Системы автоматизированного проектирования в машиностроении

В 1998 году впервые в Брянске произведен набор студентов на специальность 230104 — «Системы автоматизированного проектирования» (САПР).

Подготовка инженеров по этой специальности организована на кафедре «Технология машиностроения», на которой более 20 лет активно ведутся научные исследования по применению вычислительной техники для решения всего комплекса конструкторских и технологических задач.

Автоматизация проектирования — одна из наиболее перспективных областей науки и техники, включающая методы и средства создания проектов технических объектов с помощью ЭВМ, начиная от зарождения идеи и заканчивая его изготовлением и испытанием. В настоящее время машиностроительные заводы испытывают острейшую потребность в специалистах в области САПР, особенно при внедрении и разработке интегрированных CAD-CAM-систем (автоматизированное конструирование и технологическое проектирование).

Подготовка инженеров по САПР основана на изучении фундаментальных физико-математических дисциплин, современных компьютерных технологий, методов инженерного проектирования и экономического анализа. Основными дисциплинами специальности являются «ЭВМ и периферийные устройства», «Алгоритмические языки и программирование», «Машинная графика и моделирование», «Искусственный интеллект и экспертные системы», «Технология разработки программного обеспечения», «Оптимизация в САПР», «Защита информации», «Операционные системы», «Основы сетевых технологий», «Разработка САПР», «CAD-CAM-системы», «Информационные системы в экономике» и др.

Инженеры по специальности САПР преимущественно ориентированы на работу в машиностроительных отраслях, однако их подготовка в области информационных технологий позволит им успешно работать при создании автоматизированных систем проектирования и управления в других отраслях, в том числе и при создании сложных корпоративных управленческих систем.

Выпускники университета имеют возможность продолжить обучение на кафедре «Технология машиностроения» в аспирантуре по специальностям «Системы автоматизации проектирования» и «Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях».

Обучение студентов и аспирантов проводится с использованием современных сетевых компьютерных классов, имеющих выход в мировую сеть Internet, отечественных и зарубежных лицензионных CAD-CAM-систем и программных комплексов в области управления и бизнеса.

1. История САПР в машиностроении

16 стр., 7643 слов

Системы технологий ЖКХ. Ремонтно-строительное хозяйство

... агрегат 4 84 1-4 Работа с карнизами 100кв.м 0,65 ... план Наименование работ Объем работ Трудоемкость, чел-дни Машины Кол-во смен Число рабочих в смену Сроки работ, порядковые дни Штукатурные работы Работы с фасадом 100кв.м 9,85 317,64 Строительная лебедка, штукатурный ...

Под термином “САПР в машиностроении” в нашей стране обычно подразумеваются пакеты, выполняющие функции CAD/CAM/CAE/PDM, т. е. автоматизированного проектирования, подготовки производства и конструирования, а также управления инженерными данными. Первые CAD-системы появились еще на заре вычислительной техники — в 60-х годах. Именно тогда в компании General Motors была разработана интерактивная графическая система подготовки производства, а в 1971-м ее создатель — доктор Патрик Хэнретти (его называют отцом САПР) — основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS), оказавшую огромное влияние на развитие этой отрасли. По мнению аналитиков, идеи MCS составили основу почти 70% современных САПР. В начале 80-х, когда вычислительная мощность компьютеров значительно выросла, на сцену вышли первые CAM-пакеты, позволяющие частично автоматизировать процесс производства с помощью программ для станков с ЧПУ, и CAE-продукты, предназначенные для анализа сложных конструкций. Таким образом, к середине 80-х системы САПР в машиностроении обрели форму, которая существует и сейчас. Но наиболее бурное развитие происходило в течение 90-х годов — к тому времени на поле вышли новые игроки “средней весовой категории”.

Усиление конкуренции стимулировало совершенствование продуктов: благодаря удобному графическому интерфейсу значительно упростилось их использование, появились новые механизмы твердотельного моделирования ACIS и Parasolid, которые сейчас используются во многих ведущих САПР, значительно расширились функциональные возможности. В результате спрос на САПР рос как на дрожжах на протяжении почти всего десятилетия. Но в последнее время, в связи со снижением производственной активности в США и Европе и насыщением рынка продуктами САПР, этот рост постепенно замедлился: по оценке аналитической компании Daratech, в 1999 г. объем продаж систем CAD/CAM за год увеличился на 11,1%, в 2000-м — на 4,7%, в 2001-м — на 3,5%, а в 2002 г. — на 1,3% (предварительная оценка).

Можно сказать, что переход в новый век стал для рынка САПР переломным моментом. В такой ситуации на первый план вышли две основные тенденции — поглощения компаний и поиск новых направлений для роста. Яркий пример первой тенденции — покупка компанией EDS в 2001 г. двух известных разработчиков тяжелых САПР — Unigraphics и SDRC, а второй — активное продвижение концепции PLM (Product Lifecycle Management), подразумевающей управление информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла.

“Классовый” состав рынка САПР

2. Обзор машиностроительных САПР, Историю САПР в машиностроении

3. Классификация САПР в машиностроении

Традиционно продукты САПР в машиностроении разделены на четыре класса: тяжелый, средний, легкий и зрелый рынок. Такая классификация сложилась исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами вот-вот сотрутся, они остаются, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям. В результате сейчас в этой области имеется несколько мощных систем, своего рода “олигархов” мира САПР, стабильно развивающиеся продукты среднего класса и получившие массовое распространение недорогие “легкие” программы. Имеется и так называемая “внеклассовая прослойка общества”, роль которой выполняют различные специализированные решения.

12 стр., 5661 слов

Системы автоматизированного проектирования

... продукции. Таким образом, применение высокопроизводительных систем автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAE/CAD/CAM-систем) стало ключевым элементом бизнеса предприятия, работающего на современном рынке машиностроения. САПР на базе подсистемы машинной ...

3.1 Тяжеловесы

В настоящее время на рынке осталось лишь три САПР верхнего ценового класса — Unigraphics NX компании EDS, CATIA французской фирмы Dassault Systemes (которая продвигает ее вместе с IBM) и Pro/Engineer от РТС (Parametric Technology Corp.).

Раньше мощных системы было больше, но после череды слияний и поглощений компаний, число пакетов сократилось. Упомянутые компании — лидеры в области САПР, а их продукты занимают львиную долю рынка в денежном выражении. Главная особенность «тяжелых» САПР — обширные функциональные возможности, высокая производительность и стабильность работы — все это результат длительного развития. Однако, эти системы немолоды — CATIA появилась в 1981 г., Pro/Engineer — в 1988 г., а Unigraphics NX, хотя и вышла в 2002 г., является результатом слияния двух весьма почтенных по возрасту систем — Unigraphics и I-Deas, полученных фирмой EDS в результате приобретения компаний Unigraphics и SDRC. Все названные программы включают средства трехмерного твердотельного и поверхностного моделирования, а также модули структурного анализа и подготовки к производству, т. е. являются интегрированными пакетами CAD/CAM/CAE. Кроме того, все три поставщика предлагают для своих САПР системы управления инженерными данными (PDM), позволяющие управлять всей конструкторско-технологической документацией и предоставлять дополнительные данные, экспортированные из других корпоративных систем, из справочников и нормативных источников.

Несмотря на то, что тяжелые системы стоят значительно дороже своих более «легких» собратьев (десятки тысяч долларов за одно рабочее место), затраты на их приобретение окупаются, особенно когда речь идет о сложном производстве, например машиностроении, двигателестроении, авиационной и аэрокосмической промышленности. Однако крупных клиентов, способных платить за САПР миллионы долларов не так много. По мнению аналитиков, этот сегмент рынка уже практически насыщен и поделен между «китами» индустрии. Сейчас производители средств автоматизации проектирования возлагают надежды на предприятия среднего и малого бизнеса, которых гораздо больше, чем промышленных гигантов. Для них предназначены системы среднего и легкого классов.

3.2 Средний класс

Такие пакеты появились в мире САПР недавно — в середине 90-х годов. До этого существовало только два полюса — на одном мощные системы, работающие на Unix-станциях (впрочем, тогда их было гораздо больше, чем сейчас), а на другом — простые программы двумерного черчения для ПК. Но как только ПК обрел достаточную мощность, а Windows стала многозадачной и более устойчивой, разработчики смогли создать системы автоматизированного проектирования, которые заняли промежуточное положение между тяжелыми и легкими продуктами. От первых они унаследовали возможности трехмерного твердотельного и поверхностного моделирования, а от вторых — невысокую цену, удобный графический интерфейс и ориентацию на платформу Windows. Новинки произвели настоящий переворот в мире САПР, позволив многим конструкторским и проектным организациям перейти с двумерного на трехмерное моделирование.

13 стр., 6096 слов

Система автоматизированного проектирования (2)

... Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается ... моделирования и анализа, расширения областей применения САПР, упрощения пользовательского интерфейса, внедрения в САПР ... САПР Сейчас термином САПР обозначают процесс проектирования ... работы с использованием САПР ускоряет процесс проектирования ... Тем более, что в последнее время все чаще пропагандируется новых подход к проектированию, ...

Важную роль в становлении среднего класса сыграли два ядра твердотельного параметрического моделирования ACIS и Parasolid, которые появились в начале 90-х годов и сейчас используются во многих ведущих САПР. Геометрическое ядро служит для точного математического представления трехмерной формы изделия и управления этой моделью. Полученные с его помощью геометрические данные используются системами CAD, CAM и САЕ для разработки конструктивных элементов, сборок и изделий. В настоящее время Parasolid принадлежит фирме EDS, а ACIS — компании Dassault, которые продают лицензии на их использование всем желающим. Таких желающих немало — эти ядра составляют основу более сотни САПР, а число проданных лицензий перевалило за миллион. Успех понятен — ведь использование готового ядра избавляет разработчиков системы от решения трудоемких задач твердотельного моделирования и позволяет сосредоточиться на пользовательском интерфейсе и других функциях. Впрочем, это не значит, что все САПР среднего класса построены на базе этих механизмов. Многие компании ценят независимость и предпочитают разрабатывать собственные «движки».

В числе лидеров «среднего» сегмента — система SolidWorks одноименной компании (в настоящее время — подразделение Dassault Systemes), пакет SolidEdge (разработан фирмой Intergraph, теперь принадлежит EDS), а также программа Inventor от Autodesk. Кроме них в данном сегменте работает множество компаний, в том числе и российских, предлагающих относительно недорогие системы стоимостью от 2 до 8 тыс. долл. за одно рабочее место. Их популярность среди пользователей постоянно растет, и благодаря этому данная область динамично развивается. В результате по функциональным возможностям средний класс постепенно догоняет своих более дорогостоящих конкурентов. Например, будучи изначально средствами твердотельного моделирования, эти системы в ходе эволюции обрели функции поверхностного моделирования, подготовки производства, инженерного анализа и даже управления инженерными данными. Однако далеко не всем пользователям требуются такое разнообразие возможностей. Видимо, именно этим объясняется то, что переход с двумерных систем на трехмерные еще не завершился, и многие пользователи до сих пор предпочитают программы легкого класса, которые, к тому же, гораздо дешевле своих более мощных собратьев.

автоматизированный проектирование машиностроение промышленный

3.3 Легкие системы

Программы данной категории служат для двумерного черчения, поэтому их обычно называют электронной чертежной доской. К настоящему времени они пополнились некоторыми трехмерными возможностями, но не имеют средств параметрического моделирования, которыми обладают тяжелые и средние САПР.

Первая чертежная система Sketchpad была создана еще в начале 60-х годов, а затем появилось немало других продуктов такого рода, использующих достижения компьютерной графики. Однако подлинный расцвет в этой области наступил лишь в 80-е годы с появлением персональных компьютеров. Вслед за снижением стоимости оборудования последовал обвал цен и на САПР. Пионером в этой области стала компания Autodesk, которая в 1983 г. выпустила САПР для ПК под названием AutoCAD. Успех был феноменальным — уже в 1987 г. было продано 100 тыс. копий AutoCAD, а сегодня это число превышает четыре миллиона. В результате Autodesk удалось отхватить изрядную долю рынка САПР, вытеснив тяжеловесов из сегмента программ для двумерного черчения. Примеру первопроходца последовали и остальные игроки. Так, в 1984 г. фирма Bently представила программу Microstation, которая стала основным конкурентом AutoCAD’а. Кроме них сейчас существует множество других «легких» САПР, включая DataCAD одноименной компании, TurboCAD фирмы IMSI, SurfCAM от Surfware и другие. Эти продукты проще и дешевле (100 — 4000 долл.) тяжелых и средних САПР, поэтому пользуются спросом, несмотря на нынешний экономический спад. В результате «легкие» системы стали самым распространенным продуктом автоматизации проектирования, своего рода «рабочей лошадкой» мира САПР.

3 стр., 1047 слов

Организация управления технологическим процессом ТЭС. Автоматические ...

... установок ТЭС относятся к так называемым локальным или местным системам автоматических защит. Их действие не связано с остановом основного оборудования и его механизмов, так как вспомогательные установки обычно ...

3.4 Зрелый рынок

По единодушному мнению аналитиков, мировой рынок САПР достиг зрелости. Он бурно развивался и рос на протяжении последнего десятилетия прошлого века. Но к 2000 г. все предприятия, которым были нужны САПР, обзавелись ими, и найти новых пользователей стало трудно (в нашей стране насыщение еще не наступило, но об этом ниже).

А когда на Западе начался экономический спад, рост рынка САПР замедлился: по оценке аналитической компании Daratech, в 1999 г. объем продаж систем CAD/CAM/CAE за год вырос на 11,1%, в 2000 г. — на 4,7%, в 2001 г. — на 3,5%, а в 2002 г. — на 1,3%. Одновременно прекратился и рост оборотов ведущих поставщиков САПР. В Daratech подсчитали, что в 2002 г. объем рынка САПР составил 6,2 млрд. долл. (расходы пользователей на ПО и услуги).

Данные за 2003 г. еще не появились, но по предварительной оценке английской аналитической компании Cambashi, объем продаж сократился на 4,5%. Эта фирма оценивает рынок, суммируя доходы поставщиков — по ее оценке, в 2002 г. объем рынка составил 5,1 млрд. долл., а его лидерами были Autodesk, Dassault Systemes, EDS (отделение UGS PLM) и PTC.

Итак, на рубеже веков для рынка САПР наступил переломный момент. В такой ситуации обычно происходит слияние компаний и поиск новых направлений для роста. Пример — покупка компанией EDS в 2001 г. двух известных разработчиков тяжелых САПР — Unigraphics и SDRC. Эта сделка произвела в сегменте САПР настоящий фурор. Правда, сейчас успех покупки вызывает сомнения, так как EDS собирается продавать подразделение UGS PLM, образованное слиянием Unigraphics и SDRC. Что касается поиска новых направлений — сейчас ведущие поставщики активно продвигают концепцию PLM (Product Lifecycle Management), подразумевающую управление информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла. Внедрение PLM сулит предприятиям немало преимуществ, но влечет за собой расходы на закупку дополнительного ПО (например, систем управления инженерными данными — PDM) и реорганизацию проектных процессов.

Таким образом, развитие рынка САПР идет двумя путями — эволюционным и революционным. В свое время революционный переворот произвели первые САПР для ПК и системы среднего класса. Сейчас рынок развивается эволюционно: расширяются функциональные возможности продуктов, повышается производительность, упрощается использование. Но, возможно, вскоре нас ждет очередная революция. Аналитики из Cambashi считают, что это произойдет, когда поставщики САПР начнут использовать для хранения инженерных данных (чертежей, трехмерных моделей, списков материалов и т. д.) не файловые структуры, а стандартные базы данных SQL-типа. В результате инженерная информация станет структурированной, и управлять ею будет гораздо проще, чем теперь.

18 стр., 8602 слов

Современное торговое холодильное оборудование

... сельскохозяйственной отраслей промышленности продолжает интенсивно расширяться и рынок холодильного оборудования. Огромный спрос на холодильные машины самых ... оборудование, принадлежащее к эконом-классу, в дальнейшем аналитики прогнозируют повышение популярности более дорогостоящих систем. Кроме того, необходимо отметить возрастающий спрос на технику, оснащенную выносными системами холодоснабжения, ...

Программный комплекс LCAD (от Layout CAD — расстановка оборудования с помощью компьютера) предназначен для создания автоматизированного рабочего места технолога-проектировщика, осуществляющего технологическое проектирование новых производственных помещений, а также технологическую реорганизацию существующего производства. Комплекс может быть также использован для получения различной справочной информации по установленному на производстве и введенному в базу данных системы оборудованию.

Программный комплекс LCAD позволяет

  • строительной подосновы (планов этажей зданий) по одноэтажным и многоэтажным промышленным помещениям для последующего размещения технологического оборудования; а также административно-бытовым зданиям
  • графической и текстовой документации по технологической планировке производственных помещений.

LCAD обеспечивает

  • характеристики оборудования (наименование и модель, габариты, масса, установленная мощность электродвигателя и некоторая дополнительная информация), с обеспечением поиска и выбора информации по классам и группам оборудования;
  • дополнительная графическая информация по оборудованию: размеры, установочные планы, планы опор, точки подключения электропитания, воздуха и т.п.;
  • темплеты («габаритки «, «фишки») оборудования;
  • спецификации по установленному оборудованию;
  • принятые условные графические обозначения для нанесения на планировки;
  • структура производства (промышленная площадка — производственный корпус — цех — участок);
  • генплан предприятия (для обеспечения быстрого выхода на нужную планировку производственных корпусов, цехов, участков);
  • любая информация по цехам и участкам предприятия (виды и размеры площадей и т. д.);

LCAD предполагает

Оформление и вывод на печать

LCAD использует

Комплекс можно использовать в технологических подразделениях и технических отделах, как крупных предприятий, так и небольших производственных организаций, применяющих автоматизированные рабочие места технологов-проектировщиков на базе персональных компьютеров.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/sistemyi-avtomatizirovannogo-proektirovaniya-v-mashinostroenii/

1. Гнеденко В.Г., Гуленков В.Ю., Дукарский С.М. и др. Номенклатура, назначение и обозначение классификаторов технико-экономической информации, используемых на предприятии/Методический материал//М.: Совинстандарт, 1991. — 41 стр.

2. Дукарский С.М., Иноземцев В.Ф., Шляпников В.И., Шмонин А.П. Автоматизированная система конструкторско-технологической классификации продукции маниностроения и приборостроения// Классификаторы и документы. 1991. №1. С. 11-20.

3. Дукарский С.М., Рубин Г.Я. Автоматизированная система классификации технологической документации//Классификаторы и документы. 1993. №3. С. 1-16.

4. Дукарский С.М., Иноземцев В.Ф., Рубин Г.Я., Шляпников В.И., Шмонин А.П. Автоматизированная система группирования изделий машиностроения//Классификаторы и документы. 1994. №1. С. 5-9.

24 стр., 11815 слов

Анализ развития территориально-производственного комплекса На ...

... условиях, в экономико-географическом положении, в трудовых навыках населения, в накопленных производственных фондах. Территориальные различия в природных, демографических, экономических и социальных условиях ... с поставщиками отдельных видов оборудования). В одних случаях связи осуществляются на небольшие расстояния (например, поставки древесины на Братский лесопромышленный комплекс), а в других – ...