Системы автоматизированного проектирования
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Конспект лекций
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ ...................................................................................................................... 3
Раздел 1. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ НАУКОЕМКИХ ОБЪЕКТОВ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЕГО ЭТАПОВ................................................................ 4
1.1. Информация об изделии и процессы жизненного цикла изделия ................... 4
1.2. Стратегия CALS .................................................................................................... 7
1.3. Автоматизированные системы на этапах жизненного цикла
технических объектов ........................................................................................... 9
1.4. Автоматизированные системы в наукоемких отраслях ................................. 12
Раздел 2. САПР В КОНСТРУИРОВАНИИ ИЗДЕЛИЙ АКТ ..................................... 13
2.1. Проектирование и конструирование специзделий........................................... 13
2.2. Структура САПР ................................................................................................. 18
2.3. Виды обеспечения САПР ................................................................................... 19
2.4. Требования, предъявляемые к современным САПР ....................................... 20
2.5. Принципы организации САПР........................................................................... 21
2.6. Классификационные признаки САПР ............................................................... 22
Раздел 3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ........................................................................................................ 32
3.1. Моделирование изделий с технологическими атрибутами............................ 32
3.2. Подсистемы машинной графики (МГ) и геометрического
моделирования (ГМ) ........................................................................................... 37
3.3. Подходы к построению геометрических моделей ........................................... 38
3.4. Параметризация ................................................................................................... 39
3.5. История конструирования изделия.................................................................... 41
3.6. Ассоциативность ................................................................................................. 42
3.7. Стратегия конструирования и проектирования ............................................... 43
Раздел 4. ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР44
4.1. Структура программно-информационного обеспечения ................................ 44
4.2. Универсальные CAD/САЕ/САМ системы ........................................................ 45
4.3. Интеграция CAD/CAM/CAE/PDM систем........................................................ 47
4.4. Специализированные программные системы .................................................. 50
4.5. Инженерный анализ в машиностроении. CAE-системы ................................ 52
4.6. Программно-технические комплексы в производстве .................................... 55
4.7. Анализ больших сборок...................................................................................... 56
4.8. Оформление конструкторской документации. Документооборот ................. 57
4.9. Информационное обеспечение САПР. Структура и база данных ................. 60
4.10. Системы коллективного ведения проектов. PDM-системы ........................... 63
4.11. Стандарты обмена геометрическими данными ................................................ 68
РАЗДЕЛ 1. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ НАУКОЕМКИХ ОБЪЕКТОВ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЕГО ЭТАПОВ
Стратегия CALS
Для обеспечения согласованной работы всех предприятий, участвующих в проектировании, производстве, реализации и эксплуатации сложной техники, используется соответствующая информационная поддержка этапов жизненного цикла про- мышленных изделий. По мере развития этого направления ин- формационных технологий интерпретация аббревиатуры CALS изменялась, отражая их постепенную эволюцию:
1985 – Computer-Aided of Logistics Support;
1988 – Computer Acquisition and Logistics Support;
1993 – Continuous Acquisition and Lifecycle Support;
1995 – Commerce At Light Speed.
CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support – непре- рывная информационная поддержка жизненного цикла продукта) – это стратегия систематического внедрения современных методов информационного взаимодейст- вия участников жизненного цикла продукта.
Международное определение CALS – это стратегия промыш- ленности и правительства, направленная на эффективное созда- ние, обмен, управление и использование электронных данных, поддерживающих полный жизненный цикл изделия с помощью международных стандартов, реорганизацию бизнес-процессов и передовые технологии.
Цель реализации CALS-стратегии – качественное повышение эффективности деятельности за счет ускорения процессов иссле- дования, разработки и модернизации продукции.
CALS – это не конкретный программный продукт и не набор правил, а именно концепция. Суть концепции CALS –в создании единой интегрированной модели изделия.
Концепция CALS реализуется виде соответствующих CALS- технологий и определяет набор правил, регламентов, стандартов, взаимодействия участников процессов проектирования, произ- водства, испытаний и т.д.
Назначение CALS-технологий – обеспечивать предоставление необходимой информации в нужное время, в нужном виде, в кон- кретном месте любому из участников жизненного цикла про- мышленных изделий.
Построение открытых распределенных АС для проектирования и управления в промышленности составляет основу современной CALS- технологии. Главная проблема их построения — обеспечение единообраз- ного описания и интерпретации данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплуатационной документа- ции, языки ее представления должны быть стандартизованными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных кол- лективов, разделенных во времени и пространстве и использующих разные CAE/CAD/CAM-системы. Одна и та же проектная документация может быть использована многократно в разных проектах, а одна и та же техно- логическая документация — в разных производственных условиях, что существенно сократит и удешевит общий цикл проектирования и произ- водства. Упрощается эксплуатация систем.
Ключевые области CALS
− современные информационные технологии;
− информационная интеграция процессов ЖЦ изделий;
− реинжиниринг бизнес-процессов и управление проектами;
− параллельное проектирование;
− виртуальное предприятие;
− электронный обмен данными;
− распределённые системы поддержки принятия решений;
− интегрированная логистическая поддержка;
− многопользовательские базы данных;
− метаописание систем понятий и их хранение;
− метаописание предметных областей;
− международные стандарты.
Конструирование
Современные САПР (или системы CAE/CAD), обеспечивающие сквозное проек- тирование сложных изделий или, по крайней мере, выполняющие большинство про- ектных процедур, имеют многомодульную структуру. Модули различаются своей ори- ентацией на те или иные проектные задачи применительно к тем или иным типам уст- ройств и конструкций. При этом возникают естественные проблемы, связанные с по- строением общих баз данных, с выбором протоколов, форматов данных и интерфей- сов разнородных подсистем, с организацией совместного использования модулей при групповой работе.
Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР раз- личного назначения разрабатываются системы управления проектными данными - сис- темы PDM. Они либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют само- стоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.
Уже на этапе проектирования требуются услуги системы SCM, иногда называе- мой системой управления поставками комплектующих (Component Supplier Management), которая на этапе производства обеспечивает поставки необходимых ма- териалов и комплектующих.
Изготовление
АСТПП, составляющие основу системы САМ, выполняют синтез технологических процессов и программ для оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), выбор технологического оборудования, инструмента, оснастки, расчет норм времени и т.п. Модули системы САМ обычно входят в состав развитых САПР, и потому интегрированные САПР часто называют системами CAE/CAD/CAM/PDM.
Управление предприятием
Функции управления на промышленных предприятиях выполняются автоматизи-
рованными системами на нескольких иерархических уровнях.
Автоматизацию управления на верхних уровнях от корпорации (производствен- ных объединений предприятий) до цеха осуществляют АСУП, классифицируемые как системы ERP или MRP-2.
Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, свя- занные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом пер- спектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP-2 ориентированы главным образом на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством.
АСУТП контролируют и используют данные, характеризующие состояние техно- логического оборудования и протекание технологических процессов. Именно их чаще всего называют системами промышленной автоматизации.
Для выполнения диспетчерских функций (сбора и обработки данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и разработки программного обеспечения для встроенного оборудования в состав АСУТП вводят систему SCADA. Для непосред- ственного программного управления технологическим оборудованием используют сис- темы CNC на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), встроенных в технологическое оборудование.
Реализация продукции
На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые к выпуску изделия. Эти задачи решаются с по-
мощью системы CRM. Маркетинговые функции иногда возлагаются на систему S&SM,
которая, кроме того, служит для решения проблем обслуживания.
Эксплуатация
На этапе эксплуатации применяются специализированные компьютерные систе- мы, занятые вопросами ремонта, контроля, диагностики эксплуатируемых систем. Об- служивающий персонал использует интерактивные учебные пособия и технические руководства, а также средства для дистанционного консультирования при поиске не- исправностей, программы для автоматизированного заказа деталей взамен отказав- ших.
Этапы проектирования
Сложный процесс инженерного проектирования может быть пред- ставлен в виде логически связанной структуры, включающей в себя этапы и методы проектирования.
В начале проектирования должна быть концептуально, осознана и сформулирована общественная или техническая потребность в новом объ-
екте и желаемом его отличии от прежнего (если таковой имеется). Чтобы количественно сопоставить варианты проекта, необходимо перевести кон- цептуальные требования к объекту проектирования в количественную
форму оценки по различным критериям.
Техническое задание (ТЗ)является первичным, основополагающим документом, которым руководствуются приступая к разработке нового из- делия. ТЗ отражает технические, технико-экономические характеристики будущего изделия, определяет основные характеристики конструкции и принципы работы. Требования ТЗ основываются на современных дости- жениях науки и техники, на выполнении научно-исследовательских и экс- периментальных работах.
Техническое предложение – начальный этап проектирования. Основ- ная задача этого этапа – проверка совместимости требований ТЗ с возмож- ностями реализации технических решений. Техническое предложение со- держит анализ возможных вариантов технических решений и обоснование предлагаемого варианта решения.
Эскизный проект – конструкторская проработка оптимального вари- анта изделия до уровня принципиальных конструкторских решений, даю- щих общее представление об устройстве и принципах работы изделия. В эскизном проекте закладываются основы применения типовых, стандарти- зованных и унифицированных составных частей разработки, формируются требования к специальным комплектующим.
При проектировании ГТДи ГТУ различных типов на этапе эскизного проектирования выполняют в самом общем виде следующий объем работ:
1) выбор принципиальной схемы установки, отвечающей предъяв-
ляемым к данной установке технико-экономическим требованиям, изло-
женным в техническом задании на проектирование;
2) выбор параметров рабочего тела в цикле, позволяющих удовле-
творить технико-экономические требования к проектируемому изделию. В первую очередь выбираются температура рабочего тела перед турбиной и общая степень повышения давления в цикле;
3) разработка технических требований к узлам (компрессорам, тур-
бинам, камерам сгорания, теплообменным аппаратам), выбор типа и кон-
струкции основных узлов ГТД. Технические требования должны обеспе-
чивать получение проектных показателей (КПД, удельной мощности и др.) и должны учитывать современный уровень и тенденции развития конст- рукций и технологии узлов ГТД и их деталей.
Технический проект выполняют на основе согласованного и утвер- жденного эскизного проекта, а в тех случаях, когда последний не разраба- тывается, - на основе согласованного и утвержденного технического зада- ния (утвержденного технического предложения). Технический проект должен полностью определять проектируемую конструкцию и содержать окончательный технико-экономический расчет. Технический проект со- держит технические решения и данные, достаточные для полного пред- ставления об устройстве и принципах работы двигателя. В техническом проекте должны быть решены все вопросы, обеспечивающие высокий тех- нический уровень нового изделия как в процессе изготовления, сборки, испытания, так и в процессе эксплуатации. Все расчеты технического про- екта выполняются в окончательном виде, не требующем проверки или уточнения на этапе разработки рабочей документации.
Разработка рабочей документации составляет заключительный этап проектирования, задачей которого является полная детализация про- ектных решений, обеспечивающая возможность осуществления всех про- изводственных операций, связанных с реализацией этих решений и созда- нием двигателя. Рабочая конструкторская документация разрабатывается для изготовления опытного образца и дальнейшего производства двигате- ля. На этом этапе выполняются не принципиальные конструкторские раз- работки (они окончательно разработаны на проектных этапах), а конст- рукторско-технологические разработки оригинальных деталей.
На этапе разработки рабочей конструкторской документации заверша-
ется отработка конструкции на технологичность, обеспечиваются показа-
тели качества, технико-экономические показатели и др.
Разработка конструкторской документации непосредственно связана с технической подготовкой производства.
На всех этапах проектирования и конструирования инженер- разработчик даже при создании новых, ранее не существовавших устано- вок использует накопленный опыт предшествующих разработок аналогич- ных объектов. Такой опыт представляется ему в виде технической доку- ментации, созданной при разработке объектов, в виде результатов их экс- плуатации, опубликованных в различных литературных источниках, в виде патентно-информационных материалов.
Структура САПР
Обобщенная структура автоматизированных информационных систем
ПРОЕКТИРУЮЩИЕ ПОДСИСТЕМЫ– непосредственно выполняют проектные процедуры:
− подсистемы геометрического моделирования объектов (ГМ);
− подсистемы машинной графики (МГ) для визуализации геометриче-
ских моделей;
− подсистемы изготовления конструкторской документации;
− подсистемы кинематического анализа;
− подсистемы схемотехнического анализа, трассировки …
ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ ПОДСИСТЕМЫ– обеспечивают функциониро- вание проектирующих под- систем (системная среда или оболочка САПР).
− подсистемы управления проектными данными;
− подсистемы разработки и сопровождения программного обеспечения
CASE – Computer Aided Software Engineering;
− обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий
САПР …
Структурирование САПР по разным категориям обуславливает по-
явление ВИДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР.
Виды обеспечения САПР
1. Математическое обеспечение – формульные модели, полученные на основе анализа закономерностей предметной области
1.1. Методы.
1.2. Алгоритмы.
1.3. Математические модели.
2. Лингвистическое обеспечение – языки описания и обмена данными.
Разрабатывается на основе математического обеспечения и включает:
2.1. Языки разработки систем (чаще всего это языки программирования и языки инструментальных средств).
2.2. Языки проектирования, предназначенные для записи моделей пред- метной области, формирование исходных данных, диагностики про- цессов проектирования и представления результатов проектирования.
3. Информационное обеспечение – состоит из баз данных и СУБД, назы-
ваемых информационным фондом САПР. Включает:
3.1. Данные представленные в традиционной форме (бумажные носите-
ли).
3.2. Данные в электронной форме.
Информационная модель отражает информационные взаимосвязи элементов АСТПП, возникающие в процессе выполнения ее функций. Информационные модели представляют с помощью языков спецификаций информационных моде-
лей. Наиболее часто используют универсальный информационный язык моделей данных «сущность – связь». На основании информационных моделей определя- ют требования к информационной базе АСТПП (по объему хранимой информа- ции, форме ее ввода и вывода) и способам ее обработки.
4. Программное обеспечение.
4.1. Общесистемное программное обеспечение.
4.2. Инвариантные информационные, тестовые и графические системы различных систем управления, базы данных.
4.3. Программное обеспечение пользователей, включающее программно-
методические комплексы и программы пользователей.
5. Техническое обеспечение – необходимые аппаратные средства, пери-
ферийные устройства, телекоммуникации.
6. Методическое обеспечение – стандарты, нормативы и др. документы.
6.1. Документы, определяющие порядок создания, адаптации, развития подсистем, средств обеспечения и их компонентов.
6.2. Документы, определяющие правила эксплуатации основных подсис-
тем.
7. Организационное обеспечение – рациональное распределение труда.
7.1. Документы, по организации работы по созданию и эксплуатации подсистем.
7.2. Технико-экономические документы создания и эксплуатации объекта
Требования, предъявляемые к современным САПР
САПР– это человеко-машинная система,
• в которой ЭВМ хранит и обрабатывает информацию,
• а человек: анализирует и оценивает результаты обработки, принимает реше-
ния
− о дальнейшем пути проектирования,
− о применении тех или иных методик и моделей,
− о достаточности достигнутой точности,
− о повторении этапа проектирования с новыми значениями исход-
ных и управляемых величин,
− об учете ряда факторов или о пренебрежении ими и т.д.
Поэтому информационное обеспечение САПР должно позволять на любом этапе проектирования:
− легко и оперативно просматривать любые данные по проекту;
− корректировать эти данные;
− пополнять информационную базу дополнительными данными и т.д.
САПР– это открытая система, в которую могут добавляться новые компоненты программного, информационного и других видов обеспечения.
Желательно иметь такое построение САПР, при котором данные и обрабатываю-
щие их программы были бы независимыми, т.е. изменения в какой-либо прикладной программе не вызывали необходимость перестроения информационной базы САПР и наоборот. Однако полная независимость программ и данных практически недостижи- ма, поскольку значительно увеличивает время работы прикладной программы или время отклика системы на запрос.
САПР– система, базирующаяся на больших банках данных.
Необходимость обработки больших объектов взаимосвязанных (структурирован- ных) данных в автоматизированных системах разного назначения (АСУ, АСУТП, САПР) привела к появлению концепции банков данных – комплексов, включающих в себя:
− специальные структуры организации информации,
− алгоритмы,
− специальные языки,
− программные и технические средства.
Данная совокупность должна обеспечивать создание и эксплуатацию эффектив- ных систем накопления информации, поступающей от нескольких источников, ее об- новление, корректировку и использование в интересах ряда систем, а также прямую связь с пользователем для получения ответов на произвольные, в том числе незапла-
нированные, вопросы. Основными составляющими банка данных являются база (или
несколько баз) данных и система управления базами данных (СУБД).
В настоящее время разработаны и используются довольно многочисленные САПР ГТД, ГТУ и комбинированных установок. Каждая САПР состоит из ряда подсистем, взаимосвязанных и позволяющих получать конечные результаты на каждом этапе про- ектирования.
Принципы организации САПР
При создании и развитии САПР рекомендуется применять ряд принципов, которые обеспечивают высокую эффективность создаваемой САПР. К ним относятся:
− единство информационной модели проекта как организующего фактора на всех этапах процесса разработки изделия;
− принцип совместимости, который состоит в том, что языки, сим- волы, коды, информационные и технические характеристики структурных связей между подсистемами, средствами обеспечения и компонентами САПР должны обеспечивать совместное функ- ционирование подсистем и сохранять открытую структуру системы в целом;
− принцип автономности подсистем, который означает ввод в дей- ствие и функционирование каждой подсистемы независимо от дру- гих подсистем.
− принцип системного единства, заключающийся в том, что на всех этапах создания, функционирования и развития САПР связи между подсистемами САПР должны обеспечивать целостность системы;
− принцип развития, который требует, чтобы САПР разрабатывалась и функционировала как развивающаяся система, в которой воз- можно пополнение, совершенствование и обновление подсистем и компонентов;
− адаптивность САПР, ориентация на передовые методы проекти-
рования;
− принцип стандартизации, который заключается в проведении унификации, типизации и стандартизации подсистем и компонен- тов, инвариантных к проектируемым объектам и отраслевой спе- цифике, а также в установлении правил с целью упорядочения дея- тельности в области создания и развития САПР;
− проведение математического эксперимента с моделью проекти-
руемого объекта как основа принятия проектных решений;
и др.
По поддержке визуализации
1. Двумерные системы
2. Трехмерные каркасные
3. Трехмерные с удалением скрытых линий
4. Трехмерные со светотеневой раскраской
5. Трехмерные с фотореалистическим отображением
Общие характеристики
По назначению систем (по приложению):
1. Машиностроительные САПР (MCAD – Mechanical CAD)– для применения в отраслях машиностроения (разработка широчайшего спектра изделий: от создания аэрокосмических систем до проектирования кофева- рок и кухонных комбайнов).
САПР летательных аппаратов
САПР ДЛА
САПР оборудование промышленных установок и сооружений – созда- ние принципиальных схем установок, пространственная разводка трубо- проводов и кабельных трасс, проектирование систем отопления, водо-
снабжения, канализации, электроснабжения, вентиляции и кондициониро- вания, ведение баз данных оборудования, трубопроводной арматуры, гото- вых электротехнических изделий.
Программные характеристики
Технические характеристики
По поддержке визуализации
− двумерные системы;
− трехмерные каркасные;
− трехмерные с удалением скрытых линий;
− трехмерные со светотеневой раскраской;
− трехмерные с фотореалистическим отображением.
Моделирование изделий
Выбор базовой конструкции
Одним из решающих моментов КПП является выбор базовой конструкции изготавливаемого объекта.
БАЗОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ– это деталь (машина или прибор), обла- дающая наибольшим числом общих признаков, прису- щих всем видам одного и того же назначения. Выбор базовой конструкции – базовое звено конструкторской подготовки производства (КПП).
Модификациями базовой конструкции являются все остальные конструкции данного вида.
Подсистемы машинной графики (МГ)
Параметризация
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ моделирование– метод описания формы объекта путем задания параметров разме- ров, формы расположения и других характеристик, в виде числовых значений или других связей.
Наличие параметризации обеспечивает:
‰ Возможность эскизного проектирования: без задания точных окончательных размеров во время первоначального построе- ния эскиза. Указание точных требуемых размеров и других параметров в более позднее время позволяет получить точ- ную деталь с любыми желаемыми вариантами размеров.
‰ Позволяет в любое время получить новую модификацию из- делия с новыми параметрами. Используется одна и та же кон- цепт модель.
‰ Наличие двунаправленной ассоциативной связи между гео-
метрической моделью и размерами.
1) Смещение узла приводит к измене-
нию образмеривания:
2) Изменение числового значения размера приводит к смещению узла геометрии:
‰Возможность задания размеров в виде именованных пара-
метров (буквенно-цифровых) и задания для них значений либо числовых, либо в виде уравнения связи с какими-либо
другими параметрами.
|
Если изменится «a», то сразу же изменит-
ся «b».
|
Для дет.2: D2=60
Для дет.3: D3=D2
Для дет.4: dvnutr=d1; Dnar=D2
Какую бы комбинацию вала и корпуса не задали, втулка (или подшипник) при- мет принудительно нужную форму.
‰ Возможность получать сразу много конфигураций детали, имея одну концепт-модель и таблицу (базу данных) параметров.
Концепт модельТаблица параметров
|
| Mod1 | Mod3 | Mod4 | Mod2 |
 |  |  |
АДАПТИВНАЯ параметризация– создается модель без первона- чальных позиционных ограничений на ее конструк- тивные элементы. Затем можно быстро и оперативно вносить изменения в модель, активизируя парамет- ры. Можно просмотреть различные варианты. На любом этапе можно модифицировать модель и вы- брать окончательный вариант.
ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ параметризация– предполагает описание ха- рактеристик математическими соотношениями, или отношениями совокупности связанных между собой геометрических элементов конструкции.
Ассоциативность
Ассоциативность играет огромную роль в мо- дификации параметрических моделей и связана с историей создания модели.
АССОЦИАТИВНОСТЬ– способность системы запоминать логиче- ские связи между операциями построения и гео- метрическими объектами, которые использовались в качестве опорных в данной операции. (т.е. на ко- торые производились ссылки при построении).
Ассоциативность базируется на принципах
НАСЛЕДОВАНИЯ:
‰Любые изменения родительских объектов приводят к изме-
нению объектов потомков.
‰Удаление родительских объектов может:
а) может быть невозможно без предварительного удаления потомков;
б) может повлечь за собой удаление потомков;
в) может оборвать связи, идущие к потомку, и тот станет неопределен-
ным в своей геометрии и будет вызывать ошибки.
‰Чтобы можно было удалить родительские объекты нужно
корректно преобразовать ассоциативные связи для потомка
(возможно «сменив ему родителей»).
‰Наследование имеет иерархическую структуру: сколько бы
уровней вложения не было, изменение родителей влечет из-
менения всех дочерних объектов на всех уровнях вложения.
‰Наследственная ассоциативность связана с деревом истории
конструирования изделия.
‰Ассоциативные связи могут быть между элементами одного
файла и между элементами в разных файлах распределенной системы.
Разновидности систем
Подсистема интеграции
ПОДСИСТЕМА ИНТЕГРАЦИИпрограммного обеспечения САПР – предназначена для организации взаимодействия программ и модулей в маршрутах проектирования. Она состоит из ядра, отвечающего за интерфейс на уровне подсистем, и оболочек процедур, согласующих конкретные программ- ные модули, программы и/или программно-методические комплексы (ПМК) со средой проектирования.
Требования к современным системам,
обусловленные интеграцией:
− повсеместный переход к твердотельному моделированию с исполь- зованием вариационной геометрии с ассоциативными связями, как развитию параметрического геометрического моделирования;
− распространение ассоциативных связей на все уровни проекта, включая сборочные единицы, расчетные модули системы, техноло- гическую подготовку производства;
− обеспечение горизонтальной и вертикальной интеграции и сбалан-
сированности модулей в рамках единой системы;
− наличие средств поддержки параллельного проектирования и мето-
дов коллективной работы;
Традиционные CAD-CAM системы способны помочь инженеру лишь получить руководящий документ и управляющую программу для станков с ЧПУ. Для решения задач конструирования и технологического проек- тирования необходимы новые инструментальные среды и методы, спо- собные эффективно решать как геометрические, так и технологические задачи.
В производстве авиакосмических изделий используются технологии, в основе которых лежат различные физические процессы: механообра- ботка, электроэрозионная обработка, литье металлов и пластмасс и др.
САМ-системы выполняют синтез технологических процессов и про- грамм для оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), выбор технологического оборудования, инструмента, оснастки, расчет норм времени и т.п. Модули системы САМ обычно входят в состав раз- витых САПР, и потому интегрированные САПР часто называют систе- мами CAE/CAD/CAM/PDM.
CAD/CAE/CAM
Реально во многих случаях в эксплуатации предприятий находятся не- однородные или гетерогенные системы CAD/CAE/CAM. Неоднородность прикладного программного обеспечения, реально используемого в произ- водстве, усугубляется гетерогенностью инструментальной базы систем CAD/CAE/CAM, к которой можно отнести системные программно- аппаратные средства, включая средства организации локальных вычисли- тельных сетей, и системы управления базами данных.
Неоднородность обеспечения САПР на производстве:
− неоднородность системного и прикладного ПО;
− неоднородность в организации компьютерных сетей;
− неоднородность в применяемых СУБД
Основная проблема, возникающая при использовании в одном проекте различных систем, заключается в переносе из одной системы в другую геометрических моделей сконст- руированных деталей и узлов (ПРОБЛЕМА ОБМЕНА ДАННЫМИ). При этом необходимо обеспечить адекватность описания геометрических моделей с заданной точностью в разных системах.
Пути решения этой проблемы:
1). Как правило, для решения этой задачи используется преобразование внутреннего представления геометрической модели в формат одного из распространенных графических стандартов (ICES, VDAFS, STEP, DXF и др.). Однако при этом не удается достаточно полно согласовать графические возможности системы-источника и системы-приемника геометрической модели.
2). Использование модулей (конвертеров) прямой связи между известными системами CAD/CAE/САМ, например, CATIA-CADDS, CADDS- CATIA. Использование прямых трансляторов позволяет более полно использовать графические возможности систем.
Рекомендации:
В этих условиях для отечественных предприятий оказывается более про- стым переход сразу к единой базовой системе масштаба предприятиядля информатизации всего производственного процесса на современном уровне. Поскольку переход к полной информатизации производственного процесса связан с большими материальными и временными затратами, очень важно правильно сделать выбор базовой CAD/CAE/CAM системы в ка- честве единой для предприятия и партнеров.
CAE-системы
Развитие средств вычислительной техники стимулировало распространение инже- нерного анализа практически на все этапы проектирования как отдельных деталей, уз- лов и агрегатов, так и изделий в целом.
При выполнении инженерных расчётов часто используют автоматизированные системы, образую