Мировой рынок САПР (ПО для автоматизации проектирования) постоянно развивается. Современные программные пакеты позволяют не только быстро создавать выверенные до мелочей чертежи, но и 3D модели, а также техническую документацию к ним. Подобные утилиты чаще всего применяются в совокупности с автоматизированными системами анализа и расчетов, называемыми CAE.
Рынок САПР в мире и СНГ
С каждым годом объемы продажи софта САПР увеличиваются, на данный момент таким ПО пользуется не менее 6 млн человек. Рынок начал особенно активно развиваться после глобального экономического кризиса 2009 года. По прогнозам на конец 2017 года продажи САПР должны достичь $8,7 млрд.
Популярность САПР зависит от региона, в котором внедряются эти решения. Наиболее динамично софт продается в государствах, экономика которых находится на подъеме. Рейтинг наиболее популярных производителей утилит для автоматизации проектирования представлен в диаграмме 1.
Диаграмма 1. Наиболее крупные производители САПР по исследованиям JPR в 2014 году
В отличие от других секторов, занимающихся производством ПО, рынок САПР отличается большой открытостью для новых игроков, которые могут пользоваться предоставляемыми возможностями и предлагать новые технологии. Среди компаний, предлагающих большое количество инновационных решений, следует упомянуть GrabCAD, SpaceClaim и Hexagon.
По географическому распределению первое место на рынке занимают Европейские государства, что связано с присутствием на континенте предприятий, работающих в сферах, считающихся главными потребителями продуктов CAD:
- Электроники и электротехники,
- Машино- и самолетостроения.
Развитие рынка САПР в странах бывшего СССР проанализировать трудно, поскольку из всех отечественных производителей только компания АСКОН предоставляет открытый доступ к информации о своих доходах. Однако, можно говорить о том, что в странах СНГ системы проектирования 2D постепенно вытесняются программами 3D, позволяющими не только создавать объемные модели и документацию к ним, но и осуществлять менеджмент жизненного цикла проекта или состава изделия.
Большинство предприятий на постсоветском пространстве отказались от нелицензионного программного обеспечения, хотя число нелегальных пользователей остается достаточно высоким. При этом в финансовом отношении ежегодный рост рынка САПР составляет в последние 10 лет не менее 20%. Эти показатели обеспечиваются высокими мировыми ценами на нефть и большой заинтересованностью в автоматизации добывающих и перерабатывающих предприятий. Широко внедряют позволяющий автоматизировать работу софт и предприятия, работающие в области машиностроения. Основной рынок САПР в России сегодня контролирует 5 ключевых компаний.
В связи с появлением в последние годы большого количества платных услуг в области технической поддержки, предоставляемой вендором, а также усложнением функционала утилит, планируется, что в ближайшие годы рост рынка услуг как минимум на 5% опередит продажи новых лицензий.
Несомненно, в связи с кризисом объемы продаж продуктов САПР снизились, особенно если речь идет о популярных универсальных системах, однако марки, предлагающие софт более дорогой ценовой категории не ощутили значимого сокращения продаж.
Обзор программы Inventor
Данная программа – одна из самых старых систем трехмерного проектирования. Первые ее версии появились еще в 1999 году, с тех пор компанией Autodesk было выпущено не менее сотни обновлений, что превратило Inventor в своеобразный эталон на рынке отечественных САПР.
Основными преимуществами этого софта выступают:
- Наличие функции параметрического моделирования, позволяющей задавать характеристики каждому из элементов модели;
- Гибкость, под которой понимается возможность использования разных методов проектирования при достаточно низких требованиях к ПО компьютера;
- Возможность создания моделей по отдельности и включения их в сборки;
- Функция, при помощи которой можно создавать двухмерные чертежи для созданных трехмерных моделей.
Хороший обзор интерфейса и возможностей этой программы провел наш подписчик и добрый друг Михаил Азанов:
Тем, кто хочет быстро освоить функционал Inventor Autodesk также можно порекомендовать или скачать бесплатную . Либо же посетить наш .
Обзор программы SolidWorks
В данной программе используется одновременно два принципа проектирования – поверхностное параметрическое и трехмерное твердотельное, что позволяет конструктором работать над созданием трехмерных деталей и составлять сборки трехмерных электронных моделей.
С помощью программы, можно увидеть будущее изделие с разных сторон и оценить не только его технические характеристики, но и качество дизайна.
Принцип работы ПО имеет много общего со сбором конструктора «Лего»: пользователь собирает модель из шаблонных блоков, которые можно легко добавлять и удалять, а также изменять их характеристики. Полученные трехмерные модели, размещаемые в объемном виртуальном пространстве, помогают составить максимально точное представление о свойствах объекта и приблизить компьютерную модель к облику будущего изделия без необходимости макетирования.
Небольшой обзор базовых принципов моделирования в SolidWorks:
Обзор программы КОМПАС 3D
КОМПАС 3D – уникальный софт, позволяющий реализовывать идеи в 3D и создавать их документацию. При мощных функциональных возможностях программа обеспечивает простоту и удобство работы. Эталонная система хорошо известна в странах Восточной Европы, поскольку располагает обширной базой типовых параметрических библиотек, в которых содержится большое количество шаблонных моделей, позволяющих проектировать детали механизмов, машин, архитектурных форм и деталей. Разработчики предложили гибкий развитый инструментарий, отлично соответствующий целям профессионалов, решающих сложные задачи по построению поверхностей.
Программа создавалась как модульный продукт, позволяющий оптимизировать бюджетные затраты и сократить время на воплощение конструкторских и архитектурных замыслов. Пользователь имеет возможность создавать технологическую и конструкторскую документацию в виде текстовых документов и электронных таблиц. Кроме того, программа способна создавать инструкции для производственных роботов, что выгодно отличает ее от конкурентов.
Обзор интерфейса КОМПАС 3D от Студии Vertex:
Получить представление о правилах работы с софтом можно на нашем сайте в разделе .
Лучшие САПР в СНГ
Какой софт лучше всего соответствует интересам отечественных конструкторов? Все больше положительных отзывов получает КОМПАС 3D , главными преимуществами которого выступают:
- Относительно не высокая стоимость;
- Новые программные блоки;
- Модернизированный пользовательский интерфейс;
- Систематическое обновление ПО;
- Мощный модуль проектирования разнообразных спецификаций.
Стоимость лицензии КОМПАС 3D составляет от 1490 до 200 000 рублей в зависимости от типа универсальной автоматизированной системы и сферы, в которой ее планируется применять, покупатель может выбрать электронную или коробочную версию. Приобрести лицензию можно, например, здесь: http://store.ascon.ru/.
Узнать точную стоимость продуктов SolidWorks можно только связавшись с разработчиками (форма запроса – http://www.solidworks.ru/buy-solidworks/), но по слухам она составляет не менее 350000 рублей, цена Inventor столь же высока.
Итак, популярность КОМПАС 3D легко объяснить: ПО имеет доступную стоимость, правила работы с ним просто освоить, а богатая коллекция шаблонов удовлетворит нужды даже крупного конструкторского центра.
А что Вы думаете на счет КОМПАС 3D? Напишите в комментариях.
Кстати , мы закончили работу над созданием нового бестселлера – !
CAD-системы (сomputer-aided design – компьютерная поддержка проектирования) предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации (более привычно они именуются системами автоматизированного проектирования САПР). Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т.д.). Ведущие трехмерные CAD-системы позволяют реализовать идею сквозного цикла подготовки и производства сложных промышленных изделий.
CAM-системы (computer-aided manufacturing – компьютерная поддержка изготовления) предназначены для проектирования обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, эрозионных, пробивных, токарных, шлифовальных и др.). CAM-системы еще называют системами технологической подготовки производства. В настоящее время они являются практически единственным способом для изготовления сложнопрофильных деталей и сокращения цикла их производства. В CAM-системах используется трехмерная модель детали, созданная в CAD-системе.
САЕ-системы (computer-aided engineering – поддержка инженерных расчетов) представляют собой обширный класс систем, каждая из которых позволяет решать определенную расчетную задачу (группу задач), начиная от расчетов на прочность, анализа и моделирования тепловых процессов до расчетов гидравлических систем и машин, расчетов процессов литья. В CAЕ-системах также используется трехмерная модель изделия, созданная в CAD-системе. CAE-системы еще называют системами инженерного анализа.
Общая классификация CAD/CAM/CAE-систем
За почти 30-летний период существования CAD/CAM/CAE-систем сложилась их общепринятая международная классификация:
– чертежно-ориентированные системы, которые появились первыми в 70-е гг. (и успешно применяются в некоторых случаях до сих пор);
– системы, позволяющие создавать трехмерную электронную модель объекта, которая дает возможность решения задач его моделирования вплоть до момента изготовления;
– системы, поддерживающие концепцию полного электронного описания объекта (EPD, Electronic Product Definition). EPD – это технология, которая обеспечивает разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжении всего жизненного цикла изделия, включая маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическую подготовку, производство, эксплуатацию, ремонт и утилизацию. Вследствие разработки EPD-концепции и появились основания для превращения автономных CAD-, CAM- и CAE-систем в интегрированные CAD/CAM/CAE-системы.
Традиционно существует также деление CAD/CAM/CAE-систем на системы верхнего, среднего и нижнего уровней. Следует отметить, что это деление является достаточно условным, т.к. сейчас наблюдается тенденция приближения систем среднего уровня (по различным параметрам) к системам верхнего уровня, а системы нижнего уровня все чаще перестают быть просто двумерными чертежно-ориентированными и становятся трехмерными.
В настоящее время на рынке широко используются два типа твердотельного геометрических ядра – Parasolid от фирмы Unigraphics Solutions и ACIS от Spatial Technology.
Российские САПР
КОМПАС 3D (АСКОН)
T-FLEX CAD 3D (Топ Системы) – Parasolid
САПР «Сударушка» - CAD/CAM/CAE система. Является развитием системы ГЕМОС (геометрическое моделирование обводов самолета), разработанной специалистами Российской авиационной промышленности в ОКБ им. А. С. Яковлева в 1989-1994 годах.
ADEM (Россия, Израиль, Геомания) - САПР для конструкторско-технологической подготовки и станков с ЧПУ. Основным продуктом является интегрированная CAD/CAM/CAPP система ADEM VX. Название расшифровывается как "автоматизированное проектирование, расчет и изготовление" (Automated Design, Engineering, Manufacturing); adem.ru. – ACIS
WinELSO 7 – предназначена для автоматизации работ при проектировании электроснабжения объектов на все напряжения 3-фазного, 1-фазного переменного и постоянного токов (Русская Промышленная Компания – авторизованный разработчик приложений под продукты Autodesk (Autodesk Developer Network)); winelso.ru.
Эксперт-СКС (Эксперт-Софт, Москва) - САПР для автоматизации на всех этапах проектирования структурированных кабельных систем, ВОЛС, ЛВС, линейных и магистральных сетей; expertsoft.ru.
Также существуют бесплатные САПР с открытыми исходным кодом.
САПР не российских производителей
Dassault Systèmes , Франция:
– CATIA - САПР для аэрокосмической промышленности;
– SolidWorks – универсальная САПР для машиностроения, Parasolid.
MathCAD (Mathsoft, сейчас – Parametric Technology Corp.) - математическое моделирование.
P-CAD (Altium, Сидней, Австралия) - САПР для проектирования электронных устройств.
Pro/Engineer (Parametric Technology Corp.) - универсальная САПР для машиностроения. Parasolid
SolidEdge (UGS – Siemens PLM Software) - 2D/3D CAD-система.
Autodesk Inc. :
– AutoCAD - самая распространённая САПР не российского производства. – – Autodesk Inventor - система трехмерного твердотельного проектирования для разработки сложных машиностроительных изделий – ACIS
Примерная стоимость систем, руб
Разделение на уровни условно, в основном зависит от функциональных возможностей и, следовательно, определяется ценой за рабочее место.
Системы низкого уровня к САПР никакого отношения не имеют. Это графические редакторы, предназначенные для автоматизации инженерно-графических работ, совместно с компьютером и монитором представляют собой "электронный кульман", то есть хороший инструмент для выполнения конструкторской документации. Эти системы называют двухмерными.
Общее название систем первого и второго уровней – трехмерные системы. Проектирование происходит на уровне твердотельных моделей с привлечением мощных конструкторско-технологических библиотек, с использованием современного математического аппарата для проведения необходимых расчетов. Эти системы позволяют с помощью средств анимации имитировать перемещение в пространстве рабочих органов изделия (например, манипуляторов роботов). Они отслеживают траекторию движения инструмента при разработке и контроле технологического процесса изготовления спроектированного изделия. Такие системы называются САПР/АСТПП (Системы Автоматизированного Проектирования/ Автоматизированные Системы Технологической Подготовки Производства), иначе говоря – сквозные САПР (CAD/CAM/CAE).
Системы CAD/CAM/CAE позволяют в масштабе целого предприятия логически связывать всю информацию об изделии, обеспечивать быструю обработку и доступ к ней пользователей, работающих в разнородных системах.
Создаваемая системой модель основана на интеграции данных и представляет собой полное электронное описание изделия, где присутствуют конструкторская, технологическая, производственная и др. базы данных по изделию. Это обеспечивает значительное улучшение качества, снижение себестоимости и сокращение сроков выпуска изделия на рынок.
Для проектирования систем электроснабжения (СЭ) возможно применение САПР из других отраслей производства, но специфические особенности систем электроснабжения как сложных технических систем требуют несколько другого подхода в проектировании.
Существующие системы проектирования СЭ, использующие вычислительную технику, ориентированы в основном на автоматизацию отдельных процедур или этапов процесса проектирования. Опыт показывает, что проще и эффективнее обучить специалистов по электроснабжению одной новой дисциплине – аппаратным и программным средствам вычислительной техники и САПР, чем специалистам-разработчикам САПР и программного обеспечения овладеть многими электротехническими дисциплинами, которые даются инженерам-электромеханикам. При изучении дисциплины "САПР электроснабжения" подразумевается знание курсов электротехнических дисциплин, а также умение работать с ЭВМ на уровне пользователя.
С увеличением роли строительства, дизайна, инженерии и моделирования для общества, возросла нагрузка на людей соответствующих профессий. Для облегчения их работы было разработано компьютерное обеспечение, выполняющее стандартный набор действий за человека, с целью экономии энергоресурсов и времени.
Первые системы были разработаны в 1970-х годах и умели чертить и создавать модели на плоскости. 40 лет спустя, усовершенствованные приложения могут даже составлять пакеты документов по тематикам на основе конструкторских и технологических данных по объектам. В этой статье мы расскажем о том, что такое программа системы CAD, как она работает, каковы ее особенности и где она применяется.
CAD и CAM системы: что это такое
Платформы помогают при работе с чертежами, графиками и списками, связанными со строительством и дизайном-проектированием. Разработка в электронном виде позволяет делать правки, которые не отразятся на макете, ведь при печати будет виден лишь последний вариант. Плюсом является повышение продуктивности, ведь пока происходит автоматизированная работа, человек может выполнять следующий этап, ускоряя время выполнения задачи. Качество разработанных графиков, документов и моделей высокое, поскольку процесс машинального выполнения не раз совершенствовался опытными специалистами.
Преимуществом КАДа является уменьшение себестоимости производства. Если средства, затраченные на выполнение плана, остаются, то они уходят в пользу компании, ее работников и на закупку новейших версий продукции. По окончанию разработки объемной модели, платформа выдает перечень материалов, из которых изготовление было бы выгоднее и удобнее. Ноутбук или ПК могут находиться в любой точке мира, однако процесс производства не будет зависеть от геолокации.
Большинство фирм отдает предпочтение системам, которые работают быстро, качественно, имеют понятный и удобный интерфейс, но при этом недорого стоят. Одним из сайтов, пользующимся популярностью у строителей и инженеров, где можно найти такую платформу, является ZWSOFT. На этой странице вы сможете подобрать устраивающий вас по цене и функционалу аналог автокада. Современные CAD системы – это совокупность мощностей, которые осуществляют исполнение основных задач инженерии и дизайна.
В них входят:
- Создание трехмерных (объемных) моделей.
- Разработка чертежей и графиков по алгоритмам, внесенным в базу.
- Составление документации по стандартной схеме, где происходит выявление характеристик по объектам.
Благодаря САПРу оптимизируется работа во многих фундаментальных направлениях, повышающих уровень жизни. Например, в архитектуре и строительстве приложения такого типа подходят для планирования и детализации внешнего и внутреннего вида зданий. Типовые постройки сдаются быстрее заявленного срока, ведь разработки готовы заранее. Для большинства компаний, чья работа зависит от массивных чертежей и шаблонов, регламентировано наличие CAD для каждого уполномоченного сотрудника.
|
|
|
|
|
Обеспечение может иметь различия и по набору расширений для выполнения задач разного уровня сложности. О наполнении пакета системы можно почитать в инструкции от производителя. К каждому типу с фиксированной периодичностью выпускаются дополнения, вносящие новые процедуры и корректирующие работу платформы.
Можно разделить функционал программ для инженеров и дизайнеров по следующим критериям:
- Сложность модели, которую необходимо создать.
- Количество модулей при производстве макета.
- Тип разрабатываемого объекта.
- Объем трехмерной детали и количество уровней в структуре исполнения.
- Степень автоматизации процесса черчения, производства документов и макетов.
- Вид документов и объем информации, переработанной для их заполнения.
- Цельность процесса производства. Если продукт был сделан не за один запуск программы, требуется либо система большей мощности, либо повторное использование. Последнее противоречит цели использования КАДа – экономии ресурсов.
Универсальным является софт, объединяющий в себе комплексный и интегрированный функционалы. Компании отдают предпочтение им, ведь они подходят для всех сотрудников. Чаще уполномоченные представители фирм заказывают пакеты программ на сайте сайт, где опытные сотрудники консультируют клиентов при наличии вопросов и представляют виды программ с их функционалом. Посетители сайта видят обновление версий платформ, а затем принимают решение о том, какой лучше купить.
Существуют платные и бесплатные системы, обновленные версии делятся на такие же подвиды. Вопросы от клиентов и посетителей собраны в разделе «Форум», где ведется диалог между разработчиками и пользователями. Разнообразие профессий, которым необходима автоматизация на начальном этапе работы, велико. Дизайнеры, строители, математики, инженеры, архитекторы, медики, программисты, технологи – всем необходимы узко специализированные платформы, позволяющие работать в определенной сфере.
В каждый тип КАД систем включается набор задач, выполнение которых ускоряет работу человека определенного рода занятий. САПР разрабатывают программисты совместно со специалистами разных областей, на которые рассчитаны узкопрофильные версии приложения. Существует несколько типов таких систем, и разнообразие CAD программ помогает ответить на вопрос о том, что это такое.
- Для математиков и строителей подходят платформы, в которых автоматически происходит геометрическое моделирование. Можно настроить функцию 3D Modeling, если решение задачи этого требует.
- Для этих же специалистов существует усложненная программа с большим набором автоматизации. Двухмерное и трехмерное проектирование может быть подкреплено документацией, данные по которой берутся из характеристик объектов.
- Для архитекторов, дизайнеров и инженеров разработано создание чертежей и дальнейшее проектирование по ним.
- Существует возможность сохранения и печати электронного шаблона на бумаге любого размера.
- Для программистов созданы средства CAE, облегчающие анализ ПО и устранение неполадок в работе операционной системы.
- Для технологов существует специальный набор настроек CAD и САПР, позволяющий контролировать технологическую подготовку процесса производства тех или иных продуктов. Программа автоматически составляет отчет, куда включается процентное соотношение ошибок и успешно выполненных норм.
Подробнее остановимся на системах, которые используют врачи для анализа заболеваний и общего состояния организма
Программы КАД в медицине
Отдельным семейством платформ являются CAD/CAM системы, ориентированные на анализ здоровья человека. Без них невозможно обойтись при создании искусственного органа или заполнения форм бланков регистрации пациента. Принцип работы такого софта следующий:
- Создание трехмерной модели в электронном виде.
- Проверка ошибок и общий анализ объекта.
- Изготовление протеза на фрезерном блоке.
Стоматологи пользуются программой чаще и продуктивнее. Неудовлетворительное состояние зубов может привести к инфекционным заболеваниям полости рта или всего организма, поэтому необходимо как можно скорее воздействовать на источник проблемы. Быстрая работа автоматизированного оборудования позволяет сократить сроки обслуживания клиента. Экономия времени больного является частью заботы о нем со стороны медицинского учреждения. Иногда результаты анализов и слепки появляются в день обращения в поликлинику, то есть он сразу идет с ними к своему врачу и проблема решается в течение нескольких часов.
Преимущества использования дантистами CAD следующие:
- Быстрое и безошибочное создание слепка. Поскольку работа механизирована, исключается человеческий фактор и ошибки по невнимательности персонала.
- Сохранение каркаса в базе данных в электронном виде. Функция позволяет в дальнейшем создать отчет по объекту.
- Возможность внесения доктором корректировок. При необходимости, зубной врач может поправить деталь слепка по желанию клиента. Например, если делается каркас для создания брекетов, а у пациента есть дополнительные пожелания.
Разработаны специальные станки, оборудованные числовым программным управлением, что реализует возможность создания слепков и коронок за считанные минуты. ЧПУ получает информацию от КАД и отливает объект по чертежу с учетом всех внесенных правок. Благодаря CAD была усовершенствован принцип создания коронок. Макет может быть изготовлен из оксида циркония. Этот материал не вызывает аллергических реакций и отличается высокой биосовместимостью. Импланты выглядят более естественными, ведь специалист может выбрать подходящий оттенок. Цвет будет учитываться при покрытии искусственного зуба керамической массой. Софт может предложить использование других материалов, например, хром, пластмассу, воск, титан. С медицинской и практической точек зрения наиболее подходящим по всем параметрам является оксид циркония.
Что обозначает аббревиатура CAD
В государственных стандартах и учебниках по проектированию чаще встречается аббревиатура САПР, которую можно истолковать как «Система автоматизации проектных работ». В документах можно найти толкование «Система автоматизированного проектирования», но эта формулировка применима не только к программному обеспечению, то есть не соответствует сути работы. Для перевода САПР на английский язык зачастую используется аббревиатура CAD. По ГОСТу это словосочетание приводится как стандартизированный англоязычный эквивалент термина «автоматизированное проектирование». Но КАД системы не полностью автоматизированы, для установления команд в 65% случаев требуются действия со стороны человека.
Полная автоматизация происходит лишь на немногих платформах и относится к нетрудным, прописанным в базе, действиям. С этой точки зрения, аббревиатура САПР подобрана некорректно. В расшифровке CAD, CAM, CAE легко ошибиться и запутаться, необходимо усвоить, что все эти приложения разработаны с целью помочь при проектировании и контроле за модулями производства.
Международная классификация CAD, CAE, CAM
Согласно современной классификации системы делятся на:
- Позволяющие создать трехмерную модель объекта в электронном виде. Благодаря им появилась возможность разобрать процесс создания на фазы: от чертежа до производства. Эти обеспечения называются КАД.
- Отображающие электронное описание предмета. Технология собирает данные о модели на протяжении всего ее существования: от проектирования до продажи и уничтожения. Обобщенное наименование таких платформ - CAE, эти приложения используются во всех отраслях торговли и промышленности.
- Чертежные автоматизированные конструкции, появившиеся еще в 70-х гг. Именно их создание стало точкой отсчета в развитии автоматизированной помощи работникам определенных родов деятельности. Приспособления, с помощью которых проводятся простейшие операции, программисты определяют как CAM системы.
Такое четкое разделение помогает ориентироваться на всемирном рынке компьютерного обеспечения. При выпуске программы, изготовитель указывает тип CAD, согласно общепринятой международной классификации. Закупщик может ознакомиться с документами и понять, к какому поколению относится определенный продукт, какая польза от него будет на производстве. Мы разобрались в том, что такое КАД системы и какую роль они играют в оптимизации современного рабочего процесса. Руководители компаний, понимающие, что экономия средств и времени может снизить себестоимость, активно закупают программы CAD.
Представленная в данном материале таблица представляет собой упорядоченный список производителей готовых программных решений в области систем проектирования, разработки и промышленного дизайна.
Особенности
Наряду с использованием систем автоматизации инженерных расчетов и анализа CAE в данное время, как правило, используются системы автоматизированного проектирования CAD (Computer-Aided Design). Сведения из CAD -систем поступают в CAM (Computer-aided manufacturing). Следует заметить, что английский термин «CAD» по отношению к промышленным системам имеет более узкое толкование, чем русский термин «САПР», поскольку в понятие «САПР», входит и CAD , и CAM , и CAE . Среди всех информационных технологий автоматизация проектирования занимает особое место. Прежде всего, автоматизация проектирования - это дисциплина синтетическая, так как в ее состав входят различные современные информационные технологии. Так, например, техническое обеспечение САПР базируется на эксплуатации вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий, также САПР практикует использование персональных компьютеров и рабочих станций. Говоря о математическом обеспечении САПР, следует отметить разнообразие используемых методов: вычислительной математики, математического программирования, статистики, дискретной математики, искусственного интеллекта. Программные комплексы САПР можно сравнить с одними из самых сложных современных программных систем, в основе которых лежат такие операционные системы как Windows , Unix , и такие языки программирования как , С++ и Java , а также современные CASE -технологии. Практически каждый инженер-разработчик должен обладать знаниями основ автоматизации проектирования и уметь работать со средствами САПР. Поскольку все проектные подразделения, офисы и конструкторские бюро оснащены компьютерами, работа конструктора таким инструментом как обычный кульман или расчеты с помощью логарифмической линейки стали неактуальны. Следовательно, предприятия, работающие без САПР или использующие ее в малой степени, становятся неконкурентоспособными, поскольку тратят на проектирование значительно больше времени и финансовых средств.
Типы САПР
- Математическое обеспечение САПР (МО) - этот вид подразумевает объединение математических методов, моделей и алгоритмов с целью выполнения проектирования)
- Лингвистическое обеспечение САПР (ЛО) - это обеспечение представляет собой выражение языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками обмена данными и языками программирования между техническими средствами САПР;
- Техническое обеспечение САПР (ТО) - сюда относятся периферийные устройства, ЭВМ , линии связи, обработка и вывод данных и т. д.;
- Информационное обеспечение САПР (ИО) - состоит из баз данных (БД), систем управления базами данных (СУБД) и других данных, которые используются при проектировании;
- Программное обеспечение САПР (ПО) - это, прежде всего компьютерные программы САПР;
- Методическое обеспечение (МетО) - включает в себя различного рода методики проектирования;
- Организационное обеспечение (ОО) - представляется штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, которые определяют работу проектного предприятия.
Структура САПР
Будучи одной из сложных систем, САПР состоит из двух подсистем: проектирующей и обслуживающей. Проектные процедуры выполняют проектирующие подсистемы. Подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов являются ярким примером проектирующих подсистем. С помощью обслуживающих подсистем осуществляется функционирование проектирующих подсистем, их единство, как правило, называют системной средой или оболочкой САПР. Характерными обслуживающими подсистемами считаются подсистемы управления процессом проектирования (DesPM - Design Process Management), управления проектными данными (PDM - Product Data Management). Диалоговая подсистема (ДП); СУБД ; инструментальная подсистема; монитор - обеспечивающий взаимодействие всех подсистем и управление их выполнением - это обслуживающие подсистемы ПО. Диалоговая подсистема ПО дает возможность интерактивного взаимодействия пользователя САПР с управляющей и проектирующими подсистемами ПО, а также подготовку и корректирование первоначальных данных, ознакомление с результатами проектирующих подсистем, функционирующих в пакетном режиме.
Структура ПО САПР определяется следующими факторами:
- аспектами и уровнем создаваемых с помощью ПО описаний, проектируемых объектов и предметной областью;
- степенью автоматизации конкретных проектных операций и процедур;
- ресурсами, предоставленными для разработки ПО;
- архитектурой и составом технических средств, режимом функционирования.
Классификация САПР
САПР классифицируют по следующим принципам: целевому назначению, по приложению, масштабам и характеру базовой подсистемы. По целевому назначению выделяют САПР или подсистемы САПР, которые предоставляют различные аспекты проектирования. Таким образом, CAE /CAD /CAM системы появляются в составе MCAD:
- САПР-Ф или CAE (Computer Aided Engineering) системы. Здесь имеются в виду САПР функционального проектирования
- САПР-К - конструкторские САПР общего машиностроения, чаще всего их называют просто CAD -системами;
- САПР-Т - технологические САПР общего машиностроения - АСТПП (автоматизированные системы технологической подготовки производства) или системы CAМ (Computer Aided Manufacturing).
По приложениям самыми важными и широко используемыми считаются такие группы САПР как:
- Машиностроительные САПР или MCAD (Mechanical CAD) системы - это САПР для применения в отраслях общего машиностроения.
- ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation) системы - САПР для радиоэлектроники.
- САПР в области архитектуры и строительства.
Помимо этого, существует большое количество более специализированных САПР, или выделяемых в определенных группах, или являющихся самостоятельной ветвью в классификации. Это такие системы как: БИС -САПР (больших интегральных схем); САПР летательных аппаратов и САПР электрических машин. По масштабу определяют самостоятельные программно-методические комплексы (ПМК) САПР:
- Комплекс анализа прочности механических изделий в соответствии с методом конечных элементов (МКЭ)
- Комплекс анализа электронных схем;
- Системы ПМК;
- Системы с уникальными архитектурами программного (software) и технического (hardware) обеспечений.
Классификация по характеру базовой подсистемы
- САПР, которые направлены на приложения, где главной процедурой проектирования является конструирование, то есть определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. Это САПР на базе машинной графики и математического моделирования. К данной группе систем относится большая часть графических ядер САПР в сфере машиностроения.
- САПР, ориентированные на приложения, в которых при достаточно простых математических расчетах перерабатывается большое количество данных. Это САПР на базе СУБД . Данные САПР главным образом встречаются в технико-экономических приложениях, например, В процессе проектирования бизнес-планов, объектов, подобных щитам управления в системах автоматики.
- Комплексные (интегрированные) САПР, которые включают в себя совокупность предыдущих видов подсистем. Типичными примерами комплексных САПР могут быть CAE /CAD /CAM -системы в машиностроении или САПР БИС. Таким образом, СУБД и подсистемы проектирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов для проверки годности изделий является составной частью САПР БИС. Для того, чтобы управлять такими сложными системами используют специализированные системные среды.
- САПР на базе определенного прикладного пакета. По сути это свободно используемые программно-методические комплексы, такие как, комплекс имитационного моделирования производственных процессов, комплекс синтеза и анализа систем автоматического управления, комплекс расчета прочности по методу конечных элементов и т. п. Как правило, данные САПР относятся к системам CAE . Например, программы логического проектирования на базе языка VHDL , математические пакеты типа MathCAD .
Развитие САПР
Одна из ключевых тем развития САПР - "облачные " вычисления: удаленная работа с данными, размещенными на удаленных серверах, с различных устройств, имеющих выход в интернет. На сегодняшний день облака очень существенно продвинулись в сегменте легких приложений и сервисов - преимущественно в потребительском секторе. Возможны два варианта интеграции. В первом случае в облако переносится вся инфраструктура инженерных служб, и соответственно необходимость в инженерном ПО, установленном на рабочем месте, исчезает вовсе. Во втором случае у конструктора по-прежнему остается графическая рабочая станция с установленной САПР, но при этом он получает из нее доступ к различным облачным сервисам, благодаря которым можно решать задачи, требующие весьма существенных ресурсов (например, проводить прочностной анализ). Осуществлять облачное взаимодействие возможно двумя способами: публично, когда доступ к серверу, расположенному у провайдера, открыт через интернет, и в частном порядке, когда сервер находится на предприятии и обращения к нему происходят по закрытой локальной сети. В России развитие облаков в области САПР сдерживается необходимостью соблюдать в очень многих проектах излишнюю секретность. Поэтому скорее всего именно частные облака станут в ближайшее время основным драйвером рынка. Облака - это не только новые технологии, но еще и возможность экспериментировать с новыми бизнес-моделями.
Следующая важная тенденция - альтернативные ОС. Еще лет пять назад, когда заводились разговоры об альтернативе Microsoft Windows , речь, как правило, шла о Linux . Данная тема актуальна и сегодня: отечественная национальная программная платформа, по всей видимости, будет сделана на базе ядра Linux; к этой ОС растет интерес в области образования и в госструктурах (есть примеры успешного перехода). Однако теперь уже можно говорить о существенном потенциале операционной системы Google Chrome OS . И здесь упомянутый тренд смыкается с облачным трендом - ОС Google, как известно, не подразумевает установку приложений на локальном компьютере.
Немаловажную роль в продвижении этой ОС играет тенденция к уменьшению рыночной доли ПК. Очевидно, что если в облака перенести большинство громоздких и сложных вычислений, снижаются требования к аппаратному обеспечению и появляется возможность работать на любых устройствах. Например, на планшетах. В итоге разработчикам САПР-решений придется либо разрабатывать платформонезависимые решения (облачный вариант), либо делать их мультиплатформенными.
Следующая тема - `железо`. Здесь все опять же определяется неудовлетворенностью рынка решением монополиста - классической архитектурой Intel (темпами ее развития). В этой связи явно отмечается тренд на развитие архитектуры ARM . Ее сейчас поддерживает несколько производителей, среди которых одним из самых активных является компания Nvidia (Нвидиа) . Пока данная архитектура активно применяется только в мобильных устройствах, но в ближайшее время, судя по всему, она перейдет и на стационарные ПК. Косвенно об этом свидетельствует тот факт, что будущая ОС Microsoft Windows 8 сможет работать и на ARM-архитектуре тоже (впервые не только на Intel).
Вторая тенденция - перенос существенной части вычислений с центрального процессора на графическое ядро. Данная тема относится скорее к области параллельных вычислений.
Еще один тренд - это рост рынка мобильных устройств. Наибольшее ускорение он получил в прошлом году с появлением iPad . Вначале, правда, казалось, что это устройство сугубо потребительское и в корпоративном секторе оно не будет применимо. Однако выяснилось, что оно вполне подходит для решения многих задач.
В секторе САПР сегодня многие сотрудники являются мобильными - работают на выезде, на удаленных строительных объектах, перемещаются по стране, трудятся дома. (Все это требует удобного мобильного устройства.)
Так или иначе за рубежом о том, что планшет скоро будет у каждого сотрудника инженерной службы, сегодня говорят как о свершившемся факте. Уже появились привлекательные для разработчиков мобильные платформы IOS Apple и Android Google, а также существенное количество САПР-приложений под них.
Сейчас весьма сложно сказать, уйдут ли через десять лет из нашего арсенала клавиатура и мышь. Но факт в том, что интерфейсы, ориентированные на работу с мультитач-экранами (пальцеориентированные), явно набирают популярность. В мобильных устройствах они уже практически стали стандартом. На сегодняшний день вполне понятно, что этот интерфейс более чем подходит для потребления информации. Так же ли он хорош для ее создания, для работы с САПР, сказать пока сложно. Для массового перехода к подобным интерфейсам до сих пор не хватает технологической базы. Сейчас на рынке просто не существует достаточно больших мультитач-панелей с необходимым для САПР разрешением.
Рынок САПР весьма консервативен. Даже замена одной такой системы на другую в рамках работы над одним проектом - задача довольно сложная. Что уж говорить о серьезной смене парадигмы, интерфейсов, поколений САПР. Поэтому данный рынок явно не входит в число лидеров технологической гонки - развитие есть, но очевидно не такое быстрое, как хотелось бы. Впрочем, в ближайшее десятилетие на предприятия придут инженеры, выросшие уже в эпоху интернета, новых технологий и мобильных устройств, и так или иначе они станут активно привносить на рынок элементы своей культуры.
САПР в строительстве
Цифровизация бизнеса затронула все его отрасли. В последнее десятилетие бум переживают решения для проектирования, инжиниринга и конструирования промышленных объектов. От советских кульманов проектировщики пришли к 3D-моделированию. Что цифровизация означает для этого сегмента, как помочь команде работать в едином пространстве и почему пока не удается окончательно избавиться от бумажных носителей, помогал разбираться генеральный директор компании AVEVA Алексей Лебедев.
Windows, Linux официальный сайт CAD - системы (САПР) 1gCAD3D - бесплатная CAD программа. Поддерживает работу с файлами форматов: Step, Iges, VRML, DXF, SVG. С помощью программы Вы можете посмотреть спроектированные объекты в 3D. Программа поддерживает плагины, которые расширяют её функционал.
QCAD Community Edition
официальный сайт 10 апреля 2017 GNU General Public License - лицензия для личного и коммерческого использования CAD - системы (САПР) 10
QCAD Community Edition - это бесплатная программа, главным предназначением которой является создание сложных двухмерных архитектурных планов и машиностроительных чертежей. Данная утилита располагает коллекцией деталей, включающей более 4700 деталей для САПР. Недостатком разработки является отсутствие поддержки DWG-файлов, она работает исключительно с форматом DXF. Приложение позволяет использовать в ходе черчения такие элементы, как: дуги, эллипсы, окружности, точки, прямые, ломаные и другие. QCAD предоставляет пользователю весь необходимый функционал для изменения и построения планов. Также, в комплекте идут 35 шрифтов для САПР. Для контроля процесса черчения предусмотрена командная строка, находящаяся под основным окном. Программа способна печатать в масштабе, что выгодно выделяет ее на фоне бесплатных аналогов. Утилита может похвастать интуитивно понятным интерфейсом и низкими системными требованиями.
A9Tech
Windows официальный сайт 04 февраль 2016 Бесплатное ПО - лицензия для личного и коммерческого использования CAD - системы (САПР) 2
A9Tech - бесплатный аналог AutoCAD. Поддерживает форматы файлов A9Tech. Используя стандартные элементы, программа позволяет создавать чертежи. Для упрощения работы приложение поддерживает несколько слоёв.
nanoCAD free
Windows официальный сайт 06 февраль 2016 Бесплатное ПО для дома - лицензия только для личного использования (в некоммерческих целях) CAD - системы (САПР) 15
nanoCAD free - бесплатный аналог автокада базового уровня. Полностью поддерживает формат файлов DWG. Имеет вертикальные приложения, рассчитанные на специализированные сферы. Для получения бесплатной версии необходима регистрация.