1_САПР конспект 2015 13.04.02

4.Каждому узлу схемы соответствует определенное значение фазовой переменной типа потенциала,

акаждой ветви — значения переменных I и U, фигурирующих в компонентных уравнениях. Соединение ветвей друг с другом, т.е. образование узлов, должно отражать взаимодействие элементов в системе. Выполнение этого условия обеспечивает справедливость топологических уравнений для узлов и контуров схемы.

Зависимая ветвь — ветвь, параметр которой (U в источнике типа потенциала, I в источнике типа потока или R, С, L) зависит от каких-либо фазовых переменных.

Для отражения взаимосвязей подсистем в их эквивалентные схемы вводят специальные преобразовательные элементы. Различают три вида связей подсистем. Трансформаторная и гираторная связи выражают соотношения между фазовыми переменными двух подсистем. Этим типам связей соответствуют элементы, представляемые парами источников тока или напряжения. Их называют зависимыми источниками. Третий вид связи выражает влияние фазовых переменных одной подсистемы на параметры элементов другой и задается в виде зависимостей С, L или R от фазовых переменных. Примеры изображения связей в эквивалентных схемах приведены на рис. 2.5. Здесь запись вида А(В) означает, что фазовая переменная А является функцией фазовой переменной В.

Таким образом, если нужно отобразить только топологические уравнения, достаточно использования графов; если нужно отобразить топологические и компонентные уравнения, целесообразно воспользоваться эквивалентными схемами. Следует, однако, отметить, что, если эквивалентные схемы строить по приведенным выше правилам, между ними и графами в отношении структуры имеется строгое соответствие. Тогда можно проставить у ветвей графа условные буквенные обозначения типов ветвей. В этом случае граф содержит ту же информацию, что и эквивалентная схема, и можно с равным успехом использовать оба графических представления объекта.

Рис. 2.5. Примеры изображения связей в эквивалентных схемах: а — трансформаторной; б, в — гираторной

Рассмотрим общие правила составления эквивалентной схемы на примере механической системы. Сначала выбирается инерциальная система отсчета, с которой связывается система координат (обычно декартова). После этого разрабатывается структурная схема, отражающая состав объекта и связи его элементов. Схема должна содержать все элементы, свойства которых предполагается учитывать в рамках поставленной задачи. На схеме наносятся источники внешних силовых и кинематических воздействий в виде сил (моментов) и скоростей. Инерционные элементы представляются в виде сосредоточенных масс. Элементы, отражающие упругие и демпфирующие свойства и внешние воздействия, часто ориентируются относительно осей координат. Назначаются обобщенные координаты системы — взаимно-однозначные функции координат, определяющие положение объекта в пространстве в каждый момент времени. Число обобщенных координат равно числу степеней свободы. Обобщенные координаты фигурируют в дальнейшем в компонентных и топологических уравнениях: фазовые переменные типа потока являются функциями производных по времени от обобщенных координат (функциями обобщенных скоростей).

На основании структурной схемы строится эквивалентная схема:

•задается базовый узел, который в дальнейшем интерпретируется как инерциальная система отсчета. В приведенных ниже примерах он обозначен номером 0;

•для каждого тела с учитываемыми инерционными свойствами в эквивалентной схеме выделяется отдельный узел. Если тело имеет несколько степеней свободы относительно осей координат, каждой из них должен соответствовать свой узел тела. Узел тела в дальнейшем интерпретируется как само тело, совершающее движение относительно соответствующей оси координат: к узлу прикладываются силы (моменты), действующие на тело в выбранном направлении, потенциал узла характеризует скорость тела в этом направлении относительно инерциальной системы координат (обобщенную скорость);

31

•между узлом тела и базовым узлом включается емкостная ветвь; она характеризует силу (момент) инерции;

•трение между контактируемыми телами отражаются резистивной ветвью, включенной между их узлами;

•упругие элементы, соединяющие тела, отражаются индуктивной ветвью между соответствующими узлами схемы;

•внешние силы (моменты) и внешние источники скорости, действующие на систему, учитываются в схеме соответственно ветвями источника типа потока и источника типа потенциала,включенными

источник типа потенциала. При этом безразлично, какой из источников в какую подсистему будет включен. Если в системе присутствуют элементы податливости между контактируемыми телами, их характеристики должны

быть приведены к фазовой переменной типа потока одной из связываемых подсистем, а сами они должны быть включены в эту подсистему посредством ветвей, один конец которых подсоединен к узлу тела. Между другим концом ветвей и базовым узлом помещают зависимый источник типа потенциала. Зависимый источник типа потока размещают между узлом тела и базовым узлом другой подсистемы.

Следует отметить, что скорости и силы (моменты) — это векторы, и поэтому при размещении в схеме их источников следует правильно указывать их направление.

Более подробно правила составления эквивалентных схем с зависимыми источниками будут рассмотрены в примерах.

На рис. 2.6 изображены эквивалентная схема и соответствующий ей граф для ранее рассмотренного примера одномассовой колебательной системы, структурная схема которой приведена на рис. 2.3. Начало координат 0 здесь связано с инерциальной системой отсчета, совершающей движение в гори зонтальной плоскости совместно с корпусом транспортного средства. Система имеет одну степень свободы: рассматривается движение сиденья водителя в вертикальном направлении. В качестве обобщенной координаты выбрано вертикальное перемещение центра масс водителя и сиденья. Инерционные свойства водителя и сиденья учтены емкостной ветвью т, включенной между узлами 0 и 2. Потенциал узла 2 характеризует вертикальную скорость сиденья, а поток в емкостной ветви — силу инерции. Упругие и демпфирующие свойства подвески сиденья отражены в схеме ветвями L и R. Разность потенциалов в узлах 1 и 2 соответствует скорости деформации элементов подвески, а потоки в ветвях — действующим в них силам. Согласно условию задачи, колебания водителя на сиденье совершаются вследствие вертикального перемещения корпуса, что отражено в схеме введением ветви v источника типа потенциала (источника кинематических воздействий). Изменение потенциала в узле 1 характеризует изменение вертикальной скорости корпуса. Закон этого изменения должен быть задан в характеристике источника кинематических воздействий

32

Моделирование работы технических объектов на макроуровне

Впрограммах анализа, используемых в САПР, автоматизировано как решение, так и формирование

ММобъектов. Наиболее общий случай ММ на макроуровне есть ее представление в виде системы ОДУ

вида

где F — вектор-функция; У — вектор фазовых переменных; t — время.

Данная система состоит из компонентных и топологических уравнений. Обычно пользователь САПР не касается непосредственно вопросов, связанных с получением уравнений. Он оперирует эквивалентными схемами, состоящими из набора элементов, соединенных между собой надлежащим образом. Однако использование элементов в схеме предполагает их наличие в библиотеке моделей программного комплекса анализа динамических систем. Первоначально библиотека моделей создается разработчиком САПР и содержит типовой набор моделей, достаточный, по мнению разработчика, для решения общих задач анализа ряда технических систем. По мере использования САПР возникает потребность в расширении набора моделей. В этом случае пользователь обращается к разработчику комплекса или сам пополняет библиотеку.

Задача создания ММ для библиотеки непростая. С ней может справиться только квалифицированный пользователь, обладающий знаниями методов и алгоритмов автоматического получения топологических уравнений. Рядовому пользователю достаточно уметь правильно составить эквивалентную схему, описать ее на входном языке и сформулировать задание на выполнение. После этого ММ объекта будет получена автоматически в соответствии с программой, созданной разработчиком САПР.

В САПР применяются несколько методов формирования ММ объектов, различающихся выбором системы базисных переменных. В основе некоторых из них лежат известные методы, традиционно используемые в различных областях техники, например узловой метод. В теории электрических цепей он известен как метод узловых потенциалов, а в механике — как метод перемещений. В качестве основного топологического уравнения в узловом методе принимают уравнение равновесия, а в качестве базисных координат — фазовые переменные, относящиеся к узлам эквивалентной схемы. Узловой метод успешно применяется и для моделирования гидравлических систем. Достаточно известен, но менее распространен в САПР контурный метод; в механике его называют методом сил.

Для эффективного применения некоторых методов численного интегрирования ОДУ эти уравнения удобно представлять в нормальной форме Коши:

Для получения таких уравнений разработан специальный метод, называемый методом переменных состояния. Иногда применяется табличный метод, который сравнительно прост в реализации, но приводит к созданию модели большей размерности. Формальное сходство исходных компонентных и топологических уравнений в системах различной физической природы позволяет применять любой из названных методов для моделирования всей номенклатуры технических объектов.

Реализация в программе конкретного метода формирования ММ объекта может потребовать от пользователя выполнения дополнительных правил составления эквивалентных схем. Так, в классическом варианте метода узловых потенциалов имеются ограничения на вид компонентных уравнений. Применительно к схемной форме представления моделей эти ограничения выражаются в недопустимости таких ветвей, как идеальные источники типа потенциала, и любых ветвей, параметры которых зависят от каких-либо потоков. Использование метода переменных состояния подразумевает отсутствие в эквивалентной схеме контуров, состоящих только из емкостных ветвей (возможно, с источниками типа потенциала), и узлов, в которых объединяются только индуктивные ветви или только резистивные ветви (возможно, с источниками типа потока). Подобные ограничения можно снять использованием фиктивных ветвей.

33

Каждый метод имеет свои особенности, касающиеся формы описания исходных данных, но синтаксис входного языка описания объекта в большей мере определяется все же разработчиком программного комплекса, который и создает этот язык.

Итак, чтобы иметь возможность использовать в своей работе процедуры математического моделирования работы технических объектов на макроуровне пользователю САПР необходимо: уметь составлять эквивалентные схемы объектов; иметь программный комплекс для анализа систем; изучить особенности комплекса в части составления эквивалентных схем и язык комплекса.

Для выполнения моделирования пользователю достаточно: разработать эквивалентную схему объекта с учетом особенностей программного комплекса и возможностей его библиотеки ММ элементов;

активизировать программу анализа;

спомощью входного языка комплекса описать структуру объекта и параметры элементов схемы;

спомощью входного языка описать задание на выполнение моделирования;

обработать полученные результаты.

34

Раздел № 2. Современные пакеты САПР

Лекция № 3 (2.1)

Общие сведения о современных пакетах САПР

по дисциплине «САПР электрооборудования»

для студентов направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» Квалификация выпускника – магистр

Учебные вопросы

1.Номенклатура и возможности современных САПР

2.Тенденции развития САПР

Литература

1. Малюх, В.Н. Введение в современные САПР: Курс лекций [Электронный ресурс]: учебное пособие. – Электрон. дан. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 188 с. Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=1314. с. 157-164

35

1. Номенклатура и возможности современных САПР

Современные САПР применяются для сквозного автоматизированного проектирования, технологической подготовки, анализа и изготовления изделий в машиностроении, для электронного управления технической документацией. С помощью САПР выполняется разработка чертежей, производится трехмерное моделирование изделий и процесса сборки, проектируется вспомогательная оснастка, например, штампы и пресс-формы, составляется техническая документация и управляющие программы для станков с ЧПУ, ведется архив.

Система автоматизированного проектирования представляет собой организационно-технический комплекс, состоящий из большого числа подсистем и компонентов. Основными структурными элементами САПР являются подсистемы, которые подразделяются на проектирующие и обслуживающие. К проектирующим относят подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, например расчетную, чертежно-графическую, подсистему подготовки носителей для станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и автоматизированных линий. Обслуживающие подсистемы предназначены для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например подсистемы управления данными. Каждая подсистема САПР, как правило, создается в виде пакета программ.

Существующий отечественный и зарубежный опыт в области автоматизации проектирования свидетельствует о том, что разработка, внедрение и эффективное использование комплексов, предназначенных для автоматизации процесса проектирования и реализуемых на базе современных ЭВМ, требуют комплексного решения широкого спектра проблем: организационных, технических, математических, программных, лингвистических, информационных и др. Решение этих проблем базируется на соответствующих видах обеспечения.

Ниже рассмотрены виды обеспечения САПР.

1.Техническое - устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства или их сочетания. В состав технического обеспечения входят всевозможные устройства ввода данных типа мышь, диджитайзеры, сканеры, графопостроители, принтеры, мониторы, модемы.

Для эффективного функционирования САПР техническое обеспечение должно отвечать ряду требований. Основные из них: высокая производительность вычислительной техники; высокая точность расчетов; развитая периферийная аппаратура (типа мышь, диджитайзер, сканеры и т. д.); возможность параллельной одновременной работы разных конструкторов; использование единой конструкторской базы данных, установленной на сервере; обеспечение необходимого уровня секретности и защиты информации.

2.Математическое — методы, модели, алгоритмы, используемые в процессе проектирования.

3.Программное - программы на машинных носителях, документы с текстами программ и эксплуатационные документы. Особенностями программного обеспечения САПР являются возможность сетевой работы в рамках САПР, наличие очень большого количества пакетов прикладных

4.Информационное - документы, содержащие описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов.

К особенностям информационного обеспечения САПР относятся: чрезвычайно большой объем нормативных баз и, как следствие, наличие носителей большого объема (винчестеры 200, 600 Мбайт) и

свысокой скоростью; очень большой объем графической информации, необходимость быстрого доступа к графическим объектам обуславливает хранение всех чертежей в разархивированном виде; большие размеры баз данных (сотни Гбайт), в которых хранятся графические объекты, для размещения баз используют лазерные носители, оптические диски, стриммеры; использование баз данных различных типов - древовидных (для нормативно-справочной информации), реляционных (для условнопостоянной и оперативной информации), баз в виде последовательных файлов (для хранения графической информации).

5.Методическое - документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования.

36

6.Лингвистическое - языки проектирования, используемая терминология.

7.Организационное - положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и их взаимодействие с комплексом средств автоматизации проектирования.

В настоящее время машиностроительные предприятия, проектные и научно-исследовательские организации используют большую номенклатуру САПР: от небольших графических программ до мощных специализированных пакетов. Их стоимость колеблется от ста до нескольких десятков тысяч долларов за одно рабочее место. В зависимости от возможностей современные САПР можно условно разбить на три уровня: нижний, средний и высший.

Системы нижнего уровня обеспечивают выполнение чертежных работ и, по сути дела, представляют собой электронный кульман, который обеспечивает традиционную технологию проектирования и технологической подготовки (например, AutoCAD, VersaCAD, CADKEY).

Системы среднего уровня (например, T-FLEX CAD, Solid Edge, SolidWorks, Mechanical Desktop)

выполняют автоматизированный выпуск конструкторской и технологической документации, программирования обработки заготовок на станках ЧПУ. Эти системы позволяют создать объемную (трехмерную) модель изделия, по которой определяются характеристики (инерционно-массовые, прочностные и т. д.), контролируется взаимное расположение деталей, моделируются все виды ЧПУобработки, отрабатывается внешний вид по фотореалистичным изображениям, выпускается документация. Кроме того, обеспечивается управление проектами на базе электронного документооборота. Экономический эффект состоит в многократном повышении производительности труда при резком сокращении ошибок и соответственно в улучшении качества изделий. Пользователь получает все преимущества трехмерного проектирования: топологическую точность, возможность анализа трехмерных моделей и использования в подготовке управляющих программ для станков ЧПУ. Эти системы следует рассматривать как еще один шаг, который позволяет извлечь новые реальные возможности из компьютерного проектирования. Кроме того, обеспечиваются специализированные расчетные, аналитические системы, системы подготовки управляющих программ для станков ЧПУ.

Системы высшего уровня предназначены для интеграции всего цикла создания изделия от проектирования, подготовки к производству до изготовления. Они позволяют конструировать детали с учетом особенностей материала (пластмасса, металлический лист), проводить динамический анализ сборки с имитацией сборочных приспособлений и инструмента, проектировать оснастку с моделированием процессов изготовления (штамповки, литья, гибки), К ним относятся EDS Unigraphics, Pro/Engineer, CATIA или CADDS. Программы математического анализа таких САПР могут включать прочностной, кинематический и динамический анализ. Моделирование механической обработки позволяет оценить качество деталей с точки зрения их деформации. Кроме того, эти системы дают возможность одновременно работать над проектируемым изделием всем специалистам - конструкторам, технологам, дизайнерам.

Отличительными признаками таких систем являются: 1) возможность обеспечения всего цикла создания изделия - от концептуальной идеи до реализации - внутри самой системы без дополнительного использования внешних приложений; 2) обеспечение единой среды для разработки изделия и поддержка параллельного инжиниринга, т. е. создание единой цифровой модели, с которой все участники проекта могуг работать одновременно. Такие системы должны иметь достаточно мощные средства параметризации, позволяющие проводить изменения сложных структур в больших сборках, иметь возможность построения необходимых, в том числе и сложных ассоциативных связей, а также определенную гибкость, так как изделие в процессе проектирования постоянно изменяется.

Вмеждународной интерпретации рассматриваемые системы классифицируют следующим образом:

для компьютерного проектирования, создания чертежей - CAD (Computer Aided Design);

для подготовки производства с помощью компьютеров - САМ (Computer Aided Manufacturing); для выполнения инженерных расчетов - CAE (Computer Aided Engineering);

для управления проектной документацией - PDM (Project Document Management).

Значительное развитие средств компьютерного проектирования и расчета конструкций позволяет передавать информацию, созданную в одной CAD-CAM-системе, в другие аналогичные системы. В результате объекты, созданные средствами CAD, могут использоваться при подготовке производства

37

(средствами из группы САМ), при расчете на прочность (средствами из группы САЕ) или учитываться при ведении корпоративного проекта (т. е. обрабатываться продуктами из группы PDM).

Взаимосвязанное применение средств CAD и САЕ позволяет существенно ускорить подготовку расчетных моделей для исследования прочностных и динамических свойств и характеристик проектируемой конструкции. Практический опыт показывает, что технологическая цепочка -подготовка средствами CAD геометрической модели для последующего расчета при помощи САЕ - уменьшает время создания модели минимум и 3 раза.

2.Тенденции развития САПР

Сегодня, когда проектировщики создают трехмерные модели изделий, им приходится думать не только о результате работы, но и о том, какие из многочисленных функций нужно применить. Современные пакеты включают тысячи всевозможных инструментов, причем с выходом каждой новой версии их число увеличивается. Наиболее распространенный способ расширения возможностей САПР состоит в добавлении новых команд и функций в уже существующие системы, Это, конечно, ведет к совершенствованию ПО, однако требует от инженеров запоминания все большего количества инструментов. В итоге рано или поздно люди перестают применять значительную долю новых средств, используя только хорошо изученную их часть.

Дело в том, что в погоне за функционалом многие разработчики САПР подзабыли о том, для кого он предназначен. В результате на рынке появились системы, которые содержат массу возможностей для автоматизации работы конструктора или технолога, но специалисты не в состоянии воспользоваться этим богатством из-за сложности освоения. Поэтому разработчикам САПР следует не только расширять, но и усиливать функциональность своих продуктов, т. е. делать наиболее востребованные инструменты более простыми в изучении и эффективными в использовании.

Прежде всего внимание уделяется пользовательскому интерфейсу. По идее от версии к версии он должен становиться всѐ более интуитивно понятным. Раз уж речь идет об автоматизированных системах, значит, нужно автоматизировать те операции, которые инженеры выполняют изо дня в день. Кое-какие меры уже принимаются. Одним из главных направлений развития нашей продуктовой линейки стало упрощение графического интерфейса и оптимизация наиболее часто используемых команд и элементов меню с целью сокращения количества нажатий мышкой. Аналогичные действия предпринимает и фирма UGS (с этого года — подразделение концерна Siemens).

Все разработчики уверяют, что расширяя возможности продуктов, они не усложняют, а, наоборот, упрощают работу с САПР. Для этого они стараются объединить несколько связанных между собой операций в одно целое. Новая функциональность, как правило, позволяет сократить количество действий проектировщика за счет применения меньшего числа более общих команд. Такого же подхода придерживается и компания АСКОН. Каждая новая команда проходит отладку, цель которой - сократить объем труда пользователя для ее выполнения. А компания Autodesk продвигает методы функционального проектирования и цифрового прототипирования, направленные на то, чтобы инженеру стало проще именно разрабатывать изделия, а не рисовать трехмерные модели.

Важную роль в освоении системы играет диалоговая помощь. Сейчас подсказки и контекстная справка стали неотъемлемым атрибутом САПР, появились даже интеллектуальные функции, ―предугадывающие‖ режимы работы и построений в зависимости от уже существующего контекста. Однако успокаиваться еще рано. Кое-какое продвижение в этом направлении есть, но нельзя сказать, что всѐ уже сделано, например, разработчики зачастую выносят в диалоговые окна и панели управления весь спектр параметров, задействованных в работе той или иной функции. В результате пользователь вынужден заполнять десятки полей, хотя при тщательном рассмотрении многие из них система могла бы заполнить автоматически, следуя установленным правилам и стандартам. Это удобно программистам: они любят иметь доступ к управлению всеми данными своих структур, но инженерам требуется иное. Им очень пригодились бы детальные контекстные подсказки, выходящие за рамки традиционных ―хелпов‖, который зачастую представляет собой просто электронный вариант справочного руководства. Еще не встречался ни в одной САПР инструмент Microsoft Office Assistant, позволяющий задать вопрос на естественном языке.

В современном мире скорость выпуска продукции в продажу имеет огромное значение. Поскольку при создании новых товаров немалое время отнимает их проектирование, особую значимость сейчас приобретает возможность многократного использования ранее созданных деталей

38

или узлов для создания целого семейства аналогичных объектов. Ведь гораздо проще внести изменения в уже существующий проект, чем разработать его с нуля. Редактировать модели приходится и по другим причинам — из-за обнаруженных ошибок, смены общей концепции, проблем с изготовлением.

Однако модифицировать ранее созданные виртуальные конструкции нелегко. Дело в том, что метод параметрического проектирования, составляющий основу большинства современных САПР, имеет как плюсы, так и минусы. Строить параметрические модели удобно, но разобраться в ранее созданной конструкции можно только в том случае, если параметризация проста или подробно задокументирована. Когда же в сборке несколько сотен деталей, понять внутренние связи настолько сложно, что легче их перестроить заново.

Так, аналитическая компания Aberdeen Group провела опрос сотрудников 150 промышленных предприятий, в основном американских. Судя по ответам, повторное использование проектов затрудняется тем, что для внесения изменений требуются экспертные знания САПР (57% респондентов), модели негибкие и ―разваливаются‖ в результате редактирования (48%), пользователи не могут найти нужные данные (46%), успешно перестроить модель может только ее создатель (40%). Конечно, эти проблемы решаются, но за счет дополнительных усилий и затрат.

Дело в том, что внесение изменений нужно планировать заранее, иначе попытки модифицировать модель приведут к ошибкам, нарушению внутренних связей и свойств. Однако это не всегда даже возможно. Работа инженера представляет собой итерационный процесс, и заранее прогнозировать все изменения нереально. Данный процесс можно упростить, хотя это в большей степени зависит не от САПР, а от того, как организована работа на конкретном предприятии: количество изменений и качество их внесения являются важнейшим критерием эффективности его работы.

Аналогичный вывод сделала и Aberdeen Group. По ряду показателей аналитики разделили участвовавшие в опросе фирмы на три класса: лучшие, средние и отстающие. Оказалось, что успешные компании вопросу редактирования моделей уделяют особое внимание: 71% из них специально обучают инженеров планировать и правильно вносить изменения, 64% — рекомендуют работникам создавать гибкие проекты, поддерживающие последующие перемены, а 36% — требуют, чтобы конструкторы добавляли к модели подробную информацию о ходе проектирования, чтобы не только сам автор, но и другие сотрудники могли выполнять ее редактирование.

Таким образом, пользователи должны не только уметь работать с конкретной САПР, но и применять правильные технологии геометрического моделирования. Разработчики стараются облегчить им эту задачу, снабжая свои системы подробной документацией и учебно-методическими пособиями.

Однако не все эксперты, согласны с тем, что проблему внесения изменений в проект нужно целиком возложить на плечи пользователя. Поскольку модификации действительно сложно предусмотреть заранее, значит, эту заботу должна взять на себя САПР. Есть много известных технологий, облегчающих процесс редактирования: хранение истории и контекста построения, параметризация, разбиение проекта на подпроекты. Важно, чтобы все эти методы использовались в системе гармонично, взаимосвязанно и непротиворечиво. Уклон в сторону одного из них рано или поздно настолько затрудняет внесение изменений в проект, что целесообразнее построить модель заново.

Сложность повторного использования спроектированных деталей усугубляет несовместимость форматов данных в разных САПР. Если уж трудно отредактировать модель, созданную в той же системе, что же говорить о внесении изменений в модель, импортированную из другой САПР? Тема отсутствия единых стандартов для проектной информации обсуждается уже много лет, но особого прогресса пока не наблюдается.

А ведь сейчас все более широкое распространение получает коллективная работа над проектом, особенно когда речь идет о сложных изделиях — автомобилях, самолетах, судах. Естественно, все участники такого процесса не могут применять одну и ту же систему. Но им трудно бывает использовать проекты коллег, построенные с помощью другого программного инструмента, и они тратят массу времени, исправляя их или создавая заново. Ведь в мире САПР сейчас имеется более сорока разных форматов данных. В результате предприятия сталкиваются с трудностями при информационном обмене, по крайней мере те, кто применяет разные САПР.

Это приводит к колоссальным расходам. По оценке Национального института стандартов и технологии (США), из-за несовместимости САПР одна только американская автомобильная отрасль ежегодно теряет более 1 млрд. долл. В конце прошлого года много шума вызвал скандал с проектированием лайнера Airbus A380, когда задержка во внесении изменений в электрическую

39

систему самолета, вызванная среди прочих причин несоответствием форматов, привела к многомиллиардным убыткам.

Разработчики единодушно уверяют, что стараются упростить обмен, снабжая свои системы средствами преобразования форматов. Так, компания ―Топ Системы‖ использует внутренние функции системы T-FLEX CAD (например, за передачу геометрических данных через формат Parasolid отвечает само это ядро), трансляторы независимых разработчиков, а также развивает собственные средства импорта-экспорта через стандартные форматы обмена. SolidWorks предлагает в базовой поставке без дополнительной оплаты более двадцати различных интерфейсов для стандартных форматов (IGES, STEP и т. д.), нейтральных форматов известных САПР. Аналогично действуют и другие поставщики.

К сожалению, трансляторы не позволяют полностью решить проблему обмена данными. В конце прошлого года фирма Kubotek USA провела опрос 2869 специалистов из разных регионов мира и отраслей промышленности, который показал, что 95% из них сталкивается с трудностями при передаче и получении проектных данных. В силу чего они создают 3D-модели заново время от времени (72%), тратят на это половину рабочего времени (34%) или делают это постоянно (11%). В качестве главной причины, затрудняющей использование импортированных данных, почти половина участников опроса назвала проблемы при трансляции. Дело в том, что в результате конвертации часто теряется важная информация о проекте, например дерево построения модели, ассоциированные чертежи, свойства материалов и даже геометрические характеристики.

Не улучшили ситуацию и стандартные форматы STEP и IGES, хотя в свое время на них возлагались большие надежды. Причина провала в том, что поставщики САПР по-разному реализуют их, в результате чего появились десятки диалектов, малосовместимых между собой, а сами STEP и IGES перестали быть средством полноценного обмена данными. Более того, вендоры стремятся как можно тщательнее закрыть информацию о своей файловой структуре, вместо того чтобы помогать коллегам и сторонним разработчикам создавать качественные конвертеры.

За последние 10--15 лет средства автоматизации проектирования прошли огромный путь развития с точки зрения расширения функционала, повышения надежности и снижения стоимости. Но, как показывает список перечисленных выше проблем (далеко не полный), им есть куда совершенствоваться. И хотя в основном это задача разработчика, пользователи тоже могут внести свой вклад в ее решение. Они должны обращать внимание разработчиков на недостатки ПО, делиться с ними тонкостями и особенностями своей работы, участвовать в бета-тестировании. Поставщикам ПО стоит внимательно изучать, как работают заказчики, и учитывать особенности их труда, прикладывать больше сил на создание подсказок и руководств для пользователя, упрощать интерфейс, группируя на экране те инструменты, которые необходимы для конкретного процесса (проектирование изделий из листовых материалов, литых деталей, пресс-форм и т. д.), проводить бета-тестирование новых версий, чтобы не выпускать ―сырое‖ ПО. Конечно, всѐ это требует инвестиций, но они окупаются. Чем выше качество софта, тем меньше затрат требуется на поддержку.

40