осуществляет инженерный анализ, и проводит расчет полученных данных. А вот функций работающих самостоятельно как у КСАП не имеет, но может эксплуатироваться им.
ПМК (Программно-Методический Комплекс), так же как и предыдущий, включает в себя только компоненты, обеспечивающие общую систему. Имеет встроенный модуль с управленческими функциями, контролирующими деятельность и ПТК, и КСАП, точнее их результат. Также может эксплуатироваться последним, но при этом и сам использует подсистемы.

Важной составляющей частью структуры САПР, являются включенные в нее подсистемы, наделенные системными свойствами, выделенные при создании как самостоятельные элементы. В этом САПР можно сравнить с пчелиными сотами, состоящими и ячеек-подсистем – неотъемлемых от общего тела и взаимозависимых между собой. Каждая ячейка отвечает за выполнение и обеспечение определенных функций и задач, обладая набором собственных проектных решений и документацией, для этого предназначенной. Все подсистемы распределены на 2 основных вида назначений:

Обслуживающие компоненты

Компоненты, являются частью общей структуры и составляющими подсистем, выполняя собственные задачи в их функциональности. Они замыкают иерархическую цепочку и не делятся на элементы, оставаясь однородными, при этом полностью автономными и независимыми от других структурных составляющих. Компоненты во многом похожи на приложения и расширения, их так же можно устанавливать самостоятельно. Они разнообразны по назначению, но объединяются в группы по конкретному типу, образуя расширенные средства обеспечения и обслуживания САПР:

Классификация и виды

Государственный стандарт определяет классификацию САПР по таким признакам:

по определенным типам или разновидностям, с учетом сложности представляющей объектами проектирования;
по их уровню, включительно с комплексностью, направленными на все без исключения элементы автоматизации;
по характеру, содержанию и количественным объемам выпускаемой документации, и проделанной работе в целом;
по количеству достигнутых уровней в структурной части технического и системного обеспечения.

Параллельно с этим, классификация происходит по видам CAD-программ:

Разновидности программ

В большинстве, программное обеспечение для САПР мало чем отличается между собой, сохраняя то же наполнение и те же принципы. Основные отличия, проявляются в зависимости от применимой отрасли производства:

MCAD – объединяет машиностроительную отрасль в целом, независимо от уровня сложности разработок. От схемы простейшего кухонного комбайна, до платформ для запуска межгалактических зондов.
ECAD – поддерживает сферу радиоэлектроники на всех этапах разработок. Начиная отдельными элементами, в виде плат и микросхем, заканчивая проектами, состоящими из тысяч таких деталей.
CAAD – охватывает задачи архитектурно-строительного направления любой сложности, в чем бы они не выражались. Как, например, возведение отдельных зданий и целых комплексов, или прокладка путей сообщения.

Для них существует собственная классификация, определяющаяся по целям использования, повторяющая состав и структуру англоязычного САПР:

CAD – включает создание проектов, чертежей и схем;
CAE – отвечает за процессы расчетов и аналитики;
CAM – осуществляет управленческие функции.

Принципы разработки

Работа на базе средств автоматизированного проектирования, чрезвычайно сложна, несмотря на относительно небольшую энергозатратность и ресурсоемкость. Она требует не только знаний и высокой квалификации, это сам по себе сложный процесс, требующий трудовых и финансовых затрат на реализацию проекта. Его окупаемость зависит от множества факторов, как внешних, так и внутренних, оказывающих непосредственное влияние на эффективность разработки. Она объединяет основные принципы, утвержденные государственным стандартом, выраженные:

в унификации;
в комплексности;
в открытости;
и интерактивности.

Что представляют собой эти принципы, следует рассмотреть детально.

Унификация

Принципы унификации широко используются в разработках, независимо от их направления и отрасли, начиная от начальных стадий и до пользования инфраструктурой, причем, внедряются и на определенных этапах. Если неуклонно следовать им, различные решения одинаковой эффективности и близким по определению алгоритмам применимы в любых производственных отраслях.

Заключается принцип унификации в осведомленности обслуживающего персонала, располагающего широкими познаниями в узкоспециализированной сфере производства, но способного применить его и в совершенно чуждых условиях. Это не подразумевает насильственной эксплуатации, все процессы имеют одинаковые принципы и свою специфику, а умение приспособить знания и адаптировать их в однотипной среде – это и есть основной принцип унификации. Это касается не только человеческого фактора, поскольку процесс автоматизированный, соответственно, данный принцип распространяется и на саму CAD-систему.

Комплексность

Комплексный подход как принцип разработки, важен во многих аспектах автоматизированного процесса. Во-первых, он в немалой степени обеспечивает конкурентоспособность конечного продукта. А во-вторых, оказывает непосредственное влияние на объемы его реализации, путем продвижения на новые рынки сбыта. С экономической точки зрения , этот принцип можно было бы считать основным, он отвечает всем требованиям достижения быстрой окупаемости затратной части, используемой на производство.

Но с точки зрения самой структуры САПР, он не может быть автономным, и как следствие, нельзя делать на него весь упор – он во многом зависит от других принципов, и не всегда отвечает их требованиям, а иногда действует в ущерб открытости. Как и предыдущий, комплексность характеризуется приспособленностью, но в этом случае, она касается больше системы, чем персонала, способного принимать только установленные управленческие решения. Выражен принцип в наделении продукта компонентами, позволяющими решать задачи на независимых друг от друга стадиях производства, то есть, сделать состоятельным еще до реализации проекта.

Открытость

Принцип открытости можно воспринимать по-разному, да и возможностей для интерпретации в нем предостаточно. Но характерная его черта, в любой из представленных форм – взаимосвязь всех сторон структуры , формирующаяся в основном между производителем и пользователем, в процессе привлекая другие элементы их окружающие, осуществляя обратную связь. На наглядном примере, можно выразить основы этого принципа так: персонал, использующий в разработке автоматизированную систему, имеет с ней прямую взаимосвязь, потому что работает с ней в связке.

В случае сбоев или неполадок в рабочем процессе, информация об этом поступает к разработчикам, анализирующим стадии производства для поиска комплексного решения, а это прямой путь не только к устранению проблемы, но и к совершенствованию механизма, а как следствие и конечного продукта. Разработчики, в свою очередь, передают техническую документацию с результатами проделанной работы бренду-производителю, добавляющему ее в схемы новых версий системы. Таким образом, одна, казалось бы, незначительная деталь, задействует всех участников и имеет позитивные последствия.

Принцип интерактивности, относится к важнейшим элементам общей цепи в разработке, на него возложены ответственные задачи и функции. Он создает условия для максимально упрощенной коммуникации между всеми пользователями, посредством интерфейсов, и обеспечивает взаимодействие различных системных модулей, при формировании производственной инфраструктуры, фактически не вмешиваясь непосредственно в процесс разработки.

С технической стороны он имеет тесную взаимосвязь с принципом унификации, что в равной степени повышает их эффективность в общей связке. Хотя они и независимы друг от друга, но в моменты проведения интерактивных процедур, имеет большое значение обмен данными между различными субъектами, для взаимодействия в их работе. Собственно, только за счёт принципа интерактивности налаживается эффективное решение почти всех задач производства, применимых в системе автоматизированного проектирования.

Критерии выбора САПР

Критериев такого выбора можно назвать немало, получится внушительный список, однако этого делать нет смысла, учитывая, что они кардинально меняются в зависимости от назначения такого софта. Прежде всего, нужно принять во внимание уровень сложности решаемых задач и их объема, то, каким должен быть конечный продукт, сроков, отведенных на выполнение работ и всего, что с этим связано. Ну и, конечно же, выбор зависит от самого пользователя, не его предпочтений или чутья, а квалификации, насколько хорошо он знаком с работой и особенностями системы автоматического проектирования. А в остальном, следует обращать внимание только на следующие показатели:

Требования к компьютеру

Новые компьютеры совместимы с любыми периферийными устройствами, и обладают большим объемом оперативной памяти. А последнее, единственное, что имеет значение для установки программ САПР, никаких других требований у них нет. Что касается стареньких устройств, то и с ними не будет сложностей, если только и без того скудная память не перегружена ворохом папок и файлов. Следует учитывать только это, и то, что подобный софт достаточно тяжеловесен, объем свободного места на диске должен быть не меньше 6 Гб.

Лучшие САПР-программы для проектирования

Если еще лет 20 назад подобные программы были большой редкостью, за исключением доминирующей продукции компании Autodesk и некоторых других, не отличающихся функциональными возможностями, то сейчас рынок ими буквально переполнен. Такое положение только на руку пользователей, конкуренция позволила существенно снизить заоблачные цены, существовавшие в недавнем прошлом. Из-за чего приобретать их могли себе позволить только крупные корпорации. Теперь, программы САПР доступны и простым пользователям, что предоставляет для них большие возможности, особенно когда есть из чего выбирать. Но нужно все же признать, что большинство из них, это низкопробный продукт , не отвечающий ни ГОСТу, ни заявленным качествам, однако всегда остается старый, добрый софт для проектирования в лице неизменных лидеров в этой сфере.

Автокад

До недавнего времени, был гегемоном среди себе подобных, успевшим пройти 22 стадии обновлений и усовершенствований, а потому, хоть и утратил первую строчку в рейтинге, но остается одним из лучших и самым распространенным из всех. AutoCAD относится к легкому уровню, но в отличие от других базовых, способен выполнять проектирование в двумерной и трехмерной среде. Продукт отвечает всем мировым стандартам, имеет 18 вариантов интерфейса, включительно с русскоязычным и несколько тысяч всевозможных надстроек, компонентов и модулей.

С его помощью легко создавать и оформлять чертежи любой сложности, трехмерные модели, к тому же он является платформенным, то есть не привязанным к определенной ориентации, благодарю чему, работает со всеми проектными решениями. В равной степени Автокад подходит и для архитектурных расчетов, и создания проектов в сфере машиностроения.

NanoCAD

Продукт молодой, но успевшей найти множество почитателей. Отечественная компания «Нанософт», совершила технологический прорыв всего за 10 лет, выйдя в рейтинг лучших мировых производителей. Представлен двумя базовыми версиями – nanoCAD (распространяющейся бесплатно) и nanoCAD Plus (распространяется на коммерческой основе). Возможно бесплатный вариант, это ловкий ход, благодаря которому за столь короткий промежуток времени он и добился такой популярности, но продукт действительно заслуживает внимания и без всяких уловок.

Основное направление деятельности – разработка и выпуск технической документации, с этим он справляется на отлично. Имеет удобный интерфейс с поддержкой формата DWG и прямое соотношение с многими себе подобными программами, благодаря чему ему открыт доступ в библиотеку Teigha с заготовленными схемами.

ZWCAD

Последнее время все чаще называемый «полноценной заменой Автокада» продукт компании ZWSOFT обращает внимание рядом достоинств. В частности, это кардинально новая разработка ПО, быстро завоевывающая новые рынки и новых потребителей. В последней версии остался только старый удобный интерфейс, и почти до не узнавания изменилось меню, ставшее более расширенным.

Укомплектован базовым набором инструментов, всем необходимым для инженеров-проектировщиков, с множеством дополнительных модулей и рядом новых функций. Возможность интеграции с многим программным обеспечением, включая и главного конкурента, с поддержкой наиболее популярных форматов для сохранения технической документации. Среди прочих достоинств можно выделить и невысокую цену ZWCAD , и возможность скачать тестовую версию на официальном сайте компании.

Компас

Является самым старым и заслуженным отечественным продуктом, с почти 30-ти летней историей. Сейчас выпускается компанией «Аскон» одновременно в 6-ти разных редакциях, отличающихся функциональными возможностями и направлениями в проектировании, но поддерживающими одни базовые принципы. Основное назначение – создание трехмерных моделей, с ассоциативным рядом для отдельно взятых элементов конструктивного образца.

Благодаря включенной в структуру параметрической технологии, есть возможность в течение короткого времени создавать типовые модели, с применением образцов и прототипов спроектированных раньше. Программа включает многочисленные функции, призванные облегчить решение задач, связанных с обслуживанием в момент производства. Осуществляется поддержка 3-D моделирования, с модулем формирующим спецификации, а главное достоинство Компаса представлено собственным математическим ядром.

Сейчас на рынке можно встретить самый разнообразный софт подобного рода, современный и многофункциональный. Такие программы, кардинально отличаются между собой, по качеству, по стоимости, и по другим критериям, они похожи лишь общим назначением, но по-настоящему похожих, между ними нет. Выбрать что-то подходящее для себя достаточно непросто, единственное, что поможет принять правильное решение, это потребности предприятия, поставленные задачи и быть может, острая необходимость в собственной системе автоматизированного проектирования.