Системы автоматизированного проектирования и PLM-системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Системы автоматизированного проектирования и PLM-системы

Введение

Качество и стоимость машиностроительного, строительного или производственного проекта во многом определяются применяемой технологией проектирования. В былые времена вся техническая документация создавалась вручную на кульманах и чертежных досках. Но сегодня, когда ПК появились на рабочих местах конструкторов и технологов, любой проект немыслим без использования систем автоматизированного проектирования (САПР).

В нашей стране такие системы появились в качестве «прогрессивного средства по ускорению работы конструкторских бюро» в начале 80-х годов прошлого века в авиационной отрасли. Хотя первые попытки не дали ожидаемых результатов, тем не менее, они все же подтолкнули к развитию этого направления. И если сначала основная задача САПР сводилась к построению внешних поверхностей машин и станков, прочностных расчетов, то вскоре эти системы «научились» рассчитывать различного рода схемы, рисовать архитектурные и строительные чертежи, создать подписи и проставлять размеры и, вообще, создавать законченные и оформленные чертежи в соответствии с требованиями существующих стандартов.

Цель работы - ознакомится с системами автоматизированного проектирования и PLM-системами.

1. Предпосылки внедрения САПР

САПР возникли как чертежные пакеты и специализированные векторные графические редакторы. В основном они были ориентированы на конструкторов и разработчиков и предназначены для создания машиностроительных и архитектурных чертежей, электрических схем, первоначально не предусматривая особенных интеллектуальных функций. Отличие САПР от графических редакторов заключается в возможности работы с дигитайзером (устройством для ввода графической информации), развитой системой создания подписей и нанесения размеров, создании законченного и оформленного чертежа. Постепенно развивалась унификация, возможность сборки чертежа из стандартных элементов, появилась возможность сопровождать этот процесс выпуском сопутствующей документации. Вслед за этим в САПР стали включаться различные расчеты (прочностные, тепловые), и эти программы стали все более различаться, ориентируясь на различные области применения.

Сегодня все больше руководителей предприятий изыскивают средства для приобретения современных САПР. Это можно объяснить тем, что применение вычислительной техники в области автоматизации труда конструкторов и технологов доказало эффективность и жизнеспособность этих решений.

Ведь применение САПР позволяет повысить производительность труда конструктора и технолога в 2-3 раза, повысить эффективность взаимодействия между различными подразделениями, уровень и качество конструкторско-технологических работ. Кроме того, с помощью САПР можно сократить сроки технической подготовки производства, высвободить конструкторов от непроизводительных работ, расширить возможности проектирования и изготовления сложного оборудования, а также создавать единую унифицированную конструкторско-технологическую базу данных предприятия. А все это в свою очередь позитивно сказывается на финансовом положении предприятия.

2. Условная классификация САПР

Фактически, в зависимости от имеющихся функций, требований к оборудованию и цен, все САПР условно можно разделить на простейшие, простые, средние и сложные.

К первым двум классам до последнего времени можно было отнести практически все системы, работающие на ПК преимущественно в среде MS-DOS и Windows. Программы этих категорий служат для выполнения простых двухмерных чертежей без возможностей сложного геометрического моделирования, хотя и имеют ограниченный набор функций по трехмерному моделированию.

Категория средних САПР сформировалась сравнительно недавно. Практически все представленные в ней САПР базируются на платформе Windows 98/NT/2000/XP. Обязательным условием для них является наличие функции обмена данными (или интеграции) с системами управления производством.

Сложные САПР применяются для решения наиболее трудоемких задач - моделирования поведения сложных механических систем в реальном масштабе времени, оптимизирующих расчетов с визуализацией результатов, расчетов температурных полей и теплообмена и т. д. Обычно в состав системы входят как графические, так и модули для проведения расчетов и моделирования, постпроцессоры для станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Деление САПР по областям применения показано в табл. 1.

Таблица 1. Области применения САПР

Тип	Модели САПР	Производитель
Универсальные	AutoCAD 2002, AutoCAD LT 2002, Auto Sketch R7, Actrix Technical 2000	Autodesk
DenebaCAD 2	Deneba Software
Машиностроение	КОМПАС 5, KOMnAC-3D, АВТОПРОЕКТ	Аскон
КОМПАС-Штамп
Autodesk Inventor, Mechanical Desktop	Autodesk
IndustryCS, Mechanics, HydrauliCS ElectriCS	Consistent Software
SOLIDCAM	CADTECH
TEXTPAH,ТЕХТРАН/Раскрой	НИП-Информатика
3D QuickFill	C-Mold
JPK Mould	JPK Mould
Copra MetalBender	data M Software
CADMECH, CADMECH Desktop, Rotation, Gear, LCAD, TechCard, AVS	НПП Интермех
Fobos	Fobos
COSMOS/Desian Star	SRAC
Dynamic Desiqner Motion	Adams
SolidWorks	SolidWorks
Архитектура и строительство	AutoCAD Architectural Desktop, AutoCAD Land Development Desktop, AutoCAD Civil Design, AutoCAD Survey SoftdeskS8	Autodesk
ArchiCAD 6.5, ArchiCAD Classic, Archi-	Sraphisoft
CAD for TeamWork
СПДС Graphics	-onsistent Software
Маэстро	vlaestro Group
/	аutoKITCHEN	McroCAD
(	eomatiCS (	3eoCAD Systems
1	lant-4D 7	EA-Technoloqy
(	-тарт j.	Трубопровод
F	'roSFEEL 3D	:iWI Software
с	CAD s	CAD Grouc

3. Инженерные решения

Прежде, чем начать проектирование, необходимо получить инженерные навыки. Существует несколько программ, которые позволяют решать инженерные задачи.

Среди них прежде всего нужно выделить «классика» - AutoCADот Autodesk. Эта программа настолько популярна и известна, что даже те, кому она не нужна по роду их деятельности, знают о ней. А ее последняя версия 2000 предоставляет действительно интеллектуальную среду проектирования. Ее новый инструмент AutoCADDesignCenter позволяет просматривать в проводнике файлы на локальном диске или в сети, добавлять часто используемые файлы в папку AutoCADDesignCenter, просматривать растровые файлы и вставлять их в чертежи, выполнять поиск по тексту и осуществлять ряд других операций. Теперь можно открывать неограниченное количество документов в одной сессии. При этом предлагаются инструменты, способные существенно сократить рутинные операции при проектировании, например, возможность перетаскивания (Drag & Drop) и копирование-вставка объектов.

Используя редактирование внешних ссылок и блоков, прямо на месте можно редактировать детали, оформленные в отдельных файлах (деталировку) прямо на сборочном чертеже. При работе с большими чертежами очень удобна частичная загрузка файла, когда еще на стадии загрузки чертежа, определяется, какие слои и виды загружать, а какие - нет. Имеется возможность динамически вращать тонированный объект, задавать секущие плоскости и просматривать сечение твердотельной модели, а также ряд оформления чертежей.

Программа DenebaCADот DenebaSoftware за счет своей стоимости ($550) может составить в финансовом отношении альтернативу AutoCAD. Эта САПР совместима почти со всеми стандартными файловыми форматами AutoCAD, а именно с DWG- и DXF-файлами.

В DenebaCAD реализованы все функции, наличие которых предполагается в САПР высокого уровня. Кроме того, она содержит логические библиотеки и группы, которых нет ни в одном другом пакете. Но самое большое достоинство - это среда архитектурного проектирования, в которой принят архитектурный подход к проектированию, начиная с ортогональных проекций на плоскости с использованием двумерной информации для построения 3D-чертежей. Также имеется возможность работать с аксонометрическими проекциями.

Еще один продукт от Autodesk - ActrixTechnical- это идеальный инструмент для быстрого создания двухмерных (2D) чертежей, различных схем и блок-схем. При использовании интуитивного интерфейса и механизма Drag & Drop построение чертежей и схем из интеллектуальных элементов ActiveShapes может выполняется с необычайной легкостью и быстротой.

ActrixTechnical содержит множество готовых решений для создания чертежа. Элементы библиотеки ActiveShapes рассортированы в каталоги по различным областям применения: бизнес-схемы, электрические схемы, строительное проектирование и планировка помещений, кабельные и компьютерные сети, промышленное и производственное проектирование, а также библиотека общеупотребительных символов. Разрабатывая чертежи, можно использовать как встроенные каталоги элементов ActiveShapes, так и создавать свои собственные. При этом объекты ActiveShapes легко редактировать и изменять их размеры, сохраняя имеющиеся пропорции.

В программе использована новая технология интеллектуального соединения элементов. При перетаскивании элементов ActiveShapes на рабочее поле автоматически осуществляется привязка, ориентация и выравнивание этого элемента к уже имеющимся объектам. Чертежи, разработанные в среде AutoCAD, можно размещать как подложку и затем, используя технологию AutodeskPlugsandSockets, привязывать размещенные в ActiveShapes элементы к этому чертежу.

Для просмотра чертежей, аннотирования, проведения измерений в чертеже и печати проектных данных, включая стандартные форматы DWG, DXF и DWF, можно порекомендовать VoloView, которая не требует AutoCAD. Благодаря этому программному продукту, команды проектировщиков могут быстро и более эффективно обмениваться информацией через Internet и вносить изменения в чертежи. VoloView обладает полной совместимостью с AutoCAD 2000, использует технологию ActrixActiveShapes, позволяет просматривать объекты с возможностью трехмерного вращения.

4. САПР для машиностроения

MechanicalDesktopот AutoCAD является одним из наиболее распространенных продуктов для машиностроителей. В ее последней версии появились усовершенствования, связанные с проектированием узлов, многооконной средой проектирования, упрощением интерфейса, интеграцией с приложениями пакета Genius, который выделяется своими библиотеками для машиностроения.

Расширенная версия, MechanicalDesktopPowerPack (рис. 1), объединяет все возможности AutoCADMechanical и GeniusDesktop. В распоряжении конструктора более 1200000 2D- и 3D-изображений стандартных деталей, конструкторских элементов и прокатных профилей, а также набор команд для выполнения инженерных расчетов.

Рис. 1. Спроектированную деталь можно «повертеть в руках» с помощь механизмов перемещения на экране

AutoCADMechanical- программный продукт на базе AutoCAD для применения в машиностроительном проектировании, оптимизирован для использования при создании и оформлении машиностроительных чертежей. Сочетает в себе скорость, надежность и продуктивность AutoCAD 2000 со специальными возможностями, обеспечивающими более эффективную работу конструктора-механика.

Еще один продукт Autodesk - AutodeskInventor- построен на принципиально новом архитектурном ядре, независимом от AutoCAD. Он предназначен для решения сложных задач при работе над крупными проектами. Использование графической системы с поддержкой OpenGL позволяют работать в AutodeskInventor с трехмерными сборками, содержащими более 10000 компонентов.

Стандартный графический пользовательский интерфейс Windows и средства твердотельного параметрического моделирования SolidWorks 2000 позволяют создавать 3D-модели деталей, сборочных единиц, генерировать чертежи, значительно снижая сроки проектирования и уменьшая время выхода изделий на рынок.

Результатом работы системы SolidWorks является пространственная твердотельная параметрическая модель детали или сборки, которая затем передается в партнерские системы инженерных расчетов, проектирования технологической оснастки или системы генерации управляющих программ для станков с ЧПУ, а также полностью законченные рабочие чертежи детали или полное описание сборочной единицы.

SolidWorks представляет собой систему, позволяющую создавать управляемые размерами твердотельные модели, и может служить ядром для решения множества различных инженерных задач. Она способна автоматически создавать чертежи, связанные (ассоциированные) с моделью так, что изменения, сделанные в модели, отражаются и в чертеже. Вместе с SolidWorks поставляются различные модули, например, для прокладки трасс трубопроводов.

Среди украинских пользователей достаточно популярен и пакет Компас, основное усовершенствование новой версии которого заключается в существенном улучшении модуля 3D- моделирования KOMПAC-3D. В этом пакете также значительно расширены возможности моделирования деталей. В операциях выдавливания появились новые способы автоматического определения глубины выдавливания.

Среди нововведений можно отметить возможность управления документами Компас (чертежами, фрагментами, моделями) и поддержку записи файлов в формате AutoCAD - DWG. Несмотря на то, что этот программный продукт достаточно сложен, в нем реализованы технологии современных Windows-приложений, а имеющаяся справочная система и примеры чертежей и 3D-объектов облегчают его освоение.

Среди программ, позволяющих оформлять конструкторскую документацию в соответствии с требованиями отечественных стандартов ЕСКД, можно выделить MechanicsLT. Использование этой системы позволяет в несколько раз сократить время оформления конструкторской документации. При разработке MechanicsLT основное внимание было сосредоточено на качестве работы системы, разработке мощной системы подсказок и переводе системы на современные программные технологии.

Также стоит обратить внимание на Техтран - семейство современных систем, объединенных общим названием, единой структурой и интерфейсом. Каждая из систем, входящих в Техтран, ориентирована на определенный вид обработки (фрезерная, токарная, електроэрозионная, раскрой листового материала). Техтран обеспечивает построение геометрической модели детали, задание обработки (построение траектории движения инструмента и назначение технологических команд), автоматическое генерирование текста программы на языке Техтран, настройку на конкретное оборудование с ЧПУ.

5.Архитектурно-строительные САПР

Среди старожилов в этой отрасли выделяется архитектурный пакет ArchiCAD(рис. 2), который ориентирован на крупные и средние строительные компании. Он был разработан специально для архитектуры и строительного дизайна. В нем можно одновременно работать над созданием проекта и составлять сопутствующую строительную документацию, так как программа хранит полный объем информации о проектируемом здании: планы, разрезы, перспективы, перечень необходимых стройматериалов, а также замечания архитектора, сделанные в процессе работы. Все изменения, вносимые в проект, автоматически отражаются в конструкторской документации. На любом этапе работы можно увидеть проектируемое здание в трехмерном виде, в разрезе, в перспективе, а также сделать анимационный ролик.

ArchiCAD позволяет одновременно работать над созданием проекта и составлять сопутствующую строительную документацию.

Программный продукт ArchitecturalDesktop- это ответ компании AutoCAD на многочисленные версии Archicad в области архитектурного проектирования. Как в большинстве архитектурных программ, в ArchitecturalDesktop сначала прорисовывается пространственная модель здания, а потом проводится подробная детализация без потери первоначальной идеи. Отличительной чертой является возможность создания макета здания при помощи mass-элементов или тел, полученных из 20-кривых с помощью вращения или выдавливания.

На основе AutoCAD в Киеве разработано строительное приложение МАЭСТРО (рис. 3), состоящее из трех самостоятельных модулей: МАЭСТРО-А (рабочее место архитектора), МАЭСТРО-К (рабочее место конструктора) и МАЭСТРО-С (рабочее место сантехника). МАЭСТРО-А позволяет архитекторам реализовывать свои творческие замыслы в виртуальном режиме. Сначала создается трехмерная модель здания и затем с нее автоматически формируются двумерные планы, фасады, разрезы, спецификации оконных и дверных проемов, экспликация помещений, ведомости отделки помещений, подсчитываются объемы стен и пр. Программа обладает стандартным набором функций, позволяющих в автоматизированном режиме оформлять чертежный лист, производить разбивку и маркировку осей, вычерчивать стены с любой привязкой к осям, отрисовывать колонны, лестницы, лифты, выполнять скатные кровли и их детали (слуховые окна, завершения вытяжных каналов, труб и т. д.) и многое другое.

Довольно редкой является возможность размещения стандартной и нестандартной мебели и оборудования, а также управление глубиной детализации отображения элементов на фасаде и в 3D- модели здания.

Программа МАЭСТРО-К предназначена для выпуска рабочей документации в области жилищно-гражданского строительства и состоит из следующих модулей: перекрытия, перемычки, ленточные и свайные фундаменты, сечения фундаментов. Она содержит прикладные программы определения расчетного сопротивления грунта и расхода металла, а также позволяет в автоматическом или ручном режимах производить раскладку плит, фундаментных блоков и свай.

Рис. 3. При отображении укрупненной модели здания можно использовать элементы библиотек

МАЭСТРО-С содержит комплекс программных средств, образующих среду проектирования МАЭСТРО, включающие в себя Администратор Проектов, программы оформления чертежа, отрисовки и маркировки осей, а также программы, содержащие техническую информацию по разделам: отопление, водопровод, канализация и газоснабжение.

Разработанный специально для профессионалов строительного проектирования набор интегрированных решений от немецкой компании NemetschekAG позволяет пользователям управлять всем процессом проектирования - от начального эскиза до этапа управления строительством. Ее САПР Allplan позволяет полностью автоматизировать все стадии архитектурного проектирования - от составления эскиза до создания завершенного комплекта рабочих чертежей. Программа построена по модульному принципу. Все модули - архитектурного проектирования, дизайна, анимации, презентации, геодезии, благоустройства, градостроительства - объединены в одной и той же среде. Таким образом, полностью решен вопрос о переносе и совместимости данных.

Система PLANT-4Dпредназначена для проектирования промышленных объектов с разветвленной сетью трубопроводов. К ним могут относиться предприятия нефтяной, газовой, химической, пищевой промышленности, металлургические предприятия, объекты коммунального хозяйства (насосные и очистные станции, котельные и т. д.)

PLANT-4D использует технологии интеллектуальных объектов, параметризации и объектно-ориентированных данных. Эти технологии делают возможными отслеживание связей между объектами, предупреждение возможных ошибок, поддержку единого стандарта проекта (проектировщики изначально работают с ГОСТами, ОСТами и т. д.) и работу в системе, максимально приближенной к привычному бумажному проектированию. Эта программа состоит из независимых друг от друга модулей, которые связаны между собой единым ядром. Это ядро называется PLANT-4DCPC (система управления проектом). Все остальные модули являются прикладными. Среди них основными являются PLANT-4D Схемы (PLANT-4D Р&Ю), PLANT-4D Трубопроводы (PLANT-4DPIPE), PLANT-4D Оборудование и металлоконструкции (PLANTEDEquipment/Steel), PLANT-4D ИзоГен (PLANT-4DISOGEN) PLANT-4DBP (PLANT-4DVirtualReality).

Программа AutoKitchen, разработанная испанской фирмой MicroCAD, предназначена для дизайнеров интерьеров, работающих непосредственно с клиентами в кухонных салонах. Она интегрирована с ядром AutoCADR14. С ее помощью сначала быстро создается объемная геометрия кухни - есть специальная функция для отрисовки стен, пола, потолка, окон и дверей. В команде отрисовки стен, пола и потолка сразу задается необходимый вид отделки - предусмотрено множество различных типов кафельной плитки, покрытий полов и потолков. При вставке окна программа автоматически устанавливает источник естественного освещения и «подкладывает» фоновую фотографию - как вид из окна, - что повышает реалистичность проекта.

При вставке любого объекта можно сразу выбрать элемент, располагающийся над ним, а значит за один «проход» дизайнер может скомпоновать размещение мебели на всех уровнях, что позволяет значительно сократить время на разработку проекта.

6. САПР через Интернет

Последние версии программы AutoCAD от Autodesk, имеющие в названии букву «і» - расширяют возможности профессионального инженера-конструктора и прежде всего потому, что она поддерживает Internet-технологии. В этой программе обеспечивается обратная совместимость с файлами и сценариями AutoCAD.

Основными Internet-функциями этого пакета являются AutoCADToday (Web-портал для чертежно-конструкторских работ) и расширенные средства для публикации в Internet, а также несколько Internet-модулей. Среди них можно выделить программу пользовательского интерфейса для MicrosoftNetMeeting - MeetNow - мастер eTransmit, упаковывающий чертежи и все сопутствующие файлы для их пересылки, механизм i-drop, обеспечивающий инфраструктуру для публикации объектов конструирования в Internet. В Web-браузере эти объекты можно просматривать точно так же, как Web-документы, с той лишь разницей, что их можно перетаскивать мышью в связанные AutoCAD-приложения.

7. Плоттер-спутник САПР

После создания чертежей и сопровождающей их технической документации очень часто требуется их бумажная копия. Для этих целей, как правило, применяются плоттеры.

По способу вывода изображения они подразделяются на перьевые, струйные, лазерные, сублимационные электростатические.

Наибольшей популярность пользуются струйные и перьевые плоттеры. При печати цветных изображений все струйные плоттеры используют четыре стандартные краски CMYK: Cyan (голубая), Magenta (пурпурная), Yellow (желтая), ЫасК (черная) - все остальные цвета получаются смешением этих четырех основных красок. При печати краска из чернильных картриджей подается в печатающую головку, которая, собственно, и осуществляет перенос чернил на бумагу.

Перьевые плоттеры, оборудованные каруселью на 8 пишущих узлах, позволяют выводить изображения практически на любую бумагу, например, ватман низкого качества. В качестве пишущих узлов могут применяться карандаши, фломастеры и чернила. В виду того, что перьевые плоттеры - векторные устройства, на них невозможно выводить растровые изображения и заливки. Еще одно ограничение -количество одновременно воспроизводимых цветов.

Одним из важнейших факторов, влияющих на производительность работы с плоттером является поддержка рулонной подачи. Практически все модели плоттеров выпускаются в двух модификациях: плоттеры формата А0 и плоттеры формата А1. Формат плоттера определяет максимальную ширину носителя, с которым может работать плоттер. Для устройств формата А1 эта ширина приблизительно равна 640 мм, для А0 - 910 мм. Еще одна особенность плоттеров, связанная с их форматом, - это отличие западных стандартов форматов конструкторской документации от отечественных.

Следует отметить, что производительность фактически определяет и ценовую категорию, в которую попадает плоттер. Так в группу базового уровня попадают устройства стоимостью от $1500 до $5000, среднего уровня - от $5000 до $10000 и, наконец, в ценовую категорию свыше $10000 попадают высокопроизводительные лазерные плоттеры, а также струйные плоттеры, позволяющие работать длительное время без участия оператора.

Признак классификации «производительность» определяется площадью распечатанной бумаги - до 20 кв. м в сутки (базовый уровень), 20-50 кв. м в сутки (средний уровень) и более 50 кв. м в сутки (высокопроизводительные плоттеры).

8. Принципы выбора

В настоящее время на мировом рынке программного обеспечения имеется более 200 САПР, отличающихся по возможностям и стоимости. Безусловно, чтобы ориентироваться в таком пестром разнообразии, необходимо иметь четкое представление о том, какими функциями обладает САПР и для каких целей планируется использовать ее.

Как правило, когда встает вопрос об автоматизации, приобретается (сразу или по частям) полный программно-аппаратный комплекс, стоимость которого исчисляется десятками тысяч долларов. В состав комплекса для работ общемашиностроительного назначения, например, входит ПК или рабочая станция, сканер, координатное устройство ввода информации (планшет, дигитайзер), принтер или плоттер, накопители информации большой емкости для хранения архива технической документации и резервных копий, программы для ввода и обработки информации, полученной со сканера, сама САПР. Кроме того, может входить и программное обеспечение управления проектом, электронный архив и система маршрутизации документов, работ и контроля исполнения, управления составом изделия.

В связи с этим для конечного пользователя сначала нужно определить тип и масштабы (объем) поставленной задачи. При этом под типом подразумевается, нужно ли приобретать специализированную САПР (например, архитектурную) или можно обойтись универсальной. Следует помнить о том, что узкоспециализированный пакет, возможно, более удобен в работе, но тогда пользователь попадает «на крючок» производителю, что не всегда оказывается хорошо и дешево.

При определении объема надо учитывать, сколько сотрудников будут участвовать в проекте одновременно (т. е. целесообразно ли работать в сети) и каким по продолжительности будет этот процесс. Нужно заметить, что использование возможностей совместной работы в сети представляется оптимальным.

При выборе САПР необходимо помнить и о том, что система должна быть открытой, т. е. пользователь должен иметь возможность настраивать ее для собственных потребностей. Например, он может подключать свои программные модули, написанные на языках высокого уровня, ведь именно открытость позволила AutodeskAutoCAD овладеть половиной рынка САПР.

Кроме того, САПР должна работать со стандартными протоколами обмена и хранения информации. Для современных САПР свойственна поддержка форматов DXF, TIFF, PCX, DBF, стандартов IGES, SAT, а также ЕСКД (для конструкторских САПР), так как требования ГОСТов никто не отменял, хотя о них и стали забывать.

Также желательно, чтобы система работала на различных аппаратных и программных платформах (особенно Windows и UNIX/Linux) и интегрировалась в единую систему электронного документооборота и архива предприятия. Что же касается аппаратной платформы, то это в первую очередь, зависит от круга решаемых задач. Если компания решает не очень сложные задачи, то стоит использовать системы на базе ПК. Будет нерационально, если рабочая станция по цене от $5000-10 000 простаивает значительное время из-за отсутствия подготовленных сотрудников. В то же время как ПК вполне могут применяться для решения других задач. В пользу ПК говорит и интерфейс, более привычный для большинства пользователей.

Основное преимущество рабочих станций - высокая производительность, поэтому если объем и сложность поставленных задач неуклонно растет, то нужно приобретать САПР на базе рабочей станции. При этом важно помнить о том, что та мощь, которой располагают старшие модели рабочих станций, большинству приложений явно не потребуется.

Прежде, чем приобретать САПР, узнайте, как давно ее производитель работает на рынке САПР, какая поддержка оказывается пользователям, имеет ли она защиту от несанкционированного копирования, интерфейс и документацию на русском языке, какие устройства ввода-вывода поддерживаются и какая минимальная аппаратная конфигурация необходима для нормальной работы. Проверьте, как она выполняет те функции, которые особенно важны. Если САПР будет использоваться для создания рабочих чертежей деталей, то проверьте, насколько удобно проставлять и редактировать размеры, как быстро система выполняет штриховку и регенерацию изображения, возможен ли пересчет размерных цепей и автоматическая простановка допусков. Обязательно получите ответ на вопрос: может ли САПР обмениваться информацией с внешними базами данных и какие библиотеки и базы данных поставляются вместе с ней или для нее (в том числе сторонними компаниями).

Если объявлено, что система поддерживает трехмерное (3D) черчение и моделирование, проверьте, как удобно выполнены эти функции и не «рассыпается» ли модель при усложнении либо изменении конструкции. Для интегрированных систем, имеющих постпроцессоры для подготовки ЧПУ-программ, поинтересуйтесь, какие станки поддерживаются, возможна ли поставка дополнительных модулей.

При покупке зарубежных САПР уточните у продавца, есть ли у разработчика представительство в стране или конкретном регионе, присутствуют ли здесь технические специалисты, какая техническая поддержка и сопровождение оказываются.

9. Новая жизнь старых чертежей

Очень часто при проектировании приходится использовать ранее созданные детали, узлы, конструкции. И вот тогда для их быстрого перевода в электронную форму нужно применять программу распознавания чертежей. К числу функций такой программы относятся коррекция и расслоение цветных изображений, выравнивание, калибровка, фильтрация и программная бинаризация цветных изображений, представление растровых данных и векторных объектов в одном документе, векторизация (растровые линии преобразуются в точные векторные объекты) и растеризация (векторные объекты, блоки, символы и тексты из чертежей САПР переносятся в растровые изображения). В настоящее время наибольшее распространение получили программы продукты, поддерживающие технологию RasterArts (табл.2). Эта технология обеспечивает полную подготовку растрового изображения к печати и архивированию без перевода в векторную форму, использование сканированных изображений в инженерном документообороте, создает гибридные проекты, использующие возможности растровой и векторной графики.

Таблица 2. Программные продукты, поддерживающие RasterArts

Программы	Возможности
Spotlight Pro 3.1 / Spotlight 3.1	фильтрация, устранение линейных и нелинейных искажений растра; интеллектуальные объектные методы растрового выбора; растровые и векторные слои; растровая привязка, создание и редактирование растровой графики; встроенный векторный редактор; библиотеки растровой, векторной и гибридной графики; интерактивная и автоматическая векторизация; распознавание текста; экспорт и импорт векторных данных; библиотеки гибридной графики; ColorImageProcessor для расслаивания цветных изображений; поддержка TWAIN сканеров и многое другое
Vectory 5.1	фильтрация растра; объектные методы растрового выбора; растровые и векторные слои; инструменты создания и редактирования как растровых, так и векторных объектов; автоматическая векторизация; распознавание текста; экспорт-импорт векторных данных; поддержка TWAIN сканеров
RasterDesk Pro 2000 / RasterDesk 2000	фильтрация и калибровка растра; объектные методы растрового выбора; инструменты редактирования растровых данных; автоматическая векторизация и трассировка; возможность распознавания текста; ColorImageProcessor для расслаивания цветных изображений; поддержка TWAIN сканеров; поддержка MDI-интерфейса, толщины линий для всех векторных объектов; инструмент для коррекции векторных схем и чертежей, полученных в результате автоматической векторизации
Color Processor 2.1	фильтрация растра, калибровка растра, расслоение изображений на монохромные слои, уменьшение количества цветов изображения

10. Обратно к карандашу

Очень часто компьютерное проектирование выполняется по отсканированному ручному наброску или эскизу. А все проектирование представляет собой «смесь» бумаги и компьютерных данных, поэтому сейчас предпринимается много попыток интегрировать в САПР эскизирование.

Появившийся пакет NemetschekD-Board - это достаточно эффективное средство эскизного проектирования и наброска. Комплект включает в себя плоский монитор с сенсорным экраном, чувствительным к давлению, специальный карандаш и программное обеспечение Р1ап2, включающее в себя мощный пакет 2D-CAD и программу эскизирования от руки.

Мультиперья позволяют объединять столько перьев, сколько необходимо для создания сложных компонентов. Выбрав перо, можно конвертировать простые линии в мультивидовые элементы. Режим работы пером в САПР освобождает пользователя от выбора элементов и щелчков кнопкой мыши: при указании объекта все изменяемые параметры отображаются автоматически.

11. PLM-системы

Жизненный цикл продукта (изделия)

Под жизненным циклом продукта (изделия) подразумевается весь период его существования - от начальной идеи до снятия с производства и прекращения сервисной поддержки. Основные этапы жизненного цикла любого продукта:

1. Анализ требований рынка. Осознание и понимание того, насколько востребован рынком новый продукт.

2. Выработка концепции проекта. На основе анализа требований рынка формируется общая идея нового продукта.

3. Проектирование. Создается проект новой продукции.

4. Определение источников поставок. Поиск источников приобретения необходимых для производства деталей, материалов, компонентов, оборудования и т. д.

5. Производство. В соответствии с определенными на этапе проектирования спецификациями и с использованием полученных на этапе поставок деталей и материалов производится продукт.

6. Дистрибуция. Готовый продукт поставляется либо дистрибутору, либо непосредственно заказчику.

7. Послепродажное обслуживание. Выполняются техническое сопровождение, обслуживание и ремонт - в течение гарантийного срока или как дополнительно оплачиваемый сервис.

ProductLifecycleManagement

В современных условиях, кроме требований к качеству выпускаемой продукции, добавляется еще и необходимость сокращения времени выхода ее на рынок при одновременном удовлетворении индивидуальных потребностей клиентов (как ни как провозглашена эпоха Потребителя).

Сегодня для крупных производителей «виртуальное предприятие» - уже настоящая реальностью. Они сосредотачиваются на выработке концепции и проектирования продукции, а все остальное: от разработки до сборки - передают в аутсорсинг другим предприятиям. Но для контроля и интеграции всех процессов необходимы технологии, объединяющие и автоматизирующие все этапы жизненного цикла продукта.

К числу таких технологий относится PLM (ProductLifecycleManagement - управление жизненным циклом продукта). PLM - это набор программных компонентов обеспечения коммуникаций, интеграции модулей автоматизированного проектирования и визуализации, а также других решений, охватывающих полный жизненный цикл продукта. Решения класса PLM призваны объединить всех участников, обеспечивающих жизненный цикл как внутри предприятия-производителя, так и вне его, в том числе поставщиков, клиентов и сервисных центров.

Хранилище PLM позволяет производителю сохранить опыт, накопленный на предыдущих проектах, значительно упростить контроль за актуальностью информации, идентифицировать ошибки и избежать перепроектирования (по оценкам компании Aberdeen, не менее 70 % затрат на производство и сопровождение продукции приходится на этап проектирования).

PLM-система способна предоставить пользователю информацию в форме, соответствующей выполняемым функциям в жизненном цикле создаваемого продукта: трехмерные модели, схематические диаграммы, инженерные спецификации, календарные планы или прогнозы на основе анализа требований рынка. Конструктор будет работать в привычной ему среде САПР, а сотрудник маркетингового подразделения сможет получить из системы представление трехмерной сборки, пригодное для размещения в рекламных материалах.

С помощью информации, которую интегрирует PLM-система, даже не обладая специальными техническими знаниями сотрудники отдела закупок смогут выполнять поиск нужных деталей и выбирать оптимальные каналы поставки по сведениям, поступающим из конструкторских подразделений.

Знания о том, какие проблемы вызывает техническое сопровождение готовой продукции, ее гарантийное или послегарантийное обслуживание, могут серьезно повлиять на последующие проекты компании. Если производитель имеет возможность получить такие данные, проанализировать их и реализовать в следующих проектах те характеристики, которые позволят избежать аналогичных проблем для нового изделия, то он не только сэкономит на послепродажном обслуживании, а сделает продукт, который лучше удовлетворит запросы требовательных клиентов.

С помощью PLM клиенты получают возможность представлять свои требования по улучшению продукта или связанные с ремонтом претензии, которые будут непосредственно учтены конструкторами при проектировании следующей версии продукции.

Таким образом, технология PLM обеспечивает стратегический подход к бизнесу, предлагающий непрерывный набор бизнес-решений, который поддерживает коллективный режим создания, управления, распределения и использования продуктов. Кроме того, PLM поддерживает «расширенное представление о предприятии» среди клиентов и партнеров, способствует интеграции людей, процессов, систем и информации.

NewPLM

Системы PLM появились примерно 20 лет назад, но вскоре возникла необходимость отделить автоматизацию процессов проектирования и подготовки производства (CAD/САМ) от управления информацией, сопровождающей изделия. Тогда появилось самостоятельное от CAD/САМ направление ProductDataManagement (PDM), т. е. управление данными о продуктах, которое было связано с документооборотом конструкторской и технологической документации. Программное обеспечение PDM применялось на уровне конструкторских и технологических подразделений, не выходя на корпоративный уровень. Сегодня ситуация изменяется и данные PLM-систем требуются всему топ-менеджменту предприятия, anewPLM можно разделить на три взаимосвязанных составляющие управления жизненным циклом:

- жизненный цикл определения изделий (интеллектуальные активы предприятия);

- жизненный цикл производства (материальные активы предприятия);

- жизненный цикл операционной поддержки.

Эти циклы представляются тремя спиралями. Первичным является жизненный цикл управления интеллектуальными активами, который начинается с оценки пользовательских требований, выработки концепции продукта, а завершается, когда предприятие полностью отказывается от продукта, в том числе и от его сервисной поддержки. За ним следует второй цикл - производственный, который включает все, что связано с выпуском и распределением готовой продукции. Основными приложениями, реализующими функции этого цикла, являются системы управления ресурсами предприятия (ERP). И, наконец, внешний, операционный цикл поддерживают системы управления финансами, кадрами, взаимоотношениями с клиентами и др. (CRM, SCM и др.).

Исходя из этого, просматриваются основные составляющие концепции newPLM. Это возможность универсального, безопасного и управляемого доступа и использования информации о продукте, обеспечение ее целостности на протяжении всего жизненного цикла, а также управление соответствующими бизнес-процессами.

Преимущества PLM-систем:

- экономия затрат на разработку и быстрый вывод новой продукции на рынок (например, использование PLM-системы ENOVIA в одном из проектов позволило сэкономить $1 млрд., а цикл вывода нового продукта на рынок сократился с 72 до 16 недель);

- включение клиента в процесс создания продукта с начальных стадий;

- совершенствование характеристик разрабатываемого продукта и его повышение качества, обнаружение недостатков на ранних стадиях;

- увязка проектирования и производственных процессов;

- учет и использование опыта ранее выполненных проектов;

- реализация модели «виртуального предприятия»;

- управление проектами разработки и технологической подготовки производства новой продукции;

- повышение качества продукции;

- улучшение взаимодействия с поставщиками и потребителями.

12. Противоречивые оценки аналитиков

По оценкам IOС, рынок PML-систем в 2007 году вырастет до $9,7 млрд., а средний ежегодный прирост составит 26 %.

Аналитическая компания ARCAdvisoryGroup, которая специализируется на области PLM, дает оценку этого рынка в 2007 году в $14 млрд. при ежегодном приросте на прогнозируемый период в 20 %. Как утверждают аналитики CIMdata, в среднем объем рынка PML-систем будет увеличиваться на 25 % в год и к 2011-му достигнет $15 млрд.

13. Производители и потребители PLM

Так как PLM-системы являются в первую очередь производными от САПР (в большинстве случаев их расширение), то наибольшее распространение они получили в инженерной сфере. Около 75 % рынка PLM-систем работает на предприятиях автомобильной промышленности, в ИТ-индустрии, самолетостроении и машиностроении. PLM-системы также применяются в производстве потребительских товаров и бытовой электроники, в строительстве и фармацевтике. Важно заметить, что более 80% рынка PLM относится к дискретному производству.

Разработкой и поставкой на рынок PLM-систем занимаются компании двух ориентации (табл. 3). Первая, представители так называемых САПР-центричных поставщиков, обеспечивает многоитерационное проектирование в среде совместной работы над неструктурированными данными различной степени сложности. На базе ядра САПР строятся взаимосвязи остальных этапов жизненного цикла. Другая группа - это разработчики ERP-систем, которые для своих заказчиков на базе мощной информационной бизнес-системы активно предлагают собственные PLM-решения.

Решение mySAPPLMобеспечивает интеграцию с системой управления ресурсами предприятия и со всеми продуктами myS-AP.com, включая компоненты mySAPCRM, mySAPSCM, mySAPE-Procur-ement и mySAPExchanges. mySAPPLM позволяет управлять данными о продукте (LifeCycleDataManagement), жизненным циклом основного средства (AssetLifeCycleManagement), программами и проектами (ProgrammandProjectManagement), качеством (QualityManagement), а также обеспечивает сотрудничество на протяжении жизненного цикла продукта (LifeCycleCollaboration) и охрану окружающей среды и труда (EnvironmentalHealthandSafity).

Таблица 3. Некоторые производители и их PLM-системы

НаименованиеPLM-системы	Разработчик	Информация,
Agile PLM	Agile Software (США)	www.anqle.com
Enovia	IBM (США)	www.ibm.com
ІВаап	Baan (Нидерланды)	www.baan.com
Matrix	MatrixOne (США)	www.matrixone.com
mySAP PLM	SAP (Германия)	www.sao.com
PartY	Лоция Софт (Россия)	www.lotsia.com
PDM STEP Suite (PSS)	НИЦ «Прикладная Логистика» (Россия)	www.cals.corbina.ru/ PSS/index.htm
TeamCenter Engineering (iMAN)	EDS (США)	www.eds.com
TeamCenter Enterprise (Metaphase)	EDS (США)	www.eds.com
Windchill	РТС (США)	www.ptc.com
Лоцман: PLM	Аскон (Россия)	www.ascon.ru

ІВааnдляPLM представляет собой единый репозиторий данных, из которого в соответствии с заранее прописанными правилами информация в разных форматах доставляется на рабочие места сотрудников. Предусмотрена связь с внешним миром, например, из модулей iBaanPortal и В2В Server пользователи имеют доступ к обновляемым файлам через Интернет.

Российская система AOU,MAH:PLMявляется центральным компонентом программного комплекса КОМПАС V6. Она обеспечивает хранение и управление технической документацией на изделие, управление информацией о структуре, вариантах конфигурации изделий и входимости компонентов в различные изделия и управление процессом разработки изделия. Трехуровневая система ЛОЦМАН: PLM состоит из сервера баз данных, сервера приложений и клиентского модуля, с помощью которого пользователи получают доступ к требуемой информации.

Источником данных также выступают корпоративные БД семейства ЛОЦМАН, содержащие справочные данные о материалах и сортаментах, стандартных изделиях и т. д. Ввод данных в ЛОЦМАН:PLM осуществляется при помощи передачи информации из систем конструкторско-технологического проектирования, непосредственно из этих клиентских приложений. К объектам «дерева системы» привязаны описывающие их документы. В свою очередь, документам соответствуют файлы трехмерных моделей, чертежей, технологических процессов и т. д. В процессе групповой работы сохраненные документы могут быть взяты для дальнейшей разработки и редактирования. По окончании редактирования объект (документ) можно сохранить как текущую версию либо в виде новой версии. Таким образом, полностью доступна хронология разработки.

Компания EDSPLMSolutions предлагает на рынке полное решение в области PLM, которое в частности включает системы высшего уровня САПР Unigraphicsи l-deas, систему среднего уровня САПР SolidEdge, систему управления данными TeamcenterEngineering, систему технологической подготовки TeamcenterManufacturing и др. Одним из главных преимуществ ПО EDS на рынке САПР является сквозная поддержка всего инженерного цикла создания изделия. Все системы компании EDS построены на едином ядре, что обеспечивает взаимный обмен данными.

WindchillPDMLinkобеспечивает эффективное управление всеми данными о продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Базируясь на WindchillFoundation, данное решение включает в себя многие усовершенствования, полученные в результате практического использования ПО Windchill на различных предприятиях. Это в первую очередь касается более удобного интерфейса пользователя, более эффективной системы управления конфигурациями в масштабе корпорации, улучшенной интеграцией с системами САПР и средствами создания и редактирования документов.

Выводы

В процессе выполнения контрольной работы мы ознакомились с:

- предпосылками внедрения САПР;

- условной классификацией САПР;

- САПР для машиностроения;

- архитектурно-строительными САПР;

- плоттером;

- PLM-системами;

- производителями и потребителями PLM и др.

Литература

автоматизированный проектирование plm

1. Антонов А.В. Системный анализ. Методология. Построение модели: Учеб. пособие. -- Обнинс: ИАТЭ, 2001. -- 272 с.

2. Богданов А.А. Тетология: В 3 т. -- М., 1905--1924.

3. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта: эволюция, психология, информатика. -- М.: Машиностроение, 1990. -- 448 с.

4. Волова В.Н. Основы теории систем и системного анализа/ В.Н. Волова, А.А. Денисов. -- СПб.: СПбГТУ, 1997. -- 510 с.

5. Волова В.Н. Методы формализованного представления систем/ В.Н. Волова, А.А. Денисов, Ф.Е. Темнигов. -- СПб.: СПбГТУ, 1993. -- 108 с.

6. Гасаров Д.В. Интеллетальные информационные системы. -- М.: Высш. ш., 2003. -- 431 с.

7. Гелшов В.М. Введение в АСУ. -- Киев: Техника, 1974.

8. Дегтярев Ю.И. Системный анализ и исследования операций. -- М.: Высш. ш., 1996. -- 335 с.

9. Корячов В.П. Теоретичесие основы САПР: Учеб. для вузов/ В.П. Корячо, В.М. Крейчи, И.П. Норенов. -- М.: Энергоатомиздат, 1987. -- 400 с.

10. Мамионов А.Г. Основы построения АСУ: Учеб. для взов. -- М.: Высш. ш., 1981. -- 248 с.

11. Меньов А.В. Теоретичесие основы автоматизированного управления: Учеб. пособие. -- М.: МГУП, 2002. -- 176 с.

12. Острейовский В.А. Автоматизированные информационные системы в экономике: Учеб. пособие. -- Ср т: СрГУ, 2000. -- 165 с.

13. Острейовский В.А. Современные информационные технологии экономистам: Учеб. пособие. Ч. 1. Введение в автоматизированные информационные технологии. -- Ср т:СрГУ, 2000. -- 72 с.

14. Автоматизированные информационные технологии в экономике/

Под ред. проф. Г.А. Титоренко. -- М.: Компьютер, ЮНИТИ, 1998.-- 400 с.

15. Автоматизированные информационные технологии в банковской деятельности / Под ред. проф. Г.А. Титоренко. -- М.: Финстатинформ, 1997.

16. АСУ на промышленном предприятии: Методы создания: Справочник / С.Б. Михалев, Р.С. Седенов, А.С. Гринбер и др. -- М.: Энергоатомиздат, 1989. -- 400 с.

Размещено на Allbest.ru