Технології комп’ютерного проектування

технологій при проектуванні
2. Визначення CAD, CAM і CAE
3. Сценарій інтеграції

проектування і виробництва засобами спільної бази даних.
4. Реальний приклад використання САПР в розробці продукту

виконуватися наступні умови:
Краща якість
Нижча вартість
Менший час на проектування і створення

швидкодія, можливості зручного графічного інтерфейсу для того, щоб автоматизувати і

пов’язати між собою задачі проектування і виробництва, які раніше були виснажливі і не пов’язані між собою.

комп’ютерних технологій:
технології автоматизованого проектування (computer-aided design - CAD);
технології автоматизованого

виробництва (computer-aided manufacturing - CAM);
технології автоматизованої розробки або конструювання (computer-aided engineering - CAE).

розглянути різні задачі і операції, які доводиться вирішувати і виконувати

в процесі розробки і виробництва продукту. Всі задачі, разом, називаються життєвим циклом продукту (product cycle).

концептуалізація)
Результатом синтезу є концептуальний проект продукту у формі ескізу
На

цьому етапі основні фінансові вкладення, необхідні для реалізації продукту, а також визначається його функціональність.
Більшість інформації від процесу синтезу є якісною, а отже незручною для комп’ютерної обробки.

проект аналізується і оптимізується – в процесі аналізу.
Типові приклади аналізу

– аналіз напружень (перевірка міцності), контроль зіткнень механізму, кінематичний
Для оцінки моделі можуть виготовлятися прототипи. Якщо оцінка проекту не задовольняє вимоги, то описаний процес розробки повторюється знову. Якщо результат оцінки задовільний, починається підготовка проектної документації, до якої відносяться креслення, звіти і списки матеріалів. Креслення зазвичай копіюються, а копії передаються на виробництво.

продукту і задавання їх параметрів.
Проектування 0бладнання, вибір матеріалів і програми

для обладнання. Інші специфічні вимоги – конструкції зажимів і кріплень деталей. Потрібен значний досвід.
Після технологічної підготовки – випуск готової продукції, тестування деталей, складання, маркування і відвантаження.

і CAE технології?

справляються з інформацією, що має кількісний вимір, але обробка якісної

інформації – проблемна. Зважаючи на це комп‘ютери не можуть широко застосовуватися в підпроцесі синтезу.

Але навіть на цьому етапі розробник може, наприклад, за допомогою комерційних баз даних успішно збирати важливу для аналізу здійснюваності інформацію, а також користуватися даними з каталогів.

Важко уявити використання комп'ютера в процесі концептуалізації проекту, тому що комп'ютер не є потужним засобом для інтелектуальної творчості.

концептуалізації комп'ютер може зробити свій внесок, забезпечуючи ефективність створення різних

концептуальних проектів. Корисними можуть виявитися засоби параметричного і геометричного моделювання, а також програми в системах автоматизованої розробки креслень (computer-aided drafting).

концептуалізації комп'ютер може зробити свій внесок, забезпечуючи ефективність створення різних

концептуальних проектів. Корисними можуть виявитися засоби параметричного і геометричного моделювання, а також програми в системах автоматизованої розробки креслень (computer-aided drafting).

Система геометричного моделювання (geometric modelling system) – це тривимірний еквівалент системи автоматизованої розробки креслень, тобто програмний пакет, що працює з трьохвимірними, а не плоскими об’єктами.

фазі проектування цінність комп’ютерів проявляється по-справжньому. Існує велика кількість пакетів

для аналізу напружень, контролю зіткнень і кінематичного аналізу.

Ці програмні пакети відносяться до засобів автоматизованого конструювання (CAE). Головна проблема їх використання – необхідність формування аналітичної моделі (Концепт абстрагується).

зазвичай вимагають, щоб досліджувана структура була представлена у вигляді об’єднання

зв’язаних сіток, які розділяють об’єкт на окремі ділянки, зручні для комп’ютерної обробки.
Якщо аналітичний пакет може генерувати решітку автоматично, то людині залишається лише задати границі абстрактного об’єкту.
Процес створення сітки називається моделюванням методом скінченних елементів (finite-element modeling).
Моделювання цим методом включає в себе також задавання граничних умов і зовнішніх навантажень

проекту

Якщо для оцінки проекту потрібен прототип, ми можемо швидко сконструювати

його за заданим проектом за допомогою програмних пакетів, що генерують код для машини швидкого прототипування. Такі пакети вважаються програмами для автоматизованої підготовки виробництва (CAM). Форма прототипу повинна бути визначена заздалегідь в наборі вхідних даних. Дані, що визначають форму, одержуються в результаті геометричного моделювання.

проекту

Якщо для оцінки проекту потрібен прототип, ми можемо швидко сконструювати

його за заданим проектом за допомогою програмних пакетів, що генерують код для машини швидкого прототипування. Такі пакети вважаються програмами для автоматизованої підготовки виробництва (CAM). Форма прототипу повинна бути визначена заздалегідь в наборі вхідних даних. Дані, що визначають форму, одержуються в результаті геометричного моделювання.

Швидке прототипування – зручний спосіб конструювання прототипу, але ще зручніше користуватися віртуальним прототипом, який часто називають «цифровою копією» (digital mock-up) і дозволяє отримати настільки ж корисні відомості.

проекту

Якщо для оцінки проекту потрібен прототип, ми можемо швидко сконструювати

його за заданим проектом за допомогою програмних пакетів, що генерують код для машини швидкого прототипування. Такі пакети вважаються програмами для автоматизованої підготовки виробництва (CAM). Форма прототипу повинна бути визначена заздалегідь в наборі вхідних даних. Дані, що визначають форму, одержуються в результаті геометричного моделювання.

Швидке прототипування – зручний спосіб конструювання прототипу, але ще зручніше користуватися віртуальним прототипом, який часто називають «цифровою копією» (digital mock-up) і дозволяє отримати настільки ж корисні відомості.
Побудова цифрової копії називається віртуальне прототипування.

процесу розробки – підготовка проектної документації. Використовуються системи підготовки робочих

креслень. Здатність цих систем працювати з файлами дозволяє систематизувати зберігання і забезпечити зручність документів.
На стадії виготовлення: планування випуску, проектування і виготовлення нових інструментів, замовлення матеріалів і програмування машин з ЧПУ, контроль якості і упаковка.
Програма автоматизованої технологічної підготовки (computer-aided process planning - CAPP) – відноситься до CAM
Повністю автоматичних систем технологічної підготовки не існує.
Існують програмні пакети, які генерують код для верстатів з ЧПУ.

автоматизованого виробництва відносять програмні пакети, що керують рухом роботів при

складанні компонентів і переміщенні їх між операціями, а також пакети, що дозволяють програмувати координатно-вимірювальну машину, яка використовується для перевірки продукту.

CAD) представляє собою технологію, яка полягає у використанні комп’ютерних систем

для полегшення створення, вимірювання, аналізу і оптимізації проектів.
Таким чином, будь-яка програма, що працює з комп’ютерною графікою, як і будь-яка програма, що використовується в інженерних розрахунках, відноситься до систем автоматизованого проектування.
До CAD-програм відносять від геометричних програм до програм аналізу і оптимізації.
В деякій мірі можна віднести програми для аналізу допусків, моделювання методом скінченних елементів і візуалізації результатів аналізу.

конструкції (деталі механізму, архітектурні елементи, електронні схеми, плани споруд і

т.д.).
Геометрія визначає всі наступні етапи життєвого циклу продукту.
Геометрія, визначена в цих системах, може використовуватися в якості основи для подальших операцій в системах CAE і CAM.
Системи автоматизованої розробки робочих креслень і системи геометричного моделювання є найбільш важливими компонентами автоматизованого проектування.

технологія, яка полягає у використанні комп’ютерних систем для планування, керування

і контролю операцій виробництва через прямий чи побічний інтерфейс з виробничими ресурсами підприємства.
Можна відмітити ЧПУ (NC – numerical control) верстатів. ЧПУ полягає у використанні запрограмованих команд для керування верстатом.
Важливим елементом є програмування роботів. Роботи можуть встановлювати інструменти і деталі, виконувати зварювання, переміщення обладнання і деталей по цеху.
Планування обробки схожих деталей.
Комп’ютер може виявляти необхідність замовлення матеріалів і покупних деталей – планування технічних вимог до матеріалу (material requirements planning - MRP).

це технологія, яка полягає у використанні комп’ютерних систем для аналізу

геометрії CAD, моделювання і вивчення поведінки продукту для вдосконалення і оптимізації його конструкції.
Засоби CAE можуть здійснювати багато різних варіантів аналізу. Програми для кінематичних розрахунків, наприклад, здатні визначити траєкторії руху і швидкості ланок в механізмах, використовуватися для визначення навантажень. Програми верифікації і аналізу логіки і синхронізації імітують роботу складних електронних ланок.
З методів комп’ютерного аналізу найчастіше використовується FEM (finite-element method). Для розрахунку напруження, деформації, теплообміну, розподілу магнітного поля, моделювання потоків рідин.

полягають в автоматизації і підвищенні ефективності конкретних стадій життєвого циклу

продукту.
Розвиваючись незалежно ці системи ще не до кінця реалізували потенціал інтеграції проектування і виробництва. Для вирішення цієї проблеми була запропонована нова технологія, що отримала назву комп'ютеризованого інтегрованого виробництва (computer-integrated manufacturing - CIM).

фази розробки і виготовлення шафи для аудіосистеми.
В технічних умовах вказано,

що шафа повинна мати 4 полиці: одна для програваса дисків, одну – для програвання аудіокасет, одну для радіоприймача і одну для зберігання компакт-дисків.
Ймовірно, розробник зробить багато ескізів конструкції, перш ніж прийде до варіанту на рисунку.

цьому етапі розробник може використовувати автоматизовану систему розробки креслень (якщо

задача вирішується у двох вимірах) або систему геометричного моделювання (у випадках трьох вимірів).
Концептуальний проект може бути відправлений електронною поштою у відділ маркетингу, щоб отримати відгук. Взаємозв'язок відбувається через комп'ютерну мережу. Інформація про концепт зберігається в базі даних. Туди ж потрапляють відомості про конфігурацію мебелі (в нашому випадку вертикальне зберігання компонентів аудіосистеми один над одним), кількості полиць, розміщенні полиць. Всі особливості проекту впорядковуються і поміщаються в базу.

етап – визначення розмірів шафи. З врахуванням розмірів існуючих моделей

аудіопристроїв. Потрібно отримати відомості про їх розміри. Можна взяти в каталозі або БД постачальників.
Розробник повинен вибрати матеріал. На основі свого досвіду. Потрібно врахувати властивості матеріалу – з бази даних.
Далі – визначення товщини полиць, дверей і бокових стінок. Товщина повинна забезпечити достатню міцність. Розрахунок можна здійснити методом скінченних елементів. Вихідні дані - навантаження створюється масою виробів – з бази даних.

закінчення концептуалізації, аналізу і оптимізації розробник переходить до роботи над

проектною документацією, що описує шафу до найдрібніших подробиць. Створюються креслення в системі розробки креслень. Креслення поміщаються в БД.
З заготовки вирізаються деталі. Найефективніша конфігурація – в БД, дані використовуються для подальшого створення коду для ЧПУ.
Деталі збираються роботами, програмуються автоматично, інформація береться з БД.

вигляд сценарію інтеграції CAD, CAM і CAE.

виготовити передню панель мобільного телефону
Уявімо, що ми виконали концептуальне проектування

в системі CAD,

Pro/Mesh

заповнить заглиблення форми.
Розподіл часу заливки форми деталі

допомогою
системи геометричного моделювання

схем, обладнання, транспорту;
архітектурно-будівельна частина – розрахунок і проектування металевих і

залізобетонних конструкцій;
санітарно-технічні системи – проектування теплопостачання, опалення і вентиляції виробничих і адміністративних корпусів, а також водопостачання і каналізації;
електротехнічні системи – розрахунок і проектування електропостачання, електросилового устаткування, світлотехнічної частини проектів, телемеханізації електропостачання;
гідротехнічні спорудження – розрахунок і проектування напірного і безнапірного гідротранспорту відвальних хвостів, стійкості укосів хвостосховищ;
системи автоматизації – розробка схем зовнішніх з’єднань, електричних і трубних проводок щитів автоматики;
кошторисна частина – складання локальних і зведених кошторисів, відомостей матеріалів, специфікацій, комплектація обладнання.

забезпечення - мовне забезпечення
Технічне забезпечення — пристрої введення, обробки і виведення

даних, засоби підтримкиархіву проектних рішень, пристрої передачі даних;
Інформаційне забезпечення;
Програмне забезпечення — інформаційна база САПР, автоматизовані банки даних, системи керування базами даних (СКБД)
Методичне забезпечення;
Організаційне забезпечення.