Более 20 лет руководил проектами и исследовательскими группами в НИИ ядерной физики МГУ. Затем - развитием новых проектов в Intel Technologies. С 2011 года - директор по науке и технологиям в ИТ-кластере «Сколково». Автор более двухсот научных публикаций и патентов, доктор физико-математических наук, эксперт в «Роснано» и РВК. Совмещает глубокую научную компетенцию с бизнес-экспертизой.
Алексей Ершов, гендиректор компании «Ледас»
В 1999 году пришел в «Ледас» на должность разработчика ПО. Впоследствии стал главным технологом, руководил ключевыми проектами компании в области геометрических решателей. В 2007 году защитил кандидатскую диссертацию в области геометрических ограничений. В 2011 году стал гендиректором группы. Автор 20 научных работ.
Кто разработал
С 1995 года разработкой ядра C3D руководит кандидат технических наук Николай Голованов. Юрий Козулин отвечает за разработку алгоритмов моделирования, Александр Максименко - за разработку решателя геометрических ограничений, Эдуард Максименко - за разработку прикладного ПО. Под их началом трудятся восемь математиков-программистов.
Разобраться со спецификой зарубежных рынков САПР команде C3D Labs помогают иностранные консультанты, специализирующиеся на компьютерном инжиниринге, - Кен Версприлл, Джоел Орр, Ральф Грабовски и другие.
Клиенты и партнеры
Помимо материнской компании «Аскон», в портфеле C3D Labs 16 заказчиков.
Ядро покупают компании различного профиля. Например, Solar Tech использует его в разработке программы для станков ЧПУ, а Elecosoft Consultec - в создании системы моделирования деревянных лестниц.
Коммерческие продукты на базе ядра C3D разрабатывают технологические партнеры C3D Labs - новосибирская компания «Ледас», томская компания Rubius , индийская компания ProtoTech Solutions и южнокорейская Solar Tech. Кроме того, «Ледас» выступает международным реселлером C3D, а Solar Tech - официальным дистрибьютором ядра на рынках Южной Кореи, Китая и Японии.
Аркадий Камнев
К нам постоянно поступают запросы на тестирование C3D. Это и учебные заведения, и разработчики-стартаперы, и крупные коммерческие организации. Период от первого обращения к нам до принятия решения о лицензировании ПО довольно длительный (от полугода и больше), поэтому сообщать о новых пользователях пока рано. Но мы уверены, что южнокорейской и шведской компаниями список наших иностранных клиентов не ограничится, и скоро мы расскажем о новом зарубежном ПО, созданном на базе российского ядра C3D.
Как зарабатывают
Условия использования ядра обсуждаются индивидуально с каждым заказчиком. Сначала C3D Labs предоставляет бесплатную тестовую лицензию на 3 месяца, которая предполагает полноценную техподдержку от разработчиков. Дальше клиент выбирает лицензию на внутреннее использование, коммерческое использование или дистрибьюцию. Стартапам и вузам C3D Labs предоставляет ядро на льготных условиях.
Аркадий Камнев
менеджер по продукту C3D Labs
Для стартапов у нас действует специальная программа лицензирования ядра. Мы сами являемся стартапом, поэтому отлично понимаем запросы небольших компаний и легко находим с ними общий язык.
Клиенты оплачивают лицензию раз в год. Опционально они могут подключить платную расширенную техподдержку. При выпуске коммерческих продуктов на базе ядра заказчик ежеквартально перечисляет компании фиксированный роялти.
Конкуренты
На несколько сотен разработчиков САПР в мире приходится два десятка разработчиков геометрических ядер. Большинство ядер предназначено исключительно для внутреннего использования либо для слишком узкого спектра задач. «Геометрических движков немного из-за колоссальной трудности их создания и относительной молодости базовой для сферы автоматизированного проектирования науки - компьютерной геометрии», - объясняют в C3D Labs.
Полноценные САПР сторонние разработчики могут создать на базе всего пяти коммерческих ядер (Parasolid, ACIS, C3D, CGM и Open CASCADE). Лидеры глобального рынка - ACIS от французской Spatial (дочка Dassault Systemes) и Parasolid от немецкой Siemens PLM Software. На их основе разработано большинство мировых систем 3D-проектирования.
Николай Суетин
Геометрическое ядро – наиболее трудоемкий компонент систем трехмерного моделирования. Затраты на его разработку крайне высоки, поэтому на мировом рынке представлено так мало коммерческих ядер. А наиболее функциональные из них принадлежат крупным западным разработчикам САПР. Уже более 10 лет на рынке 3D-компонентов не появлялись новые игроки. Сейчас на этом сегменте лидируют Parasolid (Siemens PLM Software, Германия) и ACIS (Dassault Systemes, Франция).
Кстати, в 2011 году на базе МГТУ «Станкин» началась разработка еще одного российского геометрического ядра - RGK (Russian Geometric Kernel). В 2013 году проект был сдан заказчику - Минпромторгу, но на рынок пока не вышел.
Как говорят в C3D Labs, напрямую их продукт не конкурирует с остальными популярными коммерческими ядрами, заняв промежуточную ценовую нишу.
Аркадий Камнев
менеджер по продукту C3D Labs
ACIS, CGM и Parasolid слишком дороги для многих разработчиков. Да и большие компании не так отзывчивы к нуждам маленьких по их меркам клиентов - что естественно. А для разработчиков инженерного ПО скорость обработки их запросов часто довольно критична. Мы так же функциональны, как лидеры рынка, плюс очень быстро реагируем на запросы наших клиентов. Если говорить об OpenCASCADE, у него другая схема лицензирования. Само ядро предоставляется бесплатно, оплачиваются только сервисные функции. Им обычно пользуются небольшие ИТ-компании и предприятия, которые имеют ограниченные бюджеты на разработку и пытаются обойтись малой кровью.
Рынок ядер
Открытых данных об объеме рынка геометрических ядер нет. Традиционно этот сегмент еще более закрытый, чем сфера САПР. Разработчики ядер получают роялти от каждой проданной системы автоматизированного проектирования, поэтому о состоянии их бизнеса можно судить по развитию рынка САПР.
Выводы
Алексей Ершов
гендиректор компании «Ледас»
Одно из важных преимуществ команды C3D - открытость, способность и желание учитывать специфические потребности и возможности партнеров. «Ледас» лицензировал C3D для встраивания в свою программную компоненту LGC контроля изменений в 3Д-моделях в том числе потому, что другие производители геометрических ядер не хотели с нами сотрудничать. Они привыкли работать только с производителями конечно-пользовательских продуктов, их типовые договора не учитывают других возможностей, и они не готовы адаптировать свои бизнес-процессы под конкретного клиента. А команда C3D легко пошла нам навстречу. По-моему, C3D Labs удалось найти свою нишу на рынке, а это залог успеха. Речь о компаниях, нуждающихся в качественном геометрическом ядре, которым недостаточно возможностей и производительности бесплатных аналогов, но не готовых платить столько, сколько требуют владельцы Parasolid и ACIS с их многомиллионными оборотами. Причем это достаточно широкий спектр компаний, в который попадают и разработчики САПР, и промышленные центры, которым C3D нужен для внутренного использования, и производители программных компонент, как моя компания «Ледас».
Николай Суетин
директор по науке ИТ-кластера «Сколково»
Создатели компании C3D Labs работали над алгоритмами C3D более 17 лет. Это позволило им преодолеть высокий порог входа на рынок, недоступный командам без опыта. C3D - единый компонент для решения всех трех задач геометрического моделирования: создание геометрической модели, наложение взаимных связей на элементы модели, конвертация данных. Другого такого универсального компонента на мировом рынке не существует. Инновационность геометрического ядра C3D состоит в использовании уникальных математических алгоритмов, заложенных в основу вычислений. Моделируемые объекты в геометрическом ядре C3D описываются точными математическими поверхностями, что позволяет «бесшовно» соединить их по краям. При этом форма поверхностей может быть сколь угодно сложной. Обрезка и стыковка поверхностей выполняется одновременно с построением модели. Это возможно благодаря оригинальным методам построения геометрической модели и организации данных.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
(Госстандарт СССР)
Всесоюзный научно-исследовательский
институт
по нормализации в машиностроении
(ВНИИНМАШ)
Утверждены
Приказом ВНИИНМАШ
№ 395 от 16.12.1987
г.
Р 50-54-38-88
Настоящие Р устанавливают общие требования к архитектуре ядра САПР в целом и составляющих его частей. Применение Р позволяет решать задачи конструкторско-технологического проектирования в САПР, возникающие при разработке интегрированных производственных систем.
Программно-методический комплекс ядра САПР может использоваться как разработчиками САПР при создании типовых проектных процедур, так и конечными пользователями САПР при решении конкретных проектных задач.
Терминология по ГОСТ 22487-77.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Ядро САПР представляет собой программно-методический комплекс (ПМК «Ядро САПР»), предназначенный для построения объектно-ориентированных автоматизированных проектных процедур конструкторско-технологического проектирования.
1.2. Автоматизированная проектная процедура, создаваемая с помощью средств ПМК «Ядро САПР», включает операции, выполняемые конечным пользователем.
1.3. Средства ПМК «Ядро САПР» служат для создания процедуры трех типов.
1.3.1. Определение объекта. В этом случае при выполнении процедуры в памяти системы последовательно строится информационная структура, отображающая конструкцию проектируемого объекта (детали, сборочной единицы). Конструкция создается из набора конструктивных элементов, ориентированного на данную предметную область.
1.3.2. Преобразование объекта. Процедуры данного типа оказывают такие воздействия на объект, в результате которых происходят изменения его формы, конструкции и (или) масштаба. Операторы преобразования входят в состав ПМК «Ядро САПР».
1.3.3. Установление отношений данного объекта с другими. Эта процедура позволяет создавать сложные композиции из элементарных объектов путем задания между ними различных типов отношений. Наборы таких отношений, ориентированные на данную предметную область, выполняют средствами ПМК «Ядро САПР». Таким образом, ПМК «Ядро САПР» объединяет совокупность инструментальных и технологических средств построения проектных процедур.
С помощью инструментальных средств создаются по определенной методике объектно-ориентированные компоненты САПР. Технологические средства представляют собой готовые компоненты САПР, актуализируемые конечным пользователем.
1.4. ПМК «Ядро САПР» должно включать следующие функционально-связанные компоненты: ПМК управления процессом проектирования, управления информационной моделью проекта и ПМК «Базовые процессоры».
1.5. Совместимость компонентов между собой, а также программных средств, составляющих в целом ПМК «Ядро САПР», осуществляется на двух уровнях: на уровне компонент - путем использования единой информационной модели проектируемого объекта и на уровне программных средств - на основе международных стандартов на представление графических и геометрических данных, а также сетевых стандартов на протоколы и интерфейсы между ними.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.1. ПМК управления процессом проектирования предназначен для обеспечения качественной сборки вычислительных процессов в одно целое и управления их функционированием автоматически по исходному заданию либо на базе диалогового взаимодействия с пользователем.
2.2. Рассматриваемый ПМК должен осуществлять:
подключение проектирующих и обслуживающих средств к комплексу средств автоматизированного проектирования.
3. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛЬЮ ПРОЕКТА
3.1. ПМК управления информационной моделью проекта предназначен для организации, хранения и манипулирования проектными данными в процессе автоматизированного проектирования.
3.2. Настоящий ПМК создается по принципам построения систем управления базами данных (СУБД).
3.3. ПМК призван обеспечивать:
выполнение операций по формированию структуры проектных данных по требованиям пользователя;
манипулирование проектными данными и связями между ними;
выдачу справочной информации о состоянии структуры проектных данных;
физическую организацию проектных данных;
мультидоступ к проектным данным;
восстановление целостности проектных данных при сбоях системы;
обмен проектными данными с внешними базами данных;
ввод информации об объекте проектирования (ОП) на формальном языке, ее контроль и редактирование;
независимость средств СУБД от прикладных ПМК.
4. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК «БАЗОВЫЕ ПРОЦЕССОРЫ»
4.1. ПМК «Базовые процессоры» предназначен для выполнения процедур обслуживания проектирования.
4.2. Начальный состав ПМК «Базовые процессоры» ядра САПР включает следующие базовые процессоры: геометрического моделирования, визуализации результатов проектирования; документирования проектных решений.
4.2.1. Базовый процессор геометрического моделирования призван обеспечивать:
формирование геометрической модели ОП;
преобразование геометрической информации в другие структуры проектных данных;
выполнение геометрических расчетов по вычислению инерционно-массовых, объемных и проекционных характеристик ОП;
подготовку данных для выполнения прочностных, теплофизических и других общетехнических расчетов;
связь с графической базой данных.
4.2.2. Базовый процессор визуализации результатов проектирования обеспечивает:
отображение затребованной информации об ОП на устройствах графического вывода;
ввод и редактирование графической информации с одновременным внесением изменений в геометрическую модель ОП;
оперативное отслеживание изменений в геометрической модели ОП при визуализации результатов проектирования.
4.2.3. Базовый процессор документирования проектных решений обеспечивает:
формирование информационных моделей рабочих чертежей проектируемых объектов;
создание информационных моделей спецификаций проектируемых объектов;
выдачу документации о проектных решениях в соответствии с требованиями ЕСКД.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
РАЗРАБОТАНЫ И ВНЕСЕНЫ Институтом технической кибернетики Академии Наук БССР.
ИСПОЛНИТЕЛИ: В.П. Васильев (руководитель темы), В.И. Богданович, А.К. Куличенко, О.И. Семенков, Л.Г. Милькаян.
Это верно:) это бред:) в ТФ можно и так и так =) ощутимой разницы в скорости не будет, можно даже потом взять любую копию перекрасить, поменять отверстия, удалить отверстия, что угодно... и массив все-равно останется массивом - можно менять будет количество копий, направление и тп, видео пилить или так поверите? :) Это верно, а какая задача? Перевести как SW сплайны по точкам в сплайн по полюсам что ли, если подумать это также некоторое изменение исходной геометрии - к этому нет замечаний?:) как я понимаю, ТФ только 1 к 1 и переводит, остальное уже можно настроить в шаблоне ТФ до экспорта в DWG - см. рис под спойлером, либо отмасштабировать в виде AC, что в принципе не противоречит основным методам работы с AutoCAD, а так как в виду распространенности АС на ранних стадиях пика популярности внедрения САПР, то возрастному поколению это привычнее даже: А если еще докапаться к возможностям экспорта/импорта разных САПР: 1) то как из 2D-чертежа SW экспортировать только выделенные линии в DWG? (из 3D документов более менее SW приспособлен, только все-равно придется в маленьком окне предпросмотра чистить лишнее вручную). Заранее удалить все что не нужно, а после этого экспортировать-> как-то не современно, не по-молодежному:) 2) И наоборот как выделенные линии в AutoCAD быстро импортировать в SW(например для эскиза, или же просто как набор линий для чертежа)?(для ТФ: выделил набор нужных линий в AC -ctrl+c и далее в TF просто ctrl+v - всё)
О какой детали речь, а то может эту деталь не зеркалить надо, а просто привязать иначе и будет как раз как надо. Зеркальная деталь это таже конфигурация только созданная машиной, можно сделать конфигурацию детали самостоятельно и это в некоторых случаях может оказаться изящнее, так же проще редактироваться в последствии.
Добрый день! В solidcam есть много стратегий для обработки паза, но они излишне усложняют программу. Подскажите есть ли что-то простое для глубокого паза в один проход? В идеале избежать всех отводов по z, как на картинке
Добрый день, требуется помощь в следующей ситуации. Имеется станок MIKROMAT 20V (3+2 оси) со стойкой Sinumerik 840d. На станке, помимо автоматической смены инструмента, так же есть автоматическая смена фрезерных адаптеров:
SPV-удлинитель
UhFK-адаптер с двумя поворотными осями "B" и "C"
Wbfk - с одной поворотной осью "C"
DE- основная крышка для заглушки контактов и гидравлических выведенных на шпиндельной бабке для остальных адаптеров.
В связи с этим станкопроизводителем был переопределен цикл M6 как L6, для вызова инструмента совместно с адаптером.
L6("DRILL_8","UHFK") ; пример вызова цикла смены инструмента в режиме auto/mda
Подпрограмма HPOS предназначена для ориентации UHFK и Wbfk, а именно механического поворота осей с пересчетом фактического положения шпинделя от главного шпинделя. За выполнение этого отвечают подпрограммы HAWEX, WEWEX, HATRALIM упоминающиеся в HPOS.
HPOS (180,0); пример кадра позиционирования в режиме auto/mda
Примерный порядок действий при HPOS:
Происходи ориентация шпинделя
Отжим зацепления Хирта
Поворот оси
Зажим зацепления Хирта
Пересчет системы координат
На данный момент происходит пункт 2 и начала пункта 3, а именно недоворот позиционирования. При этом канал активен, сбоев нет, но мощность шпинделя падает до 0% и надпись "Подождите, воздействие на подачу".
Если найдутся добрые люди, буду рад добавить любую информацию.
WEWEX.SPF
L6.SPF
HPOS.SPF
HAWEX.SPF
HATRALIM.SPF
На сегодняшний день уровень редактора трехмерной графики определяется не только набором команд для создания и редактирования трехмерных моделей или чертежей.
Важнейшей характеристикой современной САПР-системы, наряду с инструментальными средствами моделирования, является возможность использования типовых элементов и быстрый корректный обмен геометрическими моделями и чертежами между различными CAD-системами.
На мой взгляд, существуют два основных момента, которые влияют на актуальность данной проблемы.
Первый состоит в том, что разработчики ПО не всегда имеют возможность учесть особенности и охватить все существующие направления в машиностроении, строительстве, энергетике, а также удовлетворить запросы всех пользователей. Поэтому в настоящее время архитектуру САПР формируют таким образом, чтобы любой пользователь мог без труда максимально приблизить ее к своим требованиям..
Второй заключается в том, что интернет буквально напичкан предложениями «пиратских» копий программного обеспечения. А это приводит к тому, что пользователь сам выбирает ту проектную программу, которой будет пользоваться. Кроме того, зачастую предприятие не может обойтись одной системой в связи с особенностями производства. В результате, даже на одном предприятии появляется несколько совершенно равноправных систем проектирования, которые должны взаимодействовать.
Поэтому, конечно, было бы удобно и разумно использовать для обмена данными универсальные компоненты с общим форматом. Общий формат поможет обеспечить единство данных между внутренними приложениями.
Формат определяется геометрическим ядром. Ядро — это библиотека основных математических функций CAD-системы, которая определяет и хранит 3D-формы, ожидая команды пользователя. Пакет геометрического моделирования - набор библиотек с программным интерфейсом (API), с помощью которого можно пользоваться функциями геометрического моделирования. Ядра реализуют примерно одинаковый набор функций, используют похожие модели данных и алгоритмы. Однако перенос данных между разноядерными САПР представляет собой достаточно трудоемкую задачу и занимает продолжительное время.
В литературе такие форматы часто называются «промежуточными». Выбор формата имеет большое значение т.к. определяет какие опции доступны при использовании данных.
Итак, рассмотрим основные универсальные форматы.
Parasolid
Parasolid основан на профессиональном расширении STEP – PROSTEP. Это коммерческие форматы (www.parasolid.com, www.spatial.com) – на них базируются большинство современных CAD/CAM/CAE систем. К примеру, их используют NX, Solid Edge, SolidWorks, ANSYS, T-FLEX, и др.
Объектно-ориентированная библиотека программ Parasolid разработана таким образом, чтобы легко быть интегрированной в CAD/CAM/CAE системы различных уровней.
Из википедии: «Общий формат обеспечивает единство данных между внутренними предложениями и коммерческими системами. Концепция обмена данными известна как «Parasolid Pepeline» и означает обмен твердотельными моделями, сохраненными в открытом файловом формате.x_t , другой формат.x_b-двоичный формат, менее зависимый от аппаратных средств и не дающий ошибок при преобразовании…Импорт данных из других CAD-систем поддерживается благодаря технологии Tolerant Modeling (моделирование с заданной точностью)»
Поддерживает огромные сборки в сотни тысяч компонентов.
(ISO/IEC 10303 Standard for the Exchange of Product Model Data) — серия форматов изначально разработанная компанией Dassault (Catia) для хранения информации о сборке и структуре изделия. В соответствии с названием стандарта STEP определяет “нейтральный” формат представления данных об изделии в виде информационной модели. Это очень зрелый формат, стандартизированный достаточно давно. Данные об изделии включают в себя: состав и конфигурацию изделия; геометрические модели разных типов; административные данные; специальные данные. Геометрия отдельной детали описана прикладным> протоколами AP203, AP214. На сегодня STEP ISO(www.steptools.com) признан международным стандартом.
Чаще всего STEP используется для обмена данными между CAD-, CAM-, CAE- и PDM-системами
На официальном сайте разработчиков формата STEP
IGES (International Graphics Exchange Standard)– разрабатываемый Национальным институтом стандартов и технологий США(NIST) . Двумерный/трехмерный векторный формат графики; используется многими CAD-программами. Наиболее распространённый формат для хранения геометрии сложных поверхностей,достаточно громоздок. Многие системы не поддерживают все возможности этого формата, что создает сложности при обмене данными. IGES ISO – признан международным стандартом. Поддерживает традиционные инженерные чертежи и трехмерные модели.
общее наименование для данных, с которыми работает лицензируемое (то есть доступное сторонним разработчикам) ядро системы геометрического моделирования ACIS. Ядро ACIS для своих программ в частности использует корпорация Autodesk (Inventor, Mechanical Desktop). Для выводимых данных применяются форматы SAT и SAB.
ACIS- это объектно-ориентированная C++ геометрическая библиотека, которая состоит из более чем 35 DLL-файлов и включает каркасные структуры, поверхности и твердотельное моделирование. Оно дает разработчикам программ богатый выбор геометрических операций для конструирования и манипулирования сложными моделями, а так же полный набор булевых операций. Ядро ACIS осуществляет вывод в формат файлов SAT, который любая поддерживающая ACIS программа может читать напрямую.
(HOOPS Stream Format www.openhsf.org)) — новый открытый, базирующийся на XML и компактный формат обмена визуальной 3D–информацией между различными инженерными приложениями. Широко принят разработчиками для визуализации 3D моделей (более 200 современных систем:SolidWorks, Catia, Unigraphics и т.д.).
(Virtual Reality Modelling Language)
язык моделирования виртуальной реальности.
Как графический формат базируется на подмножестве Open Inventor File Format фирмы Silicon Graphics. Позволяет описывать трехмерные интерактивные объекты (миры), с которыми средствами WWW могут взаимодействовать пользователи. Для просмотра VRML — файлов необходимо иметь специальный VRML — браузер, либо дополнительный модуль к стандартному браузеру.
Каждый нейтральный 3D-формат имеет свои достоинства, которые обеспечивают его преимущество в одной или нескольких из рассмотренных областей применения.
Основные характеристиками любого нейтрального 3D-формата – это многофункциональность и возможность использовать 3D-данные не только инженером, но и за пределами конструкторских отделов, и возможность расширения формата для охвата будущих потребностей.
№1 Общие сведения о САПР
В основе деятельности проектировщика лежит процесс проектирования, то есть выбор некоторого способа действий.
Автоматизация процессов проектирования – это составление описания необходимого для создания в заданных условиях ещё несуществующего объекта или алгоритма его функционирования с возможной оптимизацией заданных характеристик объекта или алгоритма.
Конструирование – является частью процесса проектирования, и сводиться к определению свойств изделия. Автоматизация процесса конструирования, технологическая подготовка производства технологии промышленного производства (ТПП) на начальных этапах сводиться к созданию отдельных пакетов программ, а на заключительных и создание систем (САПР).
Термин САПР – является смысловым эквивалентом английского CAD(Computer Aided Design-Проектирование с помощью ЭВМ).
САПР – комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с подразделениями проектной организации или коллективом специалистов выполняющих автоматизированное проектирование.
Автоматизированным называется проектирование при котором описание объекта и алгоритма его функционирования а так же описание на различных языках осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ.
Автоматическим является проектирование при котором все преобразования описаний объектов и алгоритма функционирования, а так же описание на различных языках осуществляется без участия человека.
-История развития САПР-
Разделяется на несколько этапов:
Этап I – формирование теоретических основ САПР начался в50-х годах XXв. В основу положены разнообразные математические модели (Теория В-сплайне И.Шаенберг 1946г), моделирование кривых и поверхностей любой формы 60г.
В этот период сформировалось структура и классификации САПР (Геометрические, аэродинамические, технологические, тепловые).
Для работы с САПР используются графические терминалы, подключаемые к main-фреймам (Первая графическая станция Sketchpad в1963г.) использовала дисплей и световое перо.
Параллельно развивались CAM – системы (Система автоматизации ТПП). В 1961г. Был создан язык программирования APT ставший основой для программирования оборудования с ЧПУ.
В СССР создали первые программы для расчёта режимов резания.
Этап II – связан с использованием графических рабочих станций под управлением ОС Unix. В середине 80-х появился ПК на основе процессора Intel 8086, и стало возможно выполнять сложные операции как твердотельных, так и поверхностного объёмного моделирования применительно к деталям, и сборочным узлам.
К 1982 году твердотельное моделирование начало применяться в своих продуктах компании IBM, Computer vision, Prime.
В 1986г. Компания Autodesk выпустила AutoCAD. Распространение получили Parasolid (разработчик Unigraphics Solution) и ACIS. Ядро Porosolid(88г.) стало ядром твердотельного моделирования CAD/CAM Unigraphics, а с 1996г-промышленным стандартом.
Этап III – начинается развитие микропроцессоров (МП), что привело к возможности использования CAD/CAM систем верхнего уровня на ПК ЭВМ.
В 1993г. в США создана компания Solidworks Corporations которая разработала пакет твёрдотельного параметрического моделирования Solidworks на базе ядра Parasolid. В 1999г. вышла SolidEdge на русском языке. Ряд CAD/CAM систем среднего и низкого уровня был разработан в СССР и России: Compas, T-Flex CAD и др.
Этап IV – с конца 90-х характеризуются интеграции CAD/CAM систем, с системами управления проектными данными (ПДМ) и другими средствами информационной поддержки изделия.
В основу процессов проектирования и производства было положена геометрическая модель изделия, которая применялась на всех этапах производства.
В 90-х годах разрабатывались продукты PDM для САПР машиностроения. Одной из первых стала система Optegra компании Computer vision. Были созданы пакеты ENOVIA и Smarteam. Среди Российских систем PDM наиболее известными являются:
1) Лоцман:PLM компанией Аскон.
2) PDM STEP Suit (НПО “Прикладная логистика”).
3) Party Plus компанией Лоция- Софт и т.д.
Распространение функции PDM систем на все этапы ЖЦ продукции превращает в систему PLM (Product lifecycle Management). Развитие системы PLM обеспечивает максимальную интеграцию процессов проектирования производства, модернизации и сопровождения продукции предприятия.
№2 Классификация САПР (14.01.2013)
Классификацию САПР осуществляют по ряду принципов:
· По приложению.
· Целевому назначению.
· Масштабу (Комплектности решаемых задач).
· Характеру базовой подсистемы ядра САПР.
По приложению наиболее используемые являются следующие группы:
Кроме того существует много специализированных САПР например: САПР летательных аппаратов, САПР электрических машин, САПР больших интегральных схем (БИС).
По целевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты проектирования, так в состав MCAD входят CAE/CAD/CAM системы:
1. САПР функционального проектирования (CAE) Computer Aided Engineering – предназначенный для инженерных расчётов.
2. Конструкторские САПР общего машиностроения (CAD) – решение конструкторских задач оформление конструкторской документации.
3. Технологические САПР общего машиностроения (CAM) Computer Aided Manufacturing.
По масштабам различают отдельные программно методические комплексы САПР, например:
1. Комплекс анализа прочности механических изделий в соответствии с методом конечных элементов.
2. Комплекс анализа электронных схем.
3. Система ПМК.
4. Системы с уникальными архитектурами, не только программного, но и технического оснащения.
По характеру базовой подсистемы :
1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования – ориентированный на приложения где основой является конструирование, то есть определение пространственных форм и взаимного расположения объекта. К этой группе относится большинство графических ядер САПР в области машиностроения (Parasolid, ACIS).
2. САПР на базе СУБД ориентированный на приложения, которых при сравнительно не сложных расчётах перерабатывается большой объём данных. Такие САПР преимущественно встречаются в технико-экономических приложениях. Например, при проектирование бизнес планов, а так же имеют место при проектирование объектов подобных счетам управления систем автоматики.
3. САПР на базе конкретного прикладного пакета – фактически это автономно используемы комплексы (ПМК), например имитационного моделирования производственных процессов, расчёта прочности и анализа конечных элементов, синтеза и анализа систем автоматизированного управления и т.д. (Часто такие САПР относятся к CAE). Например, математический пакет MathCAD.
4. Комплексные или интегрированные САПР – состоят из совокупности подсистем предыдущих видов. Характерными примерами комплексных САПР являются CAE/CAD/CAM систем в машиностроении или САПР БИС.
№3 Принципы построения САПР (16.01.2013)
Основные принципы построения САПР
При создании САПР на различных стадиях, а так же её подсистем необходимо учитывать следующие принципы:
1. Человеко-машинная система (решение неформализованных задач) – коллектив разработчиков и пользователей системы является её основной частью, и взаимодействую с техническими средствами выполняет проектирование. При этом часть проектных процедур не может быть автоматизирована и решается при участии человека. Об автоматическом проектировании можно говорить лишь в отношении отдельных задач
2. САПР развивающаяся система – САПР должна создаваться и функционировать с учётом наполнения совершенствования и обновления её подсистем и компонентов, должна быть создана группа специалистов которая должна совершенствовать и развивать имеющуюся САПР.
3. Принцип системного единства САПР – состоит в том, что при создании, функционирований САПР связи между подсистемами должны обеспечивать целостность всей системы. Наибольший эффект от САПР достигается при сквозной автоматизации проектирования на всех уровнях, что позволяет исключить многократное описание информации об объектах проектирования, обеспечив её преемственность для различных подсистем.
4. Принцип совместимости компонентов САПР – состоит в том, что языки, символы, коды, информационные и технические характеристики структурных связей между подсистемами средствами САПР должны обеспечивать совместное функционирование подсистем. Особенно важным является информационная и программная совместимость, например информационная совместимость, обеспечивает работу отдельных подсистем с одной и той же БД.
5. Стандартизация САПР – заключается в проведении унификации, типизации, и стандартизации подсистем и компонентов, а так же в установлении правил с целю упорядочения. Что открывает широкие возможности внедрения САПР и её адаптации на различных предприятиях.
6. Принцип независимости отдельных подсистем САПР – этот принцип противоположный принципу совместимости. Определяет возможность для подсистем, введение в действие, и функционирование их независимо от других подсистем.
7. Принцип открытости САПР – определяет возможность внесения изменений в систему во время её разработки и эксплуатации. Изменения могут заключаться в добавлении новых или замене старых. Элементов программного, технического, или лингвистического обеспечения.
8. Принцип согласованности традиционного проектирования и САПР – должен учитывается при внедрении САПР на уже действующем предприятии, со сложившейся структурой, формами и способами использования проектной документации. При этом внедрение САПР недолжно нарушать нормального функционирования предприятия.
№4 Структура САПР (16.01.2013)
Как любая сложная система САПР состоит из подсистем:
Ø ОС и Сетевое ПО.
Ø Системная среда САПР: Пользовательский интерфейс, PDM, CASE, Управление проектированием.
Ø Проектирующая подсистема.
Различают подсистемы проектирующие и обслуживающие.
Проектирующая подсистема – непосредственно выполняют проектные процедуры, примерами могут служить подсистемы геометрического трёхмерного моделирования технических объектов, изготовления конструкторской документации, схемотехнического анализа и т.д.
Обслуживающие подсистемы – обеспечивают функционирование проектируемых подсистем и их совместимость. Часто называют системной средой или оболочкой САПР.
Типичными обслуживающими подсистемами являются:
· Подсистемы управления проектными данными (PDM – Product Data Management).
· Подсистема управления процессом проектирования (DesPM – Design Process Management).
· Подсистема пользовательского интерфейса для связи разработчиков с ЭВМ.
· Подсистема CASE (Computer Aided Software Engineering) – для разработки и сопровождения ПО САПР.
· Обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий реализованных САПР.
№5 Средства обеспечения САПР (19.01.2013)
Существуют следующие виды обеспечения САПР:
1) Техническое (ТО) . Включает, различны аппаратные средства (ЭВМ, Периферийное, Сетевое коммутационное оборудование, Линии связи, Измерительные средства).
2) Математическое (МО) – объединяет математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования.
3) Программное (ПО) . Представляется программами САПР.
4) Информационная (ИО) . Состоит из БД, СУБД, а так же других данных используемых при других проектировании (Вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, а БД вместе с СУБД – банком данных).
5) Лингвистическая (ЛО) . Включают языки проектирования, между проектировщиками и ЭВМ, языки программирования, и языки обмена данными между техническими средствами САПР.
6) Методическое (МетО) . Включает различные методики проектирования, иногда к МетО относят так же МО.
7) Организационное (ОО) . Представлено штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами регламентирующими работу проектного предприятии.
-Техническое обеспечение САПР (ТОСАПР)-
Включает, различные технические средства, используемые для выполнения автоматизировано проектирования.
Используемые в САПРтехнические средства должны обеспечивать:
1. Выполнение всех необходимых проектных процедур, для которых иметься соответствующее ПО.
2. Взаимодействие между проектировщиками и ЭВМ. Поддержку интерактивного режима работы. Требования относятся к общему интерфейсу. И прежде всего устройств обмена графической информации.
3. Взаимодействие между членами коллектива выполняющую работу над этим проектом. Требование обусловливает объединение аппаратных средств в сеть.
В результате общая сесть САПР, представляет сеть узлов связанных между собой средой передачи данных.
Узлами (станциями данных) являются рабочие места проектировщиков (АРМ), рабочие станции (Main-фреймы, отдельные периферийные и измерительные устройства). Именно в АРМ должны быть средства для связи проектировщика и ЭВМ. Вычислительная мощность может быть распределена между различными узлами сети.
Среда передачи данных – представлена каналами передачи данных, состоящими из линий связи коммутационного оборудования.
В каждом узле можно выделить оконечное оборудование данных (ООД), выполняющее определённую работу по проектированию. И аппаратуру окончания канала данных (АКД) – предназначенную для связи ООД со средой передачи данных.
ООД может представлять ПК, а АКД вставляемая в компьютер сетевая карта.
Канал передачи данных – средство двустороннего обмена данными включающее в себя АКД и линию связи.
Линия связи – называют часть физической среды, используемую для распространения сигналов в определённом направлении (Коаксиальный кабель, витая пара проводов, волоконно-оптическая линия связи и т.д.).
ПО САПР принято выделять:
1. Общее системное ПО.
2. Системные среды.
3. Прикладное ПО.
К обще системному ПО относят ОС и сетевое ПО.
К общему ПО относят ОС и сетевое ПО.
Различают ОС, со встроенными сетевыми функциями, и оболочками надо локальными ОС. Различают одноранговые сетевые ОС.
Основные функции сетевого ОС:
1. Управление каталогами файлов.
2. Управление ресурсами.
3. Обмен данными.
4. Защита от несокционированного доступа.
5. Управление сетью.
-Назначение и состав системных средств САПР-
САПР относиться к числу наиболее сложных, наукоёмких, автоматизированных систем. Системная среда САПР предназначена, для выполнения собственно проектных процедур, и управления проектированием. А так же для интеграции САПР, с системами управления предприятия, и документа оборота.
В типичной структуре ПО системных сред, современных САПР можно выделить:
1. Ядро – отвечает за взаимодействие компонентов системной среды, доступ к ресурсам ОС и сети, настройку на конкретную САПР с помощью специальных языков расширения.
2. Подсистема управления проектом – называемая так же подсистемой сквозного, параллельного проектирования. Выполняет функции слежения за состоянием проекта, координацией и синхронизацией параллельно выполняемых процедур, разными исполнителями.
3. Подсистема управления методология проектирования – представлена в виде базы знаний. В этой базе содержаться такие сведения о предметной области, как информационная модель, иерархическая структура проектируемых объектов. Описание типовых проектных процедур. Типовые фрагменты маршрутов проектирования, соответствие между процедурами и имеющимися пакетами прикладных программ, ограничение на их применение и т.д. Такую БЗ дополняют обучающие подсистемы, используемые для подготовки специалистов, пользователей САПР.
4. Современные системы управления проектными данными (PDM) – предназначены для информационного обеспечения проектирования. Основной компонент PDM – банк данных. PDM- обеспечивает лёгкость доступа к иерархически организованным данным, обслуживание запросов, выдача ответов не только в текстовой но и в графической форме, привязанной к конструкции изделия.
5. Подсистема интеграции программного обеспечения – предназначена для организации взаимодействия программ, в маршрутах проектирования. Она состоит из ядра, отвечающего за интерфейс на уровне подсистемы, и оболочек процедур. Согласующих конкретные программные модули, или программно-методические комплексы, со средой проектирования.
6. Подсистема пользовательского интерфейса . Включает текстовые и графические редакторы.
7. Подсистема CASE – предназначена для адаптации САПР, к нуждам конкретных пользователей! Разработке и сопровождения прикладного ПО. Её можно рассматривать как специализированную САПР, в которой объектом проектирования, являются новые версии подсистемы САПР, адаптированные к требования конкретного заказчика. Наиболее известной CASE системой в настоящее время в составе САПР является: CAS.CADE с помощью которой разработана очередная версия EUCLID QUANTUM.
-Специальное или прикладное ПО-
ППО – реализует алгоритм для выполнения проектных операций и процедур. Программы в САПР формируются в ППП, каждый ППП ориентирован на обслуживание задач, отдельной подсистемы САПР и характеризуются определённой специализацией.
В ППО на ряду с ППП разрабатываемым человеком при создании САПР входят и рабочие программы, составляемые автоматически в ЭВМ, для каждого нового объекта, и маршрута его проектирования.
№6 Информационно обеспечение САПР (28.01.2013)
Под информацией подразумеваются некоторые сведения или совокупность, каких либо данных, являющихся объектом хранения, передачи и преобразования.
Применительно к САПР под данными понимают: информацию, представленную в формализованном виде, то есть в виде последовательности символов, букв, цифр, символов, графиков, таблиц, чертежей и тому подобное.
Информационное обеспечение САПР – это совокупность данных, представленных в определённом виде, и используемых при выполнении автоматизированного проектирования.
Проектирование реализуется комплексом задач, связанных с переработкой многочисленных массивов информации различного вида. Поэтому ИО является одной из важнейших составных частей САПР, а затраты на его разработку составляют более половины стоимости системы в целом.
Виды информации САПР:
1) Исходная – называется информация, существующая до выполнения машины. Она делиться на переменную и условно постоянную. К переменной относятся следующая информация: при проектировании детали – нагрузки на неё и внешние ограничения, в САПР ТП – геометрическая и технологическая информация о конкретной детали.
Кодируемая информация о детали состоит из 4 частей:
Ø Информация технологического, конструктивного и экономического характера о детали в целом (способ изготовления, условие производства, оборудовании, термообработка и т.д.)
Ø Технологическая и конструктивная информация об отдельных поверхностях детали (способ изготовления, термообработка, вид покрытия и т.д.)
Ø Геометрическая информация о всей детали в целом (габариты, точность изготовления, шероховатость поверхности и т.д.)
Ø Геометрическая информация о форме, размерах, точности и качестве отдельных поверхностей детали и их взаимное расположение.
Это информация вводиться каждый раз при проектировании нового ТП на конкретную деталь.
Условно постоянная информация включает справочную и методическую информацию об имеющихся на производстве нормализованных узлах или деталях, оборудовании оснастке, режущем и мерительном инструменте, методах получения заготовка, их обработке и т.д. Эта информация является достаточно стабильной и постоянно храниться в памяти ЭВМ.
2) Производная информация – формируется на различных этапах процесса проектирования, и применительно к ТП содержит сведение о маршруте обработки заготовке, технологических операций и переходах, режимов резания.
№7 Лингвистическое обеспечение САПР
ЛО включает :
1) Языки программирования – для создания ПО, а не для эксплуатации САПР.
2) Языки проектирования – предназначен для представления и преобразования исходной информации при выполнении проектных процедур с помощью ПО. Эти языки применяются пользователями САПР в процессе их инженерной деятельности.
-Языки программирования-
В САПР применяются: машинно-ориентированные языки типа Ассемблер и алгоритмистические языки высокого уровня.
Алгоритмические языки высокого уровня в сравнении с машинно-ориентированными языками удобный для реализации алгоритмов. Численного анализа, легче осваиваются инженерами, позволяют повысить производительность труда программистов при разработке программ, и их адаптации к различным типам ЭВМ. Однако языки типа ассемблер, отличаются большей универсальностью, то есть обладают более широкими возможностями для описания кодов различных форматов, логических операций и процедур. При использовании этих языков требуется меньшие затраты машинного времени и памяти.
-Языки проектирования-
Для обеспечения процесса проектирования объектов в САПР используются входной базовый и выходной языки проектирования.
Входной язык предназначен для представления задания на проектирования. В этом языке для задания исходной информации должны быть предусмотрены средства описания объектов проектирования в форме удобной для отображения и ввода в ЭВМ.
Эти средства должны описывать не только математические объекты – числа, переменные, массивы, но и различные виды графический информации.
-Базовые языки-
Служат для представления дополнительных сведений к первичному описанию объекта проектирования: проектных решений, описание проектных процедур и их последовательности. Этот язык называемый языком описания заданий, создаётся близким по возможностям, символике и грамматике универсальным алгоритмическим языкам. При этом целесообразно не разрабатывать новый базовый язык, а использовать универсальный алгоритмический язык, дополнив его отдельными элементами, характерными для разрабатываемого процесса проектирования.
-Выходной язык-
Применяется для представление, какого либо проектного решения, включая результат проектирования, в форме удовлетворяющей требованиям его дальнейшего применения.
В состав этого языка входят различные средства, описание результатов проектирования в виде чертежей, технических карт, схем наладок, таблиц, текстовой документации, а так же средство представления промежуточных результатов проектирования. Используемых в различных подсистемах САПР.
Разрабатываемые при создании САПР языки проектирования, должны отвечать следующим требованиям:
1) Быть универсальными – то есть обладать возможность описания любых объектов проектирования.
2) Иметь проблемную ориентацию – быть удобными для описания проектных данных.
3) Однозначность истолкования.
4) Иметь возможности для развития.
5) Быть совместимыми с другими входными и выходными языками.
№8 Математическое обеспечение САПР (30.01.2013)
К МО САПР относят: математические модели, численные методы, алгоритмы выполнения проектных операций и процедур и т.д.
Проектная процедура – это формализованная совокупность действий, выполнение которых оканчивается проектным решением.
Проектная операция – называют действие или формализованную совокупность действий, составляющих часть проектной процедуры. Алгоритм, которых остается неизменным для ряда проектных процедур.
Унифицированная проектная процедура – процедура алгоритм которой остаётся неизменным для различных объектов проектирования, или различных стадий проектирования одного и того же объекта.
Основу МО САПР составляет математический аппарат для моделирования синтеза структуры, одновариантного и многовариантного анализа, структурной и параметрической оптимизации.
МО состоит из 2 частей:
1) Специальное МО – отражает специфику объекта проектирования, особенности его функционирования, и тесно привязана к конкретным задачам проектирования.
2) Инвариантное ПО – включает методы и алгоритмы, слабосвязанные с особенностями мат. Моделей, и используемые при решении различных задач проектирования.
Требования к МО:
1. Универсальность МО – определяет его применимость к широкому классу проектируемых объектов.
2. Алгоритмическая надёжность – свойство компонентов МО, давать при его применении, и за ранее определенных ограничений правильные результаты. Количественная оценка надёжности служит вероятность получения правильных результатов. Если эта вероятность равна 1 то этот метод надёжен.
3. Точность – является наиболее важным свойством всех компонентов МО.
4. Экономичность (вычислительная эффективность) – определяется затратами ресурсов требуемых для реализации моделей, и характеризуется затратами машинного времени и памяти.
Этапы подготовки задач:
1) Математическое формировка задачи (Постановка задачи).
2) Выбор численного методы решения задачи.
3) Разработка алгоритма.
4) Составление программы и отладка на примере.
5) Подготовка и запись данных.
6) Решение задач на ЭВМ и анализ результатов.
К МО САПР относятся первые три этапа.
Математическая формулировка задачи включает:
· Математическое описание её условий.
· Определение аналитических ворожений и формул которые называют математической моделью
Численные методы – позволяют свисти решение разнообразных задач к последовательному выполнению 4 арифметических действий. По полученным математическим зависимостям записывают последовательность выполнения математических операций в виде алгоритмов. Разработка алгоритмов предусматривает определение последовательности решения задачи на основе математической формулировки и выбора метода численного вида решения.