Сейчас на сайте
Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.

Информационные системы, применяющиеся для автоматизации проектирования

Системы, о применении которых для нужд машиностроительного предприятия пойдет речь ниже - это самые совершенные автоматизированные системы проектирования и технологической подготовки производства на современном этапе, используемые для создания сложной машиностроительной продукции. Сегодня на рынке ПО представлен достаточно широкий спектр информационных систем (более 200), работающих в направлении автоматизации проектирования, обладающими разнообразными возможностями геометрического моделирования ( в т.ч. в диалоговом режиме), анализа полученных моделей и отличающихся по возможностям в области создания конструкторской и технологической документации и стоимости. В первую очередь это CAD, CAM и частично интегрированные CAD/CAM и CAD/CAM/CAE системы:

  • CAD-системы предназначены для автоматизации только конструкторско-проектных работ
  • CAM-системы позволяющие автоматизировать разработку технологического проекта и подготовить управляющие программы для станков с числовым программным управлением
  • CAD/CAM системы, объединяющие в себе как конструкторские, так и технологические функции, базирующиеся на идеологии пространственного моделирования, в которых геометрическая модель автоматически передается в технологическую часть
  • интегрированные CAD/CAM/CAE системы, в которых обмен данными осуществляется на основе стандартных файлов обмена между различными графическими ядрами.

CAD-системы в чистом виде в настоящее время практически выходят из области практического применения.

CAD/CAM-системы имеют значительное преимущество на концептуальном (начальном) этапе проектирования, особенно, когда идет формирование сложных пространственных компоновок. Концептуальная стадия (Mass modeling), является ранней стадией проекта. На этой стадии решается вопрос об общих формах изделия, о взаимодействии с другими модулями и устройствами. Как правило, создаётся несколько вариантов решения, из которых выбирается лучший по мнению проектировщика и заказчика. Ранее для очень крупных проектов изготовлялась натурная 3D модель в масштабе, которая позволяла дать более обоснованную оценку для выбора конкретного решения. Во время применения современных ИТП компьютерное моделирование позволяет проделать ту же самую работу значительно быстрее и качественнее. Кроме того, электронная модель, созданная на этой стадии, позволяет провести предварительный расчет габаритных показателей.

Однако, следует отметить, что практическое внедрение таких систем в условиях нашей действительности идет сложно. Подавляющее большинство конструкторов могут иметь в своем распоряжении последние версии системы Mechanical Desktop. Процентов тридцать из них активно используют эту систему для проработки моделей деталей и узлов с целью более качественного и скорейшего получения чертежей. Как правило, в чертеже делается ссылка на имя файла с соответствующей моделью. В большинстве случаев только после передачи чертежа в отдел технической документации он и трехмерная модель становятся доступны для технологов и производства. Такой классический подход к проектированию, когда конструктор, технолог и станочник связываются последовательной цепочкой с доступом только к конечному результату на каждом из этапов, ничего общего не имеет с предлагаемыми современными CAD/CAM-системами технологиями параллельного проектирования и совместной разработки проекта.

Диапазон применяемых CAD/CAM систем достаточно широк: от моделирования простых объектов до полного электронного представления самых сложных изделий современной техники. В практике конструкторов и технологов более часто встречаются типовые задачи, для решения которых необходимо разрабатывать и применять прикладные проблемно-ориентированные системы, хорошо взаимодействующие с базовой универсальной системой. CAD / CAM системы имеют значительное преимущество на концептуальном (начальном) этапе проектирования, особенно, когда идет формирование сложных пространственных компоновок.

CAD / CAM / CAE . Традиционно конструкторы (проектировщики) разрабатывают компоновку изделия, конфигурации отдельных деталей и затем передают проекты "за стенку" аналитикам, которые работают по своему графику и приступают к анализу нового проекта после того, как завершат расчеты по предыдущим проектам. Подготовка расчетной модели, описание граничных условий, собственно расчет модели могут занимать дни, недели, или даже месяцы. Только после получения результатов и их осмысления, аналитики могут дать рекомендации по исследуемой конструкции.

Такие традиционные циклы "проектирование-расчет" требуют значительных затрат времени и средств для изменения модели, изменения чертежей, оформления документации о технических изменениях, и согласования соответствующих изменений. Кроме того, проекты могут быть далеко не оптимальны из-за стремления сэкономить время при подготовке изделия к производству. Во многих случаях детали могут быть переразмерены, что приводит к излишнему весу, дополнительному расходу материалов, большей стоимости изделия. Что же касается всех остальных деталей, то они, как правило, вообще не подвергаются прочностным расчетам. К оценке прочностных характеристик таких деталей возвращаются только после того, как на натурных испытаниях или в эксплуатации происходит их разрушение. Один из наиболее эффективных способов сокращения времени и затрат при разработке нового изделия - это перемещение CAE (инженерного расчета) на ранние стадии проекта, где намного проще и экономически наиболее целесообразно проводить изменения.

В большинстве машиностроительных компаний (не только в нашей стране, но и во всем мире), этот обмен между проектировщиками и аналитиками настолько медленный и громоздкий, что расчеты методом конечных элементов (МКА) обычно применяют только для особо ответственных деталей. Но и для этих деталей часто приходится вносить изменения в конструкцию после получения результатов анализа. В этом случае проектировщик модифицирует деталь и снова передает модель аналитикам для нового расчета.

Использование CAE-систем (модулей) позволяет сжать цикл разработки изделия, изменить способ нахождения ошибок проектирования и усовершенствовать проект. Эффективность использования современных частично интегрированных CAD / CAM / CAE заключается в интерактивной обратной связи CAD – САМ - CAE процессов, когда инструментальные средства анализа модели изделия связаны с моделирующим программным обеспечением. Этот метод позволяет проектировщикам и инженерам быстро выполнять итерации для нахождения оптимальных результатов. Он позволяет оценить качество различных идей, сравнить варианты, и отфильтровать слабые проекты на ранних стадиях проектирования.

Одно из главных преимуществ использования интегрированных CAD/ CAM /CAE систем - способность оценить различные варианты изделия. Например, можно осуществить принцип проектирования "А что, если…?". При помощи этого процесса инженеры и проектировщики могут быстро исследовать много вариантов проекта и оценить многочисленные идеи, которые невозможно проверить на практике, с натурными испытаниями. Кроме того, компьютерный анализ помогает им найти наилучшее сочетание геометрии изделия, выбрать наиболее подходящие материалы и как следствие – принять правильное решение. Исследования могут показывать инженерам результаты изменения какой-либо детали проекта и как эти изменения отразятся на соседних деталях и на работоспособности узла в целом.

Процесс полной автоматизации производства сопряжён с большими капитальными вложениями. Многофункциональные системы высокого уровня дорогостоящи, поэтому при подходе к автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства наиболее популярным среди пользователей CAD/CAM/CAE - систем стала так называемая пирамидальная схема организации. Несколько рабочих мест, оснащённых системами высокого уровня, позволяют выполнять концептуальную конструкторско-технологическую проработку нового изделия. Для детальной проработки изделия организуются несколько десятков или сотен рабочих мест, оснащённых системами среднего уровня. И для подготовки конструкторско-технологической документации и чертежей организуются рабочие места, оснащённые системами проектирования лёгкого уровня. Такой подход позволяет существенно экономить ресурсы за счёт использования на рабочих местах программных средств только с необходимым набором функциональных возможностей.

Из-за того, что большее количество ресурсов сосредоточено на ранних стадиях проектирования, издержки в течение этой фазы будут выше, чем при традиционных методах проектирования. Кроме того, этапы эскизного и рабочего проектирования могут занимать несколько больше времени. Однако, это дополнительное время и стоимость оборачиваются на конечных этапах создания нового изделия многократной экономией.