Класифікація CAD/CAM/CAE/PDM/PLM-систем

Класифікацію програмних додатків та засобів автоматизації САПР зазвичай виконують за галузевим призначенням, цільовим призначенням та 64 функціональними можливостями. Але будь-яка класифікація є в більшості випадків умовною. Отже, за галузевим призначенням виділяють наступні види САПР: MCAD (Mechanical Computer-Aided Design) – автоматизоване проєктування механічних пристроїв, приладо-машинобудівні САПР. Застосовуються в автомобілебудуванні, суднобудуванні, авіаційній та аерокосмічній промисловості з використанням параметричного проєктування на основі конструктивних елементів, технологій поверхневого та об’ємного моделювання. До таких САПР можна віднести SolidWorks, Autodesk Inventor, CATIA, NX тощо. EDA (Electronic Design automation) або ECAD (Electronic ComputerAided Design) – САПР електронних пристроїв, засобів радіоелектроніки, друкованих плат тощо. Найбільш відомі це Altium Designer, OrCAD. AEC CAD (Architecture, Engineering and Construction Computer-Aided Design) або CAAD (Computer-Aided Architecture Design) – САПР в галузі архітектури та будівництва, що використовуються для проєктування будівель, промислових об’єктів, доріг, мостів тощо. Наприклад, це Autodesk Architectural Desktop, Piranesi, ArchiCAD тощо. За цільовим призначенням розрізняють САПР, які забезпечують різні аспекти проєктування: CAD – засоби автоматизованого проєктування, що призначені для двовимірного та/або тривимірного геометричного проєктування, створення конструкторської та/або технологічної документації. Для позначення цього класу також використовують термін CADD (Computer-Aided Design and Drafting) – автоматизоване проєктування і створення креслеників. Системи геометричного моделювання позначають як CAGD (Computer-Aided Geometric Design). CAE – засоби автоматизації інженерних розрахунків, аналізу та симуляції фізичних процесів, динамічного моделювання, перевірки та оптимізації виробів. 65 CAM – засоби технологічної підготовки виробництва виробів, які забезпечують автоматизацію програмування та керування обладнанням з ЧПК або гнучких автоматизованих виробничих систем. Аналогом CAM є термін АСТПВ – автоматизована система технологічної підготовки виробництва. CAPP та CAAP – засоби автоматизації планування технологічних процесів, що використовуються на стику систем CAD та CAM. Слід зауважити, що багато САПР поєднують у собі рішення задач, які відносяться до різних аспектів проєктування CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM тощо. Такі системи називають комплексними або інтегрованими. За функціональними можливостями прийнято ділити САПР на три рівні (рис. 20):  нижній (легкий) (Low-end);  середній (Middle range);  верхній (важкий) (High-end). Слід зауважити, що до 90-х рр. існувало тільки два протилежні полюси в розвитку інтерактивних САПР [3]. З одного боку, розвивалися універсальні, з широким діапазоном застосування (повномасштабні) системи, що працюють на спеціалізованих графічних робочих станціях (системи вищого рівня – High-end), які ще називають важкими. З іншого боку, поява персональних комп'ютерів викликала розвиток найпростіших інженерних програм, що автоматизують розробку проєктноконструкторської документації, і, перш за все, двомірного кресленика (Lowend – низькорівневі або Desktop – настільні), які вважаються легкими. 66 Рисунок 20 – Класифікація CAD/CAM/CAE/ PDM/PLM-систем До середини 90-х рр. обчислювальна потужність і графічні можливості персональних комп'ютерів значно зросли і з'явилася повноцінна багатозадачна, 32-розрядна операційна система Windows (NT). Це дозволило розробникам створити САПР, які зайняли проміжне місце між важкими і легкими САПР (Middle range – системи середнього класу). Від перших вони успадкували можливості тривимірного твердотільного моделювання, а від других – невисоку ціну і орієнтацію на платформу Windows. Середні системи викликали справжній переворот в світі САПР, дозволивши багатьом конструкторським і проєктним організаціям перейти з двовимірного кресленика на тривимірне моделювання. В якості особливого, четвертого класу деякі фахівці виділяють об'єктно-орієнтовані програми і системи спеціального призначення (Special – спеціалізовані системи). Спеціалізованими називають САПР, які призначені для автоматизації рішення задач в конкретній предметній області, наприклад, проєктуванні атомних реакторів, лопаток турбомашин, прес-форм або конкретної інженерної задачі – трасування трубопроводів, проєктування електронних SolidEdge, SolidWorks, Inventor, КОМПАС 3D NX, CATIA, PTC Creo CAD/CAM/CAE /PDM/PLM - системи Верхній рівень Середній рівень AutoCAD, DraftSight, SolidEdge 2D Drafting Нижній рівень 67 плат, проєктування листових деталей тощо. Такі системи можуть бути дуже розвиненими і складними, як, наприклад, модулі інженерного аналізу. Часто розробкою високопрофесійних спеціалізованих програмно-методичних комплексів і компонент САПР (ANSYS, FlowVision, MSC, DelCAM тощо) займаються окремі комп'ютерні фірми. Спеціалізовані САПР можуть використовуються як самостійно для вирішення вузьких професійних завдань, так і в якості підсистем у складі повномасштабних АС. Важкі (повномасштабні High-end) системи дозволяють комплексно автоматизувати процес технічної підготовки виробництва надскладних і багатокомпонентних виробів, об'єднувати колективи розробників аж до рівня міжнародної кооперації. Всі визнані High-end системи представлені виключно розробками американських і західноєвропейських фірм. Зазвичай до важких відносять інтегровані САПР, які вирішують задачу інтеграції комп’ютерної моделі виробу, що використовується на всіх етапах конструкторсько-технологічної підготовки виробництва. Вперше таку концепцію запропонувала компанія PTC в 1988 р. Інтегровані системи, що працюють в єдиному інформаційному просторі (базі даних проєкту за термінологією РТС), дозволяють реалізувати концепцію так званої паралельної інженерії (concurrent engineering). При такому підході всі проєктувальники працюють з комплексною математичною моделлю, а не з набором різних моделей. Таким чином, з появою сучасних інтегрованих САПР виникла нова інформаційна технологія організації конструкторсько-технологічної підготовки виробництва, яка інтегрує всі роботи в циклі «проєктування – розрахунки – технологічна підготовка – виробництво». При цьому з'явилася можливість внесення змін в проєкт на будь-якій його стадії. Єдина структура інформації про проєкт дозволяє організувати повну двосторонню асоціативність на всіх рівнях проєктування, що значно прискорює процеси проєктування і знижує собівартість розробок. 68 Наразі, в результаті злиття і поглинання одних комп'ютерних фірм іншими, провідних розробників важких САПР залишилося три:  Siemens PLM Software (до 2007р. UGS Corp.) – розробник NX (раніше Unigraphics);  Dassault Systemes – більше відома своїм флагманським продуктом CATIA;  Parametric Technology Corporation (PTC) – розробляє комплекс PTC Creo (раніше Pro/Engeneer). Незважаючи на величезні функціональні можливості та технічні характеристики цих програмних продуктів, загальна кількість повноцінно функціонуючих автоматизованих робочих місць повномасштабних систем відносно невелика. Це пояснюється не тільки високою ціною, а й складністю впровадження та експлуатації таких САПР. В основному такими програмами оснащуються підприємства, які мають прямі зв'язки із західними фірмами, для полегшення вирішення проблем передачі даних У цьому випадку вибір виробника САПР (аж до версії і комплектації) визначається корпоративними стандартами партнера. Або якщо підприємство постійно працює над розробкою складних та багатокомпонентних виробів (авіаційна, ракетнокосмічна, суднобудівна галузі тощо). Автоматизовані системи середнього класу зустрічаються значно частіше. Middle range САПР – це робоче місце професіонала, фахівця високого рівня. У таких продуктів більш виразно проявляється предметна спеціалізація. Хоча системи одного класу мають приблизно однаковий функціонал, їх можливості не завжди рівноцінні. Більшість пропонованих на ринку САПР середнього рівня успішно справляються з завданнями об'ємного твердотільного моделювання і орієнтовані, перш за все, на автоматизацію праці конструктора. Деякі середні системи мають більш розвинені технологічні блоки та підсистемами. Підготовлені з їх допомогою 3D моделі використовуються для 69 розробки керуючих програм для верстатів з числовим програмним керуванням. Багаторічними лідерами середнього сегменту САПР виступають системи SolidEdge, яка була створена в 1995 р. компанією Intergraph (в 1998 р. компанію Intergraph купує UGS Corp., яку в свою чергу в 2007 р. купує концерн Siemens PLM Software) та SolidWorks (належить компанії Dassault Systemes, Франция), а також розробка компанії Autodesk, Inc. – CAD-система Inventor. Також до САПР середнього рівня відносять систему КОМПАС 3D компанії АСКОН, T-Flex фірми «Том-Системы», ADEM (Automated Design Engineering Manufacturing) групи компаній ADEM тощо. Легкі системи в даний час є найбільш масовими. Особливо слід відзначити їх присутність на підприємства, навіть в разі комплексної автоматизації підготовки виробництва. Desktop-CAD/CAM – це універсальне, типове робоче місце конструктора та/або технолога. А головне його призначення – автоматизація розробки та супроводження технічної документації. Кращі з цих прикладних програмних засобів дозволяють не тільки підвищити якість оформлення конструкторських креслеників і специфікацій, технологічних карт, різноманітних схем і відомостей, а й максимально автоматизувати всі рутинні складові творчої інженерної роботи. На етапах конструкторсько-технологічної підготовки виробництва чимало повсякденних завдань, які пов'язані зі створенням, модифікацією і змінами документів, використанням типових рішень, нормативів і багато чого іншого, що не вимагає складного моделювання, але забирає у виконавця багато часу і сил. Найбільш популярною легкою САПР є AutoCAD (перший випуск 1982 р.) компанії Autodesk, Inc. AutoCAD досі є найбільш масовим в світі програмно-методичним комплексом САПР, який використовується мільйонами проєктувальників як інструмент для створення конструкторської документації. 70 До САПР нижнього рівня також відносять SolidEdge 2D Drafting (Siemens PLM Software), КОМПАС-график (АСКОН), T-FLEX CAD-2D («Том-Системы»), DraftSight (Dassault Systèmes), nanoCAD (Нанософт), DoubleCAD XT 5 (IMSI/Design) тощо. При цьому DraftSight, nanoCAD та DoubleCAD XT 5 є безкоштовними для комерційного використання. Як же пояснити широту і різноманітність ринку автоматизованих систем, що не бідніє з плином часу? Відповідь досить очевидна: відмінності в промислових системах все більше визначаються не рекордними досягненнями окремих фірм-розробників, а їх масштабом і предметною спрямованістю. Поки існують різні за величиною і призначенням підприємства, різні інженерні спеціальності і завдання, будуть створюватися різноманітні за характеристиками і цілями комп'ютерні інструменти. У систем кожного рівня є своя ніша – від масштабу міжнародної корпорації до локальних і вузькоспеціалізованих робочих місць САПР.