2.6.2. Программные характеристики

По специализации программных средств

Специализированные системы – позволяют автоматизировать ком- плекс задач, связанных достаточно с узкой областью проектирования или подготовки производства; в качестве примера можно привести системы гибки листовых деталей, проектирования оснастки для холодной штампов- ки, подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ, контрольно- измерительных систем и т.д.

Универсальные системы – позволяют создавать изделия самого ши- рокого профиля; большинство машиностроительных САПР можно отнести именно к универсальным системам.

Комплексные системы – предназначены для решения проблем проек- тирования и подготовки производства специальных высокосложных изде- лий; например, специализированные судостроительные системы типа Tribon фирмы Kockums Computer Systems или FORAN фирмы Senermar позволяют автоматизировать практически весь цикл проектиро- вания судна: от определения формы корпуса судна, его основных размеров и расположения основных отсеков и помещений до создания рабочих чер- тежей блоков и секций корпуса, многочисленных трубопроводных систем, кабельных трасс, а также подготовки управляющих программ для тепло- вой резки деталей.

По способу характеру базовой системы

1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрическо- го моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основ- ной процедурой проектирования является конструирование, т.е. определе- ние пространственных форм и взаимного положения объектов. К этой группе относится большинство САПР машиностроения, построенных на базе графических ядер.

ЯДРО – это библиотека основных математических функций CAD- системы, которая определяет и хранит 3D-формы ожидая коман- ды пользователя. В настоящий момент существуют три типа ядер геометрического моделирования: лицензируемые, частные и доступные в исходном коде.

В настоящее время широко используются унифицированные лицензи-

руемые графические ядра, применяемые более чем в одной САПР:

27

− Parasolid фирмы EDS Unigraphics

Parasolid – это самое быстрое ядро, доступное для лицензирования, разработано UGS. Parasolid обеспечивает технологию для твердотельного моделирования, обобщенного ячеистого моделирования, интегрированные поверхности свободной формы и листовое моделирование. Parasolid позволяет разработчикам быстро создавать конкурентоспособные продукты используя эти технологии. На этом ядре разработано много CAD/ CAM/CAE систем высокого и среднего уровня – к примеру SolidWorks, Delmia, Pro/DESKTOP, и FEMAP. Последние версии Parasolid сфоку- сированы на расширении экстермального моделирования в наиболее технически сложных областях. Они были пионерами прямого моделирования, которое позво- ляет пользователям интуитивно модифицировать непараметризованые модели, как будто бы они имеют параметры.

− ACIS фирмы Intergraph

ACIS это объектно-ориентированная C++ геометрическая библиотека которая со- стоит из более чем 50 DLL-файлов и включает каркасные структуры, поверхности и твердотельное моделирование. Оно дает разработчикам программ богатый вы- бор геометрических операций для конструирования и манипулирования сложными моделями а так же полный набор булевых операций. Его математический интер- фейс Laws Symbolic и основанная на NURBS деформация позволяют интегриро- вать поверхностное и твердотельное моделирование. Ядро ACIS осуществляет вывод в формат файлов SAT, который любая поддерживающая ACIS программа может читать напрямую.

Частные ядра геометрического моделирования разрабатываются и поддерживаются раз- работчиками CAD-систем для использования исключительно в своих приложениях. Преимуще- ством частных ядер является более глубокая интеграция с интерфейсом CAD-приложения. Как результат этого - большие возможности управления системой пользователем - к примеру неог- раниченные undo и redo. Два представленных ниже ядра объединяют пространственное и твердотельное моделирование в одном приложении.

Ядра, доступные в исходном коде, подобны лицензированным ядрам. Они также разра- батываются и поддерживаются одной компанией и затем лицензируются другим компаниям для использования в CAD-приложениях. Отличие стоит в том, что эти разработчики обеспечиваю исходный код ядра. Для пользователей которые имеют группы разработки и хотят сами на- страивать ядро системы очень удобно иметь возможности настройки, посколько исходный код доступен.

2. САПР на базе СУБД. Данные САПР ориентированы на приложения, в которых при сравнительно не сложных математических расчетах перера- батывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно ис- пользуются в технико-экономических приложениях, например при проек- тировании бизнес-планов, а так же в в системах управления и автоматики.

3. САПР на базе конкретного прикладного пакета. Автономно ис- пользуемые программно-математические комплексы, например, имитаци- онного моделирования производственных процессов, расчета на прочность по МКЭ, синтеза и анализа систем автоматического управления и т.п. Час- то такие САПР относят к системам CAE.

4. Комплексные (интегрированные ) САПР. Состоят из совокупно- сти подсистем предыдущих видов. Характерным примером интегрирован- ных САПР являются CAD/CAM/CAE/PDM – системы в машиностроении.

28

По способу организации внутренней структуры САПР

Нерасширяемые системы – используют стандартный набор взаимо- связанных модулей, реализующий все основные функции системы; изме- нение функциональных возможностей системы требует, как правило, мо- дификации исходного программного кода и перекомпиляции системы (та- кой подход применялся на первоначальном этапе создания САПР).

Масштабируемые модульные системы – формируемые вокруг базо- вого ядра. Ядро таких систем включает все требуемые базовые средства построения двухмерной и трехмерной графики, средства диалога с пользо- вателем, базу данных графической информации и позволяют компоновать специализированные системы на базе свободно подключаемых модулей, учитывающих специфику работ пользователя (например, модули раскроя листового материала или развертки трубных соединений); большинство современных систем построено именно по этому принципу - горизонталь- но расширяемые системы.

Интегрирующим ядром таких систем является диспетчер пользователь- ской среды, организующий доступ к внешним приложениям и обмен дан- ными с внешними системами; объектно-ориентированная структура дан-

ных и стандартизованный их обмен между приложениями позволяет мак- симально децентрализовать процесс проектирования и упростить подклю- чение специализированных модулей; такой подход, например, успешно

реализован в системе Euclid Quantum фирмы MATRA Datavision и в на-

стоящее время считается одним из наиболее перспективных.

По возможности функционального расширения системы пользователем

Закрытые системы – не имеют средств индивидуальной настройки и возможности расширения системы пользователем.

Системы с интерфейсом, настраиваемым пользователем – облада- ют возможностью подстройки системы меню, создания диалоговых окон для создания среды, удобной пользователю.

Системы с пакетной обработкой команд – имеют возможность вы- полнения последовательности команд САПР, сформированных в тексто- вом пакетном файле, созданном внешней программой; примером могут служить script-файлы системы AutoCAD фирмы AutoDesk, позволяющие задавать последовательность команд построения графических примитивов с соответствующими им числовыми параметрами.

Системы со встроенным макроязыком и библиотекой функций – обладают средствами для записи макрокоманд или создания новых функ- ций пользователя, позволяющих автоматизировать специфические конст-

29

рукторские операции; система AutoCAD, например, имеет встроенный язык AutoLISP, а пакет SolidWorks фирмы SolidWorks Corporation снаб- жен подмножеством языка Basic, аналогичным языку Basic for Application фирмы Microsoft.

Системы с возможностью подключения внешних модулей – позво- ляют подключать модули пользователя, написанные на языках высокого уровня типа С++, что значительно увеличивает потенциальные возможно- сти расширения системы; большинство современных САПР высокого уровня обладают подобной возможностью.

Инструменты разработчика САПР – дают возможность, используя набор стандартных библиотек функций, создавать свои собственные при- ложения для САПР или даже собственные САПР; инструменты могут включать как отдельные библиотеки функций типа OpenGL для работы с графическими объектами, так и целые интегрированные объектно- ориентированные инструментальные "производства"

Современные САПР в том или ином виде включают практически весь набор (за исключением инструментов разработчика) средств индивидуальной настройки и возможности расширения систем пользователем.

По возможности обмена информацией

Замкнутые системы – сохраняют данные в своем собственном внут- реннем формате, не позволяют обмениваться информацией с другими сис- темами.

Системы с текстовыми файлами обмена информацией – сохраняют и считывают информацию об отдельных геометрических примитивах в ви- де массивов цифр, разделенных пробелами или запятыми.

Системы со стандартными средствами обмена информацией – по- зволяют сохранять и считывать полную информацию о созданных моделях изделий в специальном текстовом или двоичном формате, описывающем все объекты модели в специальных терминах описания графических при- митивов с соответствующими им числовыми значениями; в качестве при- мера можно привести файл обмена информацией (Data Exchange Format)

*.DXF системы AutoCAD, ставший стандартом de facto для ПК; наиболее распространенными другими стандартами являются STEP, IGES, CADL, AME и некоторые другие.

30

По способу создания изменяемых прототипов

Неизменяемые готовые блоки – вставляются в модель или чертеж в виде готовых элементов, предварительно сохраненных на жестком диске.

Элементы, программно формируемые во внешних модулях – соз- даются специальными программами в виде текстовых пакетных файлов с последовательностью команд построения объекта или стандартных файлов обмена.

Параметрически задаваемые элементы – представляют собой графи- ческие объекты, размеры которых связаны между собой в виде взаимоза- висимых цепочек параметров; изменение какого-либо одного из них или зависимости, определяющей взаимосвязь нескольких параметров, приво- дит к соответствующему пересчету по всей зависимой цепочке размеров и соответствующему изменению геометрии модифицируемого объекта.

Адаптивно изменяемые элементы – дают возможность несколько бо- лее простой корректировки объектов. Указанием курсора мыши на моди- фицируемые элементы геометрии объекта можно изменить форму конту- ров объекта или задать в диалоговом окне новую величину определяющего параметра.

Комбинированные методы – сочетают адаптивную технологию быст- рой корректировки свободных размеров и параметрическую технологию изменения взаимозависимых размеров; это направление, в котором дви- жутся большинство разработчиков САПР.

По методам моделирования функционирования изделий

Без специальных методов – в этом случае основные параметры проектируемых конструкций определяются вне системы традицион- ными методами.

Проверочные расчеты с использованием метода конечных эле- ментов – позволяют проводить широкий комплекс работ по опреде- лению основных прочностных характеристик изделия, величин на- пряжений и деформаций в зависимости от различных схем нагрузки и параметров материала.

Специализированные подсистемы моделирования – дают воз- можность анализировать поведение весьма специфических материа- лов в не менее особых условиях: например, исследовать поведение пластмасс в процессе штамповки в термопластавтоматах или прогно- зировать возникновение трещин в металле во время сварки с учетом пластических деформаций материала.

31