Программное обеспечение САПР

Поводом для создания САПР стала необходимость в оптимизации человеческих ресурсов. Для этого начали активно использовать возможности электронно-вычислительных аппаратов.

Можно выделить 3 волны в периоде развития систем автоматизированного проектирования.

1970-е годы

В это время появились теории о том, что инженерное проектирование можно компьютеризировать. Сперва был сделан упор на автоматизацию черчения – появились САЧ (системы автоматизированного черчения).

1980-е годы

В этот период были созданы микрокомпьютеры, и акцент был сделан на создание систем для них. Именно тогда были сделаны первые шаги к началу развития объемного 3D-моделирования с возможностью передачи данных.

1990-е годы

Сформировалось базовое понятие САПР, устранили ошибки и погрешности в работе систем автоматизированного проектирования. Например, убрали препятствие при передаче файла в одном формате на другую компьютерную систему.

Производители систем автоматизированного проектирования пришли к единому формату системы, после чего САПР начали набирать популярность и становиться более доступными для использования.

Выделяют следующие этапы в эволюции САПР:

• 50-е – начало 60-х годов – работа с радиотехникой и электроникой на примитивном уровне в США;
• 60-е годы – схематическое конструирование радиоэлектроники и интегральных схем в СССР;
• 1963 г. – создание графической системы «Sketchpad» ученым Сазерлендом;
• 1970 г. – появление кривых линий и моделей неправильной формы;
• 1982 году – выпущен первый продукт компании «Autodesk» – AutoCAD, который стал самым популярной САПР для инженера.

С тех пор на рынке IT-технологий появилось много производителей САПР, которые стремятся превзойти исходный вариант системы.

Современные системы автоматизированного проектирования имеют удобный дизайн, совместимы с форматами других программ и предлагают широкие возможности расчета, конструирования и тестирования завершенного проекта.

Системы автоматического проектирования позволяют повысить эффективность труда инженеров:

• упрощается процесс проектирования в любой отрасли;
• сокращаются сроки завершения проектов;
• снижается исходная стоимость проектирования благодаря устранению издержек и многочасового труда сотрудников;
• повышается качество готового продукта и каждого отдельного этапа работы над ним;
• минимизируется время на тестирование изделий и устранение погрешностей.

САПР предлагают целую библиотеку готовых решений для проектирования и позволяют подобрать максимально выгодные методы моделирования и минимизировать расходы.

Русский перевод «САПР» не полностью соответствует английской аббревиатуре CAD. В русскоязычный термин входят три базовых понятия:

• CAE (Computer-aided engineering) – программа инженерного анализа, осуществляющая расчет данных, модуль для автоматических подсчетов и аналитических процессов.
• CAD (Computer-Aided Design) – этап собственно проектирования и построения схем, отвечает за проектирование и создание чертежей
• CAM (Computer-aided manufacturing) – модуль по управлению результатами деятельности двух предыдущих устройств, отвечает за подготовку производства и управление всей системой

При проектирование все три технологии взаимодействуют между собой и позволяют создавать объекты любой сложности.

Чтобы создать систему автоматизированного проектирования также привлекались технологии из следующих сфер:

• основы телекоммуникаций;
• методы вычислительных сетей;
• широкое математическое обеспечение: от способов вычисления и статистики до элементов искусственного разума;
• компьютерные технологии для обслуживания популярных операционных систем и основных языков программирования.

Работа системы автоматизированного проектирования САПР зависит от двух подсистем – проектирования и обслуживания. Первая подсистема служит для построения схем и чертежей, а вторая для управления всем эти процессом.

Вот основные составляющие модули:

• Построение двумерных систем и геометрическое 3D-моделирование.
• DesPM – Design Process Management – управление процессом конструирования.
• PDM – Product Data Management – организация и оптимизация заложенных данных.
• Диалоговый модуль – дает возможность эффективного общения пользователя с программой.
• Совокупность технических средств – измерительные приборы и инвентарь для построения.
• Математическая база, включающая в себя алгоритмы решения проблем и функции преображения данных.
• Информационное обеспечение – энциклопедический набор знаний, к которому имеет доступ пользователь.
• Языковая надстройка с возможностью перевода текста.
• Базовая совокупность средств, необходимых при стандартных ситуациях проектирования.

Системы автоматического проектирования различаются по следующим критериям:

• по отраслевому назначению и цели использования;
• по масштабам;
• по форме основной подсистемы.

По отраслевому назначению и цели использования

MCAD – mechanical CAD – это сфера машиностроения любой сложности: от ракетных установок и автомобилей до примитивного тостера;

EDA или electronic CAD – это группа радиоэлектронных разработок, необходимая для разработки как целого проекта, так и его элементов: микросхем, плат и других деталей.

AEC СAD или CAAD – программное обеспечение для архитекторов и строителей. Используется для возведения зданий, строительства дорог и элементов инфраструктуры любой сложности.

По масштабу комплектации

Различают три типа, которые характеризуются расположением от простого к сложному:

• Нижний уровень – контроль конструкторской документации. Применяется в различных сферах деятельности, когда нужно подготовить отчетную смету.
• Средний уровень – повышенный контроль за отчетностью, дает возможность построения 3D-моделей.
• Высший уровень – расширенные возможности, сопровождение процесса создания изделия любой сложности – от расчетных манипуляций до этапа испытания.

По форме основной подсистемы

Выделяют следующие виды основной платформы:

• На основе технической графической методики, двумерного и объемного моделирования – применяются в основном в машиностроении для моделирования объектов и взаимного расположения элементов схемы.
• На СУБД (Системе управления базой данных) – используются для создания бизнес-проектов и ориентированы на математические расчеты, использование формул и алгоритмов, оперирование большим количеством информации.
• На базе узкопрофильных модулей – используются для специализированных действий в той или иной отрасли.
• Интегрированные программные обеспечения – включают в себя все вышеперечисленные разновидности, более сложные в управлении и предоставляют более широкий спектр возможностей.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) имеют свою историю развития, которая берет начало в середине прошлого столетия. Со временем САПР усовершенствовались, появились различные производители по всему миру, которые предлагают свои решения на рынке IT-технологий.

САПР применяются в различных сферах деятельности и способствуют оптимизации процесса моделирования – работа инженеров становится более эффективной, сокращается время на создание проекта и исключаются вероятные ошибки.

Системы представляют огромную экономическую важность для таких сфер, как машиностроение, строительство, радиоэлектроника. Благодаря САПР стали возможными углубленные исследования в области вычислительной геометрии и компьютерной графики.