история развития САПР. История развития сапр система автоматизированного проектирования также система автоматизации проектных работ
 Скачать 24.17 Kb.
|
|
История развития САПР Система автоматизированного проектирования (также «система автоматизации проектных работ») — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования[1], представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности[2][3]. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР. Создавалась после окончания Второй мировой войны научно-исследовательскими организациями ВПК США для применения в аппаратно-программном комплексе управления силами и средствами континентальной противовоздушной обороны, — первая такая система была создана американцами в 1947 г.[4] Первая советская система автоматизированного проектирования была разработана в конце 1980-х гг. рабочей группой Челябинского политехнического института, под руководством профессора Кошина А. А.[5] Использование САПР в проектировании электронных систем известно как автоматизация электронного проектирования (англ. EDA). В механическом проектировании САПР известен как механическая автоматизация проектирования (англ. MDA) или автоматизированное составление чертежей (англ. CAD), который включает процесс создания технического чертежа с использованием компьютерного программного обеспечения[6]. Программное обеспечение САПР для механического проектирования использует векторную графику в целях изображения объектов традиционного черчения или может также создавать растровую графику, отображающую общий вид проектируемых объектов. Тем не менее, это включает в себя больше, чем просто шаблонные формы. Как и при ручном создании технических и инженерных чертежей, выходные данные САПР должны передавать информацию, такую как характеристики используемых материалов, процессы, размеры и допуски, в соответствии с соглашениями для конкретных приложений. CAD может использоваться для проектирования кривых, фигур и сложных конструкций в двумерном (2D) пространстве; или кривых, поверхностей и твёрдых тел в трёхмерном (3D) пространстве. При разработке систем используются внешние ссылки, а также динамические блоки. Благодаря САПР появилась возможность управлять 3D-печатью[7]. САПР является важным звеном в промышленном конструировании, широко используемым во многих отраслях, в том числе в автомобильной, судостроительной и аэрокосмической промышленности, промышленном и архитектурном проектировании, протезировании и многих других. САПР также широко используется в создании компьютерной анимации для спецэффектов в фильмах, рекламных и технических материалах, часто называемых цифровым контентом. Современное повсеместное распространение компьютеров означает, что даже флаконы для духов и диспенсеры для шампуней сегодня разрабатываются с использованием информационных технологий, невиданных инженерами 1960-х годов. Из-за своей огромной экономической важности, САПР стал основной движущей силой исследований в области вычислительной геометрии, компьютерной графики (как аппаратной, так и программной) и дискретной дифференциальной геометрии[8]. Создание и разработка САПР – одно из главных направлений научно технического процесса. Это объясняется тем, что промышленный потенциал страны определяется не только возможностями массового производства новейших изделий техники, но и возможностями их быстрого проектирования. Так как количество вновь разрабатываемых отраслями промышленности изделий удваивается каждые 15 лет, а их сложность каждые 10 лет, то требования к сроку и качеству их проектирования непрерывно растут. До последнего времени возникающие при этом проблемы решались в основном за счет постоянного увеличения численности инженерно–технических работников и частично за счет роста производительности труда. Такой экстенсивный путь развития производства сегодня признан не эффективным. И еще один факт в пользу САПР. В мире производительность труда в промышленности за последние 100 лет в среднем возросла на 100%, а рост производительности труда в проектировании только на 20%. Поэтому внедрение средств ВТ в практику проектирования на системной основе, создание систем автоматизированного проектирования позволит устранить это противоречие, т.к. САПР является своеобразным конвейером для проектирования соответствующих изделий. История создания и развития САПР еще короче, чем история эволюции ЭВМ. Трудно назвать область человеческой деятельности, которая развивалась бы так быстро. В развитии САПР условно можно выделить четыре временных периода: 1. 50–60 гг. 20 столетия. В этот период проводились теоретические исследования возможности решения конструкторских задач на ЭВМ; 2. 60–70 гг. 20 столетия. В этот период осуществлялась разработка методов, алгоритмов и программ решения отдельных задач для различных этапов проектирования; 3. С 70 гг. по 90-е годы 20-го века ведется разработка и совершенствования САПР, а также продолжена работа по совершенствованию методов проектирования и созданию, соответствующей уровню технологического процесса конструктивной базы ЭВТ. 4. Начало 21 века характеризуется разработкой гибких и универсальных систем проектирования, которые могут использоваться в любых отраслях промышленности. САПР первого поколения позволяла решать отдельные технологические задачи, построенные на базе математического моделирования технологических процессов, которые не были информационно взаимосвязаны. Это являлось большим недостатком, поскольку отсутствие информационной взаимосвязи между проектируемыми процессами не давало возможности осуществления автоматизированного проектирования. В САПР второго поколения интенсивно разрабатываются небольшие, но информационно связанные между собой системы проектирования, которые позволяли охватить производство в целом, исключая нюансы и подробности технологии. В этот период появился многоуровневый иерархический методпроектирования, позволяющий осуществлять поэтапное автоматизированное проектирование и введение системы в работу. Недостатком этих систем являлась их узкая специализация, жесткая связь между программным и информационным обеспечением. В связи с этим, программное обеспечение не являлось универсальным, не было возможности его использования для различных технологических процессов. Поэтому появилась необходимость разработки САПР для различных технологических процессов, но для данного периода времени это было очень дорого. Учитывая основные недостатки комплексных средств САПР второго поколения, при разработке САПР третьего поколения было четко разделено информационное и программное обеспечение. Это позволило унифицировать САПР и дало возможность применения стандартных комплексных средств (КС САПР) в различных отраслях промышленности. Несомненно, это был существенный рывок для развития науки и технологий. И, наконец, САПР четвертого поколения, разработанные на стыке смены тысячелетий, отличаются гибкостью программного обеспечения, интеграцией решаемых задач, универсальностью и большими возможностями технического обеспечения, что позволяет применять их практически в любых отраслях промышленности. Цели создания и задачи В рамках жизненного цикла промышленных изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства. Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая: сокращения трудоёмкости проектирования и планирования; сокращения сроков проектирования; сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию; повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования; сокращения затрат на натурное моделирование и испытания. Достижение этих целей обеспечивается путём: автоматизации оформления документации; информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений; использования технологий параллельного проектирования; унификации проектных решений и процессов проектирования; повторного использования проектных решений, данных и наработок; стратегического проектирования; замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием; повышения качества управления проектированием; применения методов вариантного проектирования и оптимизации. |