Системи автоматизованого проектування і креслення

Будь-який промисловий виріб(наприклад, автомобіль, підшипник, рейка і так далі) має два вигляду існування: усередині підприємства(від проектування до виготовлення) і поза ним(з моменту реалізації і до закінчення терміну експлуатації в конкретних умовах). Очевидно, що перш ніж виготовити деякий матеріальний об'єкт(той же автомобіль, підшипник, рейка т. д.), проектувальник(конструктор) повинен наочно зображувати цей об'єкт, який предметно ще не існує, а являється доки лише продуктом його інтелектуальної діяльності. Іншими словами, проектно-конструкторский процес визначає майбутній виріб, необхідність появи якого обумовлена об'єктивними передумовами. Технічна творчість тісно пов'язана і з наукою, і з виробництвом. Конструктор зобов'язаний знати і використати дані основних фізичних, математичних і інших наукових дисциплін, повинен враховувати можливості сучасного виробництва. Крім того, технічна творчість у функціонально-естетичному плані пов'язана з мистецтвом, оскільки конструктор зобов'язаний забезпечити своєму виробу сучасний дизайн.

Проектно-конструкторскую діяльність в найзагальнішому вигляді можна умовно розділити:

- на проектування - творче визначення майбутнього технічного пристрою або технологічного методу, при якому розрахунками, ескізами або експериментально робиться попереднє опрацювання;

- результат - обгрунтування для подальшого конструювання пристрою плі розробки методу;

- конструювання - визначення за допомогою зображення задуму технічного пристрою;

- результат - отримання креслень нового виробу або нового

технологічного процесу.

Конструювання, у свою чергу, розділяється на два види діяльності: ескізне проектування і оформлення. При ескізному проектуванні(як правило, з використанням прототипів) визначається принцип дії виробу, що розробляється, а при оформленні виконується повний комплект документації для його виготовлення.

Абревіатура - Системи Автоматизованого Проектування - уперше була використана основоположником цього наукового напряму Айвеном Сазсрлендом(Массачусетський технологічний інститут). САПР охоплюють увесь спектр проблем, пов'язаних з проектною діяльністю(графічних, аналітичних, економічних, ергономічних, естетичних...).

Очевидно, що в умовах жорсткої конкуренції колектив будь-якого підприємства зацікавлений в скороченні термінів від ідеї до запуску у виробництво нових виробів, в оптимізації виробничих процесів, в споживчих якостях виробів(надійності, безпеці, естетичності), що випускаються, і, нарешті, в їх реалізації. Перший етап від ідеї до запуску у виробництво" - самий трудомісткий, оскільки тут, окрім втілення ідеї в доступну для усіх форму інформації, необхідно передбачити і технологічність, і надійність, і безпеку. Тільки використання САПР дозволяє в значній мірі скоротити тривалість цього етапу, тому що до можливостей САПР відносяться:

- швидше виконання креслень.

Конструктор, що використовує САПР, може виконувати креслення в середньому в три рази швидше, ніж працюючи за кульманом. Така робота прискорює процес проектування в цілому, дозволяє у більше стислі терміни випускати продукцію і швидше реагувати на ринкову кон'юнктуру;

- підвищення точності виконання креслень.

Точність креслення, виконаного вручну, визначається гостротою зору конструктора і товщиною грифеля олівця. На кресленні, побудованому за допомогою програмних засобів, місце будь-якої точки визначене точно, а для детальнішого перегляду елементів креслення є засіб, що дозволяє збільшити будь-яку частину цього креслення. Окрім цього САПР забезпечує конструктора ще багатьма спеціальними засобами, недоступними при ручному кресленні;

- підвищення якості виконання креслень.

Якість зображення на звичайному кресленні повністю залежить від майстерності конструктора, тоді як друкувальні пристрої викреслюють високоякісні лінії і тексти незалежно від індивідуальних здібностей людини. Крім того, більшість зроблених вручну креслень мають неохайний вигляд із-за частого стирання лінії. Програмні засоби будь-який САПР дозволяють швидко стерти зайві лінії без яких-небудь наслідків для кінцевого креслення;

- можливість багатократного використання креслення.

Побудову зображення усього креслення або його частини можна зберегти для подальшої роботи. Звичайно це корисно тоді, коли до складу креслення входять складові, що мають однакову форму. Збережене креслення може бути використане для подальшого проектування;

- прискорення розрахунків і аналізу при проектуванні.

Нині існує велика різноманітність програмного забезпечення, яке дозволяє виконувати практично усі проектні розрахунки;

- високий рівень проектування.

Потужні засоби комп'ютерного моделювання(наприклад, метод кінцевих елементів) дозволяють проектувати нестандартні геометричні моделі, які можна швидко модифікувати і оптимізувати, що дозволяє понизити загальні витрати до такої міри, яка раніше була недосяжна із-за великих витрат часу;

- скорочення витрат на удосконалення.

Засоби імітації і аналізу, включені в САПР, дозволяють різко скоротити витрати часу і засобів на дослідження і удосконалення прототипів, які є дорогими етапами процесу проектування;

- інтеграція проектування з іншими видами діяльності.

Інтегрована обчислювальна мережа з високоякісними засобами комунікації забезпечує САПР тіснішою взаємодією з іншими інженерними підрозділами. Конструктор повинен досконально знати правила оформлення креслярсько-графічної документації (Гости ЕСКД), вільно володіти програмними засобами, необхідними для роботи, і мати уявлення про склад і можливості свого автоматизованого робочого місця (АРМ). Нині вже отримали досить широке поширення так звані системи проектування "високого рівня", такі як Pro/ENGINEER(США), EUCLID QUANUM Франція), до них також слід віднести і T - FLEX CAD, СПРУТ(Росія). До систем "Середнього рівня" можна віднести Mechanical Desktop(фірма Autodesk), SolidWorks 96(фірма SolidWorks) та ін. Нарешті, системи "Низького рівня" - AutoCAD, MiniCAD (США), КОМПАС(фірма АСКОН, Росія). Необхідно відмітити, що приведена градація названих систем дуже умовна. Строго кажучи, системи низького рівня до САПР ніякого відношення не мають. Це графічні редактори, призначені для автоматизації інженерно-графічних робіт, спільно з комп'ютером і монітором є "електронним кульманом", тобто хороший інструмент для виконання конструкторської документації. Процес проектування можна розділити на ряд етапів або видів діяльності, причому порядок їх опису не має значення, оскільки на практиці постійно відбувається перехід від Нарешті, системи "Низького рівня" - AutoCAD, MiniCAD(США), КОМПАС(фірма АСКОН, Росія). Необхідно відмітити, що приведена градація названих систем дуже умовна. Строго кажучи, системи низького рівня до САПР ніякого відношення не мають. Це графічні редактори, призначені для автоматизації інженерно-графічних робіт, спільно з комп'ютером і монітором є "електронним кульманом", тобто хороший інструмент для виконання конструкторської документації. Процес проектування можна розділити на ряд етапів або видів діяльності, причому порядок їх опису не має значення, оскільки на практиці постійно відбувається перехід від одного виду діяльності до іншого без очевидних пріоритетів. В основному можна виділити наступні види діяльності:

- створення - можливість виконувати проекційні креслення нових виробів, які доки не існують;

- редагування - можливість вносити зміни в креслення виробу, що розробляються, у міру їх виникнення;

- розрахунки - на рівні типових розрахунків деталей машин;

- вибір - ухвалення рішення, по якому шляху направити розробку проекту на шкоду іншим варіантам на основі технічних даних(наприклад, креслень прототипів виробів, розрахунків і тому подібне);

- пошук - робота з архівами(сюди входить пошук вже існуючих рішень, ознайомлення з історією видозміни виробу...), причому круг вибору і пошуку, як правило, обмежений прототипами конкретної галузі. Здавна креслення виконується з використанням креслярських інструментів(лінійки, трикутника, циркуля і тому подібне) на планшеті (столі, креслярською дошці). Точність виконання креслення залежить від кваліфікації конструктора і гостроти його зору. Поступово з'являються всілякі пристосування для полегшення праці конструктора. Одно з них - кульман: креслярська дошка з регулюванням нахилу, забезпечена пантографом, що дозволяє переміщати плоскопаралельний дві взаємно перпендикулярні лінійки. В цьому випадку точність креслення залежить ще і від налаштування кульмана. Методика ж виконання графічного документу в тому і іншому випадку однакова. Ця ж методика застосовна і при використанні комп'ютера, який забезпечує окрім точності побудов ще і важко виробничі зручності, що перераховують. Недаремно комп'ютер, забезпечений яким-небудь графічним редактором, називають "електронним кульманом".