Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Обзор систем САПР - файл Обзор_систем_САПР_2006.doc


Обзор систем САПР
скачать (1191.6 kb.)

Доступные файлы (1):

Обзор_систем_САПР_2006.doc4045kb.11.02.2007 21:31скачать

содержание
Загрузка...

Обзор_систем_САПР_2006.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...

СОДЕРЖАНИЕ





СОДЕРЖАНИЕ 1

ВВЕДЕНИЕ 2

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 3

1.1 Историческая справка 3

1.2 Проектирование как объект автоматизации. 4

1.3 Аспекты и иерархические уровни проектирования 6

1.4 Стадии, этапы и процедуры проектирования 7

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 11

2. 1 Обзор САПР 11

2.1.1 ТяжелЫЕ САПР 12

2.1.1.1. Unigraphics 16

2.1.2 Средний класс САПР 21

2.1.2.1 Solid Edge 24

2.1.3 Легкие системы 26

ЛИТЕРАТУРА 30

ВВЕДЕНИЕ


В промышленном производстве давно царит жесткая конкуренция. Чтобы выжить в этих нелегких условиях предприятиям приходится как можно быстрее выпускать новые изделия, снижать их себестоимость и повышать качество. В этом им помогают современные системы автоматизированного проектирования (САПР), позволяющие облегчить весь цикл разработки изделий — от выработки концепции до создания опытного образца и запуска его в производство. Тем самым значительно ускоряется процесс создания новой продукции без ущерба качеству. Поэтому сейчас без САПР не обходится ни одно конструкторское или промышленное предприятие. И хотя на долю указанных систем приходится лишь около 3% рынка ПО, они играют очень важную роль, поскольку помогают создавать товары, без которых невозможно представить нашу повседневную жизнь: автомобили, самолеты, бытовые приборы, промышленное оборудование и, следовательно, являются одной из движущих сил современной промышленности и мировой экономики.


^

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Историческая справка


Термин «САПР для машиностроения» в нашей стране обычно используют в тех случаях, когда речь идет о пакетах программ, которые в англоязычной терминологии называются CAD/CAM/CAE. Другими словами, это ПО для автоматизированного проектирования (CAD), подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (CAE). Существуют САПР и для других областей — разработки электронных приборов, строительного проектирования, но они имеют свою специфику.
Идея автоматизировать проектирование зародилась в конце 50-х годов прошлого века, почти одновременно с появлением коммерческих компьютеров. А уже в начале 60 системы подготовки производства.

Доктор Патрик Хэнретти (Patrick Hanratty) основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS) и разработал методики, которые составили основу большинства современных САПР. Вскоре появились и другие CAD-пакеты. В то время они работали на мэйнфреймах и мини-компьютерах и стоили очень дорого — в среднем 90 тыс. долл. за одно рабочее место. Очевидно, что лишь крупные предприятия могли позволить себе идти в ногу со временем.

Одновременно стали появляться и первые CAM-программы, позволяющие частично автоматизировать процесс производства с помощью программ для станков с ЧПУ, и CAE-продукты, предназначенные для анализа сложных конструкций. Так в 1971 г. компания MSC.Software выпустила систему структурного анализа MSC.Nastran, которая до сих пор занимает ведущее положение на рынке CAE.

К середине 80-х годов системы САПР для машиностроения обрели форму, которая существует и сейчас. Но впереди их ждало много любопытных перемен. Появление микропроцессоров положило начало революционным преобразованиям в области аппаратного обеспечения — наступила эра персональных компьютеров. Но для трехмерного моделирования мощности первых ПК не хватало. Поэтому в 80-е годы поставщики «серьезных» средств автоматизации проектирования ориентировались на компьютеры на базе RISC-процессоров, работавшие под управлением ОС Unix, — они были намного дешевле мэйнфреймов и мини-машин. Параллельно снижалась стоимость ПО, и к началу 90-х средняя цена рабочего места снизилась до 20 тыс. долл. — САПР становились доступнее. Но в массовый продукт они превратились лишь тогда, когда компания Autodesk разработала свой знаменитый пакет AutoCAD стоимостью всего 1 тыс. долл. Правда, в те времена ПК были 16-разрядными, и их мощности хватало лишь для двумерных построений — черчения и создания эскизов. Однако это не помешало новинке иметь огромный успех у пользователей.

Наиболее бурное развитие САПР происходило в 90-х годах, когда Intel выпустила процессор Pentium Pro, а Microsoft — систему Windows NT. Тогда на поле вышли новые игроки «средней весовой категории», которые заполнили нишу между дорогими продуктами, обладающими множеством функций, и программами типа AutoCAD. В результате сложилось существующее и поныне деление САПР на три класса: тяжелый, средний и легкий.

^

1.2 Проектирование как объект автоматизации.


Для создания любой системы автоматизации необходимо знать свойства объекта автоматизации. Для САПР таким объектом является процесс проектирования и ниже рассмотрены основные понятия, относящиеся к сфере проектирования.
В настоящее время ГОСТ 22487—77 установлены основные термины и определения в области автоматизированного проектирования. Рассмотрим те из них, которые наиболее часто будут использованы в данном курсе.

Проектирование - процесс создания описаний нового или модернизируемого технического объекта (изделия, процесса), достаточных для изготовления или реализации этого объекта в заданных условиях

Такие описания, называемые окончательными, представляют собой комплект конструкторской и технологической документации в виде чертежей, пояснительных записок, спецификаций, программ для технологических автоматов и т. п. Процесс заключается в выполнении комплекса работ исследовательского, расчетного, конструкторского характера, имеющих целью преобразование исходного описания в окончательные описания. Исходное описание при этом есть техническое задание, отражающее назначение и основные требования к проектируемому объекту.

Процесс проектирования может быть неавтоматизированным и автоматизированным.

^ Неавтоматизированное проектирование — это проектирование, при котором все преобразования описании объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представление описаний на различных языках осуществляются человеком.

^ Автоматизированное проектирование — это проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представления описаний на различных языках осуществляются при взаимодействии человека и ЭВМ.

Степень автоматизации проектирования оценивается долей d проектных работ, выполняемых на ЭВМ без участия человека, в общем объеме проектных работ. При d = 0 проектирование неавтоматизированное, а при d =1 — автоматическое. Для автоматизированного проектирования характерны рациональное распределение функций между человеком и ЭВМ и обоснованный выбор моделей и методов для автоматизированных процедур. Рациональность и обоснованность в выборе средств и методов проектирования определяются уровнем развития вычислительной техники, вычислительной математики, теории автоматизированного проектирования и конкретных технических дисциплин.

Под автоматизацией проектирования мы будем понимать широкий круг проблем, решаемых с использованием средств вычислительной техники при выполнении многочисленных этапов и процессов проектирования объекта (машины, комплекса машин, системы и др.).
^

1.3 Аспекты и иерархические уровни проектирования


В представлениях инженера о сложных технических объектах принято выделять аспекты и иерархические уровни.

Аспекты характеризуют ту или иную группу родственных свойств объекта. Типичные аспекты - функциональный, конструкторский, технологический

Функциональный аспект отражает физические и информационные процессы, протекающие в объекте при его функционировании, конструкторской структуры, расположение в пространстве и форму составных частей объекта, технологический - возможности и способы реализации или изготовления. В зависимости от разновидностей объектов могут быть и другие аспекты, например, при проектировании электромеханических систем - электрический (электронный) и механический.

В соответствии с указанными аспектами различают функциональное, конструкторское, технологическое проектирование.

Внутри каждого аспекта представление о сложных объектах разделяют на иерархические уровни (уровни абстрагирования). На верхнем иерархическом уровне рассматривается весь сложный объект как совокупность взаимосвязанных подсистем, описание каждой подсистемы не должно быть слишком подробным.

На следующем иерархическом уровне подсистемы рассматриваются отдельно как системы, состоящие из некоторых составных частей, и получают более подробное описание. Данный иерархический уровень является уровнем подсистем. Такое разделение описания сложного объекта на части и раздельное исследование свойств по выделенным частям и есть декомпозиция.

Процесс декомпозиции описании и поблочного их рассмотрения с возрастающей степенью детализации продолжается вплоть до получения описаний блоков, состоящих из базовых элементов.

Разделение описаний проектируемого объекта на иерархические уровни по степени подробности отражения свойств объекта составляет сущность блочно-иерархического подхода к проектированию. Соответственно возможно разделение проектирования как процесса на группы проектных процедур, связанных с получением и преобразованием описаний выделенных уровней. Эти группы процедур называются иерархическими уровнями проектирования.

В машиностроении базовые элементы представлены деталями: винт, шпонка, вал, зубчатое колесо и т.д. Это нижний уровень, на нем системами являются сборочные единицы: редуктор, двигатель, тормоз, соединительные муфты и т.п. Базовыми элементами могут быть не только детали, но и объекты. состоящие из многих деталей и получаемые как законченные комплектующие изделия (подшипники, реле и т.п.).

Сборочные единицы являются элементами агрегатов (комплексов) - систем следующего иерархического уровня (механизмы подъема, передвижения, поворота, изменения вылета грузоподъемного крана, его металлоконструкция, системы управления и диагностики и т.п.)

На следующем иерархическом уровне может рассматриваться машина в целом, на более высоких уровнях - комплексы машин, объединяемые в производственные образования.

При рассмотрении технологических процессов в машиностроении наиболее общее, но и наименее детальное описание представляется принципиальной схемой технологического процесса. На следующем, более низком иерархическом уровне описываются маршруты обработки (маршрутная технология) как системы, состоящие из элементов - технологических операций. Далее выделяются уровни описаний операционной технологии и управляющих программ.
^

1.4 Стадии, этапы и процедуры проектирования


В проектировании принято выделять стадии научно-исследовательских работ, опытно-конструкторских работ, технического проекта, технического предложения, технического проекта, рабочего проекта, испытаний опытного образца.

На стадии научно - исследовательских работ изучаются потребности в получении новых изделий с заданным целевым назначением, исследуются физические, информационные, конструктивные и технологические принципы построения изделий и возможности реализации этих принципов, прогнозируются значения характеристик и параметров объектов. Результатом является формулировка технического задания на разработку объекта. Оно включает цель создания и назначение объекта, технические требования, режимы и условия работы, области применения, увязку параметров с типажом, информацию об экспериментальных работах, сравнительную оценку технического уровня и др. На основании технического задания разрабатывается техническое предложение - совокупность документов, отражающих технические решения, принятые в проекте. В него включаются результаты функционально-физического и стоимостного исследований, указания и обоснования по выполняемым функциям, физическим принципам действия, целесообразности использования тех или иных решений, сравнительная оценка этих решений по техническим, экономическим, технологическим, экологическим и другим показателям.

На стадии опытно-конструкторских работ создается эскизный проект изделия, представляющий собой совокупность графической и текстовой документации, на основании которой можно получить общее представление об устройстве, принципе работы, назначении, основных параметрах и габаритных размерах проектируемого изделия, о компоновке как машины в целом, так и ее основных узлов. При разработке эскизного проекта проверяются, конкретизируются и корректируются принципы и положения, установленные на стадии научно - исследовательских работ.

На стадии технического проекта разрабатывается более детализированная графическая и текстовая документация, дающая полное и окончательное представление об устройстве, компоновке машины и всех ее узлов, в технический проект включают все необходимые расчеты (динамические, прочностные и т.д.).

На стадии рабочего проекта создается полный комплект конструкторско-технологической документации, достаточный для изготовления объекта.
На стадии испытаний получают результаты, позволяющие выявить возможные ошибки и недоработки проекта, принимаются меры к их устранению.

В ходе проектирования вырабатываются проектные решения - описания объекта или его составной части, достаточные для рассмотрения и принятия заключения об окончании проектирования или путях его продолжения.

Часть проектирования, заканчивающаяся получением проектного решения, называется проектной процедурой. Выполнение одной или нескольких проектных процедур, объединенных по признаку принадлежности получаемых проектных решений к одному иерархическому уровню и (или) аспекту описаний, составляет этап проектирования.

На любой стадии или этапе проектирования может быть выявлена ошибочность или неоптимальность ранее принятых решений и, следовательно, необходимость или целесообразность их пересмотра. Подобные возвраты типичны для проектирования и обусловливают его итерационный характер.

В частности, может быть выявлена необходимость корректировки технического задания. В этом случае чередуются процедуры внешнего и внутреннего проектирования. Под внешним проектированием понимаются процедуры формирования или корректировки технического задания, под внутренним проектированием - процедуры реализации сформированного технического задания.

Различают нисходящее (сверху вниз) и восходящее (снизу вверх) проектирование. В первом задачи высоких иерархических уровней решаются прежде, чем задачи более низких иерархических уровней, во втором последовательность противоположная. Так, функциональное проектирование чаще является нисходящим, конструкторское - восходящим.



Рис. 1.4.1 Обобщенная схема процесса автоматизации проектирования
^

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2. 1 Обзор САПР


Традиционно, продукты САПР для машиностроения разделены на три класса: тяжелый, средний и легкий. Такая классификация сложилась исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами вот-вот сотрутся, они остаются, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям.

В результате сейчас в этой области имеется несколько мощных систем, своего рода “олигархов” мира САПР, стабильно развивающиеся продукты среднего класса и получившие массовое распространение недорогие “легкие” программы. Имеется и так называемая “внеклассовая прослойка общества”, роль которой выполняют различные специализированные решения.

^ Класс САПР

Продукт

Компания

Тяжелый

Unigraphics NX
CATIA
Pro/Engineer

UGS PLM Solutions (EDS)
Dassault Systemes/IBM
PTC

Средний

Зарубежные системы
SolidEdge
SolidWorks
Inventor и Mechanical Desktop
Cimatron
think3
CadKey
PowerSolutions
Отечественные продукты
КОМПАС(CAD/CAM/CAE/PDM)
T-Flex (CAD/CAM/CAE/PDM)
^ КРЕДО (CAE)


UGS PLM Solutions (EDS
SolidWorks
Autodesk

Cimatron
Think3 S.p.A.
CadKey
Delcam


"Аскон"

"Топ Системы"

НИЦ АСК

Легкий

AutoCAD
SurfCAM 2D
DataCAD
IntelliCAD
TurboCAD

Autodesk
Surfware
DataCAD
CADopia
IMSI


Специализированные

САПР




Промышленное проектирование

AutoPlant

Rebis (принадлежит фирме Bentley)

Строительное проектирование (железобетон)

Robot Millennium

RoboBAT

Архитектурное проектирование

Architectural Desktop

Autodesk


Табл. 2.1.1 Обзор САПР

^

2.1.1 ТяжелЫЕ САПР


Компьютерная технология призвана не автоматизировать традиционно существующие технологические звенья (так как это обычно не дает какого-либо эффекта, за исключением некоторого изменения условий труда), а принципиально изменить саму технологию проектирования и производства изделий. Только в этом случае можно ожидать существенного сокращения сроков создания изделий, снижения затрат на весь жизненный цикл изделия, повышения качества изделий.

Прежде всего, применительно 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 идеале в процессе проектирования и производства сложных и многокомпонентных изделий все участвующие в проектировании должны, работая одновременно и наблюдая работу друг друга, создавать сразу на компьютерах электронные модели деталей, узлов, агрегатов, систем и всего изделия в целом.



Рис. 2.1.1.1 Планетарный

При этом одновременно решать задачи концептуального необходимо проектирования, всевозможных видов инженерного анализа, моделирования ситуаций, а также компоновки изделия и формирования внешних обводов. Не дожидаясь полного окончания разработки нового изделия, эту информацию следует использовать для технологической подготовки производства и производства как такового. Кроме того, необходимо автоматизированно 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.

Для реализации именно компьютерной технологии проектирования и производства должны применяться системы автоматизированного проектирования инженерного анализа и технологической подготовки производства (CAD/CAE/CAM) высшего уровня, а также системы управления проектом (PDM — Product Data Management).

Что такое система CAD/CAE/CAM высшего уровня? Это такая система, которая, во-первых, обеспечивает весь цикл создания изделия от концептуальной идеи до реализации, а во-вторых (и это самое главное), создает проектно-технологическую среду для одновременной работы всех участников создания изделия с единой виртуальной электронной моделью этого изделия.



Рис. 2.1.1.2 Корпус буксирного судна

На Западе эта организационная философия обозначается аббревиатурой CAPE (Concurrent Art-to-Product Environment), что можно перевести как «Единая среда создания изделия от идеи до реализации». По существу, именно то, в какой степени система реализует указанную философию, и определяет уровень системы. Руководствуясь такой концепцией, можно резко сократить цикл создания изделия, повысить технический уровень проектов, избежать нестыковок и ошибок в изготовлении оснастки и самого изделия благодаря тому, что в подобном случае все данные взаимосвязаны и контролируемы.

В настоящее время на рынке осталось лишь 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.). Раньше мощных системы было больше, но после череды слияний и поглощений компаний, число пакетов сократилось.

Упомянутые компании — лидеры в области САПР, а их продукты занимают львиную долю рынка в денежном выражении. Главная особенность «тяжелых» САПР — обширные функциональные возможности, высокая производительность и стабильность работы — все это результат длительного развития. Однако, эти системы немолоды — CATIA появилась в 1981 г., Pro/Engineer — в 1988 г., а Unigraphics NX, хотя и вышла в 2002 г., является результатом слияния двух весьма почтенных по возрасту систем — Unigraphics и I-Deas, полученных фирмой EDS в результате приобретения компаний Unigraphics и SDRC. Все названные программы включают средства трехмерного твердотельного и поверхностного моделирования, а также модули структурного анализа и подготовки к производству, т. е. являются интегрированными пакетами CAD/CAM/CAE. Кроме того, 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, из справочников и нормативных источников.
Несмотря на то, что тяжелые системы стоят значительно дороже своих более «легких» собратьев (десятки тысяч долларов за одно рабочее место), затраты на их приобретение окупаются, особенно когда речь идет о сложном производстве, например машиностроении, двигателестроении, авиационной и аэрокосмической промышленности. Однако крупных клиентов, способных платить за САПР миллионы долларов не так много. По мнению аналитиков, этот сегмент рынка уже практически насыщен и поделен между «китами» индустрии. Сейчас производители средств автоматизации проектирования возлагают надежды на предприятия среднего и малого бизнеса, которых гораздо больше, чем промышленных гигантов. Для них предназначены системы среднего и легкого классов.

2.1.1.1. Unigraphics


Система Unigraphics в своем сегодняшнем виде — система достаточно молодая. Она имеет совершенную внутреннюю архитектуру. С 1993 года Unigraphics строится на ядре Рarasolid, которое в значительной степени определило сегодняшний отрыв системы от основных конкурентов. Это ядро реализует совершенно новые принципы геометрического моделирования, структуры сборок, обеспечивая гибкую параметризацию и полную ассоциативность. Ядро Parasolid уже приобрели многие компании для разработок собственных систем, и в настоящее время число инсталляций ядра Parasolid в разных системах составляет в мире 550000. Постепенно Parasolid фактически становится стандартом CAD/CAE/CAM-систем.

В 2002 году UGS PLM Solutions (EDS) выпустила систему, получившей название Unigraphics NX, которая получила самую высокую оценку аналитиков, как решение, которое в наибольшей степени отражает все наиболее современные и перспективные подходы к построению MCAD систем.

В настоящее время, система Unigraphics является универсальной интегрированной системой автоматизации проектирования и производства и, фактически, служит стандартом для САПР аэрокосмической, автомобильной, машиностроительной, медицинской и многих других отраслей промышленности, производящих высокотехнологичную и наукоемкую продукцию.

Unigraphics имеет единую внутреннюю базу данных для всех приложений системы, которая построена на принципе мастер-модели, обеспечивающей надежный систематизированный подход к созданию и проверке геометрии изделия и связанных с ней процессов. Это позволяет легко манипулировать большими сборками в среде параллельного инжиниринга. Внутри системы существует единая среда хранения данных, и нет абсолютно никаких конверторов, поэтому все данные ассоциативны через все приложения системы. Unigraphics имеет твердотельный моделлер с встроенной гибкой параметризацией и глубокой ассоциативностью — самый совершенный среди всех систем. Все модели, создаваемые в UG, являются автоматически параметризованными и в любой момент доступными для различного вида модификаций.



Рис. 2.1.1.1.1 Расчет рамы роликовой секции машины непрерывного литья заготовок

Причем параметризация — нежестко привязанная к порядку построения геометрии (как, например в системе Pro/Engineer), а гибкая, не заставляющая конструктора много раз переделывать геометрию в процессе моделирования и модификации, позволяющая в любой момент времени переопределять и перепривязывать связи, изменять порядок создания элементов в уже построенной модели. При этом средства создания жестко параметризованной геометрии в системе также присутствуют в полной мере, и в некоторых случаях это целесообразно. В системе не существует каких-либо внутрисистемных ограничений для конструктора. Например, внутри системы нет различий между объемным и листовым телом, поэтому с гранью твердого тела можно делать то же самое, что с поверхностью, а над листовыми телами (поверхностями) можно производить булевы операции, так что различие обусловливается только физическим смыслом.

Unigraphics — хорошо сбалансированная система. Она содержит все средства инженерного анализа, присущие универсальным системам.



Рис. 2.1.1.1.2 Стенд для настройки съемного блока машины непрерывного литья заготовок

Программное обеспечение UG в области программирования станков с ЧПУ обеспечивает функциональность на таком уровне, который недоступен для других систем. Позиции UG/CAM оцениваются в качестве мирового стандарта для всех других производителей NC-программ. Система содержит специализированные технологические приложения, функционирующие в единой базе данных Unigraphics, а значит, поддерживающие ассоциативность и целостность данных.

Немаловажным преимуществом системы является то, что она является единственной CAD/CAM/CAE системой верхнего уровня на рынке, которая имеет русский интерфейс и документацию на русском языке.

Одним из отличий Unigraphics от других продуктов на рынке САПР-систем является возможность использования на предприятии технологии KDA (Knowledge Driven Automation - автоматизация с использованием базы знаний). Предлагаемое решение позволяет объединить в единой системе процессы проектирования и знания, накопленные специалистами предприятия.

Использование мастер-процессов, специфичных для конкретных областей инженерной деятельности, дает огромный эффект за счет аккумулирования знаний о процессах в виде логической последовательности действий с определенными параметрами. Яркими примерами реализации мастер-процессов в Unigraphics являются модули UG/Mold Wizard и UG/Die Engineering позволяющие сократить время проектирования сложных литьевых форм и штампов в несколько раз.

Система Unigraphics имеет модульную структуру. Различное сочетание модулей позволяет выбрать конфигурацию, наиболее полно отвечающую требованиям конкретного предприятия.

Однако главным преимуществом системы Unigraphics является возможность в наибольшей степени, по сравнению с любой другой системой, создать полное цифровое представление сложных многокомпонентных изделий и организовать параллельное проектирование. Поскольку в процессе проектирования постоянно приходится проводить изменения, необходимо, чтобы система позволяла осуществлять изменения на всем дереве создаваемой цифровой модели многокомпонентного изделия. Эта задача очень сложна, и здесь недостаточно только наличия параметризации. Для этого в Unigraphics существует инженерная технология WAVE (What if Alternative Value Engineering), предназначенная для целевого управления глобальными модификациями, проводимыми в больших сборках сложных изделий. WAVE позволяет создавать любые ассоциативные структуры, осуществлять анализ ассоциативных связей и управлять их статусом, проводить оптимизации на концептуальной упрощенной электронной модели изделия и проводить управляемую трансляцию изменений в результате оптимизации на детальную электронную модель сколь угодно сложного изделия. Сочетание в системе UG гибкой параметризации, структуры организации сборок и технологии WAVE действительно позволяет реализовать даже на уровне CAD/CAE/CAM-системы процесс проектирования в параллельном режиме, c созданием единой виртуальной цифровой модели. Используя создаваемую с помощью WAVE ассоциативную структуру в Unigraphics, возможно даже реализовать процесс утверждения, после которого утвержденная модель попадает в виртуальную цифровую модель общего доступа. Это — уникальное качество системы. Поэтому взаимодействие Unigraphics с PDM-системой строится на более высоком уровне.

Особенно глубокая интеграция системы UG реализована с PDM-системой iMAN, (также продукт компании Unigraphics Solutions). iMAN — полнофункциональная и легко настраиваемая система PDM, позволяющая управлять всеми знаниями об изделии и процедурами как на стадии проектирования и производства, так и на стадии эксплуатации и утилизации. Графические интерфейсы в iMAN используют современные решения Web-технологий, что дает оптимальное использование Internet- и Intranet-технологий. iMAN является системой PDM, реально работающей на российских предприятиях.

Еще одно ценное качество системы Unigraphics — интеграция с системой среднего уровня Solid Edge. В настоящее время обе системы имеют одинаковый интерфейс (Microsoft). Solid Edge сама имеет мощный моделинг, включающий твердотельное и поверхностное моделирование, очень хорошие средства проектирования листовых деталей, проектирования трубопроводов, возможность создания сборок с ассоциативными связями геометрии одного компонента с геометрией другого. С системой Solid Edge поставляются библиотеки стандартных элементов. Система позволяет создавать чертежи в соответствии с ЕСКД, имеет полную русскую локализацию, описание на русском языке, а также совершенную обучающую программу на русском языке. При этом система Solid Edge обладает уникальной интеграцией с системой высшего уровня Unigraphics. В UG можно открыть файл Solid Edge и наоборот. Детали и сборки, созданные в Solid Edge, могут входить в сборку Unigraphics c сохранением ассоциативности, а элементы, созданные в UG, могут входить в сборку Solid Edge также с сохранением ассоциативности. Таким образом, кроме решения самостоятельных задач, Solid Edge можно использовать для расширения фронта моделирования сложных изделий, проектируемых в Unigraphics, или в Solid Edge можно оформлять чертеж на изделие, созданное в UG. При изменении этого изделия в Unigraphics чертеж в Solid Edge обновится автоматически. На основе такого двухуровневого комплекса полностью обеспечивается концепция единой среды разработки изделия.
^

2.1.2 Средний класс САПР


В мире САПР средний класс возник позднее двух остальных — в начале 90-х. До этого средствами трехмерного твердотельного моделирования обладали лишь дорогие тяжелые системы, а легкие программы служили для двумерного черчения. 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. Они произвели революционный переворот в мире САПР, открыв небольшим конструкторским организациям путь для перехода от двумерного к трехмерному проектированию.



Рис. 2.1.2.1 Тенденции развития мирового рынка САПР

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 настоящее время Parasolid принадлежит фирме EDS, а ACIS — компании Dassault, которые продают лицензии на их использование всем желающим. Таких желающих немало — эти ядра составляют основу более сотни САПР, а число проданных лицензий перевалило за миллион. Успех понятен — ведь использование готового ядра избавляет разработчиков системы от решения трудоемких задач твердотельного моделирования и позволяет сосредоточиться на пользовательском интерфейсе и других функциях. Впрочем, это не значит, что все САПР среднего класса построены на базе этих механизмов. Многие компании ценят независимость и предпочитают разрабатывать собственные «движки».
К среднему классу аналитики относят системы стоимостью порядка 5—6 тыс. долл. за рабочее место (цены в США). Для сравнения: у тяжелых САПР рабочее место обходится примерно в 20 тыс. долл., но в последнее время поставщики выпустили облегченные версии продуктов, которые стоят дешевле.

По прогнозу аналитической компании Daratech рост среднего класса будет продолжаться, и предполагается, что до 2008-го рынок будет увеличиваться на 11% в год. Причина такой положительной динамики состоит в активном притоке новых пользователей из обоих смежных лагерей — тяжелых и легких систем. Так, по мнению аналитиков, сейчас становится все больше производителей, недовольных слабой окупаемостью своих инвестиций в дорогие продукты и ищущих более дешевые варианты. С другой стороны, глобализация, нарастание конкуренции и спад мировой экономики заставляют малые и средние предприятия переходить c двумерных САПР на трехмерные, чтобы ускорить выпуск новых изделий в продажу и повысить их качество. Процесс перехода подстегивает улучшение совместимости между 2D- и 3D-системами и увеличение преимуществ САПР среднего класса для повышения производительности труда.

 

 

Рис. 2.1.2.2 Возможности ведущих САПР среднего класса

  У средних САПР сейчас существует обширный круг потенциальных потребителей, и они вольно или под давлением рынка будут вынуждены рано или поздно их внедрить. На руку “середнякам” играет и расширение функциональных возможностей этих продуктов. В результате у предприятий, которые хотят получить надежный инструмент для трехмерного моделирования, но могут обойтись без высокоразвитых средств тяжелых САПР, появились дополнительные варианты для выбора ПО. Ведь раньше поставщики утверждали, что средние САПР обладают 80% функций тяжелых продуктов, а их цена составляет всего 20% от стоимости дорогих систем. Теперь, считают аналитики из Daratech, по возможностям “середняки” приближаются к 90%, а по стоимости — к 50%.
Безусловно, даже этот 10%-ный разрыв нельзя сбрасывать со счетов. Например, предприятиям автомобильной и авиакосмической промышленности крайне необходим передовой функционал, присущий только “тяжеловесам”. Поэтому различие между этими двумя классами существует и сохранится в течение обозримого будущего, так как разработчики и тех и других систем не сидят сложа руки, а будут и впредь совершенствовать свои продукты.

Пионером в области средних САПР стала компания SolidWorks. В 1993 г. она представила одноименный продукт, обладающий трехмерным геометрическим ядром, который, по утверждению создателей, по возможностям приближался к механизмам твердотельного моделирования тяжелых систем, но стоил гораздо дешевле. Вскоре примеру первопроходца последовала фирма Solid Edge, выпустившая одноименную САПР, а затем и Autodesk. Она сначала разработала трехмерную программу Mechanical Desktop на базе двумерной AutoCAD, а затем создала новое ПО Inventor. Помимо этих систем на рынке есть немало других САПР среднего класса, например think3, Cadkey, Alibre. Есть среди них и российские разработки. Так, компания АСКОН продвигает систему КОМПАС на базе собственного геометрического ядра, а фирма “Топ Системы” — программу T-Flex на основе ядра Parasolid, принадлежащего UGS. Они также прошли длительный путь развития и обзавелись встроенными средствами поверхностного моделирования, управления документами (PDM), технологической подготовки производства (CAM) и т. д., но при этом стоят существенно дешевле зарубежных аналогов и изначально ориентированы на отечественные стандарты и приемы проектирования.
^

2.1.2.1 Solid Edge


Solid Edge является признанным лидером на рынке 3-х мерных CAD-систем среднего уровня. Являясь недорогой системой, Solid Edge основан на том же ядре твердотельного моделирования, Parasolid, что и система высшего уровня Unigraphics.

Использование мощного ядра твердотельного моделирования и технологии STREAM, использующей принципы интеллектуального интерфейса, обуславливают сочетание эффективности системы с удивительной легкостью использования и обучения.

Полностью локализованный интерфейс Solid Edge в сочетании с интерактивным руководством позволяет пользователям самим освоить систему за самое короткое время. Про Solid Edge можно сказать, что система работает так, как думает конструктор!

Solid Edge поддерживает обе техники создания сборок: как "сверху-вниз" (сначала разрабатывается общее компоновочное решение изделия, определяются габариты его составных частей. Затем созданная схема детализируется), так и "снизу-вверх" (сначала создаются математические модели всех деталей, которые потом собираются в общую сборку.). Это существенно упрощает процесс проектирования сборок и позволяет конструктору выбирать наиболее оптимальный и естественный способ их построения.

Возможна одновременная работа нескольких конструкторов с одной сборкой (параллельное проектирование), при этом изменения, сделанные ими, становятся доступными для всех. Кроме этого, конструктора, выполняющие отдельные детали могут напрямую ссылаться на геометрию, определенную на уровне всей сборки.

Возможность задания ограничений на расположение деталей позволяет управлять геометрией сборки, используя ее физическую суть, а способность системы запоминать порядок ее построения и использовать его в аналогичных деталях сокращают время размещения деталей на 50%!

Solid Edge включает в себя набор мощных функций, ориентированных на проектирование деталей из пластмассового литья и листового материала. Встроенный модуль кинематических расчетов позволяет имитировать и анализировать работу механизмов.

Интегрированный в Solid Edge пакет Engineering Handbook обеспечивает проведение многих инженерных расчетов и позволяет автоматически создавать детали типа пружин, зубчатых колес, болтовых соединений и т.д.

Модуль Xpand3D автоматически создает твердотельную модель по ее двумерным проекциям, эту функцию в первую очередь оценят пользователи 2D-систем, так как она позволяет работать с чертежами деталей, импортированными из AutoCAD.

Во многих системах САПР разного уровня под взаимодействием понимается только передача геометрических данных о моделях. В связке CAD/CAM/CAE-системы Unigraphics с CAD-системой Solid Edge поддерживается полная ассоциативность и возможность обновления изменений в обоих направлениях.

Преимущества использования Solid Edge:

  • встроенная PDM система, способная надежно хранить данные и управлять всем циклом проектирования изделия;

  • понятный интерфейс;

  • мощная функциональность, построенная на одном ядре с Unigraphics;

  • ассоциативная связь с системой высшего уровня Unigraphics, предоставляющая предприятию возможности роста.

Применение:

Solid Edge применяется во многих отраслях промышленности: машиностроение, судостроение, авиация, нефтепереработка и др.
^

2.1.3 Легкие системы


Программы данной категории служат для двумерного черчения, поэтому их обычно называют электронной чертежной доской. К настоящему времени они пополнились некоторыми трехмерными возможностями, но не имеют средств параметрического моделирования, которыми обладают тяжелые и средние САПР.

Первая чертежная система Sketchpad была создана еще в начале 60-х годов, 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. Вслед за снижением стоимости оборудования последовал обвал цен и на САПР.

Пионером в этой области стала компания Autodesk, которая в 1983 г. выпустила САПР для ПК под названием AutoCAD. Успех был феноменальным — уже в 1987 г. было продано 100 тыс. копий AutoCAD, а сегодня это число превышает четыре миллиона. В результате Autodesk удалось отхватить изрядную долю рынка САПР, вытеснив тяжеловесов из сегмента программ для двумерного черчения. Примеру первопроходца последовали и остальные игроки. Так, в 1984 г. фирма Bently представила программу Microstation, которая стала основным конкурентом AutoCAD’а. Кроме них сейчас существует множество других «легких» САПР, включая DataCAD одноименной компании, TurboCAD фирмы IMSI, SurfCAM от Surfware и другие. Эти продукты проще и дешевле (100 — 4000 долл.) тяжелых и средних САПР, поэтому пользуются спросом, несмотря на нынешний экономический спад. В результате «легкие» системы стали самым распространенным продуктом автоматизации проектирования, своего рода «рабочей лошадкой» мира САПР.

ВЫВОДЫ

По единодушному мнению аналитиков, мировой рынок САПР достиг зрелости. Он бурно развивался и рос на протяжении последнего десятилетия прошлого века. Но к 2000 г. все предприятия, которым были нужны САПР, обзавелись ими, и найти новых пользователей стало трудно. А когда на Западе начался экономический спад, рост рынка САПР замедлился: по оценке аналитической компании Daratech, в 1999 г. объем продаж систем CAD/CAM/CAE за год вырос на 11,1%, в 2000 г. — на 4,7%, в 2001 г. — на 3,5%, а в 2002 г. — на 1,3%. Одновременно прекратился и рост оборотов ведущих поставщиков САПР. В Daratech подсчитали, что в 2002 г. объем рынка САПР составил 6,2 млрд. долл. (расходы пользователей на ПО и услуги), в 2003 г. объем продаж сократился на 4,5%.

Итак, на рубеже веков для рынка САПР наступил переломный момент. В такой ситуации обычно происходит слияние компаний и поиск новых направлений для роста. Пример — покупка компанией EDS в 2001 г. двух известных разработчиков тяжелых САПР — Unigraphics и SDRC. Эта сделка произвела в сегменте САПР настоящий фурор. Правда, сейчас успех покупки вызывает сомнения, так как EDS собирается продавать подразделение UGS PLM, образованное слиянием Unigraphics и SDRC. Что касается поиска новых направлений — сейчас ведущие поставщики активно продвигают концепцию PLM (Product Lifecycle Management), подразумевающую управление информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла. Внедрение PLM сулит предприятиям немало преимуществ, но влечет за собой расходы на закупку дополнительного ПО (например, систем управления инженерными данными — PDM) и реорганизацию проектных процессов.
Таким образом, развитие рынка САПР идет двумя путями — эволюционным и революционным. В свое время революционный переворот произвели первые САПР для ПК и системы среднего класса. Сейчас рынок развивается эволюционно: расширяются функциональные возможности продуктов, повышается производительность, упрощается использование. Но, возможно, вскоре нас ждет очередная революция. Аналитики из Cambashi считают, что это произойдет, когда поставщики САПР начнут использовать для хранения инженерных данных (чертежей, трехмерных моделей, списков материалов и т. д.) не файловые структуры, а стандартные базы данных SQL-типа. В результате инженерная информация станет структурированной, и управлять ею будет гораздо проще, чем теперь.

ЛИТЕРАТУРА



1. http://www.chertegey.net.ru

2. http://www.cosmos.rcnet.ru

3. http://www.lanit.ru

4. http://www.sapr.km.ru

5. http://www.autocad.ru

6. http://www.inventor.ru


Скачать файл (1191.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru