Компьютерные технологии проектирования

Традиционные технологии выполнения больших проектов сложны в реализации. В частности, приходится выпускать огромное количество бумажных документов, и в них трудно искать необходимую для работы информацию. Соответственно растет трудоемкость проектирования и его продолжительность.

Многих проблем можно избежать, если в процессе проектирования иметь в наличии полную модель изделия в электронном виде, которая содержит всю информацию, необходимую на всех этапах проектирования и дальнейшего использования изделий. Поэтому в сфере военной промышленности западных стран возникло новое направление развития информационных технологий, названное CALS (Continious Acquisition Lifecycle Support). Под этим названием понимается обеспечение непрерывной информационной поддержки в течение всего жизненного цикла изделия.

Жизненный цикл изделий производства можно представить схематически (рис. 1.1). Схема показывает, что этапы «рождения», «жизни» и «смерти» изделия взаимосвязаны. На всех стадиях возможно применение автоматизированных систем, позволяющих оптимально решать возникающие проблемы, объединять всех поставщиков, соисполнителей и участников процессов проектирования, производства и обслуживания изделия.

Рис. 1.1. Жизненный цикл изделий

Проектная часть жизненного цикла и CALS-технологий включает:
CAD (Computer-aided design) – систему автоматизированного проектирования – программный пакет, предназначенный для создания чертежей, 3D-моделей и документации;

CAE (Computer-aided engineering) – систему программных средств для инженерных расчетов, анализа и симуляции физических процессов;
CAM (Computer-aided manufacturing) – систему компьютерной поддержки изготовления изделий.

Система расчетов и инженерного анализа CAE и
система конструкторского проектирования CAD часто используются вместе и образуют гибридные CAD/CAE-системы.

Функционал современных систем проектирования:

1. CAD -системы обеспечивают 2D-черчение; твердотельное, поверхностное и каркасное объемное моделирование; создание сборок; фотореалистическое отображение; конструирование из листовых материалов;

2. CAM -системы обеспечивают подготовку управляющих программ для оборудования с ЧПУ; генерирование постпроцессоров для различных систем ЧПУ и контроллеров.

3. CAE - системы обеспечивают все виды инженерного анализа: механического, прочностного, теплофизического, пластического и др., осуществляют симуляцию физических процессов, определяют работоспособность изделий, поведение в условиях эксплуатации. В них вычислительный процесс основан на численных методах решения дифференциальных уравнений: конечных элементов, конечных объемов, конечных разностей и др.

Имеются различные классификации универсальных САПР. В их числе могут выделяться:

– Машиностроительные.

– Изделия микроэлектроники.

– Электротехнические.

– Архитектурные.

Оборудование промышленных установок и сооружений – создание принципиальных схем установок, пространственная разводка трубопроводов и кабельных трасc, проектирование систем отопления, водоснабжения, канализации, электроснабжения, вентиляции и кондиционирования, ведение баз данных оборудования, трубопроводной арматуры, готовых электротехнических изделий.

Геоинформационные системы – оцифровка данных полевой съемки, анализ геодезических сетей, построение цифровой модели рельефа, создание в векторной форме карт и планов, ведение электронного картографического архива.

Специализированные системы. Следует отметить, что за рубежом термином САПР обычно обозначают только CAD-систему проектирования.