2. Автоматизация проектно-конструкторских работ (cad/cam/cae).

Жизненный цикл любого изделия начинается с его разработки и проектирования. Современное конструкторское бюро не обходится без систем автоматизированного проектирования (САПР). С точки зрения аналитиков компании Gartner, автоматизация проектно-конструкторских работ (Engineering and Scientific Software) включает в себя следующие направления:

• Architectural, Engineering and Construction Software

• Electronic Design Automation Software

• Embedded Software Tools

• Mechanical CAD, CAM and CAE Software

• Scientific and Statistical Software

Рассматривать все направления автоматизации проектно-конструкторских работ в рамках данного курса не представляется возможным, поэтому проблемы эффективности инвестиций в этой области мы будем рассматривать на примере CAD/CAM систем (Mechanical CAD, CAM and CAE Software).

Основные модули, входящие в САПР, включают в себя автоматизацию проектно-конструкторских работ (CAD), технологическую подготовку производства (CAM), автоматизацию инженерных расчетов (CAE). Неотъемлемой частью САПР является система управления конструкторско-технологической документацией (PDM) обеспечивающая эффективное взаимодействие различных рабочих групп в момент проектирования изделия и интеграцию с АСУ предприятия.

CAD (computer-aided design) - общепринятое международное обозначение систем, предназначенных для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации. Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции изделия и оформления конструкторской документации.

CAM (computer-aided manufacturing) – общепринятое международное обозначение систем, предназначенных для автоматизированной разработки программ обработки деталей или технологической оснастки на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Они производят проектирование обработки изделий для ЧПУ и выдачи программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, эрозионных, пробивных, токарных, шлифовальных и др.). CAM-системы еще называют автоматизированными системами технологической подготовки производства (АСТПП). Сегодня они являются практически единственным способом для изготовления сложнопрофильных деталей и сокращения цикла их производства. В CAM-системах используется трехмерная модель детали, созданная в CAD-системе.

САЕ (computer-aided engineering) – общепринятое международное обозначение систем, предназначенных для проведения различных видов инженерных расчетов. Представляют собой обширный класс систем, каждая из которых позволяет решать определенную расчетную задачу (группу задач), начиная от расчетов на прочность, анализа и моделирования тепловых процессов до расчетов гидравлических систем и машин, расчетов процессов литья. В CAЕ - системах также используется трехмерная модель изделия, созданная в CAD-системе. CAE - системы еще называют системами инженерного анализа [3].

Высокая эффективность применения CAD/CAM проявляется при сквозном проектировании и механообработке деталей, поскольку:

• при конструировании имеется возможность предварительного анализа технологичности изготовления детали;

• при технологической подготовке производства есть возможность применения всех возможностей аппарата геометрического моделирования;

• в действие вступают три типа ассоциативности (размер - геометрия, геометрия - технология, технология - технология).

Плоское моделирование, как часть объемного, играет особую роль при производстве деталей. Любую деталь для механообработки можно представить системой тринадцати типов конструкционных элементов, из которых лишь один - поверхность - требует объемного моделирования. Плоские модели (чертежи) содержат в себе и элементы технологической проработки, например, разбивку на технологические зоны.

Применение CAD/CAM - систем для анализа технологичности конструкции на этапе проектирования позволяет снизить требования к оборудованию для механообработки, программируя львиную долю объема всей механообработки, как плоскую, позволяя при этом, шире использовать более низкие классы обработки. В результате, при применении CAD/CAM - систем для проектирования и производства деталей на станках с ЧПУ наблюдаются эффекты, при-водящие к снижению себестоимости изделий.

Ускорение процесса отладки и особенно повторной отладки после внесения изменений в конструкцию принесет еще большую экономию средств. Экономия средств, в случае отказа от приобретения сложного оборудования, за счет улучшения технологичности конструкции и других возможностей, интегрированных CAD/CAM - систем, в комментариях не нуждается [9].

CAD/CAM системы традиционно подразделяются на три уровня: нижний, средний и высший, либо их называют "легкими", "средними" и "тяжелыми" системами. Практический смысл трехуровневой классификации состоит в общей оценке ожидаемых результатов от внедрения конкретной системы. Стоит отметить, что в настоящий момент это деление является условным. Системы среднего уровня приближаются по своим характеристикам к системам верхнего уровня, а системы нижнего уровня перестают быть просто чертежно - ориентированными системами.

Отметим также, что воздействие информационных систем, обеспечивающих автоматизацию проектно-конструкторских работ, схоже для всех направлений автоматизации в этой области. Рассмотрим основные достоинства внедрения информационных систем данного класса.

• Сокращение сроков проектирования. Количественный показатель позволяющий оценить время, необходимое для разработки изделия с использованием информационных систем.

• Сокращение сроков подготовки изделия к производству. Количественный показатель. Сокращение времени ввода изделия в производство возможно, в первую очередь, за счет того, что информационные системы данного класса позволяют автоматически создавать не только проектную документацию на изделие, но и программы для работы станков с ЧПУ (числовым программным управлением).

• Сокращение трудовых затрат. Качественный показатель. Благодаря автоматизации рутинных операций (например, расчет сопротивления материалов изделия, отработка элементов изделия на технологичность) инженер получает больше времени на разработку непосредственно изделия. Работа инженера становится творческой.

• Улучшение технико-экономических показателей достигается за счет экономии материалов и увеличения точности расчетов. Количественный показатель. При внедрении CAD\CAM систем, например, происходит сокращение ресурсоемкости изделий за счет более эффективных конструкций заготовок изделия и оптимизации программ для станков с ЧПУ.

• Улучшение качества проектной документации, уменьшение числа ошибок за счет автоматизации процесса внесения изменений [10]. Количественный показатель.