2.6.2. Программные характеристики

По специализации программных средств

Специализированные системы – позволяют автоматизировать ком-плекс задач , связанных достаточно с узкой областью проектирования или подготовки производства; в качестве примера можно привести системы гибки листовых деталей, проектирования оснастки для холодной штампов-ки, подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ, контрольно-измерительных систем и т.д.

Универсальные системы – позволяют создавать изделия самого ши-рокого профиля; большинство машиностроительных САПР можно отнести именно к универсальным системам.

Комплексные системы – предназначены для решения проблем проек-тирования и подготовки производства специальных высокосложных изде-лий; например , специализированные судостроительные системы типа Tribon фирмы Kockums Computer Systems или FORAN фирмы Senermar позволяют автоматизировать практически весь цикл проектиро-вания судна: от определения формы корпуса судна, его основных размеров

• расположения основных отсеков и помещений до создания рабочих чер-тежей блоков и секций корпуса, многочисленных трубопроводных систем, кабельных трасс, а также подготовки управляющих программ для тепло-вой резки деталей.

По способу характеру базовой системы

1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрическо-

го моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основ-ной процедурой проектирования является конструирование, т.е. определе-ние пространственных форм и взаимного положения объектов. К этой группе относится большинство САПР машиностроения, построенных на базе графических ядер.

ЯДРО – это библиотека основных математических функций CAD-системы, которая определяет и хранит 3D-формы ожидая коман-ды пользователя. В настоящий момент существуют три типа ядер геометрического моделирования: лицензируемые, частные

• доступные в исходном коде.

• настоящее время широко используются унифицированные лицензи-руемые графические ядра, применяемые более чем в одной САПР:

27

− Parasolid фирмы EDS Unigraphics

Parasolid – это самое быстрое ядро, доступное для лицензирования, разработано UGS. Parasolid обеспечивает технологию для твердотельного моделирования, обобщенного ячеистого моделирования, интегрированные поверхности свободной формы и листовое моделирование. Parasolid позволяет разработчикам быстро создавать конкурентоспособные продукты используя эти технологии. На этом ядре разработано много CAD/ CAM/CAE систем высокого и среднего уровня – к примеру SolidWorks, Delmia, Pro/DESKTOP, и FEMAP. Последние версии Parasolid сфоку-сированы на расширении экстермального моделирования в наиболее технически сложных областях. Они были пионерами прямого моделирования, которое позво-ляет пользователям интуитивно модифицировать непараметризованые модели, как будто бы они имеют параметры.

− ACIS фирмы Intergraph

ACIS это объектно- ориентированная C++ геометрическая библиотека которая со-стоит из более чем 50 DLL-файлов и включает каркасные структуры, поверхности

• твердотельное моделирование. Оно дает разработчикам программ богатый вы-бор геометрических операций для конструирования и манипулирования сложными моделями а так же полный набор булевых операций. Его математический интер-фейс Laws Symbolic и основанная на NURBS деформация позволяют интегриро-вать поверхностное и твердотельное моделирование. Ядро ACIS осуществляет вывод в формат файлов SAT, который любая поддерживающая ACIS программа может читать напрямую.

Частные ядра геометрического моделирования разрабатываются и поддерживаются раз-работчиками CAD-систем для использования исключительно в своих приложениях. Преимуще-ством частных ядер является более глубокая интеграция с интерфейсом CAD-приложения. Как результат этого - большие возможности управления системой пользователем - к примеру неог-раниченные undo и redo. Два представленных ниже ядра объединяют пространственное и твердотельное моделирование в одном приложении.

Ядра, доступные в исходном коде, подобны лицензированным ядрам. Они также разра-батываются и поддерживаются одной компанией и затем лицензируются другим компаниям для использования в CAD-приложениях. Отличие стоит в том, что эти разработчики обеспечиваю исходный код ядра. Для пользователей которые имеют группы разработки и хотят сами на-страивать ядро системы очень удобно иметь возможности настройки, посколько исходный код доступен.

2. САПР на базе СУБД. Данные САПР ориентированы на приложения,

• которых при сравнительно не сложных математических расчетах перера-батывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно ис-пользуются в технико-экономических приложениях, например при проек-тировании бизнес-планов, а так же в в системах управления и автоматики.

3. САПР на базе конкретного прикладного пакета. Автономно ис-

пользуемые программно-математические комплексы, например, имитаци-онного моделирования производственных процессов, расчета на прочность по МКЭ, синтеза и анализа систем автоматического управления и т.п. Час-то такие САПР относят к системам CAE.

3. Комплексные (интегрированные ) САПР. Состоят из совокупно-

сти подсистем предыдущих видов. Характерным примером интегрирован-ных САПР являются CAD/CAM/CAE/PDM – системы в машиностроении.

28

По способу организации внутренней структуры САПР

Нерасширяемые системы – используют стандартный набор взаимо-связанных модулей, реализующий все основные функции системы; изме-нение функциональных возможностей системы требует, как правило, мо-дификации исходного программного кода и перекомпиляции системы (та-кой подход применялся на первоначальном этапе создания САПР).

Масштабируемые модульные системы – формируемые вокруг базо-вого ядра. Ядро таких систем включает все требуемые базовые средства построения двухмерной и трехмерной графики, средства диалога с пользо-вателем, базу данных графической информации и позволяют компоновать специализированные системы на базе свободно подключаемых модулей, учитывающих специфику работ пользователя (например, модули раскроя листового материала или развертки трубных соединений); большинство современных систем построено именно по этому принципу - горизонталь-но расширяемые системы.

Интегрирующим ядром таких систем является диспетчер пользователь-ской среды, организующий доступ к внешним приложениям и обмен дан-ными с внешними системами; объектно-ориентированная структура дан-ных и стандартизованный их обмен между приложениями позволяет мак-симально децентрализовать процесс проектирования и упростить подклю-чение специализированных модулей; такой подход, например, успешно реализован в системе Euclid Quantum фирмы MATRA Datavision и в на-стоящее время считается одним из наиболее перспективных.

По возможности функционального расширения системы пользователем

Закрытые системы – не имеют средств индивидуальной настройки и возможности расширения системы пользователем.

Системы с интерфейсом, настраиваемым пользователем – облада-ют возможностью подстройки системы меню, создания диалоговых окон для создания среды, удобной пользователю.

Системы с пакетной обработкой команд – имеют возможность вы-полнения последовательности команд САПР, сформированных в тексто-вом пакетном файле, созданном внешней программой; примером могут служить script-файлы системы AutoCAD фирмы AutoDesk, позволяющие задавать последовательность команд построения графических примитивов с соответствующими им числовыми параметрами.

Системы со встроенным макроязыком и библиотекой функций – обладают средствами для записи макрокоманд или создания новых функ-ций пользователя, позволяющих автоматизировать специфические конст-

29

рукторские операции; система AutoCAD, например, имеет встроенный язык AutoLISP, а пакет SolidWorks фирмы SolidWorks Corporation снаб-жен подмножеством языка Basic, аналогичным языку Basic for Application фирмы Microsoft.

Системы с возможностью подключения внешних модулей – позво-ляют подключать модули пользователя, написанные на языках высокого уровня типа С++, что значительно увеличивает потенциальные возможно-сти расширения системы; большинство современных САПР высокого уровня обладают подобной возможностью.

Инструменты разработчика САПР – дают возможность, используя набор стандартных библиотек функций, создавать свои собственные при-ложения для САПР или даже собственные САПР; инструменты могут включать как отдельные библиотеки функций типа OpenGL для работы с графическими объектами, так и целые интегрированные объектно-ориентированные инструментальные "производства"

Современные САПР в том или ином виде включают практически весь набор ( за исключением инструментов разработчика) средств индивидуальной настройки и возможности расширения систем пользователем.

По возможности обмена информацией

Замкнутые системы – сохраняют данные в своем собственном внут-реннем формате, не позволяют обмениваться информацией с другими сис-темами.

Системы с текстовыми файлами обмена информацией – сохраняют

• считывают информацию об отдельных геометрических примитивах в ви-де массивов цифр, разделенных пробелами или запятыми.

Системы со стандартными средствами обмена информацией – по-зволяют сохранять и считывать полную информацию о созданных моделях изделий в специальном текстовом или двоичном формате, описывающем все объекты модели в специальных терминах описания графических при-митивов с соответствующими им числовыми значениями; в качестве при-мера можно привести файл обмена информацией (Data Exchange Format) *.DXF системы AutoCAD, ставший стандартом de facto для ПК; наиболее распространенными другими стандартами являются STEP, IGES, CADL, AME и некоторые другие.

30

По способу создания изменяемых прототипов

Неизменяемые готовые блоки – вставляются в модель или чертеж в виде готовых элементов, предварительно сохраненных на жестком диске.

Элементы, программно формируемые во внешних модулях – соз-даются специальными программами в виде текстовых пакетных файлов с последовательностью команд построения объекта или стандартных файлов обмена.

Параметрически задаваемые элементы – представляют собой графи-ческие объекты, размеры которых связаны между собой в виде взаимоза-висимых цепочек параметров; изменение какого-либо одного из них или зависимости, определяющей взаимосвязь нескольких параметров, приво-дит к соответствующему пересчету по всей зависимой цепочке размеров и соответствующему изменению геометрии модифицируемого объекта.

Адаптивно изменяемые элементы – дают возможность несколько бо-лее простой корректировки объектов. Указанием курсора мыши на моди-фицируемые элементы геометрии объекта можно изменить форму конту-ров объекта или задать в диалоговом окне новую величину определяющего параметра.

Комбинированные методы – сочетают адаптивную технологию быст-рой корректировки свободных размеров и параметрическую технологию изменения взаимозависимых размеров; это направление, в котором дви-жутся большинство разработчиков САПР.

По методам моделирования функционирования изделий

Без специальных методов – в этом случае основные параметры проектируемых конструкций определяются вне системы традицион-ными методами.

Проверочные расчеты с использованием метода конечных элементов – позволяют проводить широкий комплекс работ по опре-делению основных прочностных характеристик изделия, величин на-пряжений и деформаций в зависимости от различных схем нагрузки и параметров материала.

Специализированные подсистемы моделирования – дают воз-можность анализировать поведение весьма специфических материа-лов в не менее особых условиях : например, исследовать поведение пластмасс в процессе штамповки в термопластавтоматах или прогно-зировать возникновение трещин в металле во время сварки с учетом пластических деформаций материала.

31