Реферат Обзор современных САЕ. Обзор современных саесистем
 Скачать 112 Kb.
|
|
Обзор современных САЕ-систем Содержание Введение…………………………………………………………………………..3
Заключение……………………………………………………………………..12 Список литературы……………………………………………………………14 Введение За последние годы CAD/CAM/CAE-системы прошли путь от сравнительно простых чертежных приложений до интегрированных программных комплексов, обеспечивающих единую поддержку всего цикла разработки, начиная от эскизного проектирования и заканчивая технологической подготовкой производства, испытаниями и сопровождением. Современные CAD/CAM/CAE-системы не только дают возможность сократить срок внедрения новых изделий, но и оказывают существенное влияние на технологию производства, позволяя повысить качество и надежность выпускаемой продукции (повышая, тем самым, ее конкурентоспособность.1 В данной работе дан обзор современных САЕ-систем, кратко рассмотрена история развития САЕ-систем и проведена их классификация. ____________________ 1 Горобцов А.С. Анализ методов компиляторной оптимизации модельного кода САЕ системы ФРУНД./ ВолгГТУ, 2008г.-с. 5 1. Общие сведения о CAD/CAM/CAE-системах CAE (англ. Computer-aidedengineering) — общее название для программ или программных пакетов, предназначенных для инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов. Расчётная часть пакетов чаще всего основана на численных методах решения дифференциальных уравнений. Современные системы автоматизации инженерных расчётов (CAE) применяются совместно с CAD-системами (зачастую интегрируются в них, в этом случае получаются гибридные CAD/CAE-системы). CAE-системы — это разнообразные программные продукты, позволяющие при помощи расчётных методов (метод конечных элементов, метод конечных разностей, метод конечных объёмов) оценить, как поведёт себя компьютерная модель изделия в реальных условиях эксплуатации. Помогают убедиться в работоспособности изделия, без привлечения больших затрат времени и средств. 1 ____________________ 1 Горобцов А.С. Анализ методов компиляторной оптимизации модельного кода САЕ системы ФРУНД./ ВолгГТУ, 2008г.-с. 31 2. История развития мирового рынка CAD/CAM/CAE-систем Историю развития рынка CAD/CAM/CAE-систем можно достаточно условно разбить на три основных этапа, каждый из которых длился, примерно, по 10 лет. Первый этап начался в 70-е гг. В ходе его был получен ряд научно-практических результатов, доказавших принципиальную возможность проектирования сложных промышленных изделий. Во время второго этапа (80-е гг.) появились и начали быстро распространяться CAD/CAM/CAE-системы массового применения. Третий этап развития рынка (с 90-х гг. до настоящего времени) характеризуется совершенствованием функциональности CAD/CAM/CAE-систем и их дальнейшим распространением в высокотехнологичных производствах (где они лучше всего продемонстрировали свою эффективность). На начальном этапе пользователи CAD/CAM/CAE-систем работали на графических терминалах, присоединенных к мэйнфреймам производства компаний IBM и Control Data, или же мини-ЭВМ PDP/11 (от Digital Equipment Corporation) и Nova (производства Data General). Большинство таких систем предлагали фирмы, продававшие одновременно аппаратные и программные средства (в те годы лидерами рассматриваемого рынка были компании Applicon, Auto-Trol Technology, Calma, Computervision и Intergraph). У мэйнфреймов того времени был ряд существенных недостатков. Например, при разделении системных ресурсов слишком большим числом пользователей нагрузка на центральный процессор увеличивалась до такой степени, что работать в интерактивном режиме становилось трудно. Но в то время пользователям CAD/CAM/CAE-систем ничего, кроме громоздких компьютерных систем с разделением ресурсов (по устанавливаемым приоритетам), предложить было нечего, т.к. микропроцессоры были еще весьма несовершенными. По данным Dataquest, в начале 80-х гг. стоимость одной лицензии CAD-системы доходила до $90000. Развитие приложений для проектирования шаблонов печатных плат и слоев микросхем сделало возможным появление схем высокой степени интеграции (на базе которых и были созданы современные высокопроизводительные компьютерные системы). В течение 80-х гг. был осуществлен постепенный перевод CAD-систем с мэйнфреймов на персональные компьютеры (ПК). В то время ПК работали быстрее, чем многозадачные системы, и были дешевле. По данным Dataquest, к концу 80-х гг. стоимость CAD-лицензии снизилась, примерно, до $20000. Cледует сказать, что в начале 80-х гг. произошло расслоение рынка CAD-систем на специализированные секторы. Электрический и механический сегменты CAD-систем разделились на отрасли ECAD и MCAD. Разошлись по двум различным направлениям и производители рабочих станций для CAD-систем, созданных на базе ПК: •часть производителей сориентировалась на архитектуру IBM PC на базе микропроцессоров Intel х86; •другие производители предпочли ориентацию на архитектуру Motorola (ПК ее производства работали под управлением ОС Unix от AT&T, ОС Macintosh от Apple и Domain OS от Apollo). Производительность CAD-систем на ПК в то время была ограничена 16-разрядной адресацией микропроцессоров Intel и MS DOS. Вследствие этого, пользователи, создающие сложные твердотельные модели и конструкции, предпочитали использовать графические рабочие станции под ОС Unix с 32-разрядной адресацией и виртуальной памятью, позволяющей запускать ресурсоемкие приложения. К середине 80-х гг. возможности архитектуры Motorola были полностью исчерпаны. На основе передовой концепции архитектуры микропроцессоров с усеченным набором команд (Reduced Instruction Set Computing RISC) были разработаны новые чипы для рабочих станций под ОС Unix (например, Sun SPARC). Архитектура RISC позволила существенно повысить производительность CAD-систем. С середины 90-х гг. развитие микротехнологий позволило компании Intel удешевить производство своих транзисторов, повысив их производительность. Вследствие этого появилась возможность для успешного соревнования рабочих станций на базе ПК с RISC/Unix-станциями. Системы RISC/Unix были широко распространены во 2-й половине 90-х гг., и их позиции все еще сильны в сегменте проектирования интегральных схем. Зато сейчас ОС MS Windows NT и MS Windows 2000 практически полностью доминируют в областях проектирования конструкций и механического инжиниринга, проектирования печатных плат и др. По данным Dataquest и IDC, начиная с 1997 г. рабочие станции на платформе Windows NT/Intel (Wintel) начали обгонять Unix-станции по объемам продаж. За прошедшие с начала появления CAD/CAM/CAE-систем годы стоимость лицензии на них снизилась до нескольких тысяч долларов (например, $6000 у Pro/Engineer).1 ____________________ 1 Шапочкин Е.А. Оптимизирующие преобразования программного кода САЕ-систем. Е.А. Шапочкин, А.С. Горобцов // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. V всерос. Н.-пр. конф., Камышин, 4-6 дек. 2008 г. В 3т. Т.2 / КТИ (филиал) ВолгГТУ [и др.].- Камышин, 2008. – с. 212-245 3.Обзор современных САЕ-систем. Наиболее распространённые CAE-системы:
Традиционно существует также деление CAD/CAM/CAE-систем на системы верхнего, среднего и нижнего уровней. Cледует отметить, что это деление является достаточно условным, т. к. сейчас наблюдается тенденция приближения систем среднего уровня (по различным параметрам) к системам верхнего уровня, а системы нижнего уровня все чаще перестают быть просто двумерными чертежно-ориентированными и становятся трехмерными. ____________________ 1 Шапочкин Е.А. Модуль предкомпиляторной оптимизации модельного кода САЕ системы ФРУНД / Е.А. Шапочкин, А.С. Горобцов // Каспийский инновационный форум: матер. Выступл. На конф. Молодых ученых и инноваторов «Инно-Каспий», 8-10 февр. 2009 г. / Астрахан. Гос. Ун-т [и др.]. – Астрахань, 2009. – с. 45-47 Примерами CAD/CAM-систем верхнего уровня являются:
В настоящее время на рынке широко используются два типа твердотельного геометрических ядра (Parasolid от фирмы Unigraphics Solutions и ACIS от Spatial Technology). Наиболее известными CAD/CAM-системами среднего уровня на основе ядра ACIS являются:
К числу CAD/CAM-систем среднего уровня:
CAD-системы нижнего уровня (например, AutoCAD LT, Medusa, TrueCAD, КОМПАС - ГРАФИК, БАЗИС и др.) применяются только при автоматизации чертежных работ.1 За почти 30-летний период существования CAD/CAM/CAE-систем сложилась их общепринятая международная классификация: •чертежно-ориентированные системы, которые появились первыми в 70-е гг. (и успешно применяются в некоторых случаях до сих пор). •системы, позволяющие создавать трехмерную электронную модель объекта, которая дает возможность решения задач его моделирования вплоть до момента изготовления. •системы, поддерживающие концепцию полного электронного описания объекта (EPD Electronic Product Definition). EPD это технология, которая обеспечивает разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжении всего жизненного цикла изделия, включая маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическую подготовку, производство, эксплуатацию, ремонт и утилизацию. При применении EPD-концепции предполагается замещение компонентно-центрического последовательного проектирования сложного изделия на изделие-центрический процесс, выполняемый проектно-производственными командами, работающими коллективно. Вследствие разработки EPD-концепции и появились основания для превращения автономных CAD-, CAM- и CAE-систем в интегрированные CAD/CAM/CAE-системы. В настоящее время крупнейшими разработчиками CAD/CAM-систем являются компании Parametric Technology Corporation (PMTC); Dassault Systemes (DASTY); Autodesk (ADSK); Unigraphics Solutions (UGS) и Structural Dynamics Research Corporation (SDRC). ________________ 1 Горобцов А.С. Анализ методов компиляторной оптимизации модельного кода САЕ системы ФРУНД./ ВолгГТУ, 2008г.-с. 5 Заключение По мнению ведущих мировых аналитиков, основными факторами успеха в современном промышленном производстве являются: сокращение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение качества. К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих выполнить эти требования, принадлежат так называемые CAD/CAM/CAE-системы (системы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа). CAD/CAM/CAE-системы занимают особое положение среди других приложений, поскольку представляют индустриальные технологии, непосредственно направленные в наиболее важные области материального производства. В настоящее время общепризнанным фактом является невозможность изготовления сложной наукоемкой продукции (кораблей, самолетов, танков, различных видов промышленного оборудования и др.) без применения CAD/CAM/CAE-систем. За последние годы CAD/CAM/CAE-системы прошли путь от сравнительно простых чертежных приложений до интегрированных программных комплексов, обеспечивающих единую поддержку всего цикла разработки, начиная от эскизного проектирования и заканчивая технологической подготовкой производства, испытаниями и сопровождением. Современные CAD/CAM/CAE-системы не только дают возможность сократить срок внедрения новых изделий, но и оказывают существенное влияние на технологию производства, позволяя повысить качество и надежность выпускаемой продукции (повышая, тем самым, ее конкурентоспособность). В частности, путем компьютерного моделирования сложных изделий проектировщик может зафиксировать нестыковку и экономит на стоимости изготовления физического прототипа. Даже для такого относительно несложного изделия, как телефон, стоимость прототипа может составлять несколько тысяч долларов, создание модели двигателя обойдется в полмиллиона долларов, а полномасштабный прототип самолета будет стоить уже десятки миллионов.1 _________________ 1 Шапочкин Е.А. Оптимизирующие преобразования программного кода САЕ-систем. Е.А. Шапочкин, А.С. Горобцов // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. V всерос. Н.-пр. конф., Камышин, 4-6 дек. 2008 г. В 3т. Т.2 / КТИ (филиал) ВолгГТУ [и др.].- Камышин, 2008. – с. 341-346 Список литературы 1. Горобцов А.С. Анализ методов компиляторной оптимизации модельного кода САЕ системы ФРУНД./ ВолгГТУ, 2008г.-с. 69-91 2. Шапочкин Е.А. Модуль предкомпиляторной оптимизации модельного кода САЕ системы ФРУНД / Е.А. Шапочкин, А.С. Горобцов // Каспийский инновационный форум: матер. Выступл. На конф. Молодых ученых и инноваторов «Инно-Каспий», 8-10 февр. 2009 г. / Астрахан. Гос. Ун-т [и др.]. – Астрахань, 2009. – с. 45-47 3. Шапочкин Е.А. Оптимизирующие преобразования программного кода САЕ-систем. Е.А. Шапочкин, А.С. Горобцов // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. V всерос. Н.-пр. конф., Камышин, 4-6 дек. 2008 г. В 3т. Т.2 / КТИ (филиал) ВолгГТУ [и др.].- Камышин, 2008. – с. 242 |