2.2. Понятие саd/сам/сае систем

Первым этапом в области разработки программных средств САПР является создание интерактивных графических редакторов для работы с двумерными и трехмерными геометрическими объектами – систем автоматизированного черчения (CADD – Computer Aided Design and Drafting).

При глобальном рассмотрении все графические редакторы работают одинаково: для них определены элементарные геометрические объекты (примитивы) и процедуры манипулирования ими (редактирования). Такое упрощенное представление о процессе проектирования недостаточно точно отражает работу инженера-конструктора, не позволяет отличить ее от деятельности чертежника, полностью ограниченной изготовлением технической документации. Специализация графических редакторов привела к появлению утилит (образмеривания, параметрирования, расчетов и анализа и др.) улучшающих эффективность использования САПР.

Проектирование является не процессом изготовления документации, а информационной моделью производства, поэтому должно охватывать все этапы жизненного цикла продукта – от маркетинга до утилизации.

Первые шаги по созданию единого информационного пространства были предприняты в 80-х годах прошлого века в оборонном комплексе США, где возникла необходимость обеспечения оперативного обмена информацией и сокращения бумажного документопотока. Первоначально данная концепция получила обозначение CALS (Computer Aided Logistic Support – компьютерная поддержка поставок) и охватывала в основном фазы производства и эксплуатации, а в дальнейшем стала активно применятся и в других отраслях промышленности.

В настоящий момент CALS понимается как Continuous Acquisition and Life Cycle Support – непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия. По своей сути CALS является глобальной стратегией повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе жизненного цикла изделия за счет информационной интеграции и преемственности информации, порождаемой на всех этапах жизненного цикла изделия. Возможность совместного использования информации определяется применением компьютерных сетей и стандартизации форматов данных, обеспечивающей их корректную интерпретацию.

В рамках CALS - технологии развиваются современные технологии управления производственной информацией, называемые PDM – системами (Product Data Management). Они следят за большими, постоянно обновляющимися массивами данных и инженерно-технической информации, однако в отличие от классических баз данных, PDM – системы интегрируют информацию любых форматов и типов, поступающую из различных источников, представляя ее пользователям в структурированном виде, привязанном к особенностям современного промышленного производства. PDM – системы нельзя отождествлять с интегрированными системами офисного документооборота, поскольку не только текстовые документы являются основой производства, важными являются также, например, геометрические и параметрические модели, данные для функционирования автоматического оборудования и т.п. PDM – системы обобщают технологии управления инженерными данными (Engineering Data Management - EDM), управления документами и информацией об изделии (Product Information Management - PIM), управления техническими данными (Technical Data Management - TDM), управления технической информацией (Technical Information Management - TIM), управления изображениями и многое др.

Л юбая информация, необходимая на том или ином этапе жизненного цикла изделия, может управляться PDM – системой, которая представляет корректные данные всем пользователям и всем промышленным информационным системам. Они управляют проектом – процессом разработки изделия, контролируя информацию об изделии, состоянии объектов данных, утверждении изменений, осуществляя авторизацию и другие операции, которые влияют на данные об изделии и режимы доступа к ним пользователей. PDM – системы играют роль связующего звена между этапом инженерно-конструкторской подготовки нового изделия (CAD/CAM/CAE) и системами MRP (Manufacturing Resource Planning) – автоматическими системами управления финансами, складским хозяйством, снабжением и сбытом, техническим обслуживанием и др., занимая промежуточное положение между ними.

Развитие программных средств САПР идет в направлении решения проблем эффективности твердотельного моделирования, параметризации, ассоциативности, совершенствования программного интерфейса, повышения их интеллектуальных функций.

В САПР начинает все шире использоваться объектная технология, в соответствии с которой САПР не должны работать с файлами, а обрабатывать объекты. Понятие объекта позволяет объединить различные представления об изделии конструктора, технолога, дизайнера и, реализовать идею С - технологии – параллельного проектирования и инжиниринга (concurrent design and engineering).

С–технология (конструкторско-технологическое проектирование) – это принципиально новый, интегрированный подход к проектированию. В ее основе лежит идея совмещенного проектирования изделия, а также процессов его изготовления и сопровождения, координируемых с помощью специально создаваемой для этой цели распределенной информационной среды. Подобная технология позволяет использовать проектные данные, начиная самых ранних стадий проектирования, одновременно различными группами специалистов. Это обеспечивает устранение недостатков последовательного проектирования (в частности, обнаружения ошибок в конечной его стадии), позволяет легко и быстро вносить изменения в проект таким образом, чтобы они не вызывали повторного проектирования созданных деталей и узлов.

Автоматизированное проектирование (computer-aided design - САD) представляет собой технологию, состоящую в использовании компьютерных систем для облегчения создания, изменения, анализа и оптимизации проектов. Таким образом, любая программа, работающая с компьютерной графикой, так же как и любое приложение, используемое в инженерных расчетах, относится к системам автоматизированного проектирования. CAD – общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Задачи САD: создание геометрических моделей изделия, генерация чертежей и их сопровождение, анализ и оптимизация, расчет массоинерционных характеристик, моделирование МКЭ и визуализация результатов анализа.

О сновная функция САD (САПР И) - определение геометрии конструкции (детали механизма, архитектурные элементы, электронные схемы, планы зданий и т.п.), которая определяет все последующие этапы жизненного цикла продукта и может использоваться в качестве основы для дальнейших операций в системах САЕ и САМ.

Автоматизированное производство (computer-aided manufacturing - САМ) - это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для планирования, управления и контроля операций производства через прямой или косвенный интерфейс с производственными ресурсами предприятия, или автоматизированная система управления производственным оборудованием (АСУПР). САМ – общий термин для обозначения программных средств подготовки информации для станков с ЧПУ, исходными данными для таких систем являются геометрические модели деталей, получаемые из систем CAD.

Автоматизированное конструирование (computer-aided engineering - САЕ) или автоматизированная система научных исследований (АСНИ) - это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для анализа геометрии САD, моделирования и изучения поведения продукта для усовершенствования и оптимизации его конструкции. САЕ – общий термин для обозначения информационного обеспечения автоматизированного анализа проекта (прочностные расчеты, коллизии кинематики и т.п.) или оптимизации производственных возможностей.

Пример такой системы в России – «изобретающая машина», поддерживающая процесс принятия человеком новых нестандартных решений, иногда и на уровне изобретений.

Таким образом, использование технологий САD/САМ/САЕ способствует в автоматизации и повышению эффективности конкретных стадий жизненного цикла продукта. Развиваясь независимо, эти системы еще не до конца реализовали потенциал интеграции проектирования и производства. Для решения этой проблемы была предложена новая технология, получившая название компьютеризованного интегрированного производства (computer-integrated manufacturing - CIM). СIМ пытается соединить «островки автоматизации» вместе и превратить их в бесперебойно и эффективно работающую систему. СIМ подразумевает использование компьютерной базы данных для более эффективного управления всем предприятием, в частности бухгалтерией, планированием, доставкой и другими задачами, а не только проектированием и производством, которые охватывались, системами САD, САМ и САЕ. СIМ часто называют философией бизнеса, а не компьютерной системой.

Современная концепция применения ЭВМ при проектировании технологии основывается на создании человеко-машинных систем, в которых общение технолога с ЭВМ происходит в режиме диалога.

Такие системы получили название САПР ТП или автоматизированные системы технологической подготовки производства (АС ТПП) (computer automated process planning или CAPP).С помощью этих систем разрабатывают технологические процессы и оформляют их в виде маршрутных, операционных карт, проектируют технологическую оснастку, разрабатывают управляющие программы для станков с ЧПУ.

Помимо этого различают: систему производственного планирования и управления PPS (productions plans system), что соответствует отечественному термину АСУП (автоматизированная система управления производством), а также систему управления качеством CAQ (computer aided quality control). В России используется термин АСУК (автоматизированная система управления качеством).