Конструирование и САПР

Важным направлением развития различных отраслей промышленности является автоматизированное проектирование. В настоящее время для создания новых объектов в машиностроении, химической, энергетической, строительной деятельности широко применяются различные САПР (система автоматизированного проектирования).

В соответствии с направлением и типами объектов проектирования САПР разделяют на САПР изделий машиностроения, приборостроения, объектов строительства, технологических процессов.

В какой бы технической сфере не применялись автоматизированные средства проектирования, они включают в себя такие элементы как работа с чертежами, двух- или трехмерное моделирование объектов, прочностные расчеты необходимых конструкций, компоновку и формирование чертежной документации в соответствии со стандартами.

Так, при создании новых электронных приборов используются автоматизированные системы проектирования печатных плат, которые в автоматическом режиме размещают детали, чертят необходимые токопроводящие дорожки на плате, чтобы затем такую плату изготовить.

Ни один новый самолет, электровоз, станок или автомобиль не может быть сделан без конструкторской и технологической документации. Разработка конструкторских решений ведется на основе применения конструкторских систем автоматизированного проектирования, такие системы называются CAD-системами (Computer Aided Design). Здесь значительную роль играет графическая часть — электронные системы черчения, — которая позволяет создавать чертежи деталей, сборочных единиц и изделий в строгом соответствии со стандартами конструкторской документации.

Создание технологического процесса производства этого объекта производится с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов — САМ-систем (Computer Aided Manufacturing). Эти системы позволяют рассчитать что, в какой последовательности и с помощью каких инструментов делать, чтобы реально сделать этот объект наиболее эффективным образом и в соответствии со стандартами изготовления.

В соответствии с существующей в России системой стандартов САПР делятся на группы по типу объектов проектирования (машиностроение, приборостроение, строительство и т.п.), по сложности объекта проектирования (простые объекты, средней сложности, сложные и т.д.), по уровню автоматизации проектирования, комплексности автоматизации проектирования, некоторым другим показателям. Одной из наиболее известных зарубежных систем автоматизации проектирования является САПР «AUTOCAD» фирмы Autodesk, а одной из наиболее известных отечественных систем автоматизации проектирования, применяемой в машиностроении, является САПР «КОМПАС» фирмы «Аскон», включающая в себя все необходимые компоненты CAD/САМ систем.

В отличие от КОМПАСа AutoCad является более гибкой системой, но в то же время и наиболее сложной, так как возможности AutoCad позволяют его применять в разных областях проектирования. Это будет рассмотрено позже.

САПР AutoCad 2004

Сначала AutoCAD была предназначена только для операционной системы MS DOS. В те далекие времена пользователи лишь вводили текстовые команды, никаких панелей инструментов и диалоговых окон тогда еще не было. Затем компания Autodesk перенесла AutoCAD во многие графические операционные системы, включая Macintosh, Windows и несколько разновидностей UNIX. Сейчас компания Autodesk разрабатывает AutoCAD только для Microsoft Windows. Версия AutoCAD 2004 работает с Windows XP, 2000 и NT 4.0. Программа AutoCAD далеко не самая легкая для изучения, но постепенно она становится все более ясной и последовательной. Она хорошо интегрирована в среду Windows, однако время от времени мы все же будем натыкаться на рудименты MS DOS (особенно это касается командной строки).

Программа AutoCAD существует уже довольно долго — с 1982 года. Начиналась она как попытка перехода от систем автоматизированного проектирования на основе чрезвычайно дорогих мэйнфреймов и мини-компьютеров, стоивших десятки тысяч долларов, к программам, работающим на относительно недорогих микрокомпьютерах, стоивших тогда несколько тысяч долларов.

AutoCAD — это, во-первых и прежде всего, программа для создания чертежей. Чертежи, проводимые с помощью AutoCAD, должны удовлетворять стандартам, установленным давным-давно для "синек" и других весьма своеобразных видов чертежной продукции, которые традиционно выполнялись вручную и зачастую создаются так и поныне. Капиталовложения в технологию AutoCAD определенно выше, чем расходы на карандаши и бумагу; да и цикл обучения более продолжителен: вы должны освоить и компьютер, и саму систему AutoCAD.

Вот решающие доводы в пользу применения AutoCAD вместо карандаша и бумаги:

Точность. Если AutoCAD правильно настроена, то рисовать линии, окружности и другие фигуры с точными размерами гораздо проще в AutoCAD, нежели на бумаге.
Простота внесения изменений. Чертежи намного легче исправлять на экране компьютера, чем на бумаге. Во всяком случае после изменений, сделанных в AutoCAD, на чертеже не остается ворса и пыли от ластика и пятен от карандашного графита.
Производительность. С помощью программы AutoCAD чертежные работы выполняются значительно быстрее, чем вручную, особенно в тех случаях, когда один чертеж содержит несколько одинаковых фрагментов (например, чертеж многоэтажного здания). С другой стороны, для выполнения подобных манипуляций в программе AutoCAD необходим соответствующий уровень подготовки и некоторый опыт работы. Поэтому не удивляйтесь, если работа в AutoCAD пойдет не так быстро, как хотелось бы, даже если вы опытный чертежник и достигли совершенства, орудуя карандашом на бумаге.

Теперь, когда трудно оспорить преимущества автоматизированного черчения по сравнению с черчением вручную (с помощью карандаша и бумаги), естественно задаться вопросом: почему в состязании победила именно AutoCAD? Можно ответить так: AutoCAD стала колыбелью целой индустрии программно-технических продуктов. Компания Autodesk помогла этому процессу, наряду с безмерным числом других достижений создав ряд программных интерфейсов к AutoCAD, которые стали использоваться независимыми компаниями дня разработки собственных приложений. Одни из этих продуктов добились признания, другие пребывают в безвестности, но суть в том, что Autodesk зорко следит за возможностями расширения AutoCAD. (Некоторые приложения, созданные независимыми компаниями, настолько хороши, что Autodesk приобретает их, а затем выпускает в качестве очередной версии AutoCAD.) Каждый новый программный интерфейс стимулирует издание книг, появление обучающих курсов, разработку дополнительных программ, даже возникновение новых идей и подходов. В итоге, если сравнивать "законченные продукты", т.е. не только программное ядро, такое как AutoCAD, но и все дополнения, расширения, обучающие курсы, книги и т.д., то системе AutoCAD просто не с чем и не с кем состязаться.

Как и все программы, САПР AutoCad имеет свои достоинства и недостатки.

К недостаткам можно отнести:

Никаких старых Windows! Версия AutoCAD 2004 несовместима со старыми версиями Windows, такими, как Windows 98 или Me. На вашем компьютере должна быть установлена Windows XP (Professional или Home), Windows 2000 или Windows NT 4.0 (с пакетом обновления NT Service Pack 6a).
Совместимость файлов DWG. В версии AutoCAD 2004 используется новый формат файлов DWG. Предыдущие версии AutoCAD не могут открыть их. Создать файл DWG для пользователей AutoCAD 2000 или 2002 (но не AutoCAD Release 14 и более ранних версий) можно с помощью команды Save As... (Сохранить как...).
Совместимость приложений. Если вы используете приложения независимых компаний с предыдущей версией AutoCAD, то скорее всего с AutoCAD 2004 эти приложения не заработают. Наверняка не заработают приложения, созданные с помощью программных интерфейсов ARX (AutoCAD Runtime'Extension) и VBA (Visual Basic for Applications).
Повышенные требования к компьютеру. Для программы AutoCAD 2004 компания Autodesk рекомендует следующие характеристики компьютера: процессор Pentium III с тактовой частотой 500 МГц (или лучший процессор), минимум 128 Мбайт оперативной памяти, экран с разрешением 1024x768, свободные 300 Мбайт на жестком диске и соединение с Internet.

Достоинствами САПР AutoCAD являются:

Более чистый и целесообразный интерфейс, особенно если вы запускаете AutoCAD и создаете новый чертеж.
Автоматическое сжатие файлов, благодаря которому размеры файлов DWG уменьшились приблизительно на 10-50%, а время их загрузки почти не изменилось.
Отступы текста и постоянные отступы. Наконец-то мы можем создавать с помощью AutoCAD нумерованные и маркированные списки.
Многочисленные усовершенствования перекрестных ссылок, включая простой способ их открытия для редактирования, более разумные маршруты, извещения об изменениях перекрестных ссылок, утилита управления перекрестными ссылками и т.д.
Усовершенствованные инструменты поддержки стандартов.
Чудесное воскресение популярных в свое время инструментов Express, поставлявшихся в AutoCAD Release 14 и 2000, однако исчезнувших в AutoCAD 2000i и 2002.

Компания Autodesk на основе AutoCAD создала целое семейство узкоспециализированных надстроек и включила их в полную версию продукта. К таким надстройкам относятся:

Autodesk Architectural Desktop (архитектурные проекты);
Autodesk Building System (конструирование механических, электрических и водопроводных систем);
Autodesk Mechanical Desktop (конструирование механических устройств с дополнительными возможностями трехмерного моделирования);
Autodesk Map (картография);
AutoCAD Land Desktop (земельные участки);
Autodesk Survey (наблюдения);
Autodesk Civil Design (гражданское строительство).

В настоящее время используется новая версия САПР AutoCAD 2006.

Конструирование и САПР