Системы автоматизированного проектирования и PLM-системы

Результатом работы системы SolidWorks является пространственная твердотельная параметрическая модель детали или сборки, которая затем передается в партнерские системы инженерных расчетов, проектирования технологической оснастки или системы генерации управляющих программ для станков с ЧПУ, а также полностью законченные рабочие чертежи детали или полное описание сборочной единицы.

SolidWorks представляет собой систему, позволяющую создавать управляемые размерами твердотельные модели, и может служить ядром для решения множества различных инженерных задач. Она способна автоматически создавать чертежи, связанные (ассоциированные) с моделью так, что изменения, сделанные в модели, отражаются и в чертеже. Вместе с SolidWorks поставляются различные модули, например, для прокладки трасс трубопроводов.

Среди украинских пользователей достаточно популярен и пакет Компас, основное усовершенствование новой версии которого заключается в существенном улучшении модуля 3D- моделирования KOMПAC-3D. В этом пакете также значительно расширены возможности моделирования деталей. В операциях выдавливания появились новые способы автоматического определения глубины выдавливания.

Среди нововведений можно отметить возможность управления документами Компас (чертежами, фрагментами, моделями) и поддержку записи файлов в формате AutoCAD - DWG. Несмотря на то, что этот программный продукт достаточно сложен, в нем реализованы технологии современных Windows-приложений, а имеющаяся справочная система и примеры чертежей и 3D-объектов облегчают его освоение.

Среди программ, позволяющих оформлять конструкторскую документацию в соответствии с требованиями отечественных стандартов ЕСКД, можно выделить Mechanics LT. Использование этой системы позволяет в несколько раз сократить время оформления конструкторской документации. При разработке Mechanics LT основное внимание было сосредоточено на качестве работы системы, разработке мощной системы подсказок и переводе системы на современные программные технологии.

Также стоит обратить внимание на Техтран - семейство современных систем, объединенных общим названием, единой структурой и интерфейсом. Каждая из систем, входящих в Техтран, ориентирована на определенный вид обработки (фрезерная, токарная, електроэрозионная, раскрой листового материала). Техтран обеспечивает построение геометрической модели детали, задание обработки (построение траектории движения инструмента и назначение технологических команд), автоматическое генерирование текста программы на языке Техтран, настройку на конкретное оборудование с ЧПУ.

5.Архитектурно-строительные САПР

Среди старожилов в этой отрасли выделяется архитектурный пакет ArchiCAD (рис. 2), который ориентирован на крупные и средние строительные компании. Он был разработан специально для архитектуры и строительного дизайна. В нем можно одновременно работать над созданием проекта и составлять сопутствующую строительную документацию, так как программа хранит полный объем информации о проектируемом здании: планы, разрезы, перспективы, перечень необходимых стройматериалов, а также замечания архитектора, сделанные в процессе работы. Все изменения, вносимые в проект, автоматически отражаются в конструкторской документации. На любом этапе работы можно увидеть проектируемое здание в трехмерном виде, в разрезе, в перспективе, а также сделать анимационный ролик.

ArchiCAD позволяет одновременно работать над созданием проекта и составлять сопутствующую строительную документацию.

Программный продукт Architectural Desktop - это ответ компании AutoCAD на многочисленные версии Archicad в области архитектурного проектирования. Как в большинстве архитектурных программ, в Architectural Desktop сначала прорисовывается пространственная модель здания, а потом проводится подробная детализация без потери первоначальной идеи. Отличительной чертой является возможность создания макета здания при помощи mass-элементов или тел, полученных из 20-кривых с помощью вращения или выдавливания.

На основе AutoCAD в Киеве разработано строительное приложение МАЭСТРО (рис. 3), состоящее из трех самостоятельных модулей: МАЭСТРО-А (рабочее место архитектора), МАЭСТРО-К (рабочее место конструктора) и МАЭСТРО-С (рабочее место сантехника). МАЭСТРО-А позволяет архитекторам реализовывать свои творческие замыслы в виртуальном режиме. Сначала создается трехмерная модель здания и затем с нее автоматически формируются двумерные планы, фасады, разрезы, спецификации оконных и дверных проемов, экспликация помещений, ведомости отделки помещений, подсчитываются объемы стен и пр. Программа обладает стандартным набором функций, позволяющих в автоматизированном режиме оформлять чертежный лист, производить разбивку и маркировку осей, вычерчивать стены с любой привязкой к осям, отрисовывать колонны, лестницы, лифты, выполнять скатные кровли и их детали (слуховые окна, завершения вытяжных каналов, труб и т. д.) и многое другое.

Довольно редкой является возможность размещения стандартной и нестандартной мебели и оборудования, а также управление глубиной детализации отображения элементов на фасаде и в 3D- модели здания.

Программа МАЭСТРО-К предназначена для выпуска рабочей документации в области жилищно-гражданского строительства и состоит из следующих модулей: перекрытия, перемычки, ленточные и свайные фундаменты, сечения фундаментов. Она содержит прикладные программы определения расчетного сопротивления грунта и расхода металла, а также позволяет в автоматическом или ручном режимах производить раскладку плит, фундаментных блоков и свай.

Рис. 3. При отображении укрупненной модели здания можно использовать элементы библиотек

МАЭСТРО-С содержит комплекс программных средств, образующих среду проектирования МАЭСТРО, включающие в себя Администратор Проектов, программы оформления чертежа, отрисовки и маркировки осей, а также программы, содержащие техническую информацию по разделам: отопление, водопровод, канализация и газоснабжение.

Разработанный специально для профессионалов строительного проектирования набор интегрированных решений от немецкой компании Nemetschek AG позволяет пользователям управлять всем процессом проектирования - от начального эскиза до этапа управления строительством. Ее САПР Allplan позволяет полностью автоматизировать все стадии архитектурного проектирования - от составления эскиза до создания завершенного комплекта рабочих чертежей. Программа построена по модульному принципу. Все модули - архитектурного проектирования, дизайна, анимации, презентации, геодезии, благоустройства, градостроительства - объединены в одной и той же среде. Таким образом, полностью решен вопрос о переносе и совместимости данных.

Система PLANT-4D предназначена для проектирования промышленных объектов с разветвленной сетью трубопроводов. К ним могут относиться предприятия нефтяной, газовой, химической, пищевой промышленности, металлургические предприятия, объекты коммунального хозяйства (насосные и очистные станции, котельные и т. д.)

PLANT-4D использует технологии интеллектуальных объектов, параметризации и объектно-ориентированных данных. Эти технологии делают возможными отслеживание связей между объектами, предупреждение возможных ошибок, поддержку единого стандарта проекта (проектировщики изначально работают с ГОСТами, ОСТами и т. д.) и работу в системе, максимально приближенной к привычному бумажному проектированию. Эта программа состоит из независимых друг от друга модулей, которые связаны между собой единым ядром. Это ядро называется PLANT-4DCPC (система управления проектом). Все остальные модули являются прикладными. Среди них основными являются PLANT-4D Схемы (PLANT-4D Р&Ю), PLANT-4D Трубопроводы (PLANT-4D PIPE), PLANT-4D Оборудование и металлоконструкции (PLANTED Equipment/Steel), PLANT-4D ИзоГен (PLANT-4D ISOGEN) PLANT-4D BP (PLANT-4D Virtual Reality).

Программа AutoKitchen, разработанная испанской фирмой MicroCAD, предназначена для дизайнеров интерьеров, работающих непосредственно с клиентами в кухонных салонах. Она интегрирована с ядром AutoCAD R14. С ее помощью сначала быстро создается объемная геометрия кухни - есть специальная функция для отрисовки стен, пола, потолка, окон и дверей. В команде отрисовки стен, пола и потолка сразу задается необходимый вид отделки - предусмотрено множество различных типов кафельной плитки, покрытий полов и потолков. При вставке окна программа автоматически устанавливает источник естественного освещения и «подкладывает» фоновую фотографию - как вид из окна, - что повышает реалистичность проекта.

При вставке любого объекта можно сразу выбрать элемент, располагающийся над ним, а значит за один «проход» дизайнер может скомпоновать размещение мебели на всех уровнях, что позволяет значительно сократить время на разработку проекта.

6. САПР через Интернет

Последние версии программы AutoCAD от Autodesk, имеющие в названии букву «і» - расширяют возможности профессионального инженера-конструктора и прежде всего потому, что она поддерживает Internet-технологии. В этой программе обеспечивается обратная совместимость с файлами и сценариями AutoCAD.

Основными Internet-функциями этого пакета являются AutoCAD Today (Web-портал для чертежно-конструкторских работ) и расширенные средства для публикации в Internet, а также несколько Internet-модулей. Среди них можно выделить программу пользовательского интерфейса для Microsoft NetMeeting - Meet Now - мастер eTransmit, упаковывающий чертежи и все сопутствующие файлы для их пересылки, механизм i-drop, обеспечивающий инфраструктуру для публикации объектов конструирования в Internet. В Web-браузере эти объекты можно просматривать точно так же, как Web-документы, с той лишь разницей, что их можно перетаскивать мышью в связанные AutoCAD-приложения.

7. Плоттер - спутник САПР

После создания чертежей и сопровождающей их технической документации очень часто требуется их бумажная копия. Для этих целей, как правило, применяются плоттеры.

По способу вывода изображения они подразделяются на перьевые, струйные, лазерные, сублимационные электростатические.

Наибольшей популярность пользуются струйные и перьевые плоттеры. При печати цветных изображений все струйные плоттеры используют четыре стандартные краски CMYK: Cyan (голубая), Magenta (пурпурная), Yellow (желтая), ЫасК (черная) - все остальные цвета получаются смешением этих четырех основных красок. При печати краска из чернильных картриджей подается в печатающую головку, которая, собственно, и осуществляет перенос чернил на бумагу.

Перьевые плоттеры, оборудованные каруселью на 8 пишущих узлах, позволяют выводить изображения практически на любую бумагу, например, ватман низкого качества. В качестве пишущих узлов могут применяться карандаши, фломастеры и чернила. В виду того, что перьевые плоттеры - векторные устройства, на них невозможно выводить растровые изображения и заливки. Еще одно ограничение -количество одновременно воспроизводимых цветов.

Одним из важнейших факторов, влияющих на производительность работы с плоттером является поддержка рулонной подачи. Практически все модели плоттеров выпускаются в двух модификациях: плоттеры формата А0 и плоттеры формата А1. Формат плоттера определяет максимальную ширину носителя, с которым может работать плоттер. Для устройств формата А1 эта ширина приблизительно равна 640 мм, для А0 - 910 мм. Еще одна особенность плоттеров, связанная с их форматом, - это отличие западных стандартов форматов конструкторской документации от отечественных.

Следует отметить, что производительность фактически определяет и ценовую категорию, в которую попадает плоттер. Так в группу базового уровня попадают устройства стоимостью от $1500 до $5000, среднего уровня - от $5000 до $10000 и, наконец, в ценовую категорию свыше $10000 попадают высокопроизводительные лазерные плоттеры, а также струйные плоттеры, позволяющие работать длительное время без участия оператора.

Признак классификации «производительность» определяется площадью распечатанной бумаги - до 20 кв. м в сутки (базовый уровень), 20-50 кв. м в сутки (средний уровень) и более 50 кв. м в сутки (высокопроизводительные плоттеры).

8. Принципы выбора

В настоящее время на мировом рынке программного обеспечения имеется более 200 САПР, отличающихся по возможностям и стоимости. Безусловно, чтобы ориентироваться в таком пестром разнообразии, необходимо иметь четкое представление о том, какими функциями обладает САПР и для каких целей планируется использовать ее.

Как правило, когда встает вопрос об автоматизации, приобретается (сразу или по частям) полный программно-аппаратный комплекс, стоимость которого исчисляется десятками тысяч долларов. В состав комплекса для работ общемашиностроительного назначения, например, входит ПК или рабочая станция, сканер, координатное устройство ввода информации (планшет, дигитайзер), принтер или плоттер, накопители информации большой емкости для хранения архива технической документации и резервных копий, программы для ввода и обработки информации, полученной со сканера, сама САПР. Кроме того, может входить и программное обеспечение управления проектом, электронный архив и система маршрутизации документов, работ и контроля исполнения, управления составом изделия.

В связи с этим для конечного пользователя сначала нужно определить тип и масштабы (объем) поставленной задачи. При этом под типом подразумевается, нужно ли приобретать специализированную САПР (например, архитектурную) или можно обойтись универсальной. Следует помнить о том, что узкоспециализированный пакет, возможно, более удобен в работе, но тогда пользователь попадает «на крючок» производителю, что не всегда оказывается хорошо и дешево.

При определении объема надо учитывать, сколько сотрудников будут участвовать в проекте одновременно (т. е. целесообразно ли работать в сети) и каким по продолжительности будет этот процесс. Нужно заметить, что использование возможностей совместной работы в сети представляется оптимальным.

При выборе САПР необходимо помнить и о том, что система должна быть открытой, т. е. пользователь должен иметь возможность настраивать ее для собственных потребностей. Например, он может подключать свои программные модули, написанные на языках высокого уровня, ведь именно открытость позволила Autodesk AutoCAD овладеть половиной рынка САПР.