Лекція № 3

ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ САПР

3.1 Вступ

Програмне забезпечення САПР являє собою сукупність усіх програм і експлуатаційної документації до них, що необхідна для виконання автоматизованого проектування. Програмне забезпечення ділиться на загальносистемне і спеціальне (прикладне).

Загальносистемне програмне забезпечення призначене для організації функціонування технічних засобів, тобто для планування і керування обчислювальними процесами, розподіленням наявних ресурсів і представлено операційними системами ЕОМ і обчислювальних комплексів. Таке програмне забезпечення, як правило, створюється для багатьох програм-додатків і не відображає специфіку САПР.

У спеціальному (прикладному) програмному забезпеченні реалізується математичне забезпечення для безпосередньо виконання проектних процедур. Процес проектування складається із послідовності елементарних комірок – процедур. Проектною процедурою називається формалізована сукупність дій, виконання яких закінчується прийняттям проектних рішень. Прикладне програмне забезпечення складається таким чином із програм забезпечення окремих проектних процедур. Прикладне програмне забезпечення, як правило, має форму пакету прикладних програм, кожен з яких обслуговує певний етап процесу проектування або групу однотипних задач на різноманітних етапах проектування.

З розвитком і вдосконаленням ЕОМ все більшого значення набуває такий компонент загальносистемного програмного забезпечення як операційні системи. Можливості, що надає користувачам сучасна ЕОМ визначається операційними системами. Операційні системи організовують одночасне рішення різноманітних задач на ЕОМ, динамічне розподілення каналів передачі даних і периферійних пристроїв між задачами, планування потоків задач і послідовність їх розв’язку з врахуванням встановлених критеріїв, динамічне розподілення пам’яті. Однак для своєї роботи операційна система потребує певних ресурсів: процесора, зовнішньої і оперативної пам’яті. Чим більшими можливостями володіє операційна система, тим більше необхідно для неї ресурсів. Серед сучасних операційних систем можна виділити : Windows, OS/2, Unix, Linux і ін.

Важливим компонентом загальносистемного програмного забезпечення є базове програмне забезпечення. Базове програмне забезпечення не є об’єктом розробки при створенні програмного забезпечення САПР. Прикладом може бути базове програмне забезпечення для обробки геометричної і графічної інформації, для формування і використання баз даних. Наприклад AutoCad є базовим графічним ядром, Access – базове програмне забезпечення для формування баз даних.

Використання подібного програмного забезпечення, що реалізує стандартні проектні процедури, суттєво знижує трудомісткість створення прикладного програмного забезпечення САПР. З розширенням області застосування обчислювальної техніки і ускладненням задач автоматизованого проектування зростає складність і трудомісткість програмування прикладних програм-додатків для САПР.

3.2 Огляд найпоширенішого прикладного програмного забезпечення

В даний час на нашому ринку представлено велику кількість САПР систем і спеціалізованих програм-додатків для них. Наша задача ознайомитись з можливостями прикладного програмного забезпечення, яке знадобиться при проектуванні сільськогосподарських машин.

Всі програми, про яки піде мова, поділяються на два види: програми загального призначення і програми спеціального призначення. Усім програмам для своєї роботи необхідне графічне ядро, роль якого найчастіше виконує AutoCad. AutoCad добре розроблена програма (в даний час продано більше мільйона копій цієї програми), яка має більше 4000 прогам-додатків у різних галузях знань і є стандартом для графічних систем, що працюють на персональних комп’ютерах. Її можна використовувати в різних областях машинобудування. Крім AutoCad, компанія Autodesk пропонує багато інших програм-додатків, які розширюють можливості AutoCad.

Програма Autodesk Mechanical Desktop призначена для конструкторів, що створюють тривимірні конструкції у звичному середовищі AutoCad, містить бібліотеку стандартних деталей: гвинти, шайби, гайки і ін. (600 000 одиниць); дає можливість автоматизовано розраховувати і проектувати пружини, вали, шківи, зірочки і інші типові деталі і передачі.

Autodesk Inventor – програма орієнтована на ринок машинобудування і побудована на принципово новому графічному ядрі, незалежному від AutoCad. Призначена для розв’язку складних задач при роботі над великими проектами. Ця програма орієнтована на роботу з великими складальними кресленнями, має бібліотеку конструктивних елементів, де можна вибрати необхідний типорозмір з таблиць.

Autodesk QuickCAD 8 дозволяє переводити технічну інформацію у креслення, будувати складні з великою кількістю даних креслення навіть якщо користувач не має досвіду комп’ютерної розробки креслень. Autodesk QuickCAD 8 дозволяє працювати швидко пропонуючи для цього простий і зручний інтерфейс. З плином часу, коли потреби проектанта виростуть, Autodesk QuickCAD 8 дозволяє використовувати додаткові можливості, які можуть бути додані.

DisignSpace (фірма виробник ANSYS) – програма-додаток до Autodesk Mechanical Desktop. Призначена для аналізу і розрахунку на міцність, оптимізації конструкцій деталей. DisignSpace дозволяє досліджувати основні характеристики міцності матеріалу, такі як напруження, деформації і переміщення, що виникають під дією сил і моментів. Вмонтовані програмні інструменти дозволяють досліджувати основні критерії міцності, щоб визначити запас міцності в конструкції і визначити вібраційні характеристики. Програма враховує також робочу температуру конструкції, що розраховується. Застосування DisignSpace дозволить швидко оцінити любе технічне рішення, знизити вагу конструкції, уникнути не передбачуваних поломок в експлуатації, а як результат – значно підвищити якість розроблюваної деталі.

Dynamic Designer Motion (фірма виробник Design Technologies Inc.) програма-додаток до Autodesk Mechanical Desktop для розрахунку кінематики і динаміки, інерційно-масових характеристик і розподілення навантажень стержневих конструкцій і механізмів, що складаються з 3D- об’єктів. Дозволяє моделювати поведінку механізму під дією зовнішніх навантажень. Застосування програмного пакету призводить до скорочення циклу створення нового виробу і сприяє отриманню значної економічної ефективності.

MICROSTATION V8 – лідер у створенні професійного програмного забезпечення для інженерних проектів. Це хороший засіб для розробки візуального представлення і керування базами даних, володіє хорошими здібностями в галузі 3D-моделювання. Пропонує простий і легкий у вивченні інтерфейс для різних операційних систем. MICROSTATION V8 рекомендується для групи проектувальників.

Програмний продукт Microsoft Visio 2002 призначений для розробки різноманітних графічних додатків і документів. Пакет дозволяє швидко і легко створювати технічні проекти, діаграми, моделі, плакати, а також редагувати їх, змінюючи розміри. Microsoft Visio 2002 містить велику базу різноманітних стандартних складальних одиниць і деталей (підшипники, пасові і ланцюгові передачі, з’єднувальні деталі і ін.). Цей пакет зручно використовувати для побудови різноманітних кінематичних, структурних і інших схем та їх роздрукування на плотарі та принтері.

Пакет програм ProModel – призначений для імітаційного моделювання промислових систем. До складу пакету входить: навчальна програма, графічний редактор, програма статистичної звітності роботи проектованої системи, редактор режимів роботи, програма оптимізаційного аналізу імітаційних моделей проектування, редактор звітів. Кожен з цих розділів може бути роздрукований або експортований до інших програм-додатків, використовуючи буфер обміну.

(Програмні продукти НВП Інтермех):

Пакети CadMECH, CadMECH Desktop, CadMECH LT – це системи, які значно розширюють можливості AutoCad, Autodesk Mechanical Desktop в області проектування машинобудівних креслень. Згідно оцінки експертів ці пакети прискорюють проектування у 10...15 разів у порівнянні з ”чистими” AutoCad та Autodesk Mechanical Desktop. Вони максимально враховують специфіку роботи конструктора-механіка і не вимагають залучення штату програмістів для супроводу роботи. Ці пакети містять у повному об’ємі усі можливості для двовимірного і тривимірного конструювання, інтегруються у інші САПР системи.

Система AVS призначена для розробки в діалоговому і автоматичному режимі комплексу текстової конструкторської документації. На основі існуючих специфікацій AVS забезпечує автоматичну побудову відомості покупних виробів, відомості специфікацій. AVS дає можливість пов’язати специфікації з іншими системами проектування і може інтегруватись із системами ведення архівів креслень.

Система проектування зубчатих коліс Gear (розробка НВП Інтермех) являє собою комплекс програмних і інформаційних засобів, що забезпечує проектування циліндричних зубчатих коліс зовнішнього і внутрішнього щеплення на етапі розробки складальних і робочих креслень. Програма-додаток працює під управлінням AutoCad.

Система ведення конструкторських баз даних IMBASE (НВП Інтермех), призначена для зберігання і використання інформації про все, що використовується на підприємстві і може знадобитися інженеру-механіку. Основні і допоміжні матеріали і багато іншого можна легко ввести в базу даних IMBASE, що буде доступно для різноманітних програм. IMBASE постачається разом із набором стандартних виробів і матеріалів (більше 300 ГОСТів). Ієрархічна структура даних IMBASE дозволяє швидко знаходити необхідну інформацію.

Система проектування деталей типу тіл обертання ROTATION (НВП Інтермех) являє собою комплекс програмних продуктів і інформаційних засобів, що забезпечують процес проектування деталей типу вал, втулка, фланець, зубчате колесо і ін. в середовищі системи AutoCad. Використання системи ROTATION прискорює час проектування деталей типу тіл обертання в 20...25 разів.

Системи Search (НВП Інтермех) призначена для організації технічного документообігу і створення архіву технічної документації підприємства. Система розв’язує наступні задачі: зберігання документів, керування доступу до документів, пошук документів, зміна документів і їх версій, підтримка групової роботи над проектом. Search веде базу даних виробів та взаємозв’язку між ними. Ця база даних лежить в основі перегляду структури і отримання різних звітів по виробах.

Система Show (НВП Інтермех) призначена для автономного пошуку, аналізу, перегляду і виводу креслень і інших зображень на плотер, принтер чи у файл.

Система проектування ”КОМПАС” (Компанія АСКОН) призначена для комплексної автоматизації проектно-конструкторських і технологічних робіт на підприємствах, в КБ та НДІ. Основними компонентами КОМПАС є:

КОМПАС-ГРАФІК – редактор конструкторської документації з великим набором додатків;

КОМПАС-3D – система тривимірного моделювання;

КОМПАС-МАСТЕР – система розробки програм-додатків для створення додаткових програмних модулів (бібліотеки користувача);

КОМПАС-МЕНЕДЖЕР – система керування проектними даними, зберігання і захисту інформації.

Наявність детальної документації по користуванню, практичних рекомендацій і об’ємної довідкової допомоги полегшує і прискорює освоювання і роботу в системі КОМПАС.

Система автоматизованого проектування Pro/ENGINEER (Корпорація PTC, США 1985р.). З 1993р. компанія PTC займає лідируючі позиції на ринку САПР тривимірного проектування і на сьогодні у світі більше 28 000 компаній використовують програмні продукти фірми PTC.

Основні переваги Pro/ENGINEER:

• об’єктно орієнтоване параметричне моделювання;

• система Pro/ENGINEER побудована на єдиній базі даних, що дає змогу інженерам працювати над одним проектом синхронно;

• усі дані в Pro/ENGINEER доступні в любий момент для зміни і змінюючи їх можна генерувати різні варіанти виробів;

• зміни внесені в будь-який момент часу автоматично поширюються на усі вже реалізовані етапи проектування;

• можливість повторного використання раніше розроблених деталей та інженерних даних;

• паралельна робота над проектом кількох інженерних груп;

• забезпечує цикл ”проектування-виробництво” (ідея, дизайн 15%, проектування і конструювання 25%, аналіз і оптимізація 10%, креслення 20%, виготовлення 30%).