В каких областях используется компьютерное проектирование

Обновлено: 18.05.2024

Компьютерное проектирование — это использование возможностей компьютерного оборудования для автоматизации процессов проектирования.

Введение

Под системой автоматизированного проектирования или системой автоматизации проектных работ (САПР) понимается автоматизированная система, которая реализует информационную технологию осуществления проектировочных функций. Она является организационно-технической системой, которая предназначена для автоматизации проектировочных процессов, и состоит из специалистов и набора аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматизации его работы. Русскоязычный термин САПР объединяет в себе комплект классов программных систем, которые имеют отношение к автоматизации работы инженерных работников и других специалистов. Все классы обладают сформировавшимся англоязычным сокращением:

Выполнение операции черчения в двумерном формате и геометрическое проектирование в трёхмерном формате (CAD).
Выполнение инженерного анализа (CAE).
Выполнение технологической подготовки производства (CAPP).
Выполнение автоматизации производства.
Осуществление управления данными о продукте (PDM).
Реализация управления жизненным циклом продукта (PLM).

Цели реализации и задачи САПР

В границах жизненного цикла промышленного продукта, САПР призван решить проблемы автоматизации процессов проектных работ и производственной подготовки. Главной целью проектирования САПР является повышение уровня эффективности работы специалистов, а именно:

Уменьшение трудоёмкости формирования проектов и планов.
Уменьшение временных затрат на создание проектов.
Уменьшение финансовых затрат на проектирование и изготовление продукта, а также сокращение стоимости его эксплуатации.
Увеличение качественного и технико-экономического уровня итогов проектирования.
Уменьшение финансовых вложений, связанных с натурным моделированием и испытаниями.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Достижение целевых установок, намеченных при реализации САПР, возможно при помощи:

Автоматизированного формирования документов.
Обеспечения поддержки на уровне информации и реализации автоматизированного принятия решений.
Применения технологических возможностей параллельного проектирования.
Осуществления унифицированных проектных решений и проектировочных процессов.
Вторичного применения существующих проектных решений, информационных данных и наработок.
Проектирования на уровне стратегии.
Осуществление подмены натуральных испытаний и построения макетов математическими моделями на компьютерном оборудовании.
Повышения качественного уровня проектного управления.
Использования методик вариантных проектов и оптимизации.
Сокращение испытательных объёмов и доработки опытного образца за счёт увеличения степени достоверности проектных решений, что снижает временные затраты.

Основные принципы проектирования

Процесс проектирования представляет собой первый этап реализации нового продукта и состоит в формулировании и преобразовании начального отображения объекта в финальное описание на базе осуществления определённого объёма действий из исследовательской, расчётной и конструкторской сферы. Выполнение проектных работ, при которых решения про проекту вырабатываются при взаимодействии специалистов, электронно-вычислительных машин и комплекта программных и аппаратных средств, предназначенных для автоматизации его работы, является автоматизированным. Следует отметить, что ручное проектирование подразумевает отсутствие использования компьютерных возможностей, а автоматическое проектирование подразумевает отсутствие участия людей. Система, которая реализует процесс автоматизированного проектирования, является системой САПР.

При проектировании сложного объекта используются методики и принципы, приведённые в некоторых теориях и подходах. Самым общим подходом считается системный подход, идеи которого пронизывают разные методы по проектированию сложной системы. Главным принципом системного подхода является рассмотрение фрагментов явления или сложной системы, при учёте их взаимного влияния. Системный подход состоит из следующих процедур:

Определение структурной организации системы.
Выполнение типизации связей.
Формирование атрибутов.
Выполнение анализа валяния внешних факторов с учётом социальных, экономических и экологических последствий их работы.

Системы автоматизированного проектирования могут быть отнесены к самым сложным современным искусственным системам. Их формирование и эксплуатация возможны только на базе системного подхода.

Стадии проектирования

Стадиями проектирования являются самые большие фрагменты проектирования, рассматриваемого как процесс, развивающийся во времени. В общих случаях можно выделить следующие стадии процесса проектирования:

Стадия, определяемая как научно-исследовательские работы (НИР).
Стадия эскизного проектирования или опытно-конструкторских работ (ОКР).
Стадия технического или рабочего проекта.
Стадия испытания опытного образца или опытной партии.

Стадия НИР является пред проектным исследованием или стадией технических предложений. Естественно, при выполнении переключения на следующую стадию растёт уровень подробности, и точность доработки проекта. На стадии рабочего проекта уровень готовности проекта становится уже достаточным для реализации опытного или даже серийного образца.

Техническое задание (ТЗ) считается первой, базовой документацией. Оно является отображением технических и технико-экономических параметров будущего продукта, задаёт главные характеристики изделия и принципы его действия. Условия ТЗ базируются на передовых технических и научных достижениях, а также на научно-исследовательских и экспериментальных разработках.

Широкое использование интраоральных оптических оттисков и постоянное совершенствование программного обеспечения для стоматологического автоматизированного проектирования (САПР) сегодня позволяют практикующему врачу управлять различными видами клинических ситуаций, от самых простых до самых сложных, используя различные типы специализированного оборудования (камеры программного обеспечения, процессоры и, в последнее время, 3D-принтеры) в рамках полностью цифрового рабочего процесса.

Методы сканирования с использованием интраоральных сканеров дают впечатления, сопоставимые с теми, которые получены на традиционном оборудовании с точки зрения клинической точности, поскольку они устраняют ошибки, вызванные пользователем, сокращают время и затраты на обработку информации, а также повышают удовлетворенность пациентов и их комфорт.

Принято различать прямое компьютерное проектирование/компьютерное производство (CAD / CAM), в котором все этапы (оптический слепок, CAD, CAM) осуществляются на практике полупрямым методом. Цифровой слепок передается через Интернет зубному технику для изготовления напрямую. Когда коронки и мостовидные протезы изготавливаются с использованием полупрямого CAD/CAM, это обычно включает в себя использование временного протеза. Временный мостик сохраняется, в то время как окончательный протез изготавливается в лаборатории.

Это помогает с точки зрения поддержания эстетических и функциональных факторов, а в случае адаптации к жизненно важным зубам, он защищает жизнеспособность пульпы и снижает болевые ощущения между сеансами. Терапевтические цели временных корректировок CAD/CAM аналогичны целям обычных методов изготовления. Временный неподвижный протез предназначен для улучшения эстетики, стабилизации и функционирования в течение ограниченного периода времени, после чего он заменяется на окончательный протез.

Часто такие протезы используются для оказания помощи в определении терапевтической эффективности конкретного плана лечения или функции планируемого окончательного протеза. Необходимо выполнить следующие требования:

1. биологические требования: защита пульпы; поддержание и способствование периодонтальному здоровью; обеспечение удобства, поддержание положения зуба; и защита остальной структуры зуба;

2. механические требования: сопротивление функциональной нагрузке и сопротивление усилиям удаления без разрушения;

3. эстетические требования: принятие естественной формы зуба (эффект хамелеона).

Материалы, используемые в CAD / CAM, более устойчивы к разрушению. Они чрезвычайно эстетичны и позволяют ремонт или модификацию непосредственно на месте лечения. Возможность изготовления временных протезов с оптимальными, более предсказуемыми диапазонами регулировки представляет наибольший интерес с точки зрения контроля зубного налета, здоровья десен. Эстетика и выбор достаточно стойких реставрационных материалов являются важными факторами, которые необходимо учитывать, особенно при среднесрочной или долгосрочной временной эстетической реставрации.

В обычной технике коронку или мостик можно приготовить на основе воска или самоотлива, используя слепок, взятый до подготовки. При помощи интраорального сканера результат переносится в CAD/CAM систему.

Трехмерная печать представляет собой аддитивный метод путем нанесения последовательных слоев до достижения нужной формы. Стереолитография (SLA) была изобретена в 1980-х годах и включает отвердение жидкой световой пломбы, помещенной в лоток путем фотополимеризации, с помощью лазера, который создает объект слой за слоем. Аналогичная технология трехмерной печати, используемая для изготовления временных зубных коронок, известна как цифровая обработка света (DLP), в которой вместо лазера используется проектор. Цифровая проекция трехмерной формы зуба на жидкую среду позволяет наложить последовательные слои путем светоотвердения смолы.

За последние несколько лет трехмерная печать была использована в различных областях стоматологии: хирургические направления, изготовление моделей, изготовление выжженных смоляных или восковых заготовок, анатомические модели для планирования операции или для исследовательских целей, эстетические прототипы (макеты), съемные протезы.

Совсем недавно материалы, используемые в трехмерной печати временных коронок и мостов, были созданы и в настоящее время успешно используются наряду с интраоральными сканерами.

Практикующие врачи обычно используют несколько методов для изготовления временных протезов: они преобразуют изготовленные на заказ коронки (формы ацетата целлюлозы или поликарбоната), материалы для реставрации, выполняются из полимеров.

Компьютерное проектирование ( САПР ) - это использование компьютеров (или рабочие станции ), чтобы помочь в создании, модификации, анализе или оптимизациипроекта. Программное обеспечение САПР используется для повышения продуктивности проектировщика, улучшения качества проектирования, улучшения взаимодействия с помощью документации и для создания базы данных для производства. Проекты, созданные с помощью программного обеспечения САПР, помогают защитить продукты и изобретения при использовании впатентныхзаявках. Вывод САПР часто бывает в виде электронных файлов для печати, обработки или других производственных операций. Также используется терминCADD(для компьютерногопроектирования и черчения).

Его использование при проектировании электронных систем известно как автоматизация проектирования электроники ( EDA ). В механическом проектировании это известно как автоматизация механического проектирования ( MDA ) или автоматизированное черчение ( CAD ), которое включает в себя процесс создания технического чертежа с использованием компьютерного программного обеспечения .

Программное обеспечение САПР для механического проектирования использует либо векторную графику для изображения объектов традиционного черчения, либо может также создавать растровую графику, отображающую общий вид спроектированных объектов. Однако здесь речь идет не только о формах. Как и в ручном разработке в технических и инженерных чертежей , выход CAD должен передать информацию, например, материалов , процессов , размеров и допусков , в соответствии с приложением конкретных конвенций.

CAD может использоваться для проектирования кривых и фигур в двухмерном (2D) пространстве; или кривые, поверхности и твердые тела в трехмерном (3D) пространстве.

САПР - это важное промышленное искусство, широко используемое во многих приложениях, включая автомобилестроение , судостроение и аэрокосмическую промышленность, промышленное и архитектурное проектирование , протезирование и многие другие. CAD также широко используется для создания компьютерной анимации для спецэффектов в фильмах, рекламных и технических руководствах, часто называемых созданием цифрового контента DCC . Современное повсеместное распространение и мощность компьютеров означает, что даже флаконы для духов и дозаторы шампуня разрабатываются с использованием технологий, о которых инженеры 60-х годов не слышали. Из-за своего огромного экономического значения САПР является основной движущей силой исследований в области вычислительной геометрии , компьютерной графики (как аппаратного, так и программного обеспечения) и дискретной дифференциальной геометрии .

В частности, проектирование геометрических моделей для форм объектов иногда называют компьютерным геометрическим дизайном ( CAGD ).

СОДЕРЖАНИЕ

История

Обзор программного обеспечения САПР

Начиная примерно с середины 1960-х годов, с появлением IBM Drafting System, системы автоматизированного проектирования стали предоставлять больше возможностей, чем просто возможность воспроизводить черчение вручную с электронным черчением, рентабельность перехода компаний на САПР стала очевидной. Преимущества систем САПР по сравнению с ручным черчением - это возможности, которые сегодня часто воспринимаются как должное для компьютерных систем; автоматическое создание ведомостей материалов , автоматическая компоновка в интегральных схемах , проверка помех и многое другое. В конце концов, САПР предоставил проектировщику возможность выполнять инженерные расчеты. Во время этого перехода расчеты по-прежнему выполнялись либо вручную, либо теми людьми, которые могли запускать компьютерные программы. CAD был революционным изменением в машиностроительной отрасли, где чертежники, дизайнеры и инженеры начали сливаться. Это не привело к упразднению отделов, а скорее к объединению отделов и предоставлению полномочий чертежникам, дизайнерам и инженерам. САПР - это пример всепроникающего влияния компьютеров на отрасль. Текущие пакеты программного обеспечения для автоматизированного проектирования варьируются от систем 2D- векторного черчения до средств трехмерного твердотельного и поверхностного моделирования. Современные пакеты САПР также часто позволяют вращение в трех измерениях, что позволяет рассматривать проектируемый объект под любым желаемым углом, даже если смотреть изнутри наружу. Некоторое программное обеспечение САПР поддерживает динамическое математическое моделирование.

Технология CAD используется при проектировании инструментов и оборудования, а также при проектировании и проектировании всех типов зданий, от небольших жилых домов (домов) до крупнейших коммерческих и промышленных сооружений (больниц и заводов).

САПР в основном используется для детального проектирования 3D-моделей или 2D-чертежей физических компонентов, но он также используется на протяжении всего процесса проектирования, от концептуального проектирования и компоновки продуктов, через прочностный и динамический анализ сборок до определения методов производства компонентов. Его также можно использовать для проектирования таких объектов, как ювелирные изделия, мебель, бытовая техника и т. Д. Кроме того, многие приложения САПР теперь предлагают расширенные возможности рендеринга и анимации, чтобы инженеры могли лучше визуализировать дизайн своих продуктов. 4D BIM - это тип виртуального моделирования строительства, включающий информацию о времени или графике для управления проектом.

САПР стало особенно важной технологией в рамках компьютерных технологий , с такими преимуществами, как более низкие затраты на разработку продукта и значительно сокращенный цикл проектирования . САПР позволяет дизайнерам макетировать и разрабатывать работу на экране, распечатывать ее и сохранять для будущего редактирования, экономя время на своих чертежах.

Использует

Компьютерное проектирование - это один из многих инструментов, используемых инженерами и дизайнерами, и он используется по-разному в зависимости от профессии пользователя и типа рассматриваемого программного обеспечения.

CAD является частью всей деятельности по разработке цифровых продуктов (DPD) в рамках процессов управления жизненным циклом продукта (PLM) и поэтому используется вместе с другими инструментами, которые представляют собой либо интегрированные модули, либо автономные продукты, такие как:

Компьютерное проектирование (CAE) и анализ методом конечных элементов (FEA, FEM)
Автоматизированное производство (CAM), включая инструкции для станков с числовым программным управлением (ЧПУ)
Фотореалистичный рендеринг и моделирование движения.
Управление документами и контроль версий с использованием управления данными о продукте (PDM)

САПР также используется для точного создания фото-симуляций, которые часто требуются при подготовке отчетов о воздействии на окружающую среду, в которых автоматизированные проекты предполагаемых зданий накладываются на фотографии существующей среды, чтобы представить, каким будет этот регион, где предлагаемые объекты разрешены к строительству. Возможное перекрытие обзорных коридоров и теневые исследования также часто анализируются с помощью САПР.

CAD также оказался полезным для инженеров. Использование четырех свойств: история, функции, параметризация и ограничения высокого уровня. Историю строительства можно использовать для анализа личных характеристик модели и работы с отдельной областью, а не со всей моделью. Параметры и ограничения могут использоваться для определения размера, формы и других свойств различных элементов моделирования. Функции системы CAD могут использоваться для различных инструментов для измерения, таких как предел прочности на разрыв, предел текучести, электрические или электромагнитные свойства. Также его напряжение, деформация, время или то, как элемент подвергается воздействию при определенных температурах и т. Д.

Простая процедура воссоздания твердотельной модели из 2D-эскизов.

Существует несколько различных типов САПР, каждый из которых требует от оператора по-разному думать о том, как их использовать, и разрабатывать свои виртуальные компоненты для каждого по-своему.

Есть много производителей низкопроизводительных 2D-систем, включая ряд бесплатных программ с открытым исходным кодом. Они обеспечивают подход к процессу рисования без всякой суеты, связанной с масштабированием и размещением на чертежном листе, которые сопровождали рисование вручную, поскольку их можно отрегулировать по мере необходимости во время создания окончательного проекта.

Трехмерный каркас - это, по сути, расширение двухмерного черчения (сегодня нечасто используется). Каждую линию нужно вручную вставить в чертеж. Конечный продукт не имеет связанных с ним массовых свойств и не может иметь элементы, непосредственно добавляемые к нему, например отверстия. Оператор подходит к ним аналогично 2D-системам, хотя многие 3D-системы позволяют использовать каркасную модель для создания окончательных видов инженерных чертежей.

Трехмерные «тупые» тела создаются аналогично манипуляциям с объектами реального мира (сегодня это не так часто). Основные трехмерные геометрические формы (призмы, цилиндры, сферы, прямоугольники) имеют твердые объемы, добавленные или вычитаемые из них, как при сборке или разрезании реальных объектов. Двумерные проекционные виды можно легко создать из моделей. Базовые 3D-тела обычно не включают в себя инструменты, позволяющие легко разрешать движение компонентов, устанавливать ограничения на их движение или определять пересечение между компонентами.

Существует два типа твердотельного 3D- моделирования.

Параметрическое моделирование позволяет оператору использовать то, что называется «замыслом проекта». Объекты и функции создаются с возможностью изменения. Любые будущие модификации могут быть внесены путем изменения способа создания исходной детали. Если элемент должен был располагаться из центра детали, оператор должен располагать его из центра модели. Элемент может быть расположен с использованием любого геометрического объекта, уже имеющегося в детали, но такое случайное размещение нарушит замысел проекта. Если оператор проектирует деталь так, как она функционирует, разработчик параметрического моделирования может вносить изменения в деталь, сохраняя геометрические и функциональные связи.
Прямое или явное моделирование дает возможность редактировать геометрию без дерева истории. При прямом моделировании, как только эскиз используется для создания геометрии, эскиз включается в новую геометрию, и дизайнер просто изменяет геометрию, не нуждаясь в исходном эскизе. Как и в случае с параметрическим моделированием, прямое моделирование может включать взаимосвязи между выбранной геометрией (например, касательность, соосность).

Топовые системы предлагают возможность включать в дизайн более органичные, эстетические и эргономические элементы. Моделирование поверхностей произвольной формы часто комбинируется с твердотельными телами, что позволяет проектировщику создавать продукты, которые соответствуют форме и визуальным требованиям человека, а также взаимодействуют с машиной.

Технология

Первоначально программное обеспечение для САПР разрабатывалось с использованием компьютерных языков, таких как Fortran , ALGOL, но с развитием методов объектно-ориентированного программирования это радикально изменилось. Типичное современное параметрическое моделирование на основе функций и системы поверхностей произвольной формы построены на основе ряда ключевых модулей C со своими собственными API . Систему САПР можно рассматривать как созданную на основе взаимодействия графического интерфейса пользователя (GUI) с данными геометрии NURBS или представления границ (B-rep) через ядро геометрического моделирования . Механизм ограничения геометрии также может использоваться для управления ассоциативными отношениями между геометрией, например геометрией каркаса в эскизе или компонентами в сборке.

Неожиданные возможности этих ассоциативных отношений привели к новой форме прототипирования, называемой цифровым прототипированием . В отличие от физических прототипов, которые требуют времени на изготовление конструкции. При этом модели САПР могут быть сгенерированы компьютером после того, как физический прототип будет отсканирован с помощью промышленного компьютерного томографа . В зависимости от характера бизнеса цифровые или физические прототипы могут быть изначально выбраны в соответствии с конкретными потребностями.

Сегодня системы CAD существуют для всех основных платформ ( Windows , Linux , UNIX и Mac OS X ); некоторые пакеты поддерживают несколько платформ.

В настоящее время для большинства программ САПР не требуется специального оборудования. Однако некоторые системы САПР могут выполнять задачи, требующие большого количества вычислений и графики , поэтому можно рекомендовать современную видеокарту , высокоскоростные (и, возможно, несколько) процессоров и большой объем оперативной памяти .

Человеко-машинный интерфейс обычно осуществляется с помощью компьютерной мыши, но также может осуществляться с помощью пера и оцифрованного графического планшета . Манипуляция видом модели на экране также иногда выполняется с помощью Spacemouse / SpaceBall . Некоторые системы также поддерживают стереоскопические очки для просмотра 3D-модели . Технологии, которые в прошлом ограничивались более крупными установками или специализированными приложениями, стали доступны широкому кругу пользователей. К ним относятся ПЕЩЕРА или гексаметилдисилазаны и интерактивные устройства , такие как движение зондирование технология

Программное обеспечение

Программное обеспечение САПР позволяет инженерам и архитекторам проектировать, проверять и управлять инженерными проектами в рамках интегрированного графического пользовательского интерфейса (GUI) на персональной компьютерной системе. Большинство приложений поддерживают твердотельное моделирование с граничным представлением (B-Rep) и геометрию NURBS и позволяют публиковать то же самое в различных форматах. Ядро геометрического моделирования является программным компонентом , который обеспечивает твердое моделирование и поверхностные особенности моделирования для приложений САПР.

Согласно рыночной статистике, коммерческое программное обеспечение от Autodesk, Dassault Systems, Siemens PLM Software и PTC доминирует в индустрии САПР. Ниже приводится список основных приложений САПР, сгруппированных по статистике использования.

Чтобы понять, что такое САПР и для чего он нужен в работе, узнаем, как расшифровывается аббревиатура программы – это система автоматизированного проектирования. В этой статье мы узнаем, как появилось и развивалось это программное обеспечение, какие возможности оно открывает для конструирования, и чем отличаются его разновидности.

История создания САПР

Англоязычный вариант названия – CAD, то есть Computer Aided Design. Изначально разработчики добивались плотного взаимодействия человеческих ресурсов и возможностей электронно-вычислительных машин. Путь достижения этой цели короток – существование платформ не длится и полвека. Условно весь период развития можно разбить на три части:

1970-е годы. В это время появилась уверенность, что проектирование теоретически подвергается компьютеризации. Сфера деятельности машины была невелика, в основном упор делался на возможности автоматического черчения. Такие программы получили название САЧ.
1980-е годы ознаменовались появлением микрокомпьютеров, поэтому все силы уходили на создание систем для них. Также этот период положил начало объемному 3D-моделированию с возможностью передачи данных.
1990-е годы окончили формирование базовых понятий САПРа и устранения ошибок и погрешностей. В частности, было убрано препятствие при передаче файла в одном формате на другую компьютерную систему. Когда производители пришли к единому образцу, применение платформы стало доступнее и популярнее.

С тех пор создатели только совершенствуют модели, укомплектовывают новыми функциями и облегчают работу с ними.

Можно назвать следующие ступени эволюции программы:

работа с радиотехникой и электроникой на примитивном уровне в США, 50-е – начало 60-х годов;
схематическое конструирование радиоэлектроники и интегральных схем в СССР, 60-е годы;
первый шаг в развитии автоматизированного машиностроения – создание графической системы «Sketchpad» ученым Сазерлендом в 1963 г.;
появление кривых линий и моделей неправильной формы – 1970 г.;
в 1982 году увидел свет первый продукт компании «Autodesk» – AutoCAD, ставший первым и самым популярным САПРом для инженера.

С этого момента все производители программного обеспечения пытаются превзойти по качеству первоначальный вариант, нужно отметить, что качество некоторых аналогов Автокада уже завоевало почетное место на компьютерном рынке. Альтернативой распространенной платформе является продукт компании ZWSOFT – ZWCAD. Это новейшие технологии в сочетании с классикой систем автоматического проектирования: удобный дизайн, совместимость с форматами других программ, широкие возможности расчета, конструирования и проверки продукта в работе. Невысокая цена в сочетании с отличным качеством делает платформу востребованной во всем мире, тем более, что она переведена на многие языки. Компания предлагает возможность бесплатно протестировать пробный пакет, тем самым давая инженерам шанс «распробовать» аналог Автокада.
Мы много говорили о пользе автоматического проектирования, в чем именно она состоит?

Просмотрщик 3D-моделей различных форматов c функциями редактирования и добавления комментариев Проектирование наружных инженерных сетей : водоснабжения, канализации, газоснабжения, теплоснабжения.

Возможности и области применения САПР

Основная цель разработки платформы – это повышение эффективности труда инженеров с помощью обеспечения взаимодействия с электронно-вычислительными машинами. Оно достигается следующими факторами:

облегчается процесс конструирования для сотрудников всех отраслей;
уменьшаются сроки завершения проектов в целом;
сокращается начальная стоимость работы проектирования за счет устранения издержек и оплаты многочасового труда работников;
улучшается качество готового продукта и каждого отдельного этапа;
практически убирается статья расходов на тестирование изделий и устранение погрешностей.
Такой результат достигается за счет ряда достоинств автоматизации:
обширная и доступная информационная база, заложенная в структуре программы;
автоматический сбор и классификация всех сопутствующих документов;
возможность системы параллельного конструирования и, соответственно, предоставления объема работ на текущий момент моделирования;
заложенная в программе библиотека готовых решений;
режим проверки и испытаний готового продукта путем математического моделирования;
подбор и предложение максимально выгодных методов моделирования при минимизации расходов;
сбор и классификация информации для наиболее выгодного управления предприятием.

Состав и структура САПР

Это обширная система, которая, не смотря на перевод, не полностью соответствует аббревиатуре CAD. В русскоязычный термин входят три базовых понятия:

CAE (Computer-aided engineering) – программа инженерного анализа, осуществляющая расчет данных.
CAD (Computer-Aided Design) – этап собственно проектирования и построения схем.
CAM (Computer-aided manufacturing) – модуль по управлению результатами деятельности двух предыдущих устройств.

На деле все три технологии взаимодействуют и дают возможности в одной программе осуществлять полный цикл конструирования объектов любой сложности.

Для создания САПРа были привлечены технологии из разных сфер:

основы телекоммуникаций;
методы вычислительных сетей;
широкое математическое обеспечение: от способов вычисления и статистики до элементов искусственного разума;
компьютерные технологии для обслуживания популярных операционных систем и основных языков программирования.

Система автоматизированного проектирования САПР – это программа, которая базируется на двух основных подсистемах: проектирование и обслуживание. С помощью первой осуществляется само построение схем, чертежей. Вторая служит для управления первой.

Вот основные составляющие модули:

Построение двумерных систем и геометрическое 3D-моделирование.
DesPM – Design Process Management – управление процессом конструирования.
PDM — Product Data Management – организация и оптимизация заложенных данных.
Диалоговый модуль – дает возможность эффективного общения пользователя с программой.
Совокупность технических средств – измерительные приборы и инвентарь для построения.
Математическая база, включающая в себя алгоритмы решения проблем и функции преображения данных.
Информационное обеспечение – энциклопедический набор знаний, к которому имеет доступ пользователь.
Языковая надстройка с возможностью перевода текста.
Базовая совокупность средств, необходимых при стандартных ситуациях проектирования.

Классификация САПР

Можно разделять все виды программ согласно следующим критериям:

по отраслевому назначению;
по цели использования;
по масштабам;
по форме основной подсистемы.

Разновидности ПО в зависимости от отрасли

MCAD – mechanical CAD – это сфера машиностроения любой сложности: от ракетных установок и автомобилей до примитивного тостера;
EDA или electronic CAD – это группа радиоэлектронных разработок, необходимая для разработки как целого проекта, так и его элементов: микросхем, плат и других деталей.
AEC СAD или CAAD – программное обеспечение для архитекторов и строителей. Используется для возведения зданий, строительства дорог и элементов инфраструктуры любой сложности.

Классификация по цели использования

Она повторяет три составляющих классического САПРа:

CAD – отвечает за проектирование и создание чертежей;
CAE – модуль для автоматических подсчетов и аналитических процессов;
CAM – подготовка производства и управление всей системой.

Они могут быть как воплощены в раздельных платформах, так и объединены в одной – это комбинированные программы. Также возможны надстройки с соответствующими функциями на базовой комплектации.

Отличия платформы по масштабу комплектации

Есть три типа, они характеризуются расположением от простого к сложному:

Нижний уровень отвечает за конструкторскую документацию. Используется в различных сферах деятельности, когда нужно подготовить отчетную смету.
Средний уровень отличается повышенным контролем за отчетность и возможностью построения 3D-моделей.
Высший уровень обеспечивает наиболее широкий спектр возможностей, сопровождая процесс создания изделия любой сложности от расчетных манипуляций до момента тестирования.

Виды программного обеспечения САПР по характеру базовой комплектации

На основе технической графической методики, двумерного и объемного моделирования. Они настроены на использование с целью проектирования объектов и взаимного расположения элементов схемы. Применяются в большинстве случаев в машиностроении.
На Системе Управления Базой Данных. Такие платформы ориентированы на математические расчеты, использование формул и алгоритмов, оперирование большим количеством информации. Чаще всего используются для создания бизнес-проектов и экономических выкладок.
На базе узкопрофильных модулей, необходимых для специализированных действий в той или иной сфере деятельности.
Интегрированные программные обеспечения, включающие в себя все предыдущие виды. Они сложнее в управлении, но обеспечивают широкий охват возможностей.

Примеры САПР-программ: системы автоматизированного проектирования в действии

Расскажем о наиболее популярных платформах, их плюсах и минусах.

Автокад

Еще недавно он занимал первую позицию на рынке систем конструирования. Софт был разработан еще в 1982 году американскими учеными, он сразу стал популярным, тем более, что на тот момент был уникальным средством компьютерного моделирования. AutoCAD предлагает возможности для инженеров всех сфер, в ее комплектации есть как широкий спектр инструментов, так и специальные модули для узкой профилизации, чтобы не загромождать интерфейс. Таким образом, можно купить наиболее удобную для работы версию. Другой вопрос – в какую сумму это обойдется.
Являясь самой популярной программой во всем мире, Автокад переведен на 18 языков, в частности, на русский. Нашим специалистам понятно все, кроме необходимой инструкции по применению. В своем арсенале продукт имеет десятки разновидностей и тысячи надстроек и модулей. Почему же сейчас все чаще ищут аналог этой системы САПР?

У платформы есть как верные защитники, так и противники. Для первых все приписываемые минусы – это лишь результат недостаточного освоения программы. Вторая группа видит следующие минусы:

Неудобная работа с таблицами. Привычные текстовые редакторы дают больше возможностей использовать этот примитивный способ передачи информации.
Трудность в освоении софта: большой функционал не всегда пригождается каждому пользователю, однако, загромождает интерфейс и приводит к путанице.
Невозможность корректного импортирования чертежей, выполненных в Автокаде, в другие ПО. Это не дает пользователем возможность продолжить работу с другого компьютера, на котором установлена другая система.
Производители уделяют много времени и сил на создание новых надстроек, однако, интерфейс побочных модулей зачастую не проработан.
Основным недостатком является завышенная ценовая политика. Для многих инженеров стоимость Автокада остается запредельной. Тем более редко его устанавливают студенты и начинающие проектировщики. Крупным компаниям тоже становится выгоднее покупать лицензии у производителей с хорошей системой корпоративных скидок.

Таким образом, появляется необходимость в поиске лучшего САПРа, который должен отвечать ряду требований:

оптимальный расширенный функционал, не уступающий возможностям популярного продукта;
приятный и удобный внешний вид, понятный интерфейс, удачное расположение инструментария;
нетрудная система обретения лицензии и последующего продления;
возможность обновлений и добавления профильных надстроек с расширенным специализированным комплектом функций;
легкое импортирование из одной программы в другую, совместимость форматов редактирования;
невысокая цена и система корпоративных скидок.

Какие платформы пришли на замену?

NanoCAD

Распространенный продукт российской компании NanoSoft. Большим плюсом является его родина, в связи с ней, Нанокад ориентирован на правила ГОСТа. Интерфейс остается полной имитацией работы в брендовом модуляторе. Соотносится с другими системами автоматического проектирования и легко импортируется за счет поддержания различных форматов. Имеет возможность доступа в библиотеку заготовленных схем и поддерживает обмен данными с системой NormaCS.

Из минусов выделяют нестабильную работу и частые сбои, долгую загрузку софта. И трудности при редактировании геометрии – затруднена работа со сплайнами и штриховками.

ZWCAD – лучший аналог Автокада

Компания ZWSOFT разработала программное обеспечение, которое обещает быть самым популярным на рынке систем автоматизированного проектирования. Продукт имеет следующие достоинства:

Привычный интерфейс и удобное меню с грамотным переводом на русский язык сделает работу в ЗВКАДе удобной.
Базовая комплектация имеет стандартный набор инструментов, необходимый для продуктивной деятельности инженера. Для узких специальностей компанией представлен ряд дополнительных модулей с расширенным функционалом.
Полная совместимость с другими ПО, в том числе, с Автокадом. Популярные форматы сохранения чертежей и, как правило, отсутствие проблем с результатами разработок в других софтах.
Поддержка как двумерных, так и трехмерных моделей.
Низкая цена и возможность покупки пакета лицензий для локального пользования.
Возможность протестировать демо-версию САПРа.
Консультация специалистов при покупке программы.

ZWCAD подойдет для работ разного уровня сложности как специалистами, так и новичками, студентами.

Выбор хорошей системы автоматического проектирования зависит от личных пожеланий инженера. Эта программа, с которой он будет проводить каждый свой рабочий день. Поэтому необходимо внимательно разобраться с возможностями, которые предлагает платформа.

Компас

Отечественный продукт компании АСКОН изначально планировался как программа для 3D-моделирования. Со временем появились дополнения, позволяющие вести в нем и всю сопутствующую документацию. Он также выигрывает в том, что запрограммирован на соблюдение стандартов ГОСТ. Но софт имеет ряд минусов. Формат чертежей, выполненных в Компасе, не поддерживается прочими схожими платформами. А также имеет скудные возможности в оформлении текста.

Читайте также: