Лекция 8. Применение САПР в приборостроении

В рамках жизненного цикла изделий приборостроения система автоматизированного проектирования (САПР) решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства на основе использования информационных технологий. Разработка и производство изделий приборостроения связана с решением схемотехнических, конструкторских и технологических задач.

В общем случае САПР представляет собой комплекс программных, технических, технологических и информационных средств, а также персонал системы, предназначенный для автоматизации процессов проектирования.

Результатом проектирования служит комплекс технической документации, содержащей достаточные сведения для изготовления объекта.

В настоящее время принято разделять САПР на системы инженерной графики (CAD), системы инженерных расчетов (CAE), системы автоматизации подготовки и управления производства (CAM). Все эти системы могут быть объединены в комплексную САПР, совмещающую решение задач CAD/CAM, CAE/САМ, CAD/CAE/CAM.

CAD-системы (сomputer-aided design) предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации. В современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т. д.).

САЕ-системы (computer-aided engineering) - это класс систем, каждая из которых позволяет решать определенную расчетную задачу, начиная от расчетов на прочность, анализа и моделирования тепловых процессов и т.д. В CAЕ-системах используется трехмерная модель изделия, созданная в системе CAD.

CAM-системы (computer-aided manufacturing) — подготовка технологического процесса производства изделий, ориентированная на использование ЭВМ. Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами. Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства.

Фактически же технологическая подготовка сводится к автоматизации программирования оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ). В CAM-системах используется трехмерная модель детали, созданная в CAD-системе.

Как правило, большинство программно-вычислительных комплексов САПР являются комплексными и объединяют системы CAD, CAE, CAM.

Основные критерии выбора САПР:

· функциональные возможности;

· наличие уникальных функций;

· стоимость;

· простота интерфейса и легкость обучения.

Общая классификация САПРприведена ниже.

По степени сложности объекта проектирования САПР делятся: простые – до100 составных частей, средней сложности – от 100 до 1000, сложные – от 1000 до 10 000, очень сложные – свыше 10 000 составных частей.

По уровню автоматизации проектирования САПР делятся: низкоавтоматизированные (до 25% проектных работ автоматизировано); среднеавтоматизированные (25%-50%); высокоавтоматизированные (свыше 50%).

По комплексности автоматизации этаповпроектированияСАПР делятся:

· одноэтапные – выполняется один этап проектирования, например разводка печатных плат, создание сборочного чертежа;

· многоэтапные - выполняется несколько этапов проектирования, например, оформляется полная конструкторская документация на изготовление;

· комплексные - выполняются все этапы проектирования, включая технологическое обеспечение производства.

Рис. 1. Классификация САПР приборостроения

Количество уровней технического обеспечения. Одноуровневые САПР устанавливаются на одной ЭВМ и образуют автономное автоматизированное рабочее место (АРМ) — программно-технический комплекс, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида. АРМ объединяет программно-аппаратные средства, обеспечивающие взаимодействие человека с компьютером.

Двухуровневые системы организуются для сложных, многоэтапных САПР. На АРМ выполняются отдельные этапы проектирования. АРМы объединены в сеть и работают под управлением сервера.

Рис. 2 Двухуровневая САПР

Роль сервера выполняет мощная ЭВМ с большим быстродействием. Сервер выполняет следующие функции:

· управляет процессом проектирования;

· решает наиболее сложные задачи с большим объемом вычислений;

· содержит базы данных и выполняет поиск по запросам, поступающим со второго уровня, т. е. работает в архитектуре "Клиент - сервер".

Трехуровневая система используется для очень сложных САПР и образуется при объединении двухуровневых САПР, причем на верхнем уровне используется мощная мейнфреймовая ЭВМ.

Сейчас на базе двух- и трехуровневых систем начинают функционировать, так называемые, виртуальные подразделения. Конструкторы, расчетчики и технологи могут обмениваться информацией на основе удаленного доступа через Интернет, т. е. пользователи географически разделены.

По возможностям САПР классифицируются также следующим образом.

Тяжелые САПР. Системы, которые, во-первых, обеспечивают весь цикл создания изделия от концептуальной идеи до реализации, а во-вторых (и это самое главное), создают проектно-технологическую среду для одновременной работы всех участников создания изделия с единой виртуальной электронной моделью этого изделия. Эти САПР объединяют систем CAD/CAM/CAE, наиболее громоздки и сложны в работе, имеют значительную стоимость.

Системы применяются для решения наиболее трудоемких задач - моделирования поведения сложных систем в реальном масштабе времени, оптимизации расчетов с визуализацией результатов. В состав системы входят как графические, так и модули для проведения расчетов и моделирования.

Средние САПР Занимают промежуточное положение между тяжелыми и легкими САПР, но при этом позволяющие выполнять 90% всех функций тяжелых, а по стоимости близки к легким.

Легкие САПР (примеры AutoCAD, Компас, P-CAD). Служат для выполнения почти всех работ с двумерными чертежами и имеют ограниченный набор функций по трехмерному моделированию. С помощью этих систем выполняются порядка 90% всех работ по проектированию. Имеющиеся ограничения делают их не всегда довольно удобными. Область их работы — создание чертежей отдельных деталей и сборок. Типичная легкая САПР должна решать следующие задачи: производить геометрические построения; выполнять стандартное нанесение размеров; выполнять 3-х мерное моделирование; иметь возможность работы с библиотекой графических и текстовых объектов; работа с технической документацией.

Для функционирования САПР требуются следующие виды обеспечения:

· Математическое обеспечение САПР (МО) -этот вид подразумевает объединение математических методов, моделей и алгоритмов для 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), используемых при проектировании;

· Программное обеспечение САПР (ПО)- компьютерные программы;

· Методическое обеспечение (МетО)- включает методики проектирования.

Ниже приведены примеры САПР, применяемые в приборостроении.

Дата добавления: 2014-01-07