2.3. Функції, характеристики і приклади cae / cad / cam – систем

Функції CAD – систем у машинобудуванні підрозділяють на функції двовимірного (2D) і тривимірного (3D) проектування. До функцій 2D відносяться креслення, оформлення конструкторської документації; до функцій 3D – отримання тривимірних моделей, метричні розрахунки, реалістична візуалізація, взаємне перетворення 2D та 3D моделей.

Серед CAD – систем традиційно розрізняють „важкі”, „середні” та „легкі” системи. У результаті зараз в цій області є кілька потужних систем, свого роду "олігархів" світу САПР, стабільно розвиваються продукти середнього класу і отримали масове поширення недорогі "легкі" програми.

Клас САПР	Продукт		Компанія
Важкий	Unigraphics NX CATIA Pro/Engineer		UGS PLM Solutions (EDS) Dassault Systemes/IBM PTC
Середній	SolidEdge SolidWorks Inventor и Mechanical Desktop Cimatron Think3 CadKey PowerSolutions КОМПАС(CAD/CAM/CAE/PDM) T-Flex (CAD/CAM/CAE/PDM) КРЕДО (CAE)		UGS PLM Solutions (EDS) SolidWorks Autodesk Cimatron Think3 S.p.A. CadKey Delcam "Аскон" "Топ Системы" НИЦ АСК
Легкий	AutoCAD SurfCAM 2D DataCAD IntelliCAD TurboCAD		Autodesk Surfware DataCAD CADopia IMSI
Спеціалізовані САПР
Промислове проектування		AutoPlant	Rebis (належить фірмі Bentley)
Будівельне проектування (залізобетон)		Robot Millennium	RoboBAT
Архітектурне проектування		Architectural Desktop	Autodesk

Комп'ютерна технологія покликана не автоматизувати традиційно існуючі технологічні ланки (так як це звичайно не дає жодного ефекту, за винятком деякої зміни умов праці), а принципово змінити саму технологію проектування і виробництва виробів. Тільки в цьому випадку можна чекати істотного скорочення термінів створення виробів, зниження витрат на весь життєвий цикл виробу, підвищення якості виробів.

Перш за все, стосовно до створення складних виробів машинобудування, в основі організації комп'ютерної технології лежить створення повного електронного макету виробу, так як саме створення тривимірних електронних моделей, адекватних реально проектованого виробу, відкриває колосальні можливості для створення більш якісної продукції (особливо складної, наукомісткої продукції) і в більш стислі терміни.

В ідеалі в процесі проектування і виробництва складних і багатокомпонентних виробів все що у проектуванні повинні, працюючи одночасно і спостерігаючи роботу один одного, створювати відразу на комп'ютерах електронні моделі деталей, вузлів, агрегатів, систем і всього виробу в цілому.

При цьому одночасно вирішувати завдання концептуального необхідно проектування, всіляких видів інженерного аналізу, моделювання ситуацій, а також компонування вироби та формування зовнішніх обводів. Не чекаючи повного закінчення розробки нового виробу, цю інформацію слід використовувати для технологічної підготовки виробництва і виробництва як такого. Крім того, необхідно автоматизовано керувати і всіма створюваними даними електронної моделі (тобто структурою вироби), і самим процесом створення виробу, і до того ж мати можливість управляти структурою процесу створення виробу.

Для реалізації саме комп'ютерної технології проектування і виробництва повинні застосовуватися системи автоматизованого проектування інженерного аналізу і технологічної підготовки виробництва (CAD / CAE / CAM) вищого рівня, а також системи управління проектом (PDM - Product Data Management).

Що таке система CAD / CAE / CAM вищого рівня? Це така система, яка, по-перше, забезпечує весь цикл створення виробу від концептуальної ідеї до реалізації, а по-друге (і це найголовніше), створює проектно-технологічне середовище для одночасної роботи всіх учасників створення виробу з єдиною віртуальною електронною моделлю цього виробу.

В даний час на ринку залишилося лише три САПР верхнього цінового класу - Unigraphics NX компанії EDS, CATIA французької фірми Dassault Systemes (яка просуває її разом з IBM) і Pro / Engineer від РТС (Parametric Technology Corp.).

Згадані компанії - лідери в області САПР, а їхні продукти займають левову частку ринку в грошовому вираженні. Головна особливість «важких» САПР - великі функціональні можливості, висока продуктивність і стабільність роботи - все це результат тривалого розвитку. Всі названі програми включають засоби тривимірного твердотільного і поверхневого моделювання, а також модулі структурного аналізу і підготовки до виробництва, тобто є інтегрованими пакетами CAD / CAM / CAE. Крім того, всі три постачальники пропонують для своїх САПР системи управління інженерними даними (PDM), що дозволяють управляти всією конструкторсько-технологічною документацією і надавати додаткові дані, експортовані з інших корпоративних систем, з довідників і нормативних джерел.

Рис. 2.1. Стенд для настройки знімного блоку машини безперервного лиття заготовок

Середні САПР зайняли проміжне положення між важким і легким класами, успадкувавши від перших тривимірні параметричні можливості, а від других - невисоку ціну і орієнтацію на платформу Windows. Вони виробили революційний переворот у світі САПР, відкривши невеликим конструкторським організаціям шлях для переходу від двовимірного до тривимірного проектування.

Рис. 2.2. Тенденції розвитку світового ринку САПР

Важливу роль у становленні середнього класу зіграли два ядра твердотільного параметричного моделювання ACIS і Parasolid, які з'явилися на початку 90-х років і зараз використовуються в багатьох провідних САПР. Геометричне ядро служить для точного математичного представлення тривимірної форми виробу і управління цією моделлю. Отримані з його допомогою геометричні дані використовуються системами CAD, CAM і САЕ для розробки конструктивних елементів, збірок і виробів.

Піонером в області середніх САПР стала компанія SolidWorks. У 1993 р. вона представила однойменний продукт, що володіє тривимірним геометричним ядром, який, за твердженням творців, за можливостями наближався до механізмів твердотільного моделювання важких систем, але коштував набагато дешевше. Незабаром прикладу першопрохідника послідувала фірма Solid Edge, випустивши однойменну САПР, а потім і Autodesk. Вона спочатку розробила тривимірну програму Mechanical Desktop на базі двовимірної AutoCAD, а потім створила нове ПЗ Inventor. Крім цих систем на ринку є чимало інших САПР середнього класу, наприклад think3, Cadkey, Alibre. Є серед них і російські розробки. Так, компанія АСКОН просуває систему КОМПАС на базі власного геометричного ядра, а фірма "Топ Системи" - програму T-Flex на основі ядра Parasolid, що належить UGS. Вони також пройшли тривалий шлях розвитку і обзавелися вбудованими засобами поверхневого моделювання, управління документами (PDM), технологічної підготовки виробництва (CAM) і т. д., але при цьому коштують значно дешевше закордонних аналогів і спочатку орієнтовані на вітчизняні стандарти та прийоми проектування.

Програми, що відносяться до категорії „легких”, служать для двовимірного креслення, тому їх зазвичай називають електронної креслярської дошкою. До теперішнього часу вони поповнилися деякими тривимірними можливостями, але не мають коштів параметричного моделювання, якими володіють важкі і середні САПР.

Піонером у цій області стала компанія Autodesk, яка в 1983 р. випустила САПР для ПК під назвою AutoCAD.