Классификация систем автоматизированного проектирования
По назначению различают САПР или подсистемы САПР, которые обеспечивают различные аспекты проектирования:
CAD (англ. computer-aided design/drafting) — средства автоматизированного проектирования, в контексте указанной классификации термин обозначает средства САПР, предназначенные для автоматизации двумерного и/или трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской и/или технологической документации, и САПР общего назначения. CADD (англ. computer-aided design and drafting) — проектирование и создание чертежей.
CAGD (англ. computer-aided geometric design) — геометрическое моделирование.
CAE (англ. computer-aided engineering) — средства автоматизации инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов, осуществляют динамическое моделирование, проверку и оптимизацию изделий. CAA (англ. computer-aided analysis) — подкласс средств CAE, используемых для компьютерного анализа.
CAM (англ. computer-aided manufacturing) — средства технологической подготовки производства изделий, обеспечивают автоматизацию программирования и управления оборудования с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем)). Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства.
CAPP (англ. computer-aided process planning) — средства автоматизации планирования технологических процессов применяемые на стыке систем CAD и CAM.
Многие системы автоматизированного проектирования совмещают в себе решение задач относящихся к различным аспектам проектирования CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM. Такие системы называют комплексными или интегрированными.
С помощью CAD-средств создаётся геометрическая модель изделия, которая используется в качестве входных данных в системах CAM, и на основе которой в системах CAE формируется требуемая для инженерного анализа модель исследуемого процесса.
Программное обеспечение для сапр
Siemens NX
Рис.1 Siemens NX 8
NX — флагманская CAD/CAM/CAE PLM-системаоткомпании Siemens PLM Software (до 1-гооктября 2007 года UGS PLM Software, подразделение Siemens Automation & Drives).Программа использует ядро геометрического моделирования Parasolid.
NX широко используется в машиностроении, особенно в отраслях выпускающих изделия с высокой плотностью компоновки и большим числом деталей (энергомашиностроение, газотурбинные двигатели, транспортное машиностроение и т. п.) и/или изготавливающих изделия со сложными формами (авиационная, автомобильная и т. п.).
NX поддерживает широкий спектр операционных систем, включая Windows, UNIX и Linux, с возможностью одновременного использования нескольких ОС. 11 июня 2009 г. Siemens PLM Software объявила о начале поставок системы NX с поддержкой операционной системы Mac OS X для64-разрядных компьютеров Mac на процессорах Intel. Версия NX для Mac OS X, как и NX на других операционных системах, обеспечивает работу с «толстым» и «тонким» клиентами PLM системы Teamcenter компании Siemens PLM Software на основе Web-браузера Safari компании Apple[
Решения NX:
Промышленный дизайн - средства промышленного дизайна в NX предназначены для: моделирования поверхностей свободной формы, визуализации, автомобильного дизайна, решения задач обратного инжиниринга, интеграции с конструкторскими САПР (CAD), средствами инженерного анализа (CAE) и технологическими САПР (CAM).
NX Mach Series Industrial Design Styling — средства для автоматизированного промышленного и автомобильного дизайна;
NX Render и NX Visualize — создание фотореалистичных изображений изделий.
Конструирование (CAD) - в состав конструкторских приложений NX входят инструменты для проектирования деталей, работы со сборками, создания пользовательских конструктивных элементов, проектирования трубопроводов, черчения, проектирования листовых тел, проектирования печатных плат.
Инженерный анализ (CAE) - пакет средств инженерного анализа NX Digital Lifecycle Simulation — основа системы анализа в NX, работающей под управлением Teamcenter. Данный пакет интегрирован с приложением NX Design и использует возможности и ресурсы как NX, так и Teamcenter.
NX Nastran является инструментом для проведения компьютерного инженерного анализа (CAE) проектируемых изделий, который позволяет решать большинство расчетных задач при создании изделия. NX Nastran обеспечивает анализ напряжений и разрушений, вибраций, усталости и долговечности, передачи тепла, шума/акустики и аэроупругости. Система обеспечивает интеграцию с большим числом CAE приложений.
Проектирование оснастки NX Tooling — среда проектирования технологической оснастки, применяется на этапе технологической подготовки производства. Оснастка автоматически связывается с моделями деталей, что позволяет быстро и точно обеспечить проектирование штампов и разнообразных инструментов, включая литейные формы и станочные приспособления.
Программирование станков с ЧПУ (CAM) NX CAM — интегрированное решение для станков с ЧПУ.
Подготовка производства. Решения NX для автоматизации подготовки производства включают в себя инструменты для настройки и расширения функциональности NX под конкретные потребности заказчика: создание управляемых знаниями приложений (Knowledge Fusion); протоколирование: API-интерфейсы: средства настройки пользовательского интерфейса.
5.2 Teamcenter
Рис. 2 Teamcenter
Teamcenter — пакет масштабируемых программных решений для поддержки жизненного цикла изделий, созданный на основе открытой платформы PLM.
Решения Teamcenter предназначены для интенсификации создания разработок, ускорения вывода продукции на рынок, обеспечения соответствия управленческим и законодательным требованиям, оптимизации использования ресурсов предприятия и поддержки сотрудничества со смежниками.
Teamcenter можно использовать для создания единой базы данных, процессов и изделий, получаемых из различных систем. Уполномоченные сотрудники получают возможность использовать этот ресурс для оперативного доступа к информации, необходимой для выполнения поставленных задач. Система обеспечивает совместную работу в распределенной среде: с её помощью удаленные группы специалистов компании устанавливают контакты, общаются и обмениваются информацией в режиме реального времени. Благодаря наличию открытого и функционального интерфейса можно интегрировать функции Teamcenter с уже имеющимися процессами.
Teamcenter основан на гибкой, четырёхуровневой сервис-ориентированной архитектуре (SOA) и эффективно применяется как в малом бизнесе, так и крупнейшими мировыми компаниями. На базе Teamcenter были разработаны специализированные решения, адаптированные для различных отраслей — автомобильной, авиационной, космической и оборонной промышленности, высоких технологий и электроники, и др.
Решения Teamcenter в области управления жизненным циклом изделия для различных отраслей промышленности включают:
Teamcenter Requirements (прежнее название SLATE, или System Level Automation Tool for Engineers) — Система управления техническими требованиями.
Teamcenter Project — Система управления проектами.
Teamcenter Engineering (ранее UGS IMAN) — Система управления инженерными данными.
Teamcenter Manufacturing — Система управления технологической подготовкой производства.
Teamcenter Visualization — Комплекс средств визуализации.
Teamcenter Community — Комплекс средств взаимодействия как внутри компании, так и с вовлечением партнеров и поставщиков.
Teamcenter Enterprise (бывшая система Metaphase) — Корпоративная информационная система.
Teamcenter Industry Solutions — Специальные готовые решения для различных областей промышленности.
Teamcenter Integrator — Архитектура, позволяющая объединить все решения в единую информационную среду.
Функциональные возможности
Управление номенклатурой продукции, программами и проектами
Управление процессом разработки
Управление составом изделия (англ. Bill of materials)
Обеспечение соответствия нормативным требованиями
Управление контентом и документооборотом
Состав, упаковка и управление брендом
Автоматизация работы с поставщиками
Управление процессами проектирования электромеханических систем
Управление производственными процессами
Управление процессами Анализа МКЭ
Техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт (англ. Maintenance, repair and operations)
Визуализация на протяжении жизненного цикла
Отчетность и аналитика
Совместная работа
Работа с интеллектуальными ресурсами предприятия
Интеграция с IBM
Teamcenter обеспечивает гибкость и поддерживает самые разнообразные среды, включая поддержку межплатформенного программного обеспечения корпорации IBM. В рамках объявленного 15 июня глобального партнерства между IBM и Siemens PLM Software система Teamcenter 8 выпускается и на основе технологий IBM, включая DB2 Information Manager, WebSphere Application Server, Tivoli Access Manager, Tivoli Storage Manager и Rational ClearCase.
Интеграция с Microsoft Office
Интеграция представляет собой встроенный в приложения Microsoft Office клиент Teamcenter, независимый от толстого или тонкого клиента Teamcenter. Пользователи получают доступ к основным данным Teamcenter непосредственно из приложений Microsoft Office, таких как Word, Excel, PowerPoint или Outlook
5.3 Solid Edge
Рис. 3 Solid Edge
Solid Edge с синхронной технологией (Synchronous Technology) — комплексная поэлементная 2D/3D CAD-система без дерева построения от компании Siemens PLM Software и ключевой продукт линейки Velocity Series. Solid Edge построена на основе ядра геометрического моделирования Parasolid и совместима с Microsoft Office. Система предоставляет возможности для моделирования деталей и сборок, создания чертежей, управления конструкторскими данными и обладает встроенными средствами конечноэлементного анализа (МКЭ).
Solid Edge — широко применяемая в промышленности система, объединяющая функции управления процессом проектирования с собственно функциями САПР. Solid Edge предоставляет пользователям масштабируемые решения по управлению конструкторскими данными и инструменты для совместной работы. Средства моделирования Solid Edge позволяют создавать различные проекты — от отдельных деталей до сборок, состоящих из тысяч компонентов. Solid Edge применяется в проектировании широкого спектра изделий и для различных отраслей промышленности: машиностроения, авиации, судостроения, нефтепереработки, производства товаров народного потребления и т. д.
Специализированные приложения Solid Edge предназначены для проектирования: несущих конструкций, сварных изделий, трубопроводов (модуль XpresRoute), электропроводки и литейной оснастки (модуль Mold Tooling) и сложных пластиковых деталей. В отличие от других CAD-систем, построенных на принципах прямого редактирования, синхронная технология, включенная в Solid Edge, позволяет сочетать гибкость прямого моделирования с возможностью управления вносимыми изменениями, что свойственно моделированию на основе ограничений (связей). Система упрощает редактирование деталей, устраняя необходимость расшифровки дерева построения, созданных традиционным методом. Изменения можно вносить, не боясь нарушить заданные геометрические ограничения.
3D-модели в Solid Edge можно создавать без предварительного планирования стратегии их создания. Используя средства прямого редактирования типа функции «перетаскивания», можно создавать модели практически без помощи сложных команд и применять различные сценарии моделирования независимо от метода создания модели. Моделирование без дерева построения, основанное на конструктивных элементах, объединяет элементы в группы, что позволяет избежать длительной перестройки всей модели при внесении в нее изменений. Можно добавлять управляющие 3D размеры и взаимосвязи к любой части готовой модели. Операции, выполняемые на более поздних этапах цикла проектирования, могут изменять размер и положение ранее созданной геометрии. Функция «Прямых связей» автоматически распознает и поддерживает геометрические взаимосвязи, а «Процедурные элементы» обеспечивают параметрическое редактирование таких элементов, как отверстия и массивы. «Синхронный решатель» одновременно выполняет все эти методы, что позволяет избежать полного перестроения модели при ее редактировании. Все инструменты Solid Edge применимы к данным, импортированным из других САПР, точно так же, как и к его собственным моделям, при этом в ходе редактирования сохраняются важнейшие геометрические взаимосвязи. Пользователи могут редактировать геометрию, выбирая ее либо используя автоматический выбор элементов, когда такие элементы, как бобышки, ребра или вырезы, распознаются автоматически. Для параметризации на импортированные модели можно проставить трехмерные управляющие размеры и связать их значения с таблицами для лучшего использования имеющихся инженерных данных. В новой версии Solid Edge c синхронной технологией 2 улучшены инструменты моделирования деталей, сборок, листовых тел, а также реализованы встроенные средства конечноэлементного анализа и интеграция с PDM на основе платформы Microsoft SharePoint.
Интеграция систем CAD/PDM. Тeхнология Insight
Solid Edge Insight объединяет САПР, управление проектированием и веб-средства совместной работы в рамках единого решения. Solid Edge Insight построена на основе платформы Microsoft SharePoint и представляет собой встроенный компонент Solid Edge, поставляемый бесплатно. Solid Edge предоставляет масштабируемые решения для совместного управления данными об изделии (cPDM), от Insight до Teamcenter Express и Teamcenter Engineering.
МКЭ анализ и расчет конструкций
В Solid Edge с синхронной технологией 2 реализована среда для проведения численного анализа МКЭ — Simulation. Она создана на основе пакета численного анализа FEMAP. В нем используются те же самые принципы и подходы к пре- и постпроцессингу расчетной модели, а также решатель NX Nastran. В приложении Solid Edge Simulation поддерживается численный анализ не только деталей и листовых деталей, но и сборок, причем конструктор может задать разные условия контактного взаимодействия деталей (связанный контакт и скольжение с заданным коэффициентом трения).
Чертежи
Solid Edge содержит набор инструментов для создания чертежей на любой стадии работы над проектом. В Solid Edge можно создавать два типа чертежных видов: ассоциативные виды по 3D-модели и независимые чертежные виды по 2D-модели. Среда работы с чертежами в Solid Edge с синхронной технологией 2 полностью совместима со стандартами ЕСКД. Solid Edge 2D Drafting — решение для создания чертежей, анализа различных вариантов проектных решений, построения диаграмм и простановки размеров, которое можно применять как в масштабах всего предприятия, так и для выполнения отдельных задач 2D проектирования. Программа предоставляется бесплатно, в том числе и для коммерческого использования
5.4 Tecnomatix
Рис.4 Tecnomatix
Tecnomatix — пакет решений для трехмерного моделирования, анализа и автоматизированной подготовки производства от компании Siemens PLM Software. Система обеспечивает прогнозируемость результатов техпроцессов, позволяет определять оптимальные способы производства, учитывать технологические особенности ещё на этапе проектирования изделий, моделировать реальные технологические процессы в виртуальной среде. В июне 2009 г. вышла девятая версия линейки продуктов Tecnomatix.
Tecnomatix — набор решений для цифрового производства.Tecnomatix использует PLM-систему Teamcenter в качестве единой платформы для технологического проектирования на всех этапах: от разработки технологического процесса до его имитационного моделирования и документирования. Tecnomatix позиционируется на рынке как решение для устранения разрыва между автоматизацией проектирования и изготовлением изделия, управляя проектированием техпроцессов и их выполнением на основе ассоциативной модели данных. Основные задачи, решаемые функционалом ПО — обеспечение технологичности, повышение производительности и сокращение сроков подготовки производства.
Продуктовая линейка Tecnomatix обеспечивает решение различных производственных задач, включая:
имитационное моделирование и оптимизацию систем и бизнес-процессов (PlantSimulation);
производство деталей (Tecnomatix Part Manufacturing);
планирование и проверку сборки (Tecnomatix Assembly Planning & Validation) — продукты Process Simulate, Process Designer;
моделирование роботизированных техпроцессов и offline-программирование промышленных роботов (Tecnomatix Robotics & Automation Planning) — продукт RobCAD;
проектирование и оптимизацию предприятия (Tecnomatix Plant Design & Optimization) — продукты FactoryCAD/FactoryFlow;
управление качеством и геометрической точностью (TecnomatixQualityManagement);
управление производственным процессом (TecnomatixManufacturingProcessManagement);
соответствие требованиям эргономики (TecnomatixHumanPerformance).
Tecnomatix предоставляет специализированные решения для автомобилестроения, авиационно-космической и оборонной промышленности, машиностроения, высоких технологий и электроники.
5.5 CATIA
Рис.5 CATIA
Система CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) - однаизсамыхраспространенныхСАПРвысокогоуровня. Это комплексная система автоматизированного проектирования (CAD), технологической подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (САЕ), включающая в себя передовой инструментарий трёхмерного моделирования, подсистемы программной имитации сложных технологических процессов, развитые средства анализа и единую базу данных текстовой и графической информации. Система позволяет эффективно решать все задачи технической подготовки производства - от внешнего (концептуального) проектирования до выпуска чертежей, спецификаций, монтажных схем и управляющих программ для станков с ЧПУ.
В настоящее время в самых различных отраслях промышленности в мире и, в частности, в России, всё большее распространение получает комплексный подход к проектированию и изготовлению машиностроительных изделий. Традиционно применяемые САПР дополняются PDM-решениями, позволяющими управлять данными и документами об изделии. Такой подход получил название «Поддержка/управление жизненным циклом изделия» (CALS-технологии, PLM-решения).
Система автоматизированного проектирования CATIA является комплексной системой CAD/CAM/CAE и широко применяется уже несколько десятилетий. Линейка PLM продуктов от компаний IBM и DasaultSystemes представлена следующими системами:ENOVIA, SmarTeam, DELMIA, CATIA. ДаннаяPLM-система представляют собой комплексное решение по поддержке жизненного цикла изделия. Системы SmarTeam и ENOVIA относятся к классу систем PDM и обеспечивают поддержку работы с конструкторскими и производственными данными. Система DELMIA поддерживает моделирование технологических процессов. СATIA – комплексная CAD/CAM/CAE система. Функциональные возможности системы позволяют решать самые разные конструкторские и технологические задачи.
Линейка программных продуктов CATIA отвечает потребностям семи основных отраслей промышленности (аэрокосмическая, автомобильная, судостроительная, машиностроение, электроника, строительство заводов и товары широкого потребления). Первоначально ориентированная на большие предприятия, CATIA превратилась в масштабируемое решение и сейчас также становится лидером для компаний малого и среднего размера.
Основные характеристики
- Ассоциативное функционально-ориентированное моделирование изделий из листового металла.
- Создает и видоизменяет детали из листового железа на основе спецификаций (функционально-ориентированная технология, базирующая на твердотельной, поверхностной и проволочной геометрии и технологических атрибутах).
- Возможности представления детали в трехмерном виде и в развертке.
- параллельная работа над деталью в ее свернутом и развернутом представлениях.
- Характерные элементы детали летательных аппаратов, включая Web (стенка), Flange (фланец), Joggle (подсечка), Cutout (вырез), Stiffeningrib (ребро жесткости), Flangedhole (отверстие облегчения).
- Автоматически строит 3D и 2D (развертку) представление детали на основе технических спецификаций.
- Позволяет легко модифицировать детали из листового металла при изменении параметров, а также автоматически обновляет геометрию.
- Позволяет рассчитывать припуск на изгиб, разворачивая модель по нейтральной поверхности, заданное пользователем через К-фактор.
- Стандарты каждой отдельной компании используются для спецификации характеристик посредством возможностей системы CATIAV5.
- Обеспечивает Функциональное моделирование посредством интерфейса, специально заточенного под производство изделий из листового металла в аэрокосмической промышленности.
Важная особенность композитых приложений CATIAV5 – это способность к созданию и поддержке правил повторного использования построений (методов) и контрольных проверок (это элементы базы знаний CATIAV5 – knowledgeware), позволяющие принять во внимание индустриальные стандарты и накопить корпоративное ноу-хау.
ADEM
Рис.6 ADEM
ADEM (англ. Automated Design Engineering Manufacturing) — российская интегрированная CAD/CAM/CAPP система, предназначенная для автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП).
Разработка системы была начата в 90-х годах двумя основными группами разработчиков из Москвы (конструкторский САПР «CherryCAD» — лауреат премии Совета Министров СССР 1990 года) и Ижевска (технологический САПР «Катран»).
ADEM был создан, как единый продукт, включающий в себя инструментарий для проектантов и конструкторов (CAD), технологов (CAPP) и программистов ЧПУ (CAM). Поэтому он содержит нескольких различных предметно-ориентированных САПР под единой логикой управления и на единой информационной базе.
ADEM позволяет автоматизировать следующие виды работ:
объёмное и плоское моделирование и проектирование
оформление проектно-конструкторской и технологической документации
проектирование технологических процессов
анализ технологичности и нормирование проекта
программирование оборудования с ЧПУ (фрезерное, токарное, электроэрозионное, лазерное и др.)
ведение архивов документов
реновацию знаний (работа со сканированными чертежами и старыми программами ЧПУ)
подготовку актуальных данных для MES и ERP систем.
ADEM применяется в различных отраслях: авиационной, атомной, аэрокосмической, машиностроительной, металлургической, станкостроительной и других.
Заключение
В данной работе был проведен анализ типов машиностроительного производства, рассмотрен жизненный цикл изделия. Изучены понятия CAD, CAM, CAE. Изучены программные продукты SiemensNX, Teamcenter, Tecnomatix, SolidEdge, CATIA, ADEM.
Список литературы:
Кобец Е.А. Планирование на предприятии: учеб.пособие / Е.А. Кобец. – Таганрог: ТРТУ, 2006. – 135 с.
Котляров С.А. Управление затратами / С.А. Котляров. – СПб: Питер, 2001. – 160 с.
Хорошилова О.В. Экономика предприятия: учеб.пособие для вузов / О.В. Хорошилова, А.В. Соломка. – Воронеж: ВГТУ, 2008. – 259 с.
Бухалков М.И. Планирование на предприятии / М.И. Бухалков. – М.: ИНФРА-М, 2008. – 416 с.
Романенко И.В. Экономика предприятия: учеб.пособие / И.В. Романенко. – М.: Финансы и статистика, 2007. – 272 с.