Системы автоматизированного проектирования (САПР): структура, возможности, сферы промышленного применения

САПР — это система автоматизированного проектирования, включающая:

• инженерные расчеты;
• создание конструкторской документации;
• 3D-моделирование;
• управление инженерным персоналом, удаленную координацию его работы.

Первая аббревиатура САПР прозвучала из США сразу после Второй мировой войны, система выполнена по требованию Пентагона для координации действий систем противовоздушной обороны и получили название CAD (Computer Aided Design). Российский аналог был создан в конце 80-х годов прошлого столетия.

Западный CAD, отечественный САПР – это разные понятия. В американской классификации CAD – это программа автоматизированного проектирования, использующая расчеты и аналитику инженерного анализа CAE и передающая готовые проектные результаты в комплекс автоматизации технологической подготовки производства САМ. САПР же – это весь комплекс перечисленных программ.

Состав и структура

Система автоматизированного проектирования – это несколько самодостаточных программ с уникальным функционалом, которые интегрированы друг с другом для комплексной проектной работы. САПР построена на информационных технологиях, возможностях искусственного интеллекта (математическое программирование, дискретная, вычислительная математика, статистика, анализ, CASE-технологии и т.п.), размещается на базе любого компьютерного парка, работает через телекоммуникационные, вычислительные сети.

В основе САПР – две подсистемы:

• Проектная – пакет инструментов для составления инженерно-проектной документации и 3D-визуализаций (CAD);
• Обслуживающая (оболочка, формирующая системную среду) – пакет обеспечения для организации взаимодействия, интеграции, управления проектного комплекса другими программами:
  • проектными работами DesPM;
  • инженерной информацией PDM;
  • диалоговой подсистемой ДП;
  • инструментальной подсистемой ИП;
  • базой данных СУБД;
  • подсистемой интерактивной машинизированной графики ПИМГ.

---

---

«Модульность» позволяет системе автоматизированного проектирования самостоятельно создавать, систематизировать, анализировать инженерную информацию, применять ее в проектной работе, передавать в производственный комплекс. Задача проектировщиков – выбрать для «конструирования» персонального аппаратно-программного комплекса оптимальное обеспечение:

• техническое (ТО) – компьютерная техника, периферия, сетевые подключения, системы обработки-вывода данных;
• программные (ПО) – требуемые компьютерные программы;
• методические (МетО) – разнообразные цифровые технологии проектирования;
• информационное (ИО) – базы данных и системы управления базами;
• математическое (МО) – математические методы, алгоритмы и модели вычислений;
• лингвистическое (ЛО) – выбор компьютерных языков информационной коммуникации и проектирования;
• организационное (ОО) – штатные расписания, рабочая и служебная документация компании.

Инженеры могут выбирать набор подсистем, инструментов с учетом решаемых задач, области проектирования, автоматизации проектных операций, имеющихся ресурсов и заданного режима работы САПР.

Классификация САПР

Как сегодня классифицируются автоматизированные системы проектирования?  В первую очередь, по назначению и масштабированию основных приложений:

• САПР-Ф (CAE) – общефункциональное проектирование;
• САПР-К (CAD) – общее машиностроительное автоматизированное проектирование;
• САПР-Т (АСТПП, CAM) – машиностроительное проектирование с комплексом подготовки производства;
• САПР-Э (EDA) – проектирование, автоматизация электронных систем;
• САПР-М (MDA) – механическое проектирование.

Популярны также и специализированные программно-методические комплексы (ПМК), которые используют для анализа и проектирования механических изделий, интегральных схем, электрических машин, летательных аппаратов и т.д. Отдельно следует учитывать ПМК с уникальным программным обеспечением для проектирования в области автомобилестроения, судостроения, аэрокосмической промышленности, вычислительной и дифференциальной геометрии, а также для создания протезов, компьютерной графики, видеоанимации и спецэффектов в кино, информационно-рекламного контента. Эффективно САПР системы применяются в BIM технологиях.

Характер базовой комплектации

По «внутреннему» содержанию (базовому пакету программного обеспечения) САПР бывают:

• типовые – автоматизированные комплексы на основе машинного моделирования и графики;
• системы математических вычислений и обработки больших массивов данных – комплексы на основе СУБД;
• интегрированные комплексные системы – комплексы на основе нескольких взаимосвязанных автоматизированных подсистем;
• прикладные системы – комплексы на основе «открытых» подсистем и языков программирования для локальных инженерных задач.

Выбор базовой комплектации САПР индивидуален и определяется конкретными потребностями проекта и возможностями предлагаемых подсистем.

AutoCAD

Это одна из базовых систем автоматизированного проектирования САПР, которая появилась в начале 80-х годов. Имела опцию двух- и трехмерного создания чертежей и проекций, активно использовалась в архитектуре, строительстве и машиностроении.

Более поздние версии программы имеют большой пакет элементарных опций и может создавать объекты большой сложности (слои, аннотативные объекты, динамические блоки, внешние ссылки для комплексной работы, 3-мерное и полигональное моделирование, параметрическое черчение, интеграция с картографическими данными и т.п.).

Тем не менее, программа уступает многим машиностроительным САПР, имеет закрытый формат и лишена трехмерной параметризации, что вызвало появление аналогичного открытого программного обеспечения сторонних брендов.

NanoCAD

Одна из базовых «классических» систем автоматизированного проектирования от российских разработчиков, которая используется для создания инженерно-проектной документации, поддерживает DWG-формат файлов, имеет открытый код и допускает создание сторонних приложений для решения узкоспециальных инженерных задач в области общеконструкторского, строительно-архитектурного и машиностроительного проектирования.

Комплекс имеет функцию 3D-моделирования на базе двухмерных чертежей и способен работать с данными 3-мерного сканирования.

ZWCAD

На сегодня – лучшая версия «Автокада», способная создавать 2-х и 3-мерные чертежные проекции, работать с DWG-форматами, интегрироваться с набором проектировочных технологий.

Компас-3D

Простая система трехмерного проектного моделирования, доступная инженерам и частным пользователям. Универсальна, имеет доступный и многообразный функционал (от обучения школьников и студентов, до проектирования мебели, ландшафтных парков и промышленных объектов). Оптимальна для начального ознакомления и изучения возможностей профессиональных САПР.

Перспективы развития САПР

В развитии САПР в ближайшие годы, скорее всего, ожидается ряд важных изменений, которые были очевидными еще в начале десятилетия.

Во-первых, должна увеличиться доля альтернативных систем автоматизированного проектирования, которые будут развиваться на возможностях операционных систем Linux и Chrome OS. Причем, программы, которые будут базироваться на операционке Google будут ориентированы на работу в облаке – без разворачивая программы на ПК.

Во-вторых, планируется перенос большого объема вычислений с процессора ПК на графическое ядро. Вычисления будут производиться параллельно, что значительно ускорит процесс проектирования и администрирования проектов.

В-третьих, большинство операций и вычислений САПР в ближайшее время будет перенесено в облако. Исходные данные будут размещаться на удаленных серверных массивах, а работать с ними можно будет онлайн – с любого электронного устройства.

В первую очередь, на облачные технологии перейдут системы «потребительского» проектирования, как менее тяжеловесные и простые по объемам вычислений. Затем в облако будет перенесена обслуживающая система с персоналом и все инженерные службы, а у разработчика останется в руках только рабочая графическая станция.

Наконец, системы САПР унифицируются, оптимизируются и масштабируются так, что скоро их можно будет использовать на мобильных устройствах. Для начала – на потребительском рынке, позже это станет возможно и для промышленных программных комплексов.

Подписывайтесь на наш telegram: