5.3Специализированные модули

Для повышения эффективности работы в конкретных прикладных областях на базе универсальных редакторов принято создавать наборы специализированных модулей, ускоряющих выполнение типовых чертежных операций: построение стен, трубопроводов, крепежных элементов и т. д. Такие программные модули, как правило, дополняются обширными наборами библиотек типовых конструк­тивных элементов.

Таким образом, на базе универсальной платформы AutoCAD созданы несколь­ко специализированных линеек продуктов: AutoCAD Architecture для архитек­турно-строительного проектирования, AutoCAD Civil 3D – для проектирования инфраструктуры, AutoCAD Electrical для работы с электротехническими проек­тами, AutoCAD Мар 3D для создания и управления картографическими данны­ми, AutoCAD Mechanical для выполнения машиностроительных чертежей, AutoCAD МЕР для проектирования инженерных систем зданий, AutoCAD Raster Design для обработки ранее наработанной бумажной документации, позволяю­щий подчищать, редактировать и создавать чертежи, состоящие из смешанных растровых и векторных данных, а также преобразовывать отсканированные чер­тежи в векторную форму.

В качестве примера на Рис. 5 .20 показан интерфейс AutoCAD Land Desktop, предшественника AutoCAD Civil 3D.

Рис. 5.20 Проектирование инфраструктуры в AutoCAD Land Desktop

5.4Клоны и аналоги AutoCad

Среди западных компаний – разработчиков САПР обозначилась тенденция вы­пускать «облегченные» бесплатно распространяемые 2D-версии чертежных ре­дакторов своих ЗD-систем. По мнению разработчиков, это должно стимулировать рынок к более быстрому переходу с технологий двумерного проектирования на объемное параметрическое моделирование. Такие приложения выпустили Das­sault SolidWorks (DWGseries, см. Рис. 5 .21), Siemens PLM Software (бывшая Unigraphics – Solid Edge 2D Drafting).

Solid Edge 2D Drafting облегчает переход с двумерного черчения в AutoCAD при помощи мастеров импорта, совместимых шрифтов и цветовых схем, поддерж­ки внешних ссылок типа XREF и работы в пространстве листа/модели, а также многих других функций. Освоение системы упрощается за счет наличия встроен­ной системы поиска команд Command Finder – пользователю нет необходимости запоминать эквиваленты команд AutoCAD.

Рис. 5.21 SolidWorks DWG Editor построен на платформе IntelliCAD

В последнее время стали популярны недорогие или бесплатные клоны AutoCAD, базирующиеся на платформе IntelliCAD, альтернативной базовой программе для компьютерного черчения и простейшего ЗD-моделирования. Владельцем кода IntelliCAD является международная организация (консорциум IntelliCAD Technology Consortium, ITC). Целями организации явля­ются разработка и поддержка DWG-совместимой программной платформы. Участники консорциума «надстраивают» и адаптируют платформу, а так­же занимаются продвижением системы под собственными торговыми марками. САПР IntelliCAD строится на программной библиотеке DWGdirect, разрабо­танной некоммерческой организацией Open Design Alliance. Основным «рабочим» форматом файлов IntelliCAD является DWG. Интерфейс систем на базе IntelliCAD очень похож на интерфейс AutoCAD. Средства пользовательской адаптации IntelliCAD совместимы с аналогичными средствами AutoCAD. К достоинствам этих систем можно отнести невысокую стоимость – в пределах 10-20% от стои­мости полного пакета AutoCAD. Однако есть и недостатки, среди которых – прежде всего ограниченная совместимость с оригинальным форматом файлов DWG от Autodesk. Наиболее частой и типичной причиной проблем совместимо­сти является случай, когда файл был создан в одном из вертикальных приложений на базе AutoCAD и содержит специфические элементы. В силу этих особенностей обмениваться данными между AutoCAD и IntelliCAD следует с достаточной сте­пенью осторожности.

На российском рынке достаточно широко также распространены чертежные редакторы отечественной разработки, такие как КОМПАС-График компании АСКОН, T-FLEX CAD 2D компании «Топ Системы» и др. Их отличительной особенностью можно назвать полную поддержку требований ЕСКД и СНиП, а также высокую степень параметризации чертежной геометрии. Создание чертежа в КОМПАС-График показано на Рис. 5 .22.

Рис. 5.22 Выполнение чертежа в КОМПАС-График

2D-системы с момента их появления пробрели огромную популярность в силу ряда объективных и субъективных причин:

• они безусловно снизили трудоемкость оформления качественной конст­рукторской и технологической документации, так как отпала сама надоб­ность в такой штатной единице, как чертежник;

• упростилась и удешевилась процедура архивирования чертежей;

• мощные возможности модификации и переиспользования уже существую­щих чертежей многократно повысили эффективность труда конструкторов;

• появилась возможность более быстрого обмена информацией при коллек­тивной работе над проектами;

• благодаря очевидной аналогии с работой на кульмане 2D-системы доста­точно просто внедряются и легко осваиваются инженерами при минимуме затрат на обучение;

• чертежные системы эффективно работают на недорогом оборудовании, по­этому затраты на их внедрение относительно невелики;

• внедрение 2D CAD-систем не требовало изменений в существующую про­изводственную структуру.

Тем не менее, уже практически с самого начала внедрения и использования 2D-систем были видны и их недостатки, препятствующие более полной автоматизации инженерного труда, повышению его эффективности, переходу к автоматизированному производству. Дело в том, что чертеж – документ, по своей сути предназначен­ный для восприятия человеком, то есть схематическое, порой неточное, символьное изображение проектируемых изделий. Неточность изображений восполняется обилием специализированных символов: размеров, выносок, условных обозначе­ний, надписей и т. д. Для полной автоматизации нужна информация, адапти­рованная именно для компьютерной обработки и интерпретации. Этой задаче 2D-чертежи в их классическом виде не отвечают, для этого требуются полноцен­ные пространственные (3D) и даже пространственно-временные (4D) данные.

63D CAD

Как уже говорилось в предыдущей главе, системы двумерного черчения далеко не в полной мере удовлетворяют требованиям автоматизации проектной, конструк­торской деятельности, задачам технологической подготовки производства. Чаще всего на машиностроительных предприятиях, и не только, решается следующий круг конструкторских и производственных задач:

• проработка внешнего вида и внутренней компоновки узлов и агрегатов;

• анализ и оптимизация напряжений, перемещений, колебаний, тепловых и температурных режимов;

• подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ;

• подготовка анимации сборок, реалистичных изображений изделия для пре­зентаций, технической документации (инструкций по сборке) и т. п.;

• контроль качества изделий при помощи лазерных измерительных устройств или координатно-измерительных машин;

• создание физических образцов методами быстрого прототипирования;

• создание спецификаций, оценки стоимости, закупок и планирования ресур­сов производства.

Все эти задачи требуют, чтобы проектировщик перенес задуманный им в его воображении образ будущего изделия не виде схематической записи, а в виде вир­туальной пространственной модели, описывающей не только геометрию, но и ме­ханические, физические, оптические и другие свойства материалов.

Так появились 3D CAD-системы. Первой считается CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application), выпущенная французской компанией Dassault Systemes в 1981 году. За ней последовали такие системы, как поныне ус­пешно используемые Unigraphics, Pro/Engineer и др., теперь уже по разным при­чинам сошедшие со сцены. Первые ЗD-системы использовались в основном в аэрокосмической, автомобильной и других машиностроительных отраслях, по­этому для них стал использоваться термин MCAD (mechanical computer aided de­sign). Так как работа с ЗD-данными требует существенных вычислительных мощ­ностей, изначально все эти системы работали на мощных специализированных рабочих станциях под управлением ОС Unix. Подобные решения имели высокую стоимость как закупки лицензий ПО и самого оборудования, так и сопровожде­ния в процессе использования. Так продолжалось до конца 1995 года, когда вы­шла первая версия системы SolidWorks, изначально созданная одноименной ком­панией для работы на относительно недорогих ПК под управлением ОС Windows. Система имела чрезвычайно дружественный пользовательский интер­фейс. В течение первого года SolidWorks приобрела очень высокую популярность – 3D MCAD стала доступна сотням тысяч инженеров. Следом за SolidWorks появи­лись и другие продукты для ПК – Autodesk Inventor, SolidEdge, отечественные КОМПАС 3D, T-FLEX CAD, а существующие на рынке игроки начали спешно переносить свои системы из среды рабочих станций Unix на ПК с Windows. К кон­цу 90-х годов практически не осталось реально используемых MCAD-систем для других платформ. Тем временем SolidWorks, пользуясь позицией технологиче­ского лидера, постоянно совершенствуется, новые версии выпускаются ежегодно, и система по сей день остается лидирующей массовой 3D MCAD в мире. Остальные вновь появившиеся массовые системы во многом идут по ее стопам, а сущест­вовавшие ранее, позаимствовав многое у SolidWorks, большей частью в интер­фейсе, в основном сосредоточились на автоматизации крупных корпораций и производств. Архитектура 3D MCAD, реализованная в SolidWorks, стала по сути классической, большинство продуктов этого класса устроены аналогично, поэто­му, рассматривая устройство современной 3D MCAD-системы, будем ориентиро­ваться на этот образец, при необходимости оговаривая особенности, реализован­ные в тех или иных продуктах.

Практически все современные 3D MCAD состоят из трех основных модулей:

• редактора геометрии деталей;

• редактора сборок;

• ассоциативного генератора чертежей и спецификаций.

На практике эти модули дополняются всевозможными встроенными сервисны­ми компонентами: системами экспресс-расчетов, верификации данных, доступа к библиотекам внешних компонент, мастерами построения типовых и стандартных элементов геометрии, подсистемами реалистичной визуализации, сопряжения с системами документооборота (PDM), обмена данными с другими системами и т. п. и т. д. Для начала рассмотрим основные модули.