Система автоматизации проекта САПР (Системы Автоматизированного Проектирования) представляет собой комплекс программных и аппаратных решений, направленных на оптимизацию процессов проектирования и управления проектами. Она обеспечивает интеграцию различных инструментов, позволяя инженерам и архитекторам эффективно работать с графической и геометрической информацией, ускоряя процесс создания документированной продукции.
Использование системы автоматизации САПР значительно снижает количество ошибок и повышает точность проектирования. Благодаря автоматизации рутинных задач, специалисты могут сосредоточиться на творческих аспектах работы, что в итоге способствует более качественному и инновационному результату проекта.
Реферат на тему Понятие о системах автоматизированного проектирования (САПР)
Система компьютерного проектирования (САПР) — это набор методов и технологий, которые используются проектировщиком для создания оптимальных проектных решений и разработки проектных документов с использованием компьютерной техники. САПР включает в себя различные компоненты, такие как методическое, программное, информационное, технологическое и организационное обеспечение.
Применение САПР предполагает изменение всего процесса проектирования, включая обновление знаний инженерно-технического состава, изменение структуры проектирования на предприятиях, а также применение новых технологий и методов. Одной из основных функций САПР является обработка и создание проектных документов, соответствующих высоким стандартам качества, которые недостижимы при обычных методах проектирования.
Основное различие между системным проектированием и частичным использованием компьютерной техники заключается в том, что все компоненты САПР взаимозависимы, и результаты проектирования одной системы могут использоваться в качестве исходной информации для других систем без дополнительной подготовки данных. Кроме того, эти данные могут быть отображены на мониторе в цифровом виде или изображениях, которые могут быть отрегулированы проектировщиком. Это создает возможность эффективного взаимодействия между проектировщиком и компьютером.
Не желаете больше рисковать и сдавать уже написанные работы? Хотите заказать оригинальную работу по недорогой цене? Узнайте стоимость прямо сейчас!
Итак, мы можем заключить, что автоматизированная система проектирования представляет собой сложную и структурированную часть проектной деятельности. Однако она Включает в себя самые инновационные методы, сочетающие человеческое мышление с высокой скоростью и точностью компьютера. В современном мире человек уже не может без компьютерных технологий достичь совершенства в большинстве видов деятельности.
1. Типы систем автоматизированного проектирования
Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий. Она является синтетической дисциплиной, объединяющей множество других новейших информационных технологий.
Таким образом, для обеспечения работы систем автоматизированного проектирования (САПР) необходимо использование компьютерных сетей и телекоммуникационных технологий, а также личных компьютеров и рабочих станций. Математическое обоснование САПР включает в себя множество методов вычислительной математики, статистики, математического программирования и искусственного интеллекта (ИИ). Программные комплексы САПР являются одними из самых сложных программных систем, использующих операционные системы, языки программирования, CASE технологии, реляционные и объектно-ориентированные системы управления базами данных (СУБД), стандарты открытых систем и обмена данными в компьютерных средах. Кроме того, знание основ автоматизации проектирования и умение работать со средствами САПР необходимы практически для всех инженеров-разработчиков.
Отделения, специализированные на проектировании, разработке и офисной работе, теперь оснащены компьютерами. Работа инженера с ручными инструментами и машинкой для набора текста стала устаревшей. Предприятия, которые не используют систем автоматизированного проектирования или используют их недостаточно, становятся неконкурентоспособными из-за больших временных и материальных затрат на проектирование и низкого качества проектов. Первые программы для автоматизированного проектирования были созданы за рубежом и в СССР в 60-х годах, включая решение задач в области строительной механики, анализа электронных схем и проектирования печатных плат.
Технология САПР
В условиях постоянного роста современных технологий создание механизмов и машин требует от инженеров использования современных методов расчёта и конструирования. При проектировании машин и механизмов инженеры-конструкторы все чаще обращаются к цифровой модели. В настоящее время технология САПР становится все более популярной для разработки таких машин.
САПР — это автоматизированная система, которая упрощает проектирование путем внедрения информационных данных и технологий. Главная функция данной технологии — автоматизация.
Сегодня старые методы уходят на второй план, и лишь немногие опытные инженеры предпочитают бумажные чертежи электронным. Оптимизация процесса проектирования становится основным аспектом в нашем времени.
Существует несколько типов системы оптимизации САПР, которые применяются для различных целей:
- CAD (Computer-aided design) — это системы проектирования,
- CAE (Computer-aided engineering) — современные системы инженерного анализа,
- CAM (Computer-aided manufacturing) – системы, определяющие действия станков с ЧПУ.
Давайте рассмотрим несколько примеров из реальной жизни.
CAD – это процесс создания объекта путем использования методов его воспроизводства. Например, стул. Его комплектующие включают ножки, спинку, гвозди и сиденье. А инструменты для сборки — молоток, отвёртка, шуруповёрт. Материалы, из которых он сделан, включают дерево и сталь.
Рабочий рубит дерево, а на заводе его обрабатывают, чтобы в магазине вы могли купить необходимые части для своего стула.
Казалось бы, создание стула — дело простое, правда?
Процесс создания и подготовки объектов для будущего воплощения их в жизнь заменяется технологией CAD. Такие же жизненные процессы воплощаются в CAE и CAM системах. Например, CAE может заменить расчет сопротивления материала, а CAM – определить последовательность процессов для изготовления стула. Современная технология САПР позволяет инженерам экономить усилия и достигать лучшего результата.
Пример использования САПР
Теперь, когда мы разобрались, что такое САПР и какие основные направления в него входят, давайте добавим немного конкретики и подробно разберём все детали на примере.
В рамках проектной деятельности в моем университете я создал высокодетализированную модель «Коробка передач» в соответствии с техническим заданием заказчика, основываясь на патенте. Давайте начнем поэтапно.
Проектная деятельность — это важное направление, которое представлено на каждом факультете университета. Здесь можно выбрать тематику своего проекта или даже изменить направление. Важно понимать, что в 45% случаев успешной проектной работы эта тематика используется на защите диплома. Я решил использовать уже полученные знания и выбрать свое направление, вместо того чтобы искать что-то новое.
В рамках проектной деятельности я осуществляю контроль над процессом создания объектной модели "отдела моделирования" и принимаю активное участие в разработке 3D визуализации изобретений.
Итак, вернемся к модели.
На основании патентного описания и прилагающихся эскизов (Рис. 1) была создана модель (Рис. 2) с использованием программы Autodesk Inventor. С помощью CAD программы удалось не только воссоздать реалистичную модель изобретения, но Внедрить ряд полезных функций, включая полную параметризацию модели.
Это означает, что при использовании изобретения будет легко автоматически подобрать необходимые размеры.
Вместе с этим изобретением была реализована BIM технология. Давайте рассмотрим, что это значит.
Системы автоматизированного проектирования
Поиск физических явлений, способных решить проблему, перед которой стоит изобретатель, является самым сложным этапом для автоматизации. Для этого требуется наличие в системе автоматизации базы данных по физическим эффектам и умение использовать эту информацию для поиска ответа на вопрос: могут ли эти эффекты быть использованы для воплощения задумки.
Несмотря на сложность этого этапа, существуют так называемые изобретательские машины. Основой их работы является большая база данных о физических эффектах и набор процедур для работы с этой базой. Два последних этапа, связанные с конструированием и расчетами, уже сегодня могут быть автоматизированы. Для этого создаются системы автоматизированного проектирования (САПР).
Размер документа: 166.50 Кб (Скачать документ)
- Причины и цели внедрения систем автоматизированного проектирования (CAD-системы)…………………………………………… ……………………….4
- Состав и структура САПР………………………………………………………..6
- Классификация САПР…………………………………………………………….10
Научно-технический прогресс проявляется в постоянном развитии новых изделий. Основная задача изобретателей и конструкторов — это их проектирование.
Создание новых изделий включает несколько этапов:
— поиск физических закономерностей, обеспечивающих осуществление идеи;
— поиск конструктивных решений;
— проведение расчетов и обоснование;
— изготовление опытного образца;
— разработка технологии промышленного производства.
Поиск физических эффектов, способных решить задачу, стоящую перед изобретателем, является самым сложным этапом для автоматизации. Необходимо, чтобы система автоматизации имела доступ к банку физических эффектов и умела использовать эту информацию для поиска ответа на вопрос: можно ли использовать эти эффекты для реализации задуманного.
Несмотря на сложность этого этапа, существуют так называемые изобретательские машины. Основной компонент — обширная база данных о физических эффектах и набор процедур для работы с ней. Последние два этапа, связанные с конструированием и расчетами, уже сегодня поддаются автоматизации. Для этого создаются системы автоматизированного проектирования (САПР).
Увеличение производительности разработчиков новых изделий, сокращение времени проектирования и повышение качества проектов — важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на научно-техническую базу, включающую современные средства вычислительной техники, новые методы обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования позволяют использовать новейшие научные достижения для совершенствования методологии проектирования, стимулирования развития математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время применяются средства и методы, автоматизирующие рутинные операции, такие как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей и создание графических изображений.
- Цель и назначение CAD-систем
Основная цель создания систем автоматизированного проектирования (CAD-систем) заключается в улучшении производительности работы инженеров, включая:
- сокращение трудозатрат на проектирование и планирование;
- сокращение времени проектирования;
- снижение затрат на проектирование и производство, уменьшение затрат на эксплуатацию;
- улучшение качества и технико-экономических показателей проектирования;
- снижение затрат на физическое моделирование и испытания.
Достижение этих целей обеспечивается с помощью:
- автоматизации оформления документации;
- информационной поддержки и автоматизации принятия решений;
- использования технологий параллельного проектирования;
- Стандартизация процессов и решений в проектной деятельности;
- Повторное использование проектных решений, информации и опыта;
- Стратегическое проектирование;
- Замена естественных испытаний и создания макетов математическим моделированием;
- Улучшение качества управления проектной деятельностью;
- Применение методов вариативного проектирования и оптимизации.
Целью использования систем автоматизированного проектирования (САПР) является сокращение ручного труда и повышение качества при выполнении опытно-конструкторских работ и рабочего технического проектирования перед производством нового изделия. Особенно широкое распространение получили САПР в электронике (PCAD, Electronic WorkBench), а В машиностроении, гражданском и промышленном строительстве (ARCHICAD), в области приборостроения, вычислительной техники и других отраслях, где их использование позволяет существенно сократить время разработки и подготовки к производству.
Системы моделирования предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, автомобилестроении, промышленном строительстве и других отраслях.
Пакеты САПР обладают следующими основными функциями:
— возможность коллективной работы в сети пользователей с пакетом;
- Управление объектами включает в себя группировку, перемещение с изменением размера, вращение, разрезание и работу со слоями;
- Управление файлами включает в себя библиотеки и каталоги чертежей;
- Использование различных инструментов для создания чертежей;
- Работа с цветом;
- Автоматизация процессов и использование встроенного макроязыка.
- Состав и структура САПР
Структура САПР включает следующие элементы: компоненты обеспечения, подсистемы, ПМК, ПТК и КСАП. Компоненты определенного типа образуют программно-методические (ПМК) и программно-технические комплексы (ПТК).
Группа программных, технических и отдельных компонентов систем автоматизированного проектирования, которые не включены в программные комплексы, объединены общей функцией и образуют комплекс средств автоматизации проектирования (КСАП) подсистемы. Различные комплексы средств автоматизации проектирования подсистем формируют общий комплекс средств автоматизации проектирования всей системы автоматизированного проектирования в целом. Подсистемы возникают при использовании пользователями комплекса средств автоматизации проектирования. Подсистемы составляют систему автоматизированного проектирования (рис. 1).
Структурными элементами системы автоматизированного проектирования являются подсистемы, которые обладают всеми свойствами систем и создаются как независимые системы. Каждая подсистема представляет собой определенную часть системы автоматизированного проектирования, обеспечивающую выполнение определенных функционально-завершенных последовательностей проектных задач с получением соответствующих проектных решений и документов. По своему назначению подсистемы системы автоматизированного проектирования делятся на два вида: проектировочные и обслуживающие.
Проектирующие подсистемы — это подсистемы, ориентированные на объекты и реализующие определенные этапы проектирования или связанные проектные задачи. В зависимости от своего отношения к объекту проектирования, они делятся на объектные и инвариантные.
Объектные подсистемы выполняют проектные процедуры и операции, специфичные для конкретного типа объектов проектирования.
Инвариантные подсистемы, напротив, выполняют унифицированные проектные процедуры и операции, применимые к многим типам объектов проектирования.
Обслуживающие подсистемы, в свою очередь, являются независимыми от объектов подсистемами, реализующими функции, общие для всех подсистем или для всей системы автоматизированного проектирования в целом. Они обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, форматирование, передачу и вывод данных, поддержание программного обеспечения и так далее. Совокупность этих подсистем называется системной средой (или оболочкой) системы автоматизированного проектирования.
Примерно такие подсистемы могут служить для разработки трехмерных моделей механических объектов, анализа схемотехники и трассировки соединений на печатных платах. К обслуживающим подсистемам можно отнести подсистемы управления проектными данными, обучающие подсистемы для пользователей, а также подсистемы графического ввода-вывода и системы управления базами данных.
Каждая из этих подсистем, ihrerseits, состоит из компонентов, обеспечивающих их работу. Компонент выполняет определенную функцию в подсистеме и представляет собой наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый или покупной элемент САПР (программа, файл модели транзистора, графический дисплей, инструкция и т. д.). Совокупность однотипных компонентов образует средство обеспечения САПР. Существуют следующие виды обеспечения САПР:
Техническое оснащение (ТО) — это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, обеспечивающих работу САПР. Оно включает в себя различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое оборудование, линии связи, измерительные средства).
Математическое обеспечение (МО) объединяет математические методы, модели и алгоритмы, используемые для решения задач автоматизированного проектирования. МО разделяется на две части по назначению и способам реализации:
- математические методы и математические модели объектов проектирования или их части, построенные на основе этих методов;
- формализованное описание технологии автоматизированного проектирования.
Программное обеспечение (ПО) — это компьютерные программы, необходимые для процесса проектирования. ПО САПР подразделяется на общесистемное и прикладное:
- Системное программное обеспечение используется для управления компонентами технического оборудования и обеспечения работы прикладных программ. Примером системного ПО является операционная система.
- Прикладное программное обеспечение осуществляет математическую поддержку для прямого выполнения проектных процедур, включая программные пакеты, предназначенные для обслуживания определенных этапов проектирования или групп однотипных задач в различных этапах (модуль проектирования трубопроводов, пакет схемотехнического моделирования, геометрический решатель САПР).
Лингвистическое обеспечение (ЛО) охватывает разнообразие языков, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР) для передачи информации о проектируемых объектах, процессе проектирования и используемых средствах, а также для взаимодействия с компьютером и обмена данными между техническими средствами САПР. В его состав входят термины, определения, правила формализации естественного языка, методы сжатия и развертывания. Лингвистическое обеспечение Включает в себя классы различных языков проектирования и моделирования (VHDL, VERILOG, UML, GPSS).
Методическое обеспечение (МетО) представляет собой описание технологии работы в системах автоматизированного проектирования, методов выбора и применения технологических приемов для достижения конкретных результатов. Оно включает в себя теорию процессов, происходящих в проектируемых объектах, методы анализа и синтеза систем и их компонентов, различные методики проектирования. Иногда к методическому обеспечению также относятся материальное и лингвистическое обеспечение.
1. Определение, назначение, цель
По определению, САПР представляет собой организационно-техническую систему, которая состоит из совокупности средств автоматизации проектирования и коллектива специалистов подразделений проектной организации. Эта система выполняет автоматизированное проектирование объекта, которое является результатом деятельности проектной организации.
Из данного определения следует, что САПР — это не просто средство автоматизации, а система деятельности людей по проектированию объектов. Поэтому автоматизация проектирования как научно-техническая дисциплина отличается от обычного использования ЭВМ в процессах проектирования тем, что в ней рассматриваются вопросы построения системы, а не совокупность отдельных задач. Эта дисциплина является методологической, поскольку она обобщает черты, являющиеся общими для разных конкретных приложений.
Идеальная схема функционирования системы автоматизированного проектирования (САПР) изображена на рисунке 7.1.
Эта схема идеальна в том смысле, что она соответствует всем существующим стандартам и не учитывает реальные системы, где не все проектные работы выполняются с использованием автоматизированных средств, и не все проектировщики используют эти средства.
Рис. 7.1. Схема функционирования САПР; КСА — комплекс технических средств
Из определения САПР следует, что ее функционирование направлено на проектирование. Как уже было сказано, проектирование — это процесс обработки информации, который в конечном итоге приводит к получению полного представления о проектируемом объекте и способах его производства.
В реальной практике неавтоматизированного проектирования полное описание создаваемого объекта и способы его изготовления включают проект изделия и техническую документацию. В случае автоматизированного проектирования пока не установилось название конечного продукта проектирования, содержащего данные о самом объекте и технологии его создания. В рабочих условиях его все еще называют "проектом".
Проектирование представляет собой одну из самых сложных форм интеллектуального труда, выполняемого человеком. Более того, процесс проектирования сложных объектов не может быть выполнен одним человеком и требует творческой работы коллектива. Это, в свою очередь, делает процесс проектирования еще более сложным и трудным для формализации.
Для автоматизации процесса проектирования необходимо четко понимать его суть и методы, используемые разработчиками. Исследования показывают, что изучение процессов проектирования и их формализация доставляли много хлопот специалистам, поэтому автоматизация проектирования происходила постепенно, охватывая все новые этапы проектирования. Следовательно, новые системы создавались поэтапно, а старые системы совершенствовались. Чем больше частей разбита система, тем сложнее сформулировать исходные данные для каждой части, но тем легче провести оптимизацию.
Автоматизация проектирования направлена на работы и действия человека в процессе проектирования. Объектом проектирования называется то, что проектируют.
Человек способен проектировать различные объекты, такие как дома, машины, технологические процессы и промышленные изделия. Для проектирования таких объектов используются системы автоматизированного проектирования (САПР). Существуют САПР для проектирования изделий (САПР И) и САПР для проектирования технологических процессов (САПР ТП).
Следовательно, объекты проектирования не являются объектами автоматизации проектирования. В производственной практике автоматизация проектирования включает в себя все действия проектировщиков, направленные на разработку изделий или технологических процессов, а также оформление результатов в виде документации.
Если разбить весь процесс проектирования на этапы и операции, то можно применить математические методы для их описания и определить инструментальные средства для автоматизации. После этого следует рассмотреть отдельные проектные операции и средства автоматизации в комплексе, чтобы найти способы их интеграции в единую систему, соответствующую поставленным целям.
При проектировании сложных объектов различные проектные операции часто повторяются многократно, так как проектирование является постепенно развивающимся процессом.
Процесс начинается с формирования общей концепции будущего объекта, на основе которой создается эскизный проект. Затем на последующих этапах проектирования происходит уточнение приближенных решений, представленных в эскизном проекте. Можно представить, что этот процесс напоминает спираль: на самом нижнем уровне находится концепция проектируемого объекта, а на самом верхнем — окончательные данные о спроектированном объекте. На каждом уровне спирали выполняются одинаковые операции, но в увеличивающемся масштабе. Таким образом, инструментальные средства автоматизации для повторяющихся операций могут использоваться одинаковые.
Решение все задачи формализации процесса проектирования в полном объеме почти невозможно. Однако, если хотя бы часть проектных операций будет автоматизирована, это будет оправдано, так как позволит в дальнейшем развивать созданную систему автоматизированного проектирования на основе более совершенных технических решений и с меньшими затратами ресурсов.
В общем, для всех этапов проектирования изделий и технологии их изготовления можно выделить следующие основные виды типовых операций обработки информации:
- поиск и выбор необходимой информации из различных источников;
- анализ выбранной информации;
- проведение расчетов;
- принятие проектных решений;
- оформление проектных решений в удобной форме для последующего использования (на последующих этапах проектирования, при изготовлении или эксплуатации изделия).
Сущность работы современных систем автоматизированного проектирования заключается в автоматизации операций обработки информации и управления процессами на всех этапах проектирования.
Какие основные характеристики имеют системы автоматизированного проектирования и в чем их принципиальные отличия от "ручных" методов автоматизации?
Первой отличительной особенностью является способность к комплексному решению общих задач проектирования и установлению тесной связи между отдельными задачами. Это означает интенсивный обмен информацией и взаимодействие не только отдельных процедур, но и этапов проектирования. Например, на этапе технического проектирования САПР РЭС позволяет решать задачи компоновки, размещения и трассировки в тесной взаимосвязи, которая учитывается в технических и программных средствах системы.
При работе с более сложными системами возможно установление тесной информационной связи между схемотехническим и техническим этапами проектирования. Такие системы способствуют созданию радиоэлектронных устройств, которые более эффективны с точки зрения функциональных и конструкторско-технологических требований.
Еще одним отличием САПР РЭС является интерактивный режим проектирования, где осуществляется постоянный диалог "человек-машина". Несмотря на сложность формальных методов проектирования и мощность вычислительных средств, невозможно создать сложное оборудование без участия человека. Системы автоматизации проектирования не должны заменить конструктора, а выступать в качестве мощного инструмента для его творчества.
Среди особенностей САПР РЭС стоит выделить возможность проведения имитационного моделирования радиоэлектронных систем в условиях работы, максимально приближенных к реальным. Использование имитационного моделирования позволяет предсказать реакцию проектируемого объекта на различные воздействия и обеспечивает конструктору возможность увидеть результаты своей работы в действии, без создания реальных макетов. Одной из ценностей этой особенности САПР является то, что в большинстве случаев крайне сложно определить системный критерий эффективности радиоэлектронных систем. Эффективность этих систем связана с множеством факторов, которые трудно сформулировать в виде четких критериев.
Количество требований разнообразно и зависит от множества параметров системы электроснабжения и внешних условий. Поэтому в сложных задачах проектирования практически невозможно установить формальную процедуру поиска оптимального решения с точки зрения комплексной эффективности. Имитационное моделирование позволяет провести тестирование различных вариантов решений и выбрать наилучший, при этом сделать это быстро и учесть все возможные факторы и отклонения.
Четвертая характеристика заключается в значительном усложнении программного и информационного обеспечения проектирования. Это не только увеличение объема, но и идеологическое усложнение, связанное с необходимостью создания языков общения между проектировщиком и компьютером, развитых банков данных, программ информационного обмена между различными компонентами системы и программ проектирования. В итоге проектирования возникают новые, более совершенные РЭС, которые отличаются от своих предшественников более высокой эффективностью за счет использования новых физических явлений и принципов работы, более совершенной элементной базы, улучшенных конструкций и продвинутых технологических процессов.
2. Принципы создания САПР конструкции и технологии
- Создание САПР основывается на общесистемных принципах, в том числе принцип включения, который предполагает определение требований к созданию, функционированию и развитию САПР со стороны более сложной системы, включающей в себя САПР в качестве подсистемы, такой как комплексная система АСНИ — САПР — АСУТП предприятия.
- Важен принцип системного единства, который обеспечивает целостность САПР за счет взаимосвязи между ее подсистемами и функционирования подсистемы управления САПР.
- И, наконец, принцип комплексности, требующий связности проектирования отдельных элементов и всего объекта в целом на всех стадиях проектирования.
- Принцип информационного единства гарантирует согласованность информации между различными частями и элементами системы автоматизированного проектирования (САПР). Это означает, что в программном обеспечении САПР должны использоваться общие термины, символы, условные обозначения, специализированные языки программирования и способы представления информации, которые устанавливаются нормативными документами. Принцип информационного единства также предполагает, что все файлы, используемые при проектировании различных объектов, должны храниться в базах данных. Благодаря информационному единству результаты решения одной задачи в САПР могут быть использованы в качестве исходной информации для других задач проектирования без необходимости пересмотра или переработки полученных данных.
- Принцип инвариантности подразумевает, что в системе автоматизированного проектирования (САПР) компоненты должны быть универсальными или типовыми, то есть оставаться неизменными для различных объектов и отраслевых спецификаций. Конечно, невозможно сделать все компоненты САПР такими. Однако многие компоненты, такие как программы оптимизации и обработки данных, могут быть стандартизированы для разных технических объектов.
- Принцип развития требует наращивания и совершенствования компонентов и связей между ними в САПР. При модернизации подсистемы САПР допускается частичная замена компонентов с соответствующей документацией.
Эти общесистемные принципы являются особенно важными на этапе разработки САПР. Обычно контроль за их соблюдением осуществляется специальной службой САПР предприятия.
Основная цель процесса разработки радиоэлектронных систем заключается в создании новых конструкций и технологических процессов, которые должны обеспечивать эффективное выполнение функций при минимальных затратах в требуемых условиях.
Результатом проектирования являются новые, более совершенные радиоэлектронные системы, которые отличаются от предыдущих моделей более высокой эффективностью за счет применения новых физических явлений и принципов.
ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ (САПР)
Различные системы автоматизированного проектирования широко используются специалистами в области дизайна, архитектуры и инженерии. Из-за большого количества вариантов непросто определить, какая именно система подходит для ваших задач. В этой статье проведено сравнение популярных систем автоматизированного проектирования.
системы автоматизированного проектирования
САПР
системы автоматизации инженерных расчётов
AutoCAD
SolidWorks
MicroStation
Inventor
Creo
3ds Max
Компас-3D
Дунаева Валентина Сергеевна
Журнал «Научный лидер» выпуск # 21 (66), май ‘22
Цитировать
Дунаева В. С. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ (САПР) // . 2022. №21 (66). URL: https://scilead.ru/article/2269-obzor-sovremennikh-sistem-avtomatizirovannogo
Вступление. Система автоматизированного проектирования в техническом смысле представляет собой комплекс технических и программных средств, направленных на автоматизацию процесса проектирования.
Трудно представить жизнь современного инженера или архитектора без использования систем автоматизированного проектирования. САПР значительно облегчает процесс проектирования, помогая уменьшить трудозатраты и сроки проектирования, а также уменьшить затраты на изготовление, эксплуатацию, и повысить качество проекта и проверку его результатов.
Преимущества автоматизированных систем проектирования заключаются в возможности автоматического оформления документации, информационной поддержке и автоматизации процесса принятия решений, применении технологий параллельного проектирования, упрощении стандартизации итогов проектирования, возможности использования созданных ранее проектов и наработок, стратегическом планировании, замещении физических экспериментов математическим моделированием, улучшении качества управления проектированием, использовании средств вариантного проектирования и оптимизации.
Цель исследования заключается в анализе автоматизированных систем проектирования, представленных на рынке на начало 2022 года.
Описание материалов и методов исследования. При проведении исследования выбранной темы мы проанализировали программные инструменты для автоматизированного проектирования. Для этого мы изучили информацию о продуктах, представленную на официальных ресурсах.
Полученные результаты и их обсуждение. В ходе нашего исследования мы изучили следующие программные инструменты САПР: AutoCAD, 3ds Max и Inventor от компании Autodesk, SolidWorks от Dassault Systèmes, MicroStation от Bentley, Creo от PTC и Компас-3D от Аскон.
Сравнительный анализ программных инструментов для автоматизированного проектирования (область применения и функции).
САПР представляет собой комплексное сочетание методологических, организационных и технических мероприятий, проводимых инженерами-проектировщиками при широком использовании средств автоматизации и компьютерной техники. Целью этих мероприятий является получение оптимальных проектных решений и подготовка проектно-сметной документации в ограниченные сроки и с минимальными затратами труда.
Система САПР представляет собой инновационную организационно-техническую систему, включающую в себя компоненты методического, программного, информационного, технического и организационного обеспечения.
Использование САПР предполагает кардинальное изменение процесса проектирования и изысканий: пересмотр состава и знаний инженерно-технического персонала, изменение структуры проектно-изыскательских институтов и фирм, а также применение новых технологий и методик в проектировании и изысканиях.
Задачи Системы автоматизированного проектирования включают в себя разработку и выпуск проектно-сметной документации, обладающей уровнем качества, который недостижим средствами традиционного (неавтоматизированного) проектирования.
Основное различие между системным проектированием и эпизодическим использованием компьютерной техники при традиционном проектировании заключается в том, что все подсистемы САПР взаимосвязаны, и результаты проектных разработок по одной из систем непосредственно используются в качестве исходной информации для последующего проектирования без промежуточной переподготовки данных. Кроме того, эти результаты могут выдаваться на экран монитора в виде цифровой или графической информации, которую при необходимости непосредственно корректирует инженер-проектировщик. Таким образом, осуществляется диалог инженера с компьютером.
Цель создания Системы автоматизированного проектирования заключается в:
Улучшение проектов с целью повышения их качества. Например, разработка проектов автомобильных дорог с учетом оптимальной видимости и четкости дорожной разметки, органично вписывающейся в природный ландшафт и обеспечивающей оптимальные транспортно-эксплуатационные показатели (удобство и безопасность движения, скорость и время передвижения, пропускная способность и т.д.);
Сокращение затрат на строительство объектов и их материальной составляющей. Стоимость и материалоемкость автомобильных дорог и проектных решений систематического автоматизированного проектирования снижаются на 10—15% (а иногда и более) по сравнению с соответствующими показателями при использовании традиционных технологий;
Улучшение качества проектно-сметной документации и сокращение сроков проектирования и трудозатрат — все это достигается при использовании системного проектирования. Сроки проектно-изыскательского цикла сокращаются в среднем на 20—25% и более благодаря соответствующему росту производительности труда. Использование современных плоттеров и принтеров позволяет оформлять проекты (пояснительные записки, сметы и чертежи) с качеством, которое недостижимо при традиционной технологии.
При проектировании на уровне САПР, наибольший экономический эффект достигается за счет повышения качества объектов проектирования и снижения сметной стоимости и материалоемкости строительства. В меньшей степени этот экономический эффект связан с сокращением сроков проектирования и повышением производительности проектно-изыскательских работ.
При проектировании на уровне САПР экономический эффект достигается за счёт:
— системного применения автоматизации и компьютерной техники;
— разработки новой технологии производства проектно-изыскательских работ;
— увеличения специализации труда;
— усовершенствования методов управления процессами изысканий и проектирования;
— использования новых математических методов проектирования для оптимизации решений по различным критериям, в том числе экономическим;
— применения новых методов математического моделирования проектируемых объектов и их предполагаемого функционирования;
— множественного рассмотрения проектных решений приближения к оптимальным решениям через эвристические методы.
Один из ключевых отличительных признаков системного автоматизированного проектирования заключается в том, что начальная исследовательская информация для проектирования представлена в виде крупномасштабных топографических планов на широкую полосу возможного размещения конкурентоспособных вариантов трассы (полосу варьирования) и цифровых моделей рельефа, ситуационных особенностей и инженерно-геологического и гидрогеологического строения местности (ЦММ) на ту же полосу и в той же системе координат.
Вам понравилась данная публикация? Не забудьте добавить ее в закладки (нажмите CTRL+D) и поделиться со своими друзьями:
Презентация "Назначение и состав САПР" – проект, доклад
Первый слайд
Второй слайд
Третий слайд
Четвертый слайд
Пятый слайд
6 слайд
Седьмой слайд
Восьмой слайд
Девятый слайд
Слайд номер 10
Элемент 11
Диапозитив 12
Тринадцатый слайд
Представление 14
Бесплатно загрузить презентацию с темой "Назначение и состав САПР" можно на онлайн-платформе. Тема проекта: Различные. Яркие слайды и иллюстрации помогут привлечь внимание вашей аудитории. Для просмотра контента используйте плеер, а если вы хотите скачать презентацию, кликните на соответствующий текст под плеером. В презентации содержится 14 слайдов.
Слайды презентации
Содержание и структура программно-аппаратных средств
Слайд 2
Система автоматизированного проектирования (САПР) представляет собой комплекс технических и программных средств, который осуществляет информационную поддержку проектирования и включает в себя персонал и средства автоматизации рабочих процессов.
На третьем слайде мы видим информацию о том, что САПР на английском языке обозначается как CAD (Computer-Aided Design) — проектирование с использованием компьютера. Согласно ГОСТ 15971-90, это выражение является стандартизированным англоязычным эквивалентом термина "автоматизированное проектирование".
Слайд 4
Автоматизированное создание структурных параметров
Слайд 5
Цели и задачи систем автоматизированного проектирования
Основная цель создания системы автоматизированного проектирования (САПР) заключается в увеличении производительности работы инженеров. Основные задачи включают в себя уменьшение трудоемкости планирования и проектирования, сокращение времени на проектирование, уменьшение затрат на моделирование и испытания системы, а также улучшение качества результатов проектирования.
Автоматизация
оформления текстов,
Поддержка
проектирования и решений,
Технологии
параллельного проектирования,
Унификация
проектных решений и их
многократное
использование,
Замена
реальных испытаний на математическое
моделирование.
На седьмом слайде представлены результаты, полученные с использованием САПР:
— Трехмерные модели зданий
— Рабочие чертежи
— Схемы электронных устройств
Восьмой слайд
В соответствии с ГОСТ 23501.101-87, Система автоматизированного проектирования (САП) включает в себя две подсистемы: обслуживающую и проектирующую.
Слайд 9
Эти подсистемы являются независимыми от конкретных объектов и реализуют функции, которые являются общими для всех подсистем или для всей системы автоматизированного проектирования (САПР): они обеспечивают работу проектирующих подсистем, форматирование, передачу и вывод данных, поддержку программного обеспечения и т.д. Совокупность этих подсистем называется системной средой (или оболочкой) САПР.
10 Слайд
Примерами обслуживающих подсистем являются: подсистемы управления проектными данными, обучающие подсистемы для ознакомления пользователей с технологиями, реализованными в САПР, подсистемы графического ввода-вывода и Система управления базами данных (СУБД).
11
Эти системы, основанные на объектно-ориентированном подходе, реализуют определенные этапы проектирования или группы связанных проектных задач. Они разделяются на: объектные — осуществляющие проектные операции, прямо связанные с конкретным типом объектов проектирования. Инвариантные — осуществляющие унифицированные проектные операции, которые имеют смысл для многих типов объектов проектирования.
12-й слайд
Основные формы обеспечения
Техническое, математическое, программное, информационное, лингвистическое, методическое, организационное
Слайд 13
Эргономическое обеспечение – это необходимость приведения в соответствие человека и технических средств. Правовое обеспечение – это совокупность законодательных норм, регулирующих работу САПР. Оба этих аспекта не учитываются в процессе проектирования изделия. Они применяются при разработке самой САПР.
Принципы построения САПР
Уровень формализации научно-технических знаний в различных отраслях определяет разнообразные возможности и границы применения компьютерной техники для автоматизации процессов проектирования. Чем более развита теория определенного класса технических систем, тем больше возможностей существует для автоматизации процесса их проектирования.
Введение 31. Цель создания САПР 42. Состав САПР 53. Основные принципы построения САПР 7Заключение 10Список использованной литературы 11
— 64.50 Кб (Скачать файл)
Исследование о Системе Автоматизированного Проектирования
Учебное заведение
Калмыцкий Государственный Университет
Тема реферата: Принципы создания САПР
Студент: Шарваев Эренцен, курс 4, группа ПГС-42
Руководитель: М.М. Сангаджиев
- Цель разработки САПР 4
- Компоненты САПР 5
- Основные принципы САПР 7
Список литературы 11
Уровень формализации научно-технических знаний в конкретной отрасли определяет различные возможности и границы применения вычислительной техники для автоматизации проектирования. Чем более развита теория определенного класса технических систем, тем больше возможностей существует для автоматизации процесса их проектирования.
Использование вычислительной техники в проектно-конструкторских работах прошло несколько этапов развития и претерпело значительные изменения. С появлением компьютеров был сделан акцент на автоматизацию расчетных задач, когда были созданы программы для автоматизации методов вычислительной математики. В последние годы большое внимание уделяется автоматизации расчетно-конструкторских работ при проектировании типовых узлов и агрегатов, когда синтез конструкции проводится эвристически, а основные параметры выбираются и оптимизируются в интерактивном режиме диалога проектировщика и компьютера.
Однако на всех этапах автоматизации проектирования инженер вынужден изучать инструкции по эксплуатации и написанию программ, а также осваивать ненужные для него детали системных программ и языков программирования. Кроме того, использование специализированных программных пакетов для проектирования требует от инженера постоянного кодирования и ввода информации в соответствии с инструкциями ППП. Эти недостатки приводят к тому, что частичная автоматизация не оказывает существенного влияния на качество и производительность проектирования технических систем и оборудования в целом.
Основной принцип решения проблем автоматизации проектирования с использованием ЭВМ — это системный подход, то есть разработка и внедрение систем автоматизированного проектирования технических объектов, которые решают все задачи от анализа задания до разработки полной конструкторской и технологической документации. Это достигается путем объединения современных технических средств и математического обеспечения, учитывая особенности проектно-конструкторского процесса. Системы автоматизированного проектирования представляют собой крупные организационно-технические системы, состоящие из комплекса средств автоматизации проектирования, связанных с подразделениями конкретной проектной организации.
1. Цель создания систем автоматизированного проектирования
Под автоматизацией проектирования понимают систематическое использование компьютеров в процессе проектирования, когда функции распределяются между проектировщиком и компьютером, и выбираются методы для машинного решения задач.
Цель автоматизации заключается в улучшении качества проектирования, сокращении материальных затрат, сокращении сроков проектирования и уменьшении количества инженерно-технических работников, занятых проектированием и конструированием.
Научное распределение задач между человеком и компьютером предполагает, что человек занимается творческими задачами, а компьютер решает задачи, которые могут быть алгоритмизированы.
Одним из главных отличий автоматизированного проектирования от неавтоматизированного является возможность заменить дорогостоящее и трудоемкое физическое моделирование математическим моделированием. Однако следует помнить, что количество вариантов при проектировании огромно. Поэтому нельзя создать универсальную систему автоматизированного проектирования, необходимо решать задачи проектирования для конкретных семейств машин.
Для разработки системы автоматизированного проектирования необходимо:
- совершенствовать процесс проектирования с использованием математических методов и вычислительной техники;
- автоматизировать процессы поиска, обработки и предоставления информации;
- Применять методы оптимального и вариантного проектирования, использовать эффективные математические модели, отражающие существенные особенности проектируемых объектов, комплектующих изделий и материалов;
- Создавать базы данных, содержащие систематизированные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного проектирования объектов;
- Улучшать качество оформления проектной документации;
- Оптимизировать творческую работу проектировщиков за счет автоматизации рутинных задач;
- Стандартизировать методы проектирования;
- Подготавливать и переподготавливать специалистов;
- Обеспечивать взаимодействие с автоматизированными системами различного уровня и назначения.
Система автоматизированного проектирования включает большой комплекс различных средств, таких как методическое, лингвистическое, математическое, программное, техническое, информационное и организационное обеспечение.
САПР — это комплексная система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, которые выбираются с учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования. В САПР обеспечивается удобство использования программ благодаря средствам оперативной связи инженера с компьютером, специальным языкам и наличию информационной базы.
Подсистемы САПР классифицируются на проектирование и обслуживание в соответствии с их назначением.
К проектированию относятся подсистемы, осуществляющие проектные процедуры и операции, такие как:
- подсистема компоновки машины;
- подсистема проектирования сборочных единиц;
- подсистема проектирования деталей;
- подсистема проектирования схемы управления;
- подсистема технологического проектирования.
К обслуживанию относятся подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирования, такие как:
- подсистема графического отображения объектов проектирования;
- подсистема документирования;
- подсистема информационного поиска и т. Д.
В зависимости от отношения к объекту проектирования существуют два вида проектирующих подсистем:
- системы, основанные на объектах;
- системы, независимые от объектов.
Под объектными подсистемами понимаются подсистемы, которые выполняют одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависящих от конкретного объекта проектирования, таких как:
- подсистема проектирования технологических систем;
- подсистема моделирования динамики, проектируемой конструкции и т.д.
К инвариантным подсистемам относятся подсистемы, которые выполняют унифицированные проектные процедуры и операции, например:
- подсистема расчетов деталей машин;
- подсистема расчетов режимов резания;
- подсистема расчета технико-экономических показателей и т.д.
3. Основные принципы построения САПР
Разработка систем автоматизированного проектирования (САПР) представляет собой сложную научно-техническую задачу, и ее внедрение требует значительных инвестиций. Накопленный опыт позволяет выделить следующие основные принципы построения САПР.
1. Системы автоматизированного проектирования (САПР) представляют собой человеко-машинные системы. Все системы проектирования, создаваемые с использованием компьютеров, являются автоматизированными, и важную роль в них играет человек — это инженер, разрабатывающий проект технических средств.
В настоящее время и в ближайшие годы не планируется создание систем автоматического проектирования, что позволяет человеку сохранить монополию на принятие ключевых решений в процессе проектирования. Важно, чтобы человек в системе автоматизированного проектирования решал задачи, которые не могут быть формализованы, а также те, в решении которых человек более эффективен благодаря своим эвристическим способностям, чем современные компьютеры благодаря своим вычислительным возможностям. Тесное взаимодействие человека и компьютера в процессе проектирования — один из основных принципов построения и использования системы автоматизированного проектирования.
2. Система автоматизированного проектирования представляет собой иерархическую систему, которая осуществляет комплексный подход к автоматизации всех уровней проектирования. Иерархия этих уровней отражена в структуре специального программного обеспечения системы автоматизированного проектирования в виде подсистем.
Необходимо подчеркнуть важность обеспечения комплексной природы системы автоматизированного проектирования, так как автоматизация проектирования только на одном уровне оказывается гораздо менее эффективной, чем полная автоматизация всех уровней. Иерархическая структура относится не только к специальному программному обеспечению, но и к техническим средствам системы автоматизированного проектирования, которые разделяются на центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места проектировщиков.
3. Система автоматизированного проектирования — это совокупность информационно-согласованных подсистем. Этот очень важный принцип должен распространяться не только на связи между крупными подсистемами, но и на связи между более мелкими частями подсистем.
Под согласованностью информации понимается ситуация, когда все или почти все последовательности действий в процессе проектирования выполняются информационно согласованными программами. Программы считаются информационно согласованными, если все данные, подлежащие обработке в обеих программах, представлены в виде числовых массивов, которые не нуждаются в изменениях при переключении с одной программы на другую.
Взаимосвязи информации могут проявляться в том, что результаты решения одной задачи становятся исходными данными для другой. Если для согласования программ требуется значительная переработка общего массива информации с участием человека, который добавляет недостающие параметры, вручную перестраивает массив или изменяет числовые значения отдельных параметров, то программы информационно не согласованы. Ручная перестановка массива приводит к значительным временным задержкам, увеличению числа ошибок и, следовательно, снижает спрос на услуги САПР. Информационная несогласованность превращает САПР в набор автономных программ, при этом из-за недостаточного учета в подсистемах многих факторов, оцениваемых в других подсистемах, уменьшается качество проектных решений.
4. САПР — это система, которая постоянно развивается и открыта к изменениям. Существуют как минимум две основные причины, по которым САПР должна быть системой, способной к изменениям во времени.
Во-первых, разработка САПР, как сложной системы, занимает длительное время, и экономически целесообразно внедрять отдельные части системы по мере их готовности.
Один разработанный базовый вариант системы впоследствии расширяется. Во-вторых, постоянное развитие техники, проектируемых объектов, вычислительной техники и вычислительной математики приводит к появлению новых, более совершенных математических моделей и программ, которые должны заменять устаревшие, менее удачные аналоги. Поэтому САПР должна быть открытой системой, то есть обладать возможностью комфортного использования новых методов и средств.
5. Специализированная система автоматизированного проектирования (САПР) использует максимальное количество унифицированных модулей. Высокие требования к эффективности и универсальности часто противоречат друг другу, и в случае с САПР это также остается актуальным. Для достижения высокой эффективности систем автоматизированного проектирования, выраженной в малых временных и материальных затратах, обычно используется специализация систем. Очевидно, что это приводит к росту количества различных САПР.
Для сокращения затрат на разработку различных специализированных САПР, целесообразно строить их с использованием унифицированных компонентов. Унификация требует выявления общих черт и принципов в моделировании, анализе и синтезе разнообразных технических объектов. Конечно, возможно также сформулировать и другие принципы, что подчеркивает многоаспектность и сложность проблемы САПР.
Библиографический список
1. Основы современных систем автоматизированного проектирования: Владимир Малюх — Издательство "ДМК Пресс", Москва, 2010 год, 192 страницы.
2. Механизация и автоматизация производства: Б. И. Черпаков, Л. И. Вереина — Издательство "Академия", Санкт-Петербург, 2004 год, 384 страницы.
3. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов и производств: А. И. Кондаков- Издательство "Академия", Санкт-Петербург, 2007 год, 326 страниц.
