САПР в образовательном процессе

Необходимость изучения автоматизированного проектирования в курсе инженерной и компьютерной графики.

На сегодняшний день весьма трудно представить наш мир без различного рода машин и технических устройств. Наш мир постоянно развивается, становится всё более автоматизированным. Человечество сталкивается с рядом проблем, решение которых отводится информационным технологиям. Главное место среди информационных технологий занимает автоматизация проектирования. Однако, в условиях постоянного развития науки и техники, оказывается, что традиционные неавтоматизированные методы проектирования не справляются с поставленными задачами. Отсюда возникает необходимость использования и изучения систем автоматизированного проектирования.

В курсе инженерной и компьютерной графики  автоматизация играет огромную роль. Знание основ автоматизированного проектирования и навыки работы со средствами САПР необходимы любому будущему инженеру. Практически все современные промышленные предприятия занимаются проектированием различных изделий с помощью САПР. Это доказывает важность изучения студентами автоматизированных систем.

Использование систем автоматизированного проектирования моделей и чертежей значительно облегчает любую задачу. Освоение работы в среде CAD-систем позволяет студентам развить пространственное мышление. Любая геометрическая задача решается проще, нагляднее и точнее с помощью трёхмерной модели. Использование САПР позволяет значительно уменьшить затраты времени при выполнении расчётно-графических работ, что в очередной раз доказывает высокую эффективность данных средств.

Таким образом, изучение студентами автоматизированного проектирования с применением современных информационных технологий – это неотъемлемая часть всего процесса обучения в курсе инженерной и компьютерной графики. Это позволит подготовить высококлассных специалистов, владеющих навыками компьютерного моделирования.

САПР. Основные понятия. Классификация.

Проектирование технического объекта – это комплекс работ с целью создания нового или модернизации технического объекта, достаточных для реализации объекта в заданных условиях. Проектирование, которое осуществляется с помощью человека при взаимодействии с ЭВМ, называется автоматизированным.

Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования.

САПР является организационно-технической системой, необходимой для автоматизации процесса проектирования. Такая система состоит из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков.

По ГОСТ

ГОСТ 23501.108-85 устанавливает следующие признаки классификации САПР:

  • тип/разновидность и сложность объекта проектирования
  • уровень и комплексность автоматизации проектирования
  • характер и количество выпускаемых документов
  • количество уровней в структуре технического обеспечения

По отраслевому назначению

  • MCAD (англ. mechanical computer-aided design) — автоматизированное проектирование механических устройств. Эти системы применяются преимущественно в машиностроении и включают в себя разработку деталей и сборок с помощью параметрического проектирования. (SolidWorks, Autodesk Inventor, КОМПАС, CATIA);
  • EDA (англ. electronic design automation) или ECAD (англ. electronic computer-aided design) — автоматизированное проектирование электронных устройств. Такие САПР используются в области радиоэлектроники и облегчают разработку электронных устройств. (Altium Designer, OrCAD);
  • AEC CAD (англ. architecture, engineering and construction computer-aided design) или CAAD (англ. computer-aided architectural design) — архитектурно-строительное проектирование. Системы AEC CAD находят применение в проектировании зданий и различных объектов. (Autodesk Architectural Desktop, AutoCAD Revit Architecture Suite, Bentley MicroStation, Bentley AECOsim Building Designer, Piranesi, ArchiCAD).

По целевому назначению

  • CAD (англ. computer-aided design/drafting) — системы конструкторского проектирования, предназначенные для автоматизации двумерного и/или трехмерного геометрического проектирования.
    • CADD (англ. computer-aided design and drafting) — проектирование и создание чертежей.
    • CAGD (англ. computer-aided geometric design) — геометрическое моделирование.
  • CAE (англ. computer-aided engineering) — системы расчёта и инженерного анализа, осуществляющие динамическое моделирование и оптимизацию изделий.
    • CAA (англ. computer-aided analysis) —системы, используемые для компьютерного анализа.
  • CAM (англ. computer-aided manufacturing) — системы технологической подготовки производства, обеспечивают автоматизацию программирования и проектирование технологических процессов.
  • CAPP (англ. computer-aided process planning) — системы автоматизации планирования технологических процессов.

Помимо этого, существуют комплексные САПР, то есть системы, совмещающие в себе решение задач, относящихся к различным аспектам проектирования CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM.

Задачи, решаемые САПР.

 Основная задача САПР – повышение эффективности труда инженеров.

Системы автоматизированного проектирования позволяют:

— сократить время проектирования

— снизить денежные затраты на проектирование и изготовление

— повысить добротность результатов проектирования

Поставленные задачи достигаются с помощью:

— автоматизации оформления документации

— использования шаблонов  и проектных наработок

-замены реальных испытаний и макетирования моделированием в математических средах САПР

-увеличение части творческого труда путём снижения рутинной работы

— стандартизации

— стратегическое проектирование

Снижение затрат на проектирования становится возможным благодаря использованию

ранее созданных и стандартизированных проектных и конструкторских решений, которые могут быть собраны в библиотеки и базы данных. Так же это позволяет создавать различные варианты и модификации изделий.

Улучшение качества результатов проектирования –одна из основных целей автоматизации инженерной деятельности и связано с потребностью получения лучших образцов в классе проектируемых объектов. Повышение качества проектов удаётся достичь  применением компьютеризированного поискового и многовариантного проектирования, применением математических методов оп­ тимизации параметров и структуры объектов и процессов.

Стандартизация  проектов достигается путём адаптации к условиям каждого предприятия и их библиотек.

Стратегическое проектирование — это создание и сопровождение продолжительных проектных программ, от начала разработки основного изделия, впоследствии  подвергаемого модификациям и усовершенствованиям.

Сравнение современных САПР по решаемым задачам и функциональным возможностям.

На сегодняшний день существует большое количество пакетов САПР разного уровня. Но наиболее целесообразно детально рассматривать САПР в соответствии с их рейтингом популярности:  AutoCAD, ArchiCAD, SolidWorks, КОМПАС, T-FLEX CAD, nanoCAD.

  • AutoCAD— двух- и трехмерная система автоматизированного проектирования, разработанная компанией Autodesk.  Программа включает в себя полный набор средств, необходимых для комплексного трёхмерного моделирования, позволяет работать с произвольными формами, создавать и редактировать 3D-модели тел и поверхностей, предоставляет обширные возможности работы со слоями и аннотативными объектами.  В современной версии AutoCAD улучшена 3D-навигация, реализована поддержка параметрического черчения. Помимо этого, в программе есть возможность динамической связи чертежа с реальными картографическими данными, управление трёхмерной печатью и поддержка облаков точек и многое другое.

Несмотря на привлекательные функциональные возможности, этот пакет не способен конкурировать с современными САПР и может применяться лишь для создания достаточно простых проектов.

  • ArchiCAD  — программное обеспечение, разработанное компанией Graphisoft, является на данный момент одной из лучших систем архитектурно-строительного проектирования. Эта система реализует уникальную технологию Информационного Моделирования Зданий (BIM) с помощью концепции Виртуального Здания (Virtual Building). ArchiCAD — мощная среда 3D-моделирования для работы с объектами по современным технологиям. Система поддерживает взаимодействие с различными инженерными программами через формат IFC и разработана специально для архитекторов: инструментарий программы позволяет строить чертежи и модель из привычных объектов (стен, колонн, перекрытий и т.д.), а интерфейс программы интуитивно ясен. При работе в ArchiCAD не просто создаются отдельные чертежи, а разрабатывается полный набор документации по проекту в одном файле.
  • SolidWorks — система автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения, разработанная компанией SolidWorks Corporation. Она представляет собой систему гибридного (твердотельного и поверхностного) параметрического моделирования инструментальную среду, предназначенную для 3-D проектирования сложных изделий, а также для оформления конструкторской документации. Используется преимущественно в машиностроении.

Основными функциональными возможностями программы являются использование гибридного параметрического моделирования, проектирование сборок различной сложности; проектирование изделий с учетом специфики изготовления; работа с импортированной геометрией.

Очевидными достоинствами системы являются ее полная русификация и поддержка ЕСКД.

КОМПАС  — система автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам серии ЕСКД и СПДС, разработанная российской компанией «АСКОН» (Россия).

Существует в двух версиях: КОМПАС-График и КОМПАС-3D, соответственно предназначенных для плоского черчения и трёхмерного проектирования.

Основная задача, решаемая системой КОМПАС-3D V9 — моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство.

К основным функциональным возможностям относятся автоматическая генерация ассоциативных видов трёхмерных моделей; синхронизация данных в основной надписи чертежа с данными из трёхмерной модели. Также довольно привлекательным является наличие большого количества дополнительных библиотек к программам семейства, автоматизирующих различные специализированные задачи.

Система T-FLEX CAD — профессиональная конструкторская программа, разработанная компанией «Топ системы» (Россия). Программа предназначена для создания управляющих программ (УП) на оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ), а также для оформления конструкторской документации.  T-FLEX CAD объединяет в себе параметрические возможности 2D и 3D моделирования.

Основные функциональные возможности: использование широких средств для автоматизации проектирования, специальных инструментов для работы с большими сборками. Помимо этого программа позволяет вести коллективную разработку; оформлять и управлять непараметрическими и сборочными чертежами.

nanoCAD – первая свободно распространяемая базовая САПР-платформа для различных отраслей, разработанная компанией «Нанософт» (Россия).

Платформа nanoCAD содержит огромное количество всех необходимых инструментов базового проектирования и обладает довольно понятым интерфейсом. К основным преимуществам системы можно отнести поддержку формата DWG, совместимость с другими САПР-решениями. В программу включены инструменты, которые позволяют работать с растровыми подложками. Исходя из этого, можно сказать, что nanoCAD является лучшим выбором при переходе на альтернативные системы.

Соответствие САПР критериям отбора для их использования их в обучении инженерной графики и начертательной геометрии.

Основными критериями определяющими возможность использования САПР  в образовательной деятельности являются:  наличие университетской лицензии, поддержка ЕСКД, возможность самостоятельной работы студента, наличие методической литературы и образовательных программ, а также востребованность их на производстве и активность филиалов.

Поделитесь ссылкой: