Системы автоматизированного проектирования: обзор и анализ

В настоящее время на многих предприятиях применяются системы автоматизированного проектирования (САПР). САПР позволяют заниматься проектной деятельностью на качественно новом уровне, благо- даря использованию специализированных программ, которые избавляют проектировщиков от однообразной рутинной работы. Использование САПР приводит к сокращению времени выполнения проектных работ и оформления технологической или конструкторской документации.

Существует большое количество САПР разного уровня и назначения. Можно выделить следующие:

• •    КОМПАС – это САПР, разработанная российской компанией АСКОН. Система позволяет оформлять конструкторскую документацию согласно стандартам ЕСКД и СПДС. Программа выполнена в двух вариантах: КОМПАС-3D и КОМПАС-График, предназначенные для трёхмерного проектирования и плоского черчения.

• •    Cadmech – САПР, разработанная белорусской компанией Интермех. Система используется в области машиностроения и приборостроения, имеет расширенные функциональные возможности.

• •    CADElectro – САПР, разработанная Интермех, предназначена для проектирования электрооборудования.

• •    CADElectroEnergy – САПР, разработанная белоруской компанией Техникон. Эта САПР построена на собственной графической платформе, в программе содержится контроль ошибок.

• •    Интех-Раскрой САПР – разработкой этой САПР занималась украинская компания Интех, система создана для автоматизации технологии раскроя листового металла.

• •    Эксперт-СКС – САПР украинской компании Эксперт-Софт, предназначенная для автоматизации проектирования кабельных систем, ВОЛС, ЛВС, линейных и магистральных сетей.

• •    Bocad-3D – САПР британской компании Aveva. Программа представляет собой модульный программный комплекс, для работы в трехмерном пространстве с чертежами, узлами и схемами конструкций. Основная задача этой САПР – полноценная детализация чертежей.

• •    Foran – испанская САПР, разработанная фирмой SENER. Эта система создана для автоматизации проектных работ в судостроении.

• •    Morgan MD СAD – производителем этой САПР является итальянская компания MorganTecnica. Эта САПР создана для проектирования конструкций одежды с полной оцифровкой лекал.

• •    3design CAD – американская САПР, которая применяется в ювелирном и графическом дизайне.

• •    MathCAD – мощная система компьютерной алгебры, разработанная американской компанией ParametricTechnologiesCorp. Данная система предназначена для математических решений разной сложности с использованием визуального сопровождения.

• •    SolidWorks – САПР американской компании SolidWorksCorporation, предназначенная для подготовки производства изделий любой сложности и назначения.

• •    AutoCAD – самая распространённая САПР американской компании Autodesk.

• •    AutodeskInventor – система трехмерного твердотельного проектирования одноименной американской компании Autodesk, созданная для разработки сложных машиностроительных изделий.

• •    Dietrichs – САПР, разработанная немецкой компанией Dietrich’s AG, для автоматизации конструирования деревянных построек.

• •    ANSOFT – САПР американской компании ANSYS Inc., создавалась с целью автоматизации проектирования электронных приборов и устройств.

• •    ArchiCAD – венгерская САПР компании Graphisoft, в основном создана для архитекторов и предназначена для проектирования архитектурно-строительных конструкций.

Значительное распространение среди перечисленных выше САПР получили следующие системы:

• •    SolidWorks

• •    AutodeskInventor

• •    КOMPAС-3D

• •    AutoCAD

Дадим краткую характеристику данным САПР.

SolidWorks – в основу этой САПР легло параметрическое моделирование, которое позволяет избежать принципиальных ошибок. САПР ориентирована на создание сложных деталей для автоматизации работ промышленного предприятия, при этом имеет достаточно понятный интерфейс [1].

AutodeskInventor – эта САПР представляет собой целый комплекс для автоматизации работ в сфере машиностроения и промышленного 3D-проектирования. Система включает в себя средства моделирования, создания инструментальной оснастки и обмена проектными данными. Она является основой технологии цифровых прототипов [2, 3]. Эта САПР позволяет создавать изделия наилучшего качества за малый промежуток времени.

КOMPAС-3D – в эту САПР встроено большое количество базовых функций, которые помогают в решении вспомогательных задач проектирования. Система предназначена для создания 3D моделей: как деталей в единственном экземпляре, так и сложных конструкций, в состав которых могут входить как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. В основу этой САПР также легло параметрическое моделирование [1].

AutoCAD – САПР, предназначенная для создания чертежей любой сложности. Есть встроенная возможность печатать чертежи с хорошей точностью. Формат файлов DWG, который является неофициальным стандартом, благодаря этому AutoCAD пользуется огромное количество пользователей по всему миру [4].

AutodeskInventor и SolidWorks: преимущества и недостатки

В основе AutodeskInventor и SolidWorks лежит технология трехмерного параметрического моделирования, то есть моделирования с использованием параметров элементов модели, изменяя которые, возможно просмотреть различные конструктивные схемы. Отличием Inventor является технология адаптивного моделирования, которое параллельно изменяет параметры сопряженных моделей [3].

К преимуществам Solidworks относятся следующее:

• -    простое взаимодействие с приложениями Windows, такими как Excel, Word и другими;

• -    пользовательский интерфейс схож с интерфейсом

Windows, что обеспечивает быструю ориентацию во встроенных функциях;

• -    программа поддерживает ЕСКД, что позволяет оформлять чертежи по заданному формату.

AutodeskInventor полностью взаимодействует с форматом DWG, который является неофициальным стандартом. Также Inventor может использовать двумерные параметрические элементы из программы AutoCAD для создания новых 3D моделей.

Еще одним достоинством в AutodeskInventor, которого нет в Solidworks, является возможность использовать в трехмерной сборке файлы с одинаковыми именами, которые располагаются в разных папках – это бывает удобно при использовании разных по форме и размерам деталей с одинаковыми названиями,

Есть еще одно немало важное достоинство AutodeskInventor перед Solidworks. Программа Solidworks использует ядро программы стороннего разработчика, а компания Autodesk разрабатывает ядро для своего продукта самостоятельно. Из этого следует, что работа на своем оборудовании проще и содержит меньше проблем, чем работа на чужом.

AutoCAD и КОМПАС-3D: преимущества и недостатки

КОМПАС-3D – САПР с мощными функциональными возможностями твердотельного и поверхностного моделирования, которая сочетает в себе простоту и легкость освоения, благодаря чему этой САПР пользуются многие предприятия.

Главной особенностью КОМПАС-3D является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами АСКОН.

С помощью AutoCAD можно выполнять практически все виды чертежных работ, которые необходимы в самых разнообразных областях технического проектирования, можно создавать двухмерные чертежи и на их основании трехмерные модели.

Основные задачи AutoCAD и КОМПАС-3D – проектирование изделий с целью минимизации потраченного времени и скорейшего запуска их в производство.

Еще одной главной особенностью AutoCAD и КОМПАС-3D являются методы построения 3D объектов. В КОМПАС-3D вся работа заключается в создании эскизов, расположении их на рабочих плоскостях и наделении их определенными свойствами, которые называются требованиями к эскизам. На основе созданных эскизов с использованием элементарных операций создаются твердотельные 3D объекты. Все проделанные действия хранятся в дереве построений. В этом дереве можно изменять проделанные операции и задавать параметры эскизов. Такая система создания трехмерных тел имеет свои достоинства.

В AutoCAD используется своя встроенная библиотека твердых тел, где содержатся трехмерные примитивы, которые впоследствии можно модифицировать в соответствие с определенными требованиями.

КОМПАС-3D предоставляет возможность создавать сборочные объекты, используя систему сопряжений. Другими словами, можно создавать объекты с заданными размерами и располагать их относительно друг друга, используя эту систему параметрических связей.

В AutoCAD такой системы нет, объекты могут создаваться отдельно и экспортироваться в общий файл. Все перемещения объектов относительно друг друга происходят с помощью простого позиционирования пользовательской системы координат.

Несмотря на различия между КОМПАС-3D и AutoCAD, работа в этих системах построена на одинаковых операциях, таких как простое и кинематическое выдавливание, вырезание, вращение, применение булевых операций.

AutodeskInventor и AutoCAD: преимущества и недостатки

AutodeskInventor – это параметрическая программа для твердотельного моделирования и разработки проектной документации. Общий принцип работы такой:

• 1.    Создается эскиз

• 2.    Создается точная 3D модель со всеми деталями.

• 3.    Создаются нужные виды, чертежи, сечения, и т. д., которые оформляются по ГОСТУ для производства.

AutoCAD может создавать 3D модель, но процесс создания сложен в отличие от того, как это делается в AutodeskInventor. «Легкость» создания и манипулирования сложными сборками изделий в AutodeskInventor обеспечивают встроенные специфические функции, а также возможность проведения необходимых расчетов прочности, кинематики и др.

Основное преимущество AutodeskInventor по сравнению с SolidWorks, КOMPAС-3D, AutoCAD заключается в том, что AutodeskInventor является открытой системой, позволяющей писать дополнительные программы и встраивать их в Inventor. На сегодняшний день среди САПР наиболее востребованы именно системы с «открытым» доступом, которые позволяют расширить базовый функционал за счет встраивания собственных приложений. Знание и понимание языков программирования позволяет создавать приложения практически с любым функционалом.