Краткий конспект лекций

41

графической информации форматы DXF, IGES или STEP, пользователи могут в определенной степени реализовать связь между программами. Однако эти форматы являются низкоуровневыми и не могут обеспечить передачу всего набора данных, которые существуют в современных программах. Кроме того, функции чтения/записи этих форматов в различных программах реализованы по-разному, что часто приводит к несовместимости. Также необходимо учесть, что, хотя эти стандартные форматы постоянно улучшаются, они не могут идти в ногу с расширением функциональности современных программ.

В этом случае гораздо более продуктивным является использование программ, базирующихся на едином геометрическом ядре, например, ACIS или Parasolid. Хотя по-прежнему обмен будет идти на низком уровне, вы, по крайней мере, можете быть уверены в том, что данные будут переданы корректно и не потеряют точность.

Другим гораздо более эффективным способом реализации интеграции является использование программных комплексов, базирующихся на какомто основном программном продукте - как правило, системе проектирования, черчения и моделирования. Разработчики таких комплексов предлагают набор программ, которые либо работают в рамках единой программной среды, либо имеют хорошо отлаженное взаимодействие между собой. Так, например, работает российская фирма "Топ Системы", поставляя комплекс программ проектирования и подготовки производства под общей маркой T- FLEX. Этот комплекс основан на САПР двухмерного черчения и трехмерного моделирования T-FLEX CAD, которая хорошо зарекомендовала себя и в России, и за рубежом. Помимо T-FLEX CAD, в комплекс входят системы подготовки программ для станков с ЧПУ, технологического проектирования, расчета, проектирования оснастки и т.д.

Однако даже этот, казалось бы, оптимальный способ интеграции нельзя назвать идеальным. Во-первых, в комплексе могут отсутствовать программы из каких-либо областей проектирования, которые необходимы предприятию. Во-вторых, всегда лучше иметь широкий выбор прикладных программ различных разработчиков. То, что решает все задачи для одного предприятия, может не подойти другому. Кроме того, бывает, что предприятию требуется разрабатывать свои специализированные приложения, и, естественно, желательна их интеграция со всем комплексом. Для ответа на эти пожелания некоторые ведущие разработчики, включая разработчиков T-FLEX CAD, предлагают следующее решение. Они разрабатывают специальные механизмы доступа к внутренним функциям своих программ. Это позволяет создавать встроенные интегрированные решения для любых сторонних разработчиков, включая пользователей этих программ.

Используя связь на уровне внутреннего обмена данными и функциональными возможностями, можно обеспечить любую степень интеграции. Например, программа T-FLEX CAM, встроенная таким образом

42

в T-FLEX CAD, сохраняет все специализированные настройки на обработку конкретных поверхностей при модификации исходной модели. Или, например, программа расчета, использующая геометрические данные о детали, полученные из T-FLEX CAD, сможет самостоятельно модифицировать исходную модель. Естественно, что использование единой информационной основы полностью исключает проблемы передачи данных или потерю точности.

Этот подход отлично сочетается с методом "командного проектирования" и приводит к реальному сокращению издержек и ускорению выхода изделия на рынок.

2. Общие сведения о CAD/CAM/CAE-системах

Традиционно существует также деление CAD/CAM/CAE-систем на системы верхнего, среднего и нижнего уровней. Cледует отметить, что это деление является достаточно условным, т. к. сейчас наблюдается тенденция приближения систем среднего уровня (по различным параметрам) к системам верхнего уровня, а системы нижнего уровня все чаще перестают быть просто двумерными чертежно-ориентированными и становятся трехмерными.

CAD-системы (сomputer-aided design — компьютерная поддержка проектирования) предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации (более привычно они именуются системами автоматизированного проектирования — САПР). Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т. д.). Ведущие трехмерные CAD-системы позволяют реализовать идею сквозного цикла подготовки и производства сложных промышленных изделий.

Минимальная стоимость комплекса САПР, автоматизирующего все этапы подготовки производства на предприятии, достигается применением систем трех уровней функциональных возможностей и, соответственно, цен. Практический смысл трехуровневой классификации САПР состоит в общей оценке ожидаемого экономического эффекта от внедрения конкретной САПР.

Можно выделить три уровня сложности CAD-систем:

системы нижнего уровня предназначены для автоматизации выпуска конструкторской и технологической документации,

подготовки управляющих программ для 2.5-осевого оборудования с ЧПУ “ по электронному чертежу”.

То есть для сокращения сроков выпуска документации, что позволяет сократить время разработки проектов, но не гарантируют проектировщиков от ошибок даже при полном соответствии документации ЕСКД и ЕСТД. Поэтому экономический эффект таких систем зависит от квалификации и

43

размера зарплаты конструктора или технолога и от их навыков использования САПР;

системы среднего уровня позволяют создать объемную модель изделия, по которой контролируется взаимное расположение деталей,определяются инерционно-массовые, прочностные и прочие характеристики,моделируются все виды ЧПУ-обработки, отрабатывается внешний вид по фотореалистичным изображениям и выпускается документация.

Кроме того, обеспечивается управление проектами на базе электронного документооборота.

Экономический эффект состоит в многократном сокращении затрат на доводку опытных образцов изделий в результате исключения ошибок при проектировании; системы высшего уровня, кроме перечисленных функций, дают возможность конструировать детали с контролем технологичности и учетом особенностей материала (пластмасса, металлический лист), моделировать работу механизмов, проводить динамический анализ сборки с имитацией сборочных приспособлений и инструмента, проектировать оснастку с моделированием процессов изготовления (штамповки, литья, гибки), что исключает брак в оснастке и изготовление натурных макетов, то есть значительно уменьшает затраты и время на подготовку производства изделия.

В свою очередь, CAM-системы (computer-aided manufacturing —

компьютерная поддержка изготовления) предназначены для проектирования обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, эрозионных, пробивных, токарных, шлифовальных и др.). CAM-системы еще называют системами технологической подготовки производства. В настоящее время они являются практически единственным способом для изготовления сложнопрофильных деталей и сокращения цикла их производства. В CAMсистемах используется трехмерная модель детали, созданная в CAD-системе.

САЕ-системы — (computer-aided engineering — поддержка инженерных расчетов) представляют собой обширный класс 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, созданная в CAD-системе. CAE-системы еще называют системами инженерного анализа.

Таким образом,

Computer Aided Design (CAD) — системы автоматизированного конструирования;

Computer Aided Manufacturing (CAM) — программы для подготовки производства;

45

оперативного планирования потребностей производства внедрение такой системы повышает эффективность работы

организации, снижает вероятность возникновения ошибок, сокращает общее время и улучшает качество решения поставленных задач, независимо от структуры и области деятельности компании.

Возможность комплексной, всесторонней автоматизации производственно-коммерческой деятельности предприятия – одно из главных преимуществ Системы Управления Предприятием. Система позволяет автоматизировать и контролировать работу отдела продаж и закупок, склада, отдела сборки, бухгалтерии, отдела гарантийного обслуживания клиентов и многое другое. Система позволяет интегрировать данные в единую систему документооборота и оперативно проектировать отчеты и выходные документы произвольной сложности.

Используя Систему Управления Предприятием, Вы будете работать в единой информационной среде, что позволит упростить работу пользователей и значительно сократить расходы на развитие и обслуживание. Максимальная автоматизация операций позволит повысить управляемость и осуществлять полный контроль над деятельностью предприятия. Планирование загрузки сотрудников сократит общее время и улучшит качество решения каждой задачи предприятия. Гибкое разграничение прав доступа повысит конфиденциальность информации. Адекватность форм и процедур обработки документов на бумажном и электронном носителе облегчит работу с системой, улучшив структуру и качество самой информации.

4.Системы электронного документооборота (PDM-системы). Назначение. Основные возможности.

Среди CALS-технологий интеграции данных об изделии, ключевой является технология управления данными об изделии (Product Data

Management).

PDM (Product Data Managment) - технология управления данными об изделии.

PDM-технология предназначена для управления всеми данными об изделии и информационными процессами ЖЦ изделия, создающими и использующими эти данные. Основной идеей PDM-технологии является повышение эффективности управления информацией за счет повышения доступности данных об изделии, требующихся для информационных процессов ЖЦ.

Существует много задач, которые можно решить за счет применения PDM-технологии, среди которых можно выделить наиболее распространенные:

Создание ЕИП для всех участников ЖЦ изделия; Автоматизация управления конфигурацией изделия;

46

Построение системы качества продукции согласно международным стандартам качества серии ISO 9000 (здесь PDM-технология играет роль вспомогательного средства);

Создание электронного архива чертежей и прочей технической документации (наиболее простой способ применения PDM-технологии).

PDM-система

Для реализации PDM-технологии существуют специализированные программные средства, называемые PDM-системами (т.е. системами управления данными об изделии; другое название – системы управления проектами).

PDM-система должна контролировать все связанные с изделием информационные процессы (в первую очередь, проектирование изделия) и всю информацию об изделии, включая: состав и структуру изделия, геометрические данные, чертежи, планы проектирования и производства, нормативные документы, программы для станков с ЧПУ, результаты анализа, корреспонденцию, данные о партиях изделия и отдельных экземплярах изделия и многое другое.

Пользователями PDM-системы выступают все сотрудники всех предприятий-участников ЖЦ изделия: конструкторы, технологи, работники технического архива, а также сотрудники, работающие в других предметных областях: сбыт, маркетинг, снабжение, финансы, сервис, эксплуатация и т.п. Главной задачей PDM-системы является предоставление соответствующему сотруднику нужной ему информации в нужное время в удобной форме (в соответствии с правами доступа).

Функции PDM-системы

Все функции полноценной PDM-системы можно четко разделить на несколько групп:

Управление хранением данных и документов. Все данные и документы в PDM-системе хранятся в специальной подсистеме – хранилище данных, которая обеспечивает их целостность, организует доступ к ним в соответствии с правами доступа и позволяет осуществлять поиск данных разными способами. При этом документы, хранящиеся в системе, являются электронными документами, т.е., например, обладают электронной подписью.

Управление процессами. PDM-система выступает в качестве рабочей среды пользователей и отслеживает все их действия, в т.ч. следит за версиями создаваемых ими данных. Кроме того, PDM-система управляет потоком работ (например, в процессе проектирования изделия) и занимается протоколированием действий пользователей и изменений данных.

Управление составом изделия. PDM-система содержит информацию о составе изделия, его исполнениях и конфигурациях. Важной особенностью является наличие нескольких представлений состава изделия для различных предметных областей (конструкторский состав, технологический состав,

47

маркетинговый состав и т.д.), а также управление применяемостью компонентов изделия.

Классификация. PDM-система позволяет производить распределение изделий и документов в соответствии с различными классификаторами. Это может быть использовано при автоматизации поиска изделий с нужными характеристиками с целью их повторного использования или для автоматизации присваивания обозначений компонентов изделия.

Календарное планирование. PDM-система содержит функции формирования календарного плана работ, распределения ресурсов по отдельным задачам и контроля выполнения задач со стороны руководства.

Вспомогательные функции, обеспечивающие взаимодействие PDMсистемы с другими программными средствами, с пользователями, а также взаимодействие пользователей друг с другом.

Выгоды от использования PDM-системы

Основной выгодой от использования на предприятии PDM-системы является сокращение времени разработки изделия, т.е. сокращение времени выхода изделия на рынок и повышение качества изделия.

5. Общие понятия о системах автоматизированного проектирования – CAD – системах

САТIА - одна из известнейших универсальных CAD/САМ/САЕ/PDMсистем. Заслуженное место в лидирующей группе на мировом рынке достигнуто ею благодаря реализации всестороннего комплексного интегрированного подхода, позволившего в одной системе успешно осуществлять весь цикл создания нового изделия: от разработки концептуальных моделей до подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ и выпуска необходимых чертежей и конструкторско-технологической документации.

К настоящему моменту CATIA Solution является полнофункциональной системой САПР и технологической подготовки производства, включающей в себя развитый интеллектуальный инструментарий трехмерного моделирования, подсистемы программной имитации самых сложных технологических процессов, средства анализа сложных механических агрегатов, развитую базу данных для хранения текстовой и графической информации.

Ассоциативная связь "модель-чертеж" позволяет по созданной пространственной модели изделия создавать полную конструкторскую документацию и оперативно автоматически ее корректировать при внесении необходимых изменений в созданное изделие.

Система САТIА разработана фирмой Dassault Systemes (Франция) и предлагается на рынке компанией IBM и ее партнерами.

Система САTIА построена по модульному принципу, когда вокруг базового ядра формируется набор программных модулей в наиболее удобной

48

пользователю конфигурации, причем общая цeна подобранного специального набора будет заведомо меньше общей цены отдельных модулей.

Модули подсистемы проектирования Архитектуры, Инжиниринга и Конструкций (AEC CATIA) позволяют создавать объекты с геометрическими и технологическими параметрами, используя стандартно поставляемую библиотеку интегрированных типовых элементов, формулировать корпоративные правила проектирования и взаимосвязи объектов, использовать мощный инструментарий формирования запросов и контроля..

Pro/Engineer

Объектно-ориентированное параметрическое моделирование

В качестве исходных "кирпичиков" геометрии Pro/ENGINEER выступают геометрические примитивы (так называемые фичеры). Их особенностью является то, что кроме данных о геометрии они содержат всю информацию о топологии построения, включая историю его создания, связи с родительскими и подчиненными объектами и "предсказуемо" приспосабливаются к изменениям. Все это позволяет вносить изменения в конструкцию за рекордно короткое время, практически не прибегая к перестроению объектов. Для каждой из инженерных дисциплин – проектирование оснастки, управляющих программ – используются примитивы, соответствующие только этим областям.

Единая информационная модель изделия

Pro/ENGINEER основан на единой базе данных, таким образом различные инженерные группы работают над одним изделием синхронно, отсутствует процесс трансляции данных между различными модулями Pro/ENGINEER и гарантируется полное соответствие геометрии исходному замыслу.

Параметризация

Все данные в Pro/ENGINEER (не только геометрические) являются параметрами - доступными в любой момент для изменения величинами. Модифицируя эти параметры, можно легко генерировать различные варианты изделия. Это уникальная черта Pro/ENGINEER позволяет оперировать геометрией на недоступном для других систем уровне.

Ассоциативность Изменения, внесенные в любой момент разработки, автоматически

распространяются на все реализованные этапы. Это позволяет избежать ошибок, связанных с внесением изменений в проект. Например, с изменением детали автоматически изменится сборка, чертеж, оснастка и управляющая программа. Ассоциативность в Pro/ENGINEER – двусторонняя, что позволяет вносить изменения на любом этапе проектирования.

Функциональные возможности моделирования наряду с мощными средствами создания собственных приложений в среде Pro/ENGINEER позволяют легко реализовать EDR. Таким образом, эффективность

49

затраченных на приобретение Pro/ENGINEER средств увеличивается с каждым созданным поколением изделий.

Сквозной цикл - “ проектирование - производство”

Только Pro/ENGINEER обеспечивает сквозной цикл изготовления изделия: конструкторское проектирование - технологическое проектирование - инженерный анализ - управляющие программы. На каждом из этих этапов используются только собственные разработки (никакой интеграции с программами третьих фирм) – это обеспечивает уникальную целостность геометрии при переходе к каждому последующему этапу конструкторскотехнологического процесса.

При традиционном последовательном способе проектирования очередной этап разработки начинался только после завершения предыдущего. В силу того, что все модули Pro/ENGINEER сосуществуют в едином информационном пространстве, доступ к изделию на любой стадии разработки может осуществляться одновременно несколькими инженерными группами (конструкторами, технологами, металлургами и т.д.). Таким образом, возможно более раннее подключение к проекту всех подразделений, участвующих в разработке изделия. Вследствие этого использование Pro/ENGINEER обеспечивает значительное сокращение цикла "проектирование-производство" за счет возможности сквозного параллельного процесса проектирования.

AutoCAD

Пакет программ автоматизации чертежных работ AutoCAD является мощным средством для черчения. Он обеспечивает быструю точную генерацию чертежа, который вы хотите получить, следуя вашим указаниям. Он предоставляет вам средства, дающие возможность легко исправлять допускаемые в ходе черчения ошибки и даже осуществлять крупные корректировки без повторного изготовления всего чертежа. Он генерирует чистые, точные окончательные варианты чертежей. Система AutoCAD работает для вас. Она не помещает в ваш чертеж ничего "от себя". Завершенный чертеж, полученный при помощи системы AutoCAD, виртуально выглядит идентично тому, как если бы этот чертеж был изготовлен со всей тщательностью вручную. ("Виртуально" потому, что система AutoCAD при использовании ее с надлежащим оборудованием может значительно повышать точность). Ваш чертеж конфигурируется в точном соответствии с вашими указаниями, и каждый элемент помещается именно в том месте, в котором вы хотите его поместить.

Вот некоторые возможности системы:

-архитектурные чертежи всех видов;

-проектирование интерьера и планирование помещений;

-технологические схемы и организационные диаграммы;

-кривые любого вида;

-чертежи для электронных, химических, строительных и машиностроительных приложений;

50

-графики и другие представления математических и других научных функций;

-выполнение художественных рисунков.

Линейка продуктов компании Autodesk:

AutoCAD AutoCAD LT – AutoCAD 2004 позволяет создавать,

модифицировать, визуализировать 3D-объекты и перемещаться от одного объекта к другому. AutoCAD LT 2004 такой возможности не предлагает.

Платформа AutoCAD 2004 предлагает полностью расширяемую настройку самой программы и процесса черчения, которая осуществляется с помощью интерфейсов программирования приложений (API), таких как

AutoLISP, Visual LISP, VBA и ActiveX. Между тем, версия AutoCAD LT 2004

не расширяема.

AutoCAD 2004 включает функцию CAD Standards, позволяющую САПР-менеджерам просматривать стандарты и контролировать их соблюдение в рамках всего конструкторского бюро. AutoCAD LT 2004 таких средств не имеет.

AutoCAD 2004 предлагает средства управления атрибутами, позволяющие наделять чертежи долей интеллекта. AutoCAD 2004 включает новые функции редактирования чертежа извне (xrefs), связи с базами данных и быстрого доведения элементов до нужных размеров, отсутствующие в AutoCAD LT 2004. Кроме того, AutoCAD 2004 предлагает возможность пакетного вывода чертежей на печать.

Autodesk Building Systems - Программное обеспечение Autodesk Building Systems рассчитано на компании, занимающиеся проектированием механических, электрических систем, трубопроводов или архитектурным проектированием. Подходит для проектирования магазинов, жилых зданий и учреждений.

Autodesk Architectural Desktop - Базирующийся на AutoCAD, Autodesk Architectural Desktop 3.3 позволяет разрабатывать проект на всех стадиях: от концептуальной модели до рабочих чертежей. Каждому строительному объекту, созданному в Architectural Desktop 3.3, можно задать произвольный набор параметров (объектных данных), на основании которых пользователь может формировать отчетные документы и при необходимости экспортировать их в офисные приложения (например, в Exсel, Access). В поставку входят библиотека стилей окон и дверей по ГОСТ, а также шаблоны спецификаций окон и дверей, экспликации помещений.

Autodesk Architectural Desktop является компонентом Autodesk Building Systems. Поэтому взаимодействие между различными строительными системами упрощается. Обеспечивается легкий и надежный доступ к проектам для всех специалистов, применяющих проверенные решения компании Autodesk для строительства.

Autodesk Express ViewerПредставьте себе цифровой проект такого высокого уровня, что в нем содержится информация о размерах и расположении деталей. Его можно распечатать в нужном масштабе и