САПР Системы автоматизированного проектирования

История создания САПР

Англоязычный вариант названия – CAD, то есть Computer Aided Design. Изначально разработчики добивались плотного взаимодействия человеческих ресурсов и возможностей электронно-вычислительных машин. Путь достижения этой цели короток – существование платформ не длится и полвека. Условно весь период развития можно разбить на три части:

  • 1970-е годы. В это время появилась уверенность, что проектирование теоретически подвергается компьютеризации. Сфера деятельности машины была невелика, в основном упор делался на возможности автоматического черчения. Такие программы получили название САЧ.
  • 1980-е годы ознаменовались появлением микрокомпьютеров, поэтому все силы уходили на создание систем для них. Также этот период положил начало объемному 3D-моделированию с возможностью передачи данных.
  • 1990-е годы окончили формирование базовых понятий САПРа и устранения ошибок и погрешностей. В частности, было убрано препятствие при передаче файла в одном формате на другую компьютерную систему. Когда производители пришли к единому образцу, применение платформы стало доступнее и популярнее.

С тех пор создатели только совершенствуют модели, укомплектовывают новыми функциями и облегчают работу с ними. 

Видео

Видео

Разновидности ПО в зависимости от отрасли

  • MCAD – mechanical CAD – это сфера машиностроения любой сложности: от ракетных установок и автомобилей до примитивного тостера;
  • EDA или electronic CAD – это группа радиоэлектронных разработок, необходимая для разработки как целого проекта, так и его элементов: микросхем, плат и других деталей. 
  • AEC СAD или CAAD – программное обеспечение для архитекторов и строителей. Используется для возведения зданий, строительства дорог и элементов инфраструктуры любой сложности. 

Классификация по цели использования

Она повторяет три составляющих классического САПРа:

  • CAD – отвечает за проектирование и создание чертежей;
  • CAE – модуль для автоматических подсчетов и аналитических процессов; 
  • CAM – подготовка производства и управление всей системой.

Они могут быть как воплощены в раздельных платформах, так и объединены в одной – это комбинированные программы. Также возможны надстройки с соответствующими функциями на базовой комплектации. 

Преимущества САПР:

САПР имеет ряд преимуществ по сравнению с ручными чертежами, которые сделали его незаменимым на рынке дизайна сегодня. Давайте посмотрим, как они помогают современному инженеру или продуктовому дизайнеру.

Экономят время

Продолжающаяся эра разработки продуктов влечет за собой большую конкуренцию. Время, необходимое для вывода продукта на рынок, может иметь решающее значение для его успеха.

С САПР время — наша прибыльная награда. Она избавляет инженера от большого количества работы, которую можно использовать с пользой для различных проектов или для усовершенствования конструкции текущего. Вы можете легко визуализировать идеи, которые вы собрали на этапе разработки концепции дизайна продукта.

Создание простых форм и деталей занимает секунды. Однако самый большой выигрыш связан с более сложными деталями. Например, одним щелчком мыши можно создать развертку сложной гнутой детали из листового металла. Не нужно думать, как правильно это преподнести.

В то же время вносить изменения очень просто. Или создавать новые модели на основе предыдущих. Вы можете просто повторно использовать 3D-модель и добавить необходимые функции для создания аналогичной, но уникальной детали за гораздо меньшее время.

Повышает производительность

Сэкономленное время напрямую увеличивает продуктивность. Такое количество времени может привести к большему количеству завершенных проектов.

Возможность повторения дизайна. Изменение одного и того же дизайна позволяет создавать бесконечные вариации конечного продукта.

В среднем отмечается увеличение производительности сотрудников в 3 раза. Со временем эта производительность может увеличиться в 10 раз. Большая часть этого сводится к возможности создавать моделирование в САПР, а не выполнять ручные вычисления.

Это улучшение наблюдается по нескольким направлениям, таким как снижение качества, времени и затрат при производстве.

Повышает точность

Создание эскизов вручную не может сравниться с точностью чертежей САПР. Точность САПР не имеет себе равных — почти нет ошибок. Это дает ему огромное преимущество перед ручным проектированием и черчением.

Конечно, дизайнер все равно должен обращать внимание на результат. Функция «получить размеры» не заменяет инженера, так как, например, она не распознает базовые плоскости для измерений. И это может иметь решающее значение для таких деталей, как валы.

Сложные поверхности и формы сравнительно легко создаются в САПР. Эти поверхности чрезвычайно сложно получить правильным рисованием вручную, но с помощью инструментов системы CAD можно получить идеальный результат.

Уменьшает количество ошибок

Такие функции, как проверка пересечений для 3D-моделей, предлагают преимущества, уникальные для систем САПР. Эта функция помогает разработчику проверить наличие пересечений между одной или несколькими частями.

Результат? Намного меньше ошибок в конечном продукте.

Лучше качество

Само собой разумеется, что программное обеспечение для дизайна может создавать эстетически приятные рисунки, помимо дополнительной функциональности. Оно также предоставляет пользователю огромное количество инструментов для создания рисунка в том виде, в котором он был представлен.

Быстрое получение размеров

Даже самые сложные продукты могут быть созданы с правильным знанием доступных инструментов и необходимых математических уравнений. Эта универсальность позволяет дизайнеру мыслить нестандартно и предлагать инновационные решения, не опасаясь, что он не сможет изложить идею на бумаге.

Более высокая четкость и меньшее количество ошибок в чертежах также приводят к повышению качества и точности конечных продуктов.

Легкость понимания

Наличие 3D-моделей может упростить понимание даже самых сложных чертежей. Это невозможно сделать на физических эскизах, поскольку для получения общего представления потребуется как минимум три эскиза (план, вертикальная проекция и вид сбоку). Другие виды, такие как изометрические или сечения, также могут быть показаны на картинке.

Хотя САПР прекрасно способен отображать вышеуказанные виды продукта, ничто не сравнится с возможностью поэкспериментировать с продуктом в виртуальном пространстве, чтобы понять его точные конфигурации. Многие мастерские сегодня используют эту возможность, предоставляя операторам станков и сборщикам планшеты для облегчения работы.

Модели САПР также упрощают для дизайнеров демонстрацию своего продукта коллегам-дизайнерам, а также непрофессионалам, не имеющим инженерного образования. Эти впечатляющие цифровые представления продукта могут использоваться для маркетинга и продаж без необходимости в реальном прототипе при использовании параллельного процесса проектирования.

Быстрый обмен для совместной работы

Чертежи САПР, будучи цифровыми файлами, легко распространяются среди членов команды, которые работают над одним и тем же продуктом. Не нужно перевозить громоздкие чертежи. Обмен происходит мгновенно. Таким образом, даже удаленные сотрудники могут оставаться в курсе любых событий без каких-либо проблем.

Поскольку скоростной интернет стал обычным явлением, программы САПР теперь используются в облаке. Таким образом, эскизы изделий остаются всегда доступным для определенных членов команды для удобного просмотра и изменения. Это большое преимущество для компаний, у которых есть несколько полевых офисов по всему миру.

Модели, созданные в САПР, также имеют стандартизованные форматы. Это обеспечивает единообразие инструментов проектирования и символов и позволяет разным пользователям работать над одним и тем же проектом без каких-либо препятствий.

Компьютерное производство (CAM)

Создание моделей CAD или CAE (Computer-Aided Engineering) также помогает значительно ускорить запуск деталей в производство. Программное обеспечение CAD-CAM позволяет легко проверять траектории инструмента для обработки с ЧПУ и подавать файлы на станки. При расчете цен на обработку с ЧПУ учитывается время цикла, а использование CAM-систем значительно упрощает и ускоряет процесс.

Такое программное обеспечение создает необходимый машинный код для производства только на основе модели. Наибольшее преимущество очевидно для услуг обработки с ЧПУ, где весь трудный процесс может быть в значительной степени автоматизирован, включая смену инструментов.

Интеграция с ERP

Возможность использования CAD/CAM также позволяет инженерам включать файлы в систему ERP. ERP — это аббревиатура от Enterprise Resource Planning (означает «планирование ресурсов предприятия»).

В производстве ERP используется для повышения эффективности любого процесса. Программное обеспечение ERP помогает интегрировать и регулировать различные аспекты проекта, так что меньше времени требуется на переход от сырья к готовой продукции.

Классификация САПР

 Система автоматизированного программирования это программа, которая может разниться в зависимости от отраслевого назначения, цели эксплуатации, масштабов и формы, которую имеет основная подсистема. Говоря о разновидности в зависимости от отрасли использования, то программное обеспечение может подразделяться на MCAD, EDA, и CAAD. Первая используется исключительно в сфере связанной с машиностроением вне зависимости от сложности. Вторая принимает участие в сфере радиоэлектронных изобретений, для создания не только крупного проекта, так и небольших его составляющих. Третья создана для работы в сфере архитектуры и строительства, помогает возводить постройки, дороги, а также различные элементы инфраструктуры.

 В зависимости от цели использования разделяется на те, которые отвечают за создание чертежей и проектирование, за автоматические подсчеты и аналитические процессы, и за управление системой и подготовку производства. Каждая из них может быть воплощена в отдельную платформу или же быть объединена вместе с другими.

 В зависимости от масштаба комплекции платформы, она может подразделяться на несколько уровней:

  1. Высший, имеет самый огромный масштаб возможностей, выполняет создание нового проекта на всех этапах.

  2. Средний, имеет высокий показатель контроля над возможностью 3Д-моделей и отчетностью.

  3. Нижний, способен отвечать только за конструкторскую документацию, задействуется в тех случаях, когда необходимо составление отчетной сметы.

 В зависимости от базовой комплектации программное обеспечение может подразделяться на те, которые основываются на системе управления базой данных, технической графической методике, узкопрофильном модуле или интегрированном ПО.

Достоинства систем автоматизированного проектирования

Использование САПР в первую очередь значительно упрощает труд инженера-проектировщика. Если раньше специалисты разрабатывали чертежи и документацию от руки, сегодня это выполняется в автоматизированном режиме. Другие преимущества:

  • ускорение процесса проектирования и конструирования деталей в 1,5-2 раза;

  • уменьшение затрат на изготовление изделий вплоть до 20%;

  • удешевление процесса разработки и расходов на эксплуатацию;

  • меньшие расходы на формирование моделей и проведение тестов;

  • значительный рост качества и технического уровня результатов работы.

В совокупности перечисленные преимущества делают предприятие более конкурентоспособным за счет увеличения качества выпускаемой продукции вместе с уменьшением себестоимости.


Пример работы САПР программы SolidWorks

Популярные программы

На текущий момент существует большое разнообразие CAD-систем разного уровня сложности, что вполне соответствует классификации по комплексности автоматизации проектирования.

К примерам комплексов верхнего уровня можно отнести:

  • NX (разработчик — Siemens PLM Software) — программный продукт с большими возможностями в сфере промышленного дизайна, конструирования, проектирования оснастки (штампов, литейных форм), программирования станков с ЧПУ, инженерного анализа. NX построен на геометрическом ядре Parasolid. NX нашла свое применение в области энергомашиностроения, транспортного машиностроения, при производстве газотурбинных двигателей, а авиационной и автомобильной промышленности.
  • CATIA (разработчик — Dassault Systemes). Нишей данного программного комплекса выступают такие отрасли как авиастроение и кораблестроение, тяжелое машиностроение. Эта САПР построена на ядре CGM (Convergence Geometric Modeler), которое жестко связано с самой системой.  Особенностью CATIA является возможность совместной работы в режиме реального времени. Данный программный комплекс включает в себя порядка трех сотен подключаемых модулей.

Эти программные комплексы соответствуют классу CAE.

К среднему уровню можно отнести:

  • Mechanical Desktop (разработчик ・Autodesk) предназначен для подготовки проектных решений как отдельных деталей, так сборок, а также сопроводительной технической документации. Имеет возможности трехмерного твердотельного моделирования, позволяет спроектировать объекты произвольной геометрической формы и степени сложности. Имеет обширную базу стандартных изделий, в том числе ЕСКД.
  • Mastercam (разработчик — CNC Software, Inc.) представляет собой универсальный, используемый в различных областях программный продукт, предлагающий возможность многовариантных решений в разных режимах работы. Имеет удобный, понятный интерфейс и широкие возможности настройки параметров. Поддерживает трехмерное моделирование, позволяет создавать программы для обработки деталей по 2 — 5 осям на фрезерных, токарных станках, поддерживает операции штамповки и резки листового материала.

Пакеты нижнего уровня:

  • Bricscad (разработчик — Bricsys) программный продукт, предназначенный для создания двумерных чертежей и трехмерного моделирования. Широко используется в машиностроении, строительстве, электрике и автоматике. Основная особенность — единый формат для 2D и 3D объектов.
  • КОМПАС (разработчик АСКОН) представляет собой программу для моделирования. Дает возможность вести конструкторскую документацию, поддерживает отечественные стандарты ЕСКД. Однако не является кросс платформенной системой, так как формат чертежей не поддерживается другими пакетами.

Самой популярной САПР в мире стала программа AutoCAD. Существуя на рынке уже более тридцати лет, она занимает лидирующее положение среди аналогичных программных решений среднего уровня. Имея в своем арсенале развитый инструментарий разработки и адаптации, она представляет собой универсальную платформу на базе которой создано большое количество специализированных приложений, решающих задачи проектирования в области механики, электроники, архитектуры, строительства.

Теги