Информационные технологии в профессиональной сфере. 1 Анализ систем автоматизированного проектирования
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
Содержание
ВВЕДЕНИЕ Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий. Во-первых, автоматизация проектирования -- синтетическая дисциплина, ее составными частями являются многие другие современные информационные технологии. Так, техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования (САПР) основано на использовании вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий, в САПР используются персональные компьютеры и рабочие станции Любое производство начинается с процесса проектирования. При этом помимо технико-эксплуатационных свойств, проектировщик обязан учитывать и закладывать в проект параметры безопасности использования проектируемого изделия, возможность мониторинга свойств, износостойкости и др. параметров. Современное инженерное проектирование и создание 3D-моделей проводится с помощью специализированных программ, называемых САПР. В процессе обучения такие специалисты как: аппаратчик – оператор, инженер –конструктор, технолог машин и оборудования – получают необходимые компетенции для возможности проведения компьютерного моделирования. 1. АНАЛИЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Инженерная деятельность в современных условиях тесно связана с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР), поскольку их применение способствует сокращению не только сроков проектирования (до 8-12 месяцев), но и стоимости проектирования (в среднем на 30% - 40%) [1]. САПР могут быть классифицированы по функциональным возможностям на три класса [2]: системы малой мощности ("легкие"). Эти САПР служат для выполнения почти всех работ с двумерными чертежами и имеют ограниченный набор функций по трехмерному моделированию. Примеры: CAD-системы - AutoCAD (до версии 13), ADEM/CAD (до версии 3), T-FLEX CAD 2D, КОМПАС 2D, SprutCAD 2D, в последнее время - MechaniCS, ElectriCS, TechnologiCS; CAM-системы - NC Tool, ADEM/NC (до версии 3), T-FLEX ЧПУ 2D и др.; CAE-модули - Working Model 2D (анализ механизмов); системы средней мощности. По своим возможностям они полностью охватывают "легкие" САПР, а также обеспечивают автоматизацию нескольких взаимосвязанных этапов подготовки производства. Могут содержать средства как функционального проектирования (CAE), так и конструкторской (CAD) и технологической (CAM) подготовки производства. Примеры: CAD-системы - SolidWorks, SolidEdge, Autodesk Mechanical Desktop, ADEM/CAD (от версии 3), T-FLEX CAD 3D, КОМПАС 3D; CAM-системы - SolidCAM, EdgeCAM, ADEM/NC (от версии 3), Гемма 3D, T-FLEX ЧПУ 3D, SprutCAM и др.; CAE-системы - Design Space (ANSYS AutoFEA), Visual NASTRAN, CosmosWorks, Dynamic Designer (Motion, Thermal,.), T-FLEX / ИСПА и др. К системам среднего класса относятся также "облегченные" версии мощных систем - Prelude, PT/Products, UG/Creator; системы высокой мощности ("тяжелые"). К этой категории относятся многофункциональные интегрированные системы универсального назначения, а также специализированные автономные комплексы инженерного анализа (CAE). Примеры: CAE/CAD/CAM-системы - Unigraphics, Pro/engineer, CATIA, Euclid, I-DEAS. Примыкают к этой группе системы Cimatron, MicroStation. Автономные CAE-системы - ANSYS, NASTRAN, PATRAN и др. По результатам проведенного в России в 2018 году Интернет-опроса, направленного на выявление наиболее предпочтительной для пользователей САПР, было установлено что: 40,52% голосов отдано за КОМПАС-3D; 23,75% - за AutoCAD и 19,85% - за Solidworks [3]. Результаты опроса представлены на рисунке 1.  Рисунок 1 - Результаты опроса На основании приведенного рейтинга популярности систем автоматизированного проектирования в статье выполнен сравнительный анализ трех наиболее предпочтительных для пользователей САПР. SolidWorks - система гибридного (твердотельного и поверхностного) параметрического моделирования, разработанная компанией "SolidWorks Corporation" (США), в настоящее время являющейся независимым подразделением компании Dassault Systemes (Франция). Позволяется осуществлять проектирование в трехмерном пространстве (3-D проектирования), а также оформлять сопутствующую конструкторскую документацию. Чертежи SolidWorks обладают двунаправленной ассоциативностью с 3D-моделями, благодаря чему размеры модели всегда соответствуют размерам на чертеже. SolidWorks построена на геометрическом ядре Parasolid. Предоставляет возможность работы в стандартах ANSI, ISO, DIN, GIS, BSI, ГОСТ, GB [4]. AutoCAD - двух - и трехмерная система автоматизированного проектирования и черчения, разработанная компанией "Autodesk" (США). В AutoCAD используется технология адаптивного моделирования, т.е. при изменении размера одного элемента модели меняются и сопряженные с ним другие элементы модели. Это позволяет сконцентрироваться на функциональности сборки, а не на размерах составляющих ее деталей. AutoCAD реализован на собственном ядре ASM, совместимым с ACIS и осуществляющем вывод в формат файлов SAT, который любая поддерживающая ACIS программа может читать напрямую. Поддерживает чертежные стандарты ANSI, BSI, DIN, ISO и JIS [5]. КОМПАС-3D - система, позволяющая осуществлять проектирование различных изделий, конструкций или зданий, создавать чертежи любой степени сложности "с нуля". КОМПАС-3D разработан компанией "Аксон" (Россия). Позволяет автоматически генерировать ассоциативные виды 3D моделей (в том числе разрезы, сечения, виды с разрывом и др.). Имеется возможность оформления профессиональной проектной документации. Необходимо отметить полноценную русскоязычную локализацию интерфейса и полное соответствие чертежей государственным стандартам. КОМПАС-3D реализован на основе собственного геометрического ядра C3D. Система ориентирована на оформления документации в соответствии с отечественными стандартами ЕСКД, ЕСТД, СПДС и международными стандартами ISO, ANSI, DIN [6]. В таблице 1 представлено линейное сравнение рассматриваемых САПР. Таблица 1 - Сравнение САПР
Окончание таблицы 1
Следует отметить, что КОМПАС-3D — это отечественная разработка, которая изначально создавалась под российские стандарты. Моделирование изделий в КОМПАС-3D можно вести как: "снизу вверх" (используя готовые компоненты), так и "сверху вниз" (проектируя компоненты в контексте конструкции), опираясь на компоновочный эскиз, либо смешанным способом. Благодаря такому подходу обеспечивается легкая модификация получаемых моделей. В настоящее время КОМПАС-3D опережает SolidWorks и AutoCAD по количеству полезных и функциональных новинок в каждой новой версии. Как показывает практика, данная САПР, по сравнению с аналогами, довольно проста для изучения, то есть последовательность действий становится доступна на интуитивном уровне. Наличие возможностей вывода на печать любых форматов, выбора масштаба, просмотра и работы с чертежами, созданными в других CAD-системах (в том числе и AutoCAD) облегчают работу проектировщика. Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее оптимальной САПР для автоматизирования процесса создания чертежей и трехмерный моделей является КОМПАС-3D. 2. ПЛЮСЫ И МИНУСЫ AUTOCAD И КОМПАС-3D Распространенность Большинство компаний используют именно AutoCAD, поэтому при поиске работы чаще встречаются вакансии именно с требованием отличного знания той программы которую используют именно они. Хотя тут тоже стоит различить направления, допустим AutoCAD в основном используется проектировщиками архитектурной и энергетической области, а КОМПАС же, применяется в основном в машиностроении. В этой позиции ставим: AutoCAD + КОМПАС – Простота освоения Не беря во внимание наличие обучающей литературы (кстати по обоим программам ее достаточно в сети в том числе и на русском языке), КОМПАС гораздо проще в освоении своего конкурента. КОМПАС сильно автоматизирован и имеет большую базу готовых элементов, также его интерфейс более понятен в сравнении с Автокадом (наверное потому что отечественная программа ближе по духу). С Автокадом же придется разбираться, порой даже для настройки программы перед началом работы придется потратить какое-то время (это касается в основном не очень опытных пользователей данной программы). AutoCAD – КОМПАС + Цена Один из важных пунктов каждого продукта это конечно цена, тут все просто: AutoCAD – КОМПАС + Возможности программ Свобода действий у Автокада конечно больше, больше гибкость инструментов, а также у него имеется командная строка (которая помогает опытным пользователям данной программы), однако что касается форматов и способностей открывать «не свои» файлы КОМПАС выигрывает у AutoCADа (КОМПАС может открывать файлы сделанные в Автокаде, а Автокад чертежи Компаса не откроет), в Компасе также больше возможностей по стандартам и оформлению чертежей (точнее сами стандарты, ГОСТы и ЕСКД). Исходя из возможностей программ в создании чертежей все-же выигрывает AutoCAD AutoCAD + КОМПАС – Возможности 3D Рассматривая возможности 3D графики лучше и удобнее все-же КОМПАС (хотя для 3D моделирование лучше подходят такие программы как 3ds Max). Правда инструменты компаса «выдавливание», «вырезание» и др. неопытным пользователям будут не сразу понятны. AutoCAD – КОМПАС + Рассмотрев все «за» и «против» получается, что КОМПАС выигрывает у AutoCADа со счетом 3 – 2, но это совсем не означает что стоит изучать именно КОМПАС это зависит от конкретного случая, если Вам нужна программа для машиностроения, то тут определенно Компас, если Вы хотите заняться проектированием в области энергетики или архитектуре то больше подойдет AutoCAD. Но если Вам нужно просто быстро научиться делать чертежи то опять КОМПАС. 3. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПАС-3D Для построения графической модели технологии комплексной переработки древесины хвойных пород, была выбрана программа КОМПАС-3D.  Рисунок 3 – Рабочий экран КОМПАС-3D Главное меню расположено в верхней части программного окна, сразу под заголовком. В нем расположены все основные меню системы. В каждом из меню хранятся связанные с ним команды.  Рисунок 3 – Главное меню КОМПАС-3D Стандартная панель расположена в верхней части окна системы под Главным меню. На этой панели расположены кнопки вызова стандартных команд операций с файлами и объектами.  Рисунок 4– Стандартная панель КОМПАС-3D На панели Вид расположены кнопки, которые позволяют управлять изображением: изменять масштаб, перемещать и вращать изображение, изменять форму представления модели.  Рисунок 5– Панель вид КОМПАС-3D Панель Текущее состояние находится в верхней части окна сразу над окном документа. Состав панели различен для разных режимов работы системы. Например, в режимах работы с чертежом, эскизом или фрагментом на ней расположены средства управления курсором, слоями, привязками и т.д.  Рисунок 6 – Панель текущее состояние КОМПАС-3D Компактная панель находится в левой части окна системы и состоит из Панели переключения и инструментальных панелей. Каждой кнопке на Панели переключения соответствует одноименная инструментальная панель. Инструментальные панели содержит набор кнопок, сгруппированных по функциональному признаку. Состав панели зависит от типа активного документа.  Рисунок 7 – Компактная панель КОМПАС-3D Компактная панель для удобства показана в горизонтальном положении. Панель свойств служит для управления процессом выполнения команды. На ней расположены одна или несколько закладок и Панель специального управления.  Рисунок 8 – Стандартная панель КОМПАС-3D Строка сообщений располагается в нижней части программного окна. В ней появляются различные сообщения и запросы системы. Это может быть: краткая информация о том элементе экрана, к которому подведен курсор; сообщение о том, ввода каких данных ожидает система в данный момент; краткая информация по текущему действию, выполняемому системой.  Рисунок 9 – Стандартная панель КОМПАС-3D Используя инструментальную панель геометрия, была построена графическая модель, представленная на рисунке 10.  Рисунок 10 – Графическая модель технологии комплексной переработки древесины хвойных пор |