PLM-системы в машиностроении

Системы САПР: CAD/CAM/CAE

Жизненный цикл промышленных изделий включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи нового продукта до утилизации по окончании срока его использования (рисунок 3).

Рисунок 3.

На всех этапах жизненного цикла изделий имеются свои целевые установки. Достижение поставленных целей на современных предприятиях, выпускающих сложные промышленные изделия, оказывается невозможным без широкого использования АИС. Специфика задач, решаемых на различных этапах жизненного цикла изделий, обусловливает разнообразие применяемых АИС. Автоматизация проектирования осуществляется САПР. Принято выделять в САПР машиностроительных отраслей промышленности системы функционального, конструкторского и технологического про­ектирования.

Первые из них называют системами расчётов и инженерного анализа или системами CAE (Computer Aided Engineering).

Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design).

Проектирование технологических процессов составляет часть технологической подготовки производства и выполняется в системах САМ (Computer Aided Manufacturing).

Функции координации работы систем CAE/CAD/CAM, управления проектными данными и проектированием возложены на систему управления проектными данными PDM (Product Data Management).

Уже на стадии проектирования требуются услуги системы управления цепочками поставок (SCM - Supply Chain Management), иногда называемой системой Component Supplier Management (CSM). На этапе производства эта система управляет поставками необходимых материалов и комплектующих.

Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП). К АСУП относятся системы планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning), планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning), производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution Systems), а также SCM и система управления взаимоотношениями с заказчиками CRM (Customer Requirement Management).

Структура САПР.

САПР состоит из подсистем, которые делят на проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры (подсистемы геометрического трёхмерного моделирования механических объектов, изготовления конструкторской документации и т.д.).

Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР. Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными, подсистемы разработки и сопровождения программного обеспече­ния CASE (Computer Aided Software Engineering), обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР.

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы - ядра САПР.

По масштабам различают отдельные программно-методические комплексы (ПМК) САПР, например: комплекс анализа прочности механических изделий в соответствии с методом конечных элементов (МКЭ) или комплекс анализа электронных схем; системы ПМК; системы с уникальными архитектурами не только программного (software), но и технического (hardware) обеспечений.

По целевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты проектирования. Так, в составе MCAD появляются CAE/CAD/CAM-системы.

По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР.

1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основной процедурой проектирования является конструирование, т.е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. К этой группе систем относится большинство САПР в области машиностроения, построенных на базе графических ядер. В настоящее время широко используют унифицированные графические ядра, применяемые более чем в одной САПР (ядра Parasolid фирмы EDS Unigraphics и ACIS фирмы Intergraph).

2. САПР на базе СУБД[5]. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных математических расчётах перерабатывается большой объём данных (технико-экономических приложения, например, при проектировании бизнес-планов).

3. САПР на базе конкретного прикладного пакета, например, имитационного моделирования производственных процессов, расчёта прочности по МКЭ, синтеза и анализа систем автоматического управления и т.п. Часто такие САПР относятся к системам САЕ. Примерами могут служить программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD.

4. Комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупности подсистем предыдущих видов, например, CAE/CAD/CAM- системы в машиностроении.

CAD-системы.

Функции CAD-систем в машиностроении подразделяют на функции двумерного и трёхмерного проектирования. К функциям 2D относят черчение, оформление конструкторской документации; к функциям 3D - получение трёхмерных геометрических моделей, метрические расчёты, реалистичную визуализацию, взаимное преобразование 2D- и ЗD-моделей. В ряде систем предусмотрено также выполнение процедур, называемых процедурами позиционирования, к ним относят компоновку и размещение оборудования, проведение соединительных трасс.

Среди CAD-систем различают системы нижнего (легкие САПР), среднего (средние САПР) и верхнего уровней (тяжелые САПР). Первые из них иногда называют «лёгкими» системами, они ориентированы преимущественно на 2D-графику, сравнительно дёшевы, основной аппаратной платформой для их использования являются персональные ЭВМ. Системы верхнего уровня, называемые также «тяжёлыми», дороги, более универсальны, ориентированы на геометрическое твёрдотельное и поверхностное 3-D-моделирование, оформление чертёжной документации в них обычно осуществляется с помощью предварительной разработки трёхмерных геометрических моделей. Системы среднего уровня по своим возможностям занимают промежуточное положение между «лёгкими» и «тяжёлыми» системами.

К важным характеристикам CAD-систем относятся параметризация и ассоциативность. Параметризация подразумевает использование геометрических моделей в параметрической форме, т.е. при представлении части или всех параметров объекта не константами, а переменными. Параметрическая модель, находящаяся в базе данных, легко адаптируется к разным конкретным реализациям и потому может использоваться во многих конкретных проектах. При этом появляется возможность включения параметрической модели детали в модель сборочного узла с автоматическим определением размеров детали, диктуемых пространственными ограничениями. Эти ограничения в виде математических зависимостей между частью параметров сборки отражают ассоциативность моделей. Параметризация и ассоциативность играют важную роль при проектировании конструкций узлов и блоков, состоящих из большого числа деталей. Действительно, изменение размеров одних деталей оказывает влияние на размеры и расположение других. Благодаря параметризации и ассоциативности изменения, сделанные конструктором в одной части сборки, автоматически переносятся в другие части, вызывая изменения соответствующих геометрических параметров в этих частях.

Значительное место в жизненном цикле изделия, а именно его становлении, принадлежит технологии машиностроения, которая включает в себя производство заготовок, изготовление деталей, сборку, контроль и испытание готовых изделий, а также их ремонт и восстановление в процессе эксплуатации.

Причем, чем раньше в этом цикле будут задействованы технологии, тем выше эффективность и конкурентоспособность изделий машиностроения. Еще на предварительной стадии маркетинга и проработки технологи могут оценить конкурентоспособность технологического процесса, для которого предполагается выпуск изделия. Проведение НИР и опытно-конструкторских работ без учета технологических аспектов практически неэффективно, так как себестоимость, а следовательно и конкурентоспособность изделий во многом определяются их технологической себестоимостью.

CAM (англ. computer-aided manufacturing или Computer Aided Mechanical Process, «компьютерная помощь в механообработке») — средства технологической подготовки производства изделий, обеспечивающие автоматизацию программирования и управления оборудования с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем). Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства. Основные функции CAM-систем: разработка технологических процессов, синтез управляющих программ для технологического оборудования с ЧПУ, моделирование процессов обработки, в том числе построение траекторий относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки, генерация постпроцессоров для конкретных типов оборудования с ЧПУ, расчёт норм времени обработки. Геометрическая модель изделия, которая используется в качестве входных данных в системах CAM, и на основе которой в системах CAE формируется требуемая для инженерного анализа модель исследуемого процесса создаётся с помощью CAD-средств.

CAPP (англ. computer-aided process planning) — средства автоматизации планирования технологических процессов применяемые на стыке систем CAD и CAM систем. Многие системы автоматизированного проектирования совмещают в себе решение задач относящихся к различным аспектам проектирования CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM. Такие системы называют комплексными или интегрированными.

Функции CAE-систем (системы автоматизации инженерных расчетов CAE (Computer Aided Engineering, «компьютерная помощь в инженерных расчетах) и трехмерного моделирования» (в том числе геометрического)) довольно разнообразны, так как связаны с проектными процедурами анализа, моделирования, оптимизации проектных решении. В состав машиностроительных CAE-систем прежде всего включают программы для выполнения следующих процедур:

- моделирование полей физических величин, в том числе анализ прочности, который чаще всего выполняется в соответствии с МКЭ;

- расчёт состояний моделируемых объектов и переходных процессов в них средствами макроуровня;

- имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри.

Визуализация результатов моделирования столкновения, выполненная в NTNU (Норвежский технологический университет)

Основными частями программ анализа с помощью МКЭ являются библиотеки конечных элементов, препроцессор, решатель и постпроцессор. Библиотеки конечных элементов содержат их модели - матрицы жёсткости. Очевидно, что модели конечных элементов будут различными для разных задач (анализ упругих или пластических деформаций, моделирование полей температур, электрических потенциалов и т.п.), разных форм конечных элементов (например, в двумерном случае - треугольные или четырёхугольные элементы), разных наборов координатных функций. Исходные данные для препроцессора - геометрическая модель объекта, чаще всего получаемая из подсистемы конструирования. Основная функция препроцессора - представление исследуемой среды (детали) в сеточном виде, т.е. в виде множества конечных элементов. Решатель - программа, которая ассемблирует (собирает) модели отдельных конечных элементов в общую систему алгебраических уравнений и решает эту систему одним из методов разреженных матриц. Постпроцессор служит для визуализации результатов решения в удобной для пользователя форме. В машиностроительных САПР - это графическая форма. Пользователь может видеть исходную (до нагружения) и деформированную формы детали, поля напряжений, температур, потенциалов и т.п. в виде цветных изображений, в которых палитра цветов или интенсивность свечения характеризуют значения фазовой переменной.

В состав машиностроительных CAE-систем прежде всего вклю­чают программы для следующих процедур: моделирование полей физических величин, в том числе анализ прочности (Nastran, Ansys и др.); расчёт состояний и переходных процессов на макроуровне (Adams и LS-Dyna); имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри.

Тяжёлые САПР

Это системы, которые, во-первых, обеспечивают весь цикл создания изделия от концептуальной идеи до реализации, а во-вторых, создают проектно-технологическую среду для одновременной работы всех участников создания изделия с единой виртуальной электронной моделью этого изделия. Эти системы применяются для решения наиболее трудоемких задач - моделирования поведения сложных механических систем в реальном масштабе времени, оптимизирующих расчетов с визуализацией результатов, расчетов температурных полей и теплообмена и т.д. Обычно в состав системы входят как чисто графические, так и модули для проведения расчетов и моделирования, постпроцессоры для станков с ЧПУ[6].

Тяжёлые САПР применительны к созданию сложных изделий машиностроения, в основе организации компьютерной технологии лежит создание полного электронного макета изделия, так как именно создание трехмерных электронных моделей, адекватных реально проектируемому изделию, открывает колоссальные возможности для создания более качественной продукции (особенно сложной, наукоемкой продукции) и в более сжатые сроки. В процессе проектирования и производства сложных и многокомпонентных изделий все участвующие в проектировании должны, работая одновременно и наблюдая работу друг друга, могут создавать сразу на компьютерах электронные модели деталей, узлов, агрегатов, систем и всего изделия в целом.

Одновременно решаются задачи концептуального проектирования, всевозможных видов инженерного анализа, моделирования ситуаций, а также компоновки изделия и формирования внешних обводов. Не дожидаясь полного окончания разработки нового изделия, эту информацию используют для технологической подготовки производства и производства как такового. Кроме того, возможно автоматизировано управлять и всеми создаваемыми данными электронной модели (то есть структурой изделия), и самим процессом создания изделия, и к тому же иметь возможность управлять структурой процесса создания изделия.

В настоящее время на рынке осталось в основном три САПР верхнего ценового класса - Unigraphics NX компании EDS, CATIA французской фирмы Dassault Systemes (которая продвигает ее вместе с IBM) и Pro/Engineer от РТС (Parametric Technology Corp.). Все три поставщика предлагают для своих САПР системы управления инженерными данными (PDM), позволяющие управлять всей конструкторско-технологической документацией и предоставлять дополнительные данные, экспортированные из других корпоративных систем.

Примеры тяжелых САПР[7]

	ANSYS
	CATIA
	EUCLID
	MSC.ADAMS
	NX Unigraphics
	Pro/ENGINEER

Система Unigraphics - универсальная система геометрического моделирования и конструкторско-технологического проектирования, в том числе разработки больших сборок, прочностных расчётов и подготовки конструкторской документации. Система многомодульная. В конструкторской части (подсистема CAD) имеются средства для твёрдотельного конструирования, геометрического моделирования на основе сплайновых моделей поверхностей, создания чертежей по ЗD-модели, проектирования сборок (в том числе с сотнями и тысячами компонентов) с учётом ассоциативности, анализа допусков и др. В технологической части (подсистема САМ) предусмотрены разработка управляющих программ для токарной и электроэрозионной обработки, синтез и анализ траекторий инструмента при фрезерной трёх- и пятикоординатной обработке, при проектировании пресс-форм, штампов и др. Для инженерного анализа (подсистема САЕ) в систему включены модули прочностного анализа с использованием МКЭ с соответствующими пре- и постпроцессорами, кинематического и динамического анализа механизмов с определением сил, скоростей и ускорений, анализа литьевых процессов пластических масс.

Unigraphics NX – это CAD/CAM/CAE система. Cистем твердотельного трехмерного моделирования, базируюется на ядре PARASOLID и включает в себя весь комплекс конструкторско-технологических модулей.

Основные особенности системы

• Пакет твердотельного гибридного моделирования с полным набором функций работы с твердым телом, поверхностью или каркасной моделью, основанный на полностью ассоциативном, параметрическом дереве построения.
• Мощные средства визуализации, анимации и построения прототипов.
• Мощные возможности по созданию и управлению крупными сборками, содержащими десятки и сотни тысяч компонентов.
• Модули высокоскоростной технологической обработки для любых типов оборудования.
• Модули инженерного анализа, базирующиеся на встроенных решателях таких пакетов как MSC.Nastran, MSC.Adams, которые позволяют проводить оценку различных сценариев поведения разрабатываемых конструкций, а также исследование таких типов задач как линейная статистика, равновесная теплопередача, потеря устойчивости, анализ собственных частот, кинематический анализ и симуляция практически любого 3-х-мерного механизма и т.д.
• Открытый мощный программный интерфейс с возможностью разрабатывать собственное прикладное программное обеспечение, которое будет полностью интегрировано в Unigraphics NX.
• Эффективный обмен данными с другими системами. Поддержка внешних форматов данных IGES, STEP, DXF и прямых интерфейсов к наиболее известным пакетам.

Другая система верхнего уровня CATIA— система автоматизированного проектирования французской фирмы Dassault Systèmes - позволяет заказчику генерировать собственный вариант САПР сквозного проектирования - от создания концепции изделия до технологической поддержки производства и планирования производственных ресурсов. В системе реализовано поверхностное и твёрдотельное ЗD-моделирование и оптимизация характеристик изделий. Возможны фотореалистичная визуализация, восстановление математической модели из материального макета. Система масштабируема. Предлагаются типовые конфигурации, в том числе варианты для полнофункционального сквозного проектирования сложных изделий и проектирования комплектующих на небольших и средних предприятиях.

3D-модель, созданная и визуализированная в CATIA

Средний класс САПР

Средние САПР заняли промежуточное положение между тяжелым и легким классами, унаследовав от первых трехмерные параметрические возможности, а от вторых - невысокую цену и ориентацию на платформу Windows. Важную роль в становлении среднего класса сыграли два ядра твердотельного параметрического моделирования ACIS и Parasolid, которые появились в начале 90-х годов и сейчас используются во многих ведущих САПР. Геометрическое ядро служит для точного математического представления трехмерной формы изделия и управления этой моделью. Полученные с его помощью геометрические данные используются системами CAD, CAM и САЕ для разработки конструктивных элементов, сборок и изделий.

В России получили распространение системы компаний Autodesk, Solid Works Corporation, Beantly, Топ Системы, Аскон, Ин­термех, Bee-Pitron и некоторых других. Все эти системы имеют подсистемы: конструкторско-чертёжную 2D, твёрдотельного 3D-моделирования, технологического проектирования, управления проектными данными, ряд подсистем инженерного анализа и расчёта отдельных видов машиностроительных изделий, а также библиотеки типовых конструктивных решений.

Примеры средних САПР.

Линия современных программных систем конструкторского проектирования фирмы Autodesk включает ряд систем, среди которых наиболее развитыми являются системы AutoCAD Mechanical Desktop и Inventor. Система Inventor предназначена для твердотельного парамет­рического проектирования, ориентирована на разработку больших сборок с сотнями и тысячами деталей, имеет развитую библиотеку стандартных элементов. В основе системы лежит графическое ядро ACIS. Построение 3D -моделей возможно выдавливанием, вращением, по сечениям, по траекториям. Из 3D-модели можно получить 2D-чертежи и спецификации материалов. Поддерживается коллективная работа над проектом, в том числе в пределах одной и той же сборки. Предусмотрена автоматическая проверка кинематики, размеров детали с учётом положения соседних деталей в сборке. Значительные удобства работы конструкторов обусловлены тем, что ассоциативные связи задаются не путём описания операций с параметрами и уравнений, а непо­средственно определением формы и положения компонентов.

В число продуктов Autodesk входит ряд других программ автома­тизированного проектирования, в том числе Autodesk Data Exchange - набор конверторов для взаимного преобразования данных из форматов DXF и SAT (формат ядра ACIS) в такие форматы, как STEP, IGES, VDA-FS.

Система твердотельного параметрического моделирования меха­нических конструкций Solid Works (компания Solid Works Corporation) построена на графическом ядре Parasolid, разработанном в Unigraphics Solution. Синтез конструкции начинается с построения опорного тела с помощью операций типа выдавливания, протягивания или вра­щения контура с последующим добавлением и (или) вычитанием тех или иных тел. Используется технология граничного моделирования (B-representation) с аналитическим или сплайновым описанием поверхностей. При проектировании сборок можно задавать различные условия вза­имного расположения деталей, автоматически контролировать зазоры и отсутствие взаимопересечения деталей. Предусмотрены IGES, DXF, D WG-интерфейсы с другими системами.

Среди САПР среднего уровня, наряду с продуктами зарубежных фирм, неплохо зарекомендовали себя системы отечественных разработчиков - это, прежде всего, системы Компас (компания Аскон) и Т-Flex CAD (Топ Системы).

В системе Компас для трёхмерного твердотельного моделирования используется оригинальное графическое ядро. Синтез конструкций выполняется с помощью булевых операций над объёмными примитивами, модели деталей формируются путём выдавливания или вращения контуров, построением по заданным сечениям. Возможно задание зависимостей между параметрами конструкции, расчёт масс-инерционных характеристик. Разработка проектно-конструкторской документации, в том числе различных спецификаций, выполняется подсистемой Компас-График. Имеются библиотеки с данными о типовых деталях и графическими изображениями, а также программы специального назначения (проектирование тел вращения, пружин, метал­локонструкций, трубопроводной арматуры, штамповой оснастки, выбора подшипников качения, раскроя листового материала и др.). Про­ектирование технологических процессов выполняется с помощью подсистемы Компас-Автопроект; программирование объёмной обработки на станках с ЧПУ - с помощью подсистемы ГЕММА-3. Ряд необходимых функций управления проектными данными возложено на подсистему Компас-Менеджер.

САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ компании Аскон - это система автоматизации технологической подготовки производства ВЕРТИКАЛЬ (язык интерфейса: только русский). Система ВЕРТИКАЛЬ предназначена для инженеров-технологов.

Функциональные возможности:

- для технологов:

• Конструкторская и технологическая информация — в окне одной программы.
• Использование библиотеки часто повторяемых технологических решений.
• Автоматизированное проектирование техпроцессов с использованием Библиотеки конструкторско-технологических элементов (КТЭ).
• Быстрый поиск необходимой информации, автоматический подбор данных при проектировании ТП.
• Навигация по тексту технологии с использованием 3D-модели или чертежа. Тесная связь конструкторских и технологических данных.
• Автоматизированный расчет временных и материальных затрат.

- для главных технологов:

• Возможность хранения технологических процессов как локально, так и в среде любой PDM-системы.
• Возможность использования любых существующих на предприятии технологических баз данных.
• Различные механизмы быстрого доступа к необходимой информации, проверка и утверждение ТП за считанные минуты.
• Возможность накапливать и использовать технологический опыт при работе в системе.
• Различные варианты защиты информации. Разграничение прав доступа.
• Модули расчета временных и материальных затрат.

- для IT-директоров

• Новый компонент единого информационного пространства предприятия.
• Тесная интеграция с КОМПАС-3D, ЛОЦМАН:PLM.
• Возможность интеграции справочников системы ВЕРТИКАЛЬ с любыми PDM-, ERP-, CAD-, CAM-системами.
• Объектные модели данных.
• Работа системы с СУБД FireBird, Microsoft SQL Server, Oracle.
• Гибкость системы, развитые средства администрирования.

- для разработчиков ПО

САПР ТП "ВЕРТИКАЛЬ" работает только с операционными системами: - Windows 2000 Service Pack 1a и выше, - Windows XP.

САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ позволяет:

• проектировать технологические процессы в нескольких автоматизированных режимах;
• рассчитывать материальные и трудовые затраты на производство;
• рассчитывать режимы резания, сварки и другие технологические параметры;
• автоматически формировать все необходимые комплекты технологической документации в соответствии с ГОСТ РФ и стандартами, используемыми на предприятии (требуется дополнительная настройка);
• вести параллельное проектирование сложных и сквозных техпроцессов группой технологов, в реальном режиме времени;
• осуществлять проверку данных в техпроцессе (на актуальность справочных данных, а также нормоконтроль);
• формировать заказы на проектирование специальных средств технологического оснащения и создание управляющих программ;
• поддерживать актуальность технологической информации с помощью процессов управления изменениями;
• поддерживать процесс построения на предприятии единого информационного пространства для управления жизненным циклом изделия от разработки до утилизации.

Универсальный технологический справочник, входящий в САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ, предоставляет пользователям всю необходимую справочную информацию, а также позволяет организовать и развивать базы данных предприятия.

Интеграция ВЕРТИКАЛЬ с ЛОЦМАН:PLM, КОМПАС-3D и другими автоматизированными системами АСКОН решает задачи создания единой электронной среды для совместной разработки изделия, подготовки производства. В результате электронное описание изделия содержит полную информацию, необходимую для поддержки всех этапов жизненного цикла изделия. На этапе подготовки производства обеспечивается накопление данных о результатах конструкторско-технологического проектирования и обмен информацией между инженерными службами.

САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ поддерживает все бизнес-процессы электронного инженерного документооборота, в том числе управление технологическими изменениями и заказ на разработку специальных средств технологического оснащения и управляющих программ для станков с ЧПУ. В системе применен качественно новый интеллектуальный подход к организации данных о технологических процессах, основанный на объектной модели представления и обработки информации. В САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ реализованы новейшие объектно-ориентированные методы организации технологических баз данных, СОМ-технологии, современные интерфейсные решения, открытая архитектура, основанная на компонентах ActiveX.

Подсистема трёхмерного твердотельного моделирования T-Flex CAD 3D в САПР T-Flex CAD построена на базе ядра Parasolid. Реализована двунаправленная ассоциативность, т.е. изменение параметров чертежа автоматически вызывает изменение параметров моде­ли и наоборот. При проектировании сборок изменение размеров или положения одной детали ведёт к корректировке положения других. Модель 3D может быть получена непосредственно по имеющемуся чертежу, или с помощью булевых операций, или путём выталкивания, протягивания, вращения профиля, лофтинга[8] и т.п. Предусмотрен расчёт масс-инерционных параметров. В то же время можно по видам и разрезам трёхмерной модели получить чертёж, для чего используется подсистема T-Flex CAD 3D SE. Для параметрического проектирования и оформления конструк­торско-технологической документации служит подсистема T-Flex CAD 2D, для управления проектами и документооборотом - подсистема T-Flex DOCs. В подсистеме технологического проектирования T-Flex/TexHoIIpo выполняются синтез технологических процессов, расчёт технологических размеров, выбор режущего и вспомогательно­го инструмента, формирование технологической документации, в том числе операционных и маршрутных технологических карт, ведомостей оснастки и материалов, карт контроля. Подготовка программ для станков с ЧПУ осуществляется в под­системе T-Flex ЧПУ. Кроме названных основных подсистем в состав T-Flex CAD включён ряд программ для инженерных расчётов деталей, проектиро­вания штампов и пресс-форм.

Легкие САПР.

Программы этого вида служат для двумерного черчения и обычно их называют электронной чертежной доской. В настоящее время они пополнились некоторыми трехмерными возможностями, но не имеют средств параметрического моделирования, которыми обладают тяжелые и средние САПР. Эти САПР служат для выполнения почти всех работ с двумерными чертежами и имеют ограниченный набор функций по трехмерному моделированию. С помощью этих систем выполняются порядка 90% всех работ по проектированию. Область их работы — создание чертежей отдельных деталей и сборок.

Первая чертежная система Sketchpad была создана еще в начале 50-х годах, а затем появилось немало других продуктов такого рода, использующих достижения компьютерной графики. Однако подлинный расцвет в этой области наступил лишь в 80-е годы с появлением персональных компьютеров.

Первым в этой области стала компания Autodesk, которая в 1984 г. выпустила САПР для ПК под названием AutoCAD. Сейчас существует множество других «легких» САПР, включая DataCAD одноименной компании, TurboCAD фирмы IMSI, SurfCAM от Surfware и другие.

САПР «тяжелого» уровня не оптимальны для выпуска и корректировки конструкторской документации, которая по-прежнему составляет максимальную долю затрат на проектирование изделия. По мнению экспертов, количество рабочих мест таких САПР должно составлять приблизительно 5-10% от общего количества рабочих мест. Эта цифра подтверждается примерами наиболее успешных внедрений САПР на отечественных предприятиях, например, в САПР ЦКБ МТ «Рубин».

Поэтому в САПР крупных предприятий обычно используют программы разных уровней. Связано это с тем, что более 80% всех процедур конструирования можно выполнить на CAD-системах нижнего и среднего уровней, кроме того, «тяжёлые» системы дороги. Поэтому предприятие приобретает лишь ограниченное число экземпляров (лицензий) программы верхнего уровня, а большинство клиентских рабочих мест обеспечивается экземплярами программ нижнего или среднего уровней.

Системы PDM

PDM-система(англ. Product Data Management — система управления данными об изделии) — организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии, или система управления проектными данными, или единая система документооборота. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные сложные технические объекты (корабли и автомобили, самолёты и ракеты, компьютерные сети и др.). PDM-системы, задачей которых является предоставление нужных данных в нужное время и в нужной форме в соответствии с правами доступа, являются неотъемлемой частью и играют ключевую роль в PLM-системах (рисунок 4).

Рисунок 4

В PDM-системах обобщены такие технологии, как:

· управление инженерными данными (engineering data management — EDM);

· управление документами;

· управление информацией об изделии (product information management — PIM) ;

· управление техническими данными (technical data management — TDM) ;

· управление технической информацией (technical information management —TIM);

· управление изображениями и манипулирование информацией, всесторонне определяющей конкретное изделие.

Базовые функциональные возможности PDM-систем охватывают следующие основные направления:

· управление хранением данных и документами;

· управление потоками работ и процессами;

· управление структурой продукта;

· автоматизация генерации выборок и отчетов;

· механизм авторизации.

Основными функциями PDM-системы являются:

• хранение данных и документов (включая изменения) и обеспечение быстрого доступа к ним;
• электронный документооборот (управление процессами проектирования);
• управление структурой изделия, включая управление конфигурацией;
• ведение классификаторов и справочников.

Наиболее типичные задачи, решаемые при помощи PDM-систем:

• ведение электронного архива документации (конструкторской, технологической, организационно-распорядительной, проектной, нормативно-технической);
• ведение электронного документооборота (согласование данных и документов, контроль исполнения);
• управление разработкой данных и документации (совместная работа в рабочей группе, управление составами и конфигурацией изделий);
• компьютерная система менеджмента качества;
• электронные справочники (материалы, ПКИ, стандартные изделия и т.д.).

С помощью PDM-систем осуществляется отслеживание больших массивов данных и инженерно-технической информации, необходимых на этапах проектирования, производства или строительства, а также поддержка эксплуатации, сопровождения и утилизации технических изделий. Такие данные, относящиеся к одному изделию и организованные PDM-системой, называются цифровым макетом. PDM-системы интегрируют информацию любых форматов и типов, предоставляя её пользователям уже в структурированном виде (при этом структуризация привязана к особенностям современного промышленного производства).

PDM-системы работают не только с текстовыми документами, но и с геометрическими моделями и данными, необходимыми для функционирования автоматических линий, станков с ЧПУ и др, причём доступ к таким данным осуществляется непосредственно из PDM-системы.

С помощью PDM-систем можно создавать отчеты о конфигурации выпускаемых систем, маршрутах прохождения изделий, частях или деталях, а также составлять списки материалов. Все эти документы при необходимости могут отображаться на экране монитора производственной или конструкторской системы из одной и той же БД. Одной из целей PDM-систем и является обеспечение возможности групповой работы над проектом, то есть, просмотра в реальном времени и совместного использования фрагментов общих информационных ресурсов предприятия.

Пример PDM-системы SEARCH представлен на рисунке 5.

ПРИМЕР. Система Team PDM - SmarTeam (фирма IBM)

Система Team PDM - SmarTeam по своей функциональности может быть отнесена к классу CPC с развитой функциональностью, а также рассматриваться как CPD система начального уровня. PDM-система SmarTeam представляет собой быстро внедряемую, масштабируемую, настраиваемую на информационную модель и бизнес–процессы конкретного предприятия систему, относящуюся к классам:

– CPC/CPD (Collaborative Product Commerce/ Collaborative Product Development) – совместная разработка, производство и поставка продукции, техническое обслуживание операционное обслуживание;

– PDM (Product Data Management) – управление данными о продукции, корпоративными данными и бизнес – процессами.

Рисунок 5

Объединение функций PDM, CPC и CPD обе<