Интегрированные САПР АСТПП

1 Введение. САПР. АСТПП. Интегрированные САПР/АСТПП........................................................ 2
1.1 Что такое САПР? Ступени развития САПР..................................................................................................... 2
1.2 Ступени развития САПР:........................................................................................................................................ 2
1.3 Достоинства САПР/АСТПП.................................................................................................................................... 4
1.4 Исправление ошибок................................................................................................................................................ 4
1.5 Резюме ............................................................................................................................................................................. 5
1.6 Процесс конструирования. Этапы. ..................................................................................................................... 5
1.7 Автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП) или (САМ) 5
1.8 Достоинства АСТПП................................................................................................................................................. 5
1.9 Интеграция средств САПР и АСТПП (САМ) в единый процесс.............................................................. 6
1.10 Тактическое значение применения интегрированных систем САПР/АСТТП (интегрированная система автоматизации - ИСА)............................................................................................................................................ 7
1.11 Смежные дисциплины ......................................................................................................................................... 8
2 Роль САПР/АСТПП в производственном цикле.............................................................................. 8
2.1 Стадии жизненного цикла изделия.................................................................................................................. 8
2.2 Роль САПР АСТПП в производственном цикле. ............................................................................................. 9
2.3 Традиционные области применения САПР/АСТПП ................................................................................... 10
2.3.1 Применение САПР – классификация............................................................................................................. 10
2.3.2 Вариантное конструирование........................................................................................................................ 10
2.3.3 Авиастроение:..................................................................................................................................................... 10
2.3.4 Судостроение:.................................................................................................................................................... 10
2.3.5 Электротехника................................................................................................................................................. 10
2.3.6 Строительство.................................................................................................................................................. 10
3 Технология параллельного проектирования......................................................................... 11
3.1 Последовательный подход (ПП) – П - технология................................................................................... 11
3.2 Концепция параллельного проектирования............................................................................................... 11
3.3 Проблемы внедрения C-технологий................................................................................................................ 12
4 Способы задания параметризованной геометрической модели......................... 13
4.1 Параметрическое конструирование............................................................................................................... 13
4.2 ПК с полным набором связей............................................................................................................................. 13
4.3 ПК с неполным набором связей........................................................................................................................ 14
4.4 Ассоциативная геометрия (АГ)........................................................................................................................ 14
4.5 Объектно-ориентированное моделирование (ООМ)............................................................................... 14
5 Система управления производственной информацией. PDM – системы....... 15
5.1 Что такое системы управления производственной информацией................................................. 15
5.2 EPD – полное электронное описание изделия........................................................................................... 16
5.3 CALS(Computer Added Layers Support)........................................................................................................ 16
6 Состав САПР. Программное обеспечение САПР......................................................................... 17
6.1 Программное обеспечение САПР..................................................................................................................... 18
6.2 Требования, которым должно удовлетворять ПО САПР .......................................................................... 18
6.3 Прикладное ПО.......................................................................................................................................................... 18
6.4 ПО, созданное пользователем (приложение)............................................................................................. 18
7 Средства двумерного черчения............................................................................................................ 18
8 3D моделирование............................................................................................................................................... 19
8.1 Каркасные модели.................................................................................................................................................. 19
8.2 Поверхностное моделирование....................................................................................................................... 20
8.3 Твердотельное моделирование (ТМ).............................................................................................................. 21
8.3.1 C-REP..................................................................................................................................................................... 21
8.3.2 B-REP (метод граничного представления).................................................................................................. 22
9 Системы автоматизированного анализа (CAE). Метод конечных элементов. 22
11 Эргономика и автоматизированные системы........................................................................ 24
9.1 Среднестатистический человек, антропометрия.................................................................................... 24
9.2 Взаимодействие человека и машины........................................................................................................... 24
9.3 Автоматизированное моделирование процесса взаимодействия человека и машины, применение эргономических пакетов....................................................................................................................................................... 25
1 Введение. САПР. АСТПП. Интегрированные САПР/АСТПП.
Словарь терминов:
CAD – computer Aided Design (САПР)
Общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия. (Твердотельные,3D). А также генерацию чертежных изделий и их сопровождений. Следует отличать что этот термин САПР по отношению промышленным системам имеет более широкое толкование чем CAD. Он включает в себя как CAD так и CAM и CAE.
CAM – Computer Aided Manufacturing. Общий термин для обозначения системы автоматизированной подготовки производства, общий термин для обозначения ПС подготовки информации для станков с ЧПУ. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, полученных из систем CAD.
CAE – Computer Aided Engineering. Система автоматического анализа проекта. Общий термин для обозначения информационного обеспечения условий автоматизированного анализа проекта, имеет целью обнаружение ошибок(прочностные расчеты) или оптимизация производственных возможностей.
PDM – Product Data Management. Система управления производственной информацией. Инструментальное средство, которое помогает администраторам, инженерам, конструкторам и так далее управлять как данными так и процессами разработки изделия на современных производственных предприятиях или группе смежных предприятий.
CAD/CAM/CAE/PDM = САПР
Прогресс науки и техники, потребности развивающегося общества в новых промышленных изделиях обусловлено необходимость выполнения проектных работ. Требование к качеству проектов, к срокам их выполнения становятся все более жесткими по мере увеличения сложности проектируемых объектов. Кроме того, темпы морального устаревания изделий сегодня таковы, что поставленные на конвейер новые образцы часто уже не соответствуют современным требованиям.
Осуществление этих требований стало возможным на основе широкого применения средств ЭВМ на всех этапах производства:
- Контроль проектирования, где зарождается исходная модель изделия, технологического проектирования.
- Проектирование организации управления производством с формированием данных о материальных и информационных потоках производства.
- Изготовление изделий путем выполнения операций над материальным объектом на основе созданной на предварительных этапах информации.
- Оценки качества изделия на основе сравнения требуемых и реальных характеристик.
К числу наиболее эффективных технологий САПР и АСТПП.
1.1 Что такое САПР? Ступени развития САПР.
Примеры использования были даже до того, как сформировался термин САПР.
В 1955-59 году в МТИ под руководством Росса была разработана система программирования АРТ (авт. прог. станки). АРТ дает возможность подготовки программ для станков с чипом, путем описания длины рабочего кода инструмента. В дальнейшем в процессе разработки систем подготовки программ для станков с чипом не задавать длину кода, а описывать саму деталь. В противоположность сегодняшнему понятию САПР, тогда понималась растущая возможность использования ЭВМ. САD придумал Cайзерленд. В настоящее время под САПР процесс проектирования с использованием машинной графики поддерживаемых пакетами ПО для решения на компьютерах аналитических квалификационных экономических и эргономических проблем связанных с проектной деятельностью.
Широкое применение САПР началось с использованием микроЭВМ. Лидером в разработке была фирма Computer Visual.
1.2 Ступени развития САПР:
1. В 70х годах были получены отдельные результаты, показавшие, что область проектирования в принципе поддается компьютеризации. В соответствии с веяниями времени в этот период основное внимание уделялось системам авт. черчения.
2. В 80-х годах внедрились микро и суперкомпьютеры и САПЧ (САП и черчения) стали доступны даже малым фирмам. Когда стол для черчения заменяется на дисплей то повышается скорость работы, повышается уровень опытного чертежника в 3 раза. На цветном дисплее в 3,5 раза. В это время поставщики АПЧ применяли не только авт. проектирования, но и моделирование 3D. Сначала в 3D были простые поверхности, затем твердотельные изображения.
3. В 90-е годы – период зрелости, осознаны многие реальные задачи практики, исправлены многие ошибки при разработки. Сейчас существуют вопросы интеграции возможности, позволяющих вести речь об автоматизации всего процесса проектирования, конструирования. Бурный рост функциональности АП с одновременным усложнением ряда ключевых функций и операций, связанных с распознаванием и обработки особенностей форм привел к тому, что на переднем плане стал интерфейс. Актуальны методы отката назад (roll back), которые восстанавливают конкретно проект, несмотря на ошибки как собственные, так и ошибки алгоритмов данных.
В наше время самыми актуальными стали вопросы, связанные с интеграцией разнообразных возможностей, позволяющей вести речь об автоматизации не отдельных элементов, а всего процесса проектирования, конструирования и производства. Бурный рост функциональности САПР с одновременным усложнением ряда функций, привело к тому, что на первом плане оказались проблемы пользовательского интерфейса.
Чрезвычайно актуальными являются методы отката назад, позволяющие восстановить корректный проект, несмотря на допущенные ошибки, происходящие из-за собственных неадекватных действий и из-за некорректных проектных данных.
В последнее время акцент снова сдвигается в сторону более автоматизированных систем САПР. В частности, с повышением мощности и эффективности отдельных фаз проектирования с использованием методов, как генетические алгоритмы, нейронные сети и системы баз данных.
Среди достижений последнего 10-летия следует отметить более отчетливое расслоение классов систем. Стало понятно, что поскольку в промышленности имеются большие предприятия, средние, и вообще мелкие, то и автоматизация для них должна быть разной. Сейчас на рынке CAD/CAM/CAE систем имеется большая гамма систем, различающихся по стоимости, по функциональности и по степени охвата проектно-технологической и производственной сферы предприятия.
3 градации систем:
1) Чертежно-ориентированные системы (появились первыми в 70-ые и продолжают использоваться). Это легкие системы для пользователей CAD начального уровня, имеющие урезанный набор функций. Цена до 1000$. Используются на ПК. К ним относятся AutoCad, ArchiCad, GraphicsCad, IsiCad, CadKey. В основном работают с 2d объектами.
2) Системы среднего уровня (до 8000$), требующие ПК высокого класса со специальным графическим оборудованием или младшие модели рабочих станций, или PISE- процессоры.
Это системы, позволяющие создавать электронную модель объекта в 3д пространстве, которая даст возможность решения задач моделирования вплоть до момента его изготовления. Примеры: Mechanical Desktop (Autodesk), PTI Modeler (Parametric Technology), Personal Designer (ComputerVision).
Personal Designer – ПП с широким набором функций для автоматического проектирования и подготовки конструкторской документации в областях механических приложений с достаточными возможностями для дальнейшего расширения. С помощью этого пакета можно разработать 3d геометрические модели, синтезировать и моделировать модели с помощью NURB- и Безье поверхностей, воспроизводить и контролировать разработанные конструкции, документировать разработанные изделия за счет создания высококачественных технических чертежей для процесса производства и монтажа в соответствие со стандартами DIN, ANSI, ISO.
Ценность этого пакета усиливается за счет внушительного количества ПП третьесторонних поставщиков, расширяющих функциональность.
Например, Personal Machinist дополняет этот пакет функциями для NK – программирования (станки с ЧПУ). Обе системы базируются на общей БД и используют один и тот же пользовательский интерфейс. Эти два пакета вместе представляют собой единственно полностью интегрированное CAD/CAM решение среди своего класса.
3) Системы старшего уровня. Обычно работают на рабочих станциях и графических серверах RISC/UNIX/NT Windows. Поддерживают полное электронное описание объекта, т.е. разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжение всего жизненного цикла объекта (включая: маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическая подготовка, производство, эксплуатация, ремонт и утилизация). Поэтому эти системы можно называть CAD/CAM/CAE/PDM системами. К таким относятся (I/EMS (Intergraph), CATIA(IBM), Pro/Engineer (Parametric Technology), CADDS 5 (Computer Vision), Euclid () ). CADDS5 – интегрированная инструментальная программная среда для автоматизации процессов проектирования и технологической подготовки изделий, которая включает в себя более 85 отдельных программных пакетов, функционально охватывает эскизное и рабочее проектирование, синтез геометрических моделей, инженерный анализ, разработку чертежно-конструкторской документации, подготовку к производству.
Благодаря своим функциональным возможностям CADDS5 позволяет выполнять разработку многих типов технических объектов, начиная от машиностроительных деталей, конструкций и отдельных изделий до таких изделий, как автомобили буровая платформа. Эта система относится к ряду тех систем, которые способны функционировать на практически любых технологических платформах аппаратных средств и взаимодействовать с другими прикладными программами, относящихся к областям CAD/CAM/CAE/PDM и ЧПУ-оборудованием. В CADDS5 поддерживаются все основные стандарты обмена (IGES, STEP, SET, DxF, AP1203/2/4 и др. специализированные стандарты). Имеются прямые трансляторы для обмена с другими САПР (CATIA и др.). CADDS5 поддерживает технологию параллельной работы разных проектно-технологических групп, согласованно выполняющих в рамках единой информационной модели операции проектирования, сборки, анализа, тестирования, проверки корректности модели и подготовки ее к производству. Позволяет в масштабах предприятия логически связывать информацию об изделии, обеспечивая быструю обработку и доступ к ней пользователя.
Современные тенденции требуют более автономной системы САПР. (Увеличение мощности эффективности отд. фаз проектирования с использованием методов ИИ: генетические алгоритмы, нейросети, системы на основе БЗ).
Самая актуальная проблема повышения надежности и устойчивости многих функций базисных геометрических алгоритмов.
1.3 Достоинства САПР/АСТПП
Сейчас термином САПР обозначают процесс проектирования с использованием сложных средств машинной графики, поддерживаемых пакетами прикладных программ для решения на компьютерах аналитических, квалификационных, экономических и эргономических проблем, связанных с проектной деятельностью.
Достоинства САПР:
1. Более быстрое выполнение чертежей (до 3 раз). Дисциплина работы с использованием САПР ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в сжатые сроки выпускать продукцию и быстрее реагировать на изменение рыночных конъектур.
2. Повышение точности выполнения. На чертежах, построенных с помощью системы САПР, место любой точки определено точно, а для увеличения достаточного просмотра элементов есть средство, называемое наезд, или zooming, позволяющее увеличивать или уменьшать любую часть данного чертежа в любое число раз. На изображение, над которым выполняется наезд, не накладывается практически никаких ограничений.
3. Повышение качества;
4. Возможность многократного использования чертежа. Запомненный чертеж может быть использован повторно для проектирования, когда в состав чертежа входит ряд компонентов, имеющих одинаковую форму. Память компьютера является также идеальным средством хранения библиотек, символов, стандартных компонентов и геометрических форм.
5. САПР обладает чертежными средствами (сплайны, сопряжения, слои).
6. Ускорение расчетов и анализа при проектировании. В настоящее время существует большое разнообразие ПО, которое позволяет выполнять на компьютерах часть проектных расчетов заранее. Мощные средства компьютерного моделирования, например, метод конечных элементов, освобождают конструктора от использования традиционных форм и позволяют проектировать нестандартные геометрические формы.
7. Понижение затрат на обновление. Средства анализа и имитации в САПР, позволяют резко сократить затраты времени и денег на тестирование и усовершенствование прототипов, которые являются дорогостоящими этапами процесса проектирования;
8. Большой уровень проектирования. Мощные средства, комплексного моделирования. Возможность проектирования нестандартных геометрических форм, которые быстро оптимизируются;
9. Интеграция проектирования с другими видами деятельности. Интегрируемые вычислительные средства обеспечивают САПР более тесное взаимодействия с инженерными подразделениями.
-САПР
1. Выигрывая в одной сфере, проигрываешь в другой.
1.4 Исправление ошибок
Почти все производители CAD-систем создавали системы от начала до конца, включая управление памятью, драйверы устройств, интерфейс пользователя, интерпретатор для языков. Ни один продукт не имеет интерфейса в стиле Вындоус; строчно-командный интерфейс сохранился, и все еще остается необходимым. Наиболее важное влияние на CAD оказала Windows – оболочка. Наличие миллионов компьютеров для Windows стимулирует разработку быстрых процессоров, больших мониторов, стал более емким сам процесс создания CAD, освобождая пользователя от заботы о драйверах устройств, и в определенной степени об интерфейсе. В настоящее время увеличивается интеграция функций из CAD в ОС. Наиболее известный пример – OpenGL в Windows. Уже сейчас OpenGL – самый легкий и универсальный метод рендеринга объектов CAD. Он обладает двумя преимуществами:
- Независимость от оборудования;
- Устранение обработки дисплейных списков;
Негативную роль в развитии CAD-систем играют недостатки в организации ПО CAD. Это ограниченная открытость для расширений, трудность настройки на национальные стандарты, плохая модульность. Любой пакет CAD без адаптации не слишком полезен для большей части пользователей, поэтому существует рынок производителей, которые выполняют вертикальную адаптацию для различных применений CAD-систем. Обычно в состав систем общего назначения включался инструментарий для создания и подключения приложений, а также для адаптации и расширения интерфейса с пользователем. Однако существуют две причины по которым эта адаптация затруднена:
1) приложения приходится создавать поверх всей базовой системы, хотя многие ее функции не нужны. Цена даже небольшой разработки в основном определяется стоимостью базового пакета;
2) инструментальные средства изготавливаются производителем базовой системы самостоятельно, были не стандартными и не качественными.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию