Використання сучасних САПР на етапах конструкторської підготовки виробництва

Рішення від французького виробника програмного забезпечення Dassault Systèmes Першим розглянемо флагманський продукт від Dassault Systèmes CATIA, що пропонує рішення для проєктування на базі платформи 3DEXPERIENCE і розширює можливості для інновацій в компаніях будьякого розміру і будь-якої галузі [21]: Перш за все це стосується технічного проєктування та переваг в базовому твердотільному моделюванні (рис. 21) [22]: Моделювання деталей:  робота зі зборками будь-якого розміру;  контроль над пов'язаними елементами;  функціональне моделювання деталей і складальних одиниць;  спільна робота з використанням PLM Compass;  можливість спільного використання поверхневого і твердотільного моделювання;  використання шаблонів;  сумісність з CATIA V5. Рисунок 21 – Варіанти результатів твердотільного моделювання Моделювання складних виробів:  унікальні методи роботи з великими зборками;  інструменти автоматичного створення ухилів та скруглень. 76 Симуляція кінематики:  аналіз зіткнень, розрахунок відстаней, розрахунок об'єму, що необхідний для компоненту;  спільна робота з іншими учасниками проєкту. Мислення в 3D:  створення попередньої форми виробу;  моделювання за допомогою прямих маніпуляцій з об'єктами;  інтеграція з іншими робочими середовищами CATIA. Підхід "3D-майстер":  створення анотацій і допусків в стилі традиційного 2D-креслення;  управління 3D-моделями за допомогою 2D-геометрії;  відображення і фільтрація анотацій в 3D-середовищі;  спеціалізовані інструменти;  можливість створення кресленика за допомогою однієї кнопки. Вироби з композиційних матеріалів:  розробка композитних деталей з етапу попереднього проєктування до створення робочого проєкту;  підтримка різний підходів до проєктування (зональний, сітка, розділення тіл на шари);  підготовка деталі до виробництва (отримання розгорток, аналіз укладання, розбиття на смуги). При проєктуванні пластикових деталей (рис. 22), деталей, що виготовляються литтям чи формуванням є також багато особливостей, які дозволяє врахувати CATIA [22]. Розробка виробів з пластика:  унікальний підхід до проєктування виробів з пластика;  одночасна розробка виробу і оснащення;  моделювання без історії побудови;  інструменти розпізнавання існуючої геометрії; 77  підготовка моделі до швидкого прототипування;  зручні інструменти для спільного проєктування (функціональні примітиви);  швидкий і ефективний механізм поширення змін. Рисунок 22 – Тримімірна модель деталі з пластику Розробка литих, формованих і кованих деталей:  створення всіх необхідних ухилів за одну дія;  швидка підготовка до виробництва за рахунок інструменту автоматичного створення скруглень та ухилів;  інструменти розрахунку розділення матриці і пуансону;  3D-аналіз товщини стінок;  перегляд отриманого елементу в рознесеному виді;  скорочення часу створення складних поверхонь і каркасів. Щодо проєктування виробів із листового матеріалу CATIA пропонує наступні рішення [22]: Попереднє проєктування:  створення попередньої моделі на етапі задуму без деталізації;  швидке створення гнутих деталей за допомогою витягування граней; Детальне проєктування:  набір інструментів для розпізнавання технологічних примітивів (вирізи, виштамповки);  облік корпоративних стандартів при проєктуванні; 78  проєктування в контексті дозволяє створювати потрібну геометрію з першого разу;  облік виробничих обмежень на ранньому етапі проєктування;  робота з моделлю в різних станах. Розробка виробів з листового металу для аерокосмічної промисловості:  спеціалізовані примітиви для створення листових моделей для аерокосмічної промисловості (формування стінок деталей, елементів обшивки, підсічки, відбортовки);  облік корпоративних стандартів при проєктуванні. Окремо слід виділити можливості поверхневого моделювання. CATIA пропонує передове моделювання поверхонь [21]. Рішення охоплюють увесь процес проєктування поверхонь класу А, з можливостями для поверхневої обробки на базі передових технологій Icem. Надається набір потужних і зручних інструментів для моделювання, аналізу і візуалізації естетичних і ергономічних форм, що гарантує найвищу якість поверхонь класу А. Якщо розглядати процес створення складних виробів поверхневим моделюванням, то його можна розділити на декілька етапів: ідея, концепт, доопрацювання поверхонь, затвердження, інженерний дизайн та готове рішення, і для кожного з цих етапів CATIA має рішення: 2D-дизайн:  інтеграція 2D-ескіза в 3D-середовище. 3D концептуальне моделювання:  уніфіковане середовище моделювання;  точна візуалізація;  інтеграція з креслярським модулем. 3D дизайн:  технологія прямого моделювання;  технологія моделювання із глини;  швидке дослідження проєктних альтернатив в 3D. 79 Експорт в стандартних форматах: STEP, IGES або STL. Вільні форми високої точності, пряме поверхневе моделювання:  розробка складних поверхонь відповідно до технічного завдання;  дизайн на основі асоціативних кривих і поверхонь;  інструменти аналізу і діагностики поверхонь. Глобальна деформація:  глобальна деформація поверхонь без зміни якостей;  дослідження проєктних альтернатив за допомогою морфінга;  швидка зміна форми готового виробу. Зворотне проєктування:  імпорт/експорт хмари точок в різних форматах;  потужний інструмент створення сітки;  автоматичне або ручне створення поверхні на основі сітки;  інструмент перевірки якості поверхні. Створення і візуалізація художніх і ергономічних форм з поверхнями найвищої якості (класу А):  інтерфейс і принцип роботи відомої системи ICEM Surf;  явне моделювання вільних форм;  створення моделей на основі асоціативних примітивів. Створення поверхонь з множиною перерізів для аерокосмічної галузі:  проєктування інтер'єру салонів літаків;  передові засоби моделювання поверхні з множини перерізів і глобального моделювання;  інструменти створення, редагування і аналізу складний поверхонь. Real Time Visualization:  швидка візуалізація для усіх користувачів;  редагування оточення (фон, світло, тіні); 80  призначення і зміна властивостей матеріалу. Photo Studio Pro:  технологія nVidia Mental Ray;  використовуються алгоритму Global Illumination / final Gather /Caustics. Live Rendering:  технологія iRay на основі mental images;  технологія Interactive Ray Tracing. Наступним популярним продуктом компанії Dassault Systèmes є беззаперечно SOLIDWORKS [23]. Наразі остання версія – SOLIDWORKS 2020 SP 4.0 вийшла в серпні 2020 року. Комерційні ліцензії поставляються зазвичай у трьох варіантах: SolidWorks Standard, SolidWorks Professional, SolidWorks Premium. За роки існування САПР SOLIDWORKS завоювала високу популярність в сфері проєктування, 2D і 3D моделювання [24]. Це рішення в основному вибирають промислові компанії, що працюють в сфері будівництва, енергетики, транспорту, виробництва різного устаткування і товарів споживчого призначення, промислового дизайну і навіть в авіакосмічній галузі. За рахунок оптимальної організації роботи і зручного інтегрованого середовища SOLIDWORKS підвищує продуктивність розробки і проєктування, тим самим прискорюючи вихід нового продукту. Крім широкого функціоналу, слід відмітити простий і зручний інтерфейс, який налаштовується індивідуально під кожного фахівця, аж до зміни розмірів значків. Основний функціонал SOLIDWORKS:  моделювання деталей і зборок;  2D кресленик;  3D CAD;  повторне використання дизайну і автоматизація; 81  спільна робота і обмін даними САПР;  перевірка похибок;  інструменти аналізу першого проходу;  програмування CAM (SOLIDWORKS CAM);  дизайн для виробництва (DFM);  інструменти для підвищення продуктивності;  розширений імпорт / експорт файлів CAD і 3D Interconnect;  Xtended Reality (XR) Експортер. Три пакети SOLIDWORKS відрізняються рішеннями і можливостями. SOLIDWORKS Standard включає в себе засоби для 2D і 3D проєктування, моделювання, роботи зі зборками, креслениками, деталями, листовим металом, аналізу проєктів, автоматизації виробництва (САМ), конфігурації виробів, проєктування з урахуванням технологічних вимог. Також доступні інструменти для підвищення продуктивності, спільної роботи і обміну даними САПР. SOLIDWORKS Professional містить весь функціонал стандартної версії, а також наступні можливості:  бібліотека деталей і компонентів;  перевірка креслеників і проєктів;  розрахунок собівартості;  функції спільної роботи;  фотореалістичний рендеринг;  додаткові інструменти для розробників електронних і механічних систем. SOLIDWORKS Premium – пакет з найповнішим функціоналом, що містить всі засоби двох попередніх версій та доповнений розширеними можливостями для створення розгорток, зворотного проєктування і прокладання кабелів і труб. Також передбачено структурний і кінематичний аналіз. 82 В SOLIDWORKS також пропонують рішення 3DEXPERIENCE WORKS [23], що дозволяє об’єднати фахівців, ідеї, дані і рішення в інтерактивному середовищі для спільної роботи (рис. 23), забезпечуючи зв'язок між віртуальним середовищем і реальним світом, а також комплексну візуалізацію бізнес-процесів і екосистеми в реальному часі. Рисунок 23 – Етапи ЖЦВ, що охоплює 3DEXPERIENCE WORKS від SOLIDWORKS 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS включає інтуїтивно зрозумілий і надійний набір інструментів для 3D-проєктування, можливість управління даними, концептуального проєктування і моделювання з поділом поверхонь. Також різні фахівці можуть найбільш підходящими інструментами отримувати необхідну інформацію в реальному часі і швидко приймати правильні рішення. І все це на єдиній платформі 3DEXPERIENCE – єдиному хмарному середовищі розробки виробів. 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS також поставляється у трьох варіантах: Standard, Professional, Premium; які відрізняються функціоналом, проте будь яка комплектація обов’язково включає data management and collaboration in the cloud. 8.2. Рішення від найбільшого в світі американського постачальника програмного забезпечення Autodesk, Inc. Американська компанія Autodesk, Inc, яка декларує себе лідером в області розробки програмного забезпечення для 3D-проєктування, дизайну, 83 графіки та анімації, пропонує ряд рішень для розробки та промислового виготовлення виробів [25]. А саме:  розробка та проєктування виробів (AutoCAD, AutoCAD LT, INVENTOR, MAYA, ALIAS, SKETCHBOOK);  моделювання та аналіз (INVENTOR, INVENTOR TOLERANCE ANALYSIS, INVENTOR NASTRAN, NETFABB, MOLDFLOW тощо);  виготовлення та промислове виробництво (INVENTOR CAM, INVENTOR NESTING, NETFABB, POWERSHAPE тощо). Зупинимося більш детально на флагманських продуктах від Autodesk, Inc – AutoCAD та INVENTOR. AutoCAD – це програмне забезпечення автоматизованого проєктування (САПР) (рис. 24), за допомогою якого архітектори, інженери і будівельники створюють точні 2D- і 3D-кресленик. Воно дозволяє виконувати розробку, проєктування і анотування 2Dгеометрії і 3D-моделей за допомогою тіл, поверхонь і об'єктівРисунок 24 – Логотип Autodesk AutoCAD 2021 сіток, автоматизацію таких завдань, як порівняння креслеників, додавання блоків, створення специфікацій тощо. До складу програмного пакету AutoCAD 2021 входять спеціалізовані інструментарії, настільні, мобільні і Web-додатки (AutoCAD web app) для роботи над проєктами без будь-яких обмежень, а також нові функції, такі як журнал креслеників. Таким чином, Autodesk, нараду з Dassault Systems, виконує розробки хмарних САПР. Web-додатки AutoCAD дозволяють редагувати, створювати і 84 переглядати кресленики САПР в web-браузері на будь-якому комп'ютері. При цьому користувач може використовувати креслярські інструменти у спрощеному інтерфейсі. Додаток можна отримати в рамках підписки на AutoCAD або AutoCAD LT. Наразі AutoCAD 2021 має наступні основні можливості:  створення та редагування 2D-геометрії;  створення та редагування 3D-моделей за допомогою тіл, поверхонь і об'єктів-мереж;  анотація креслеників за допомогою тексту, розмірів, виносок і таблиць;  адаптація стрічки і інструментальних палітр;  адаптація за допомогою налаштувань і API-інтерфейсів;  вилучення даних об'єктів в таблиці;  вставка і імпорт даних з файлів PDF;  використання даних з файлів DGN, Navisworks і карт Bing, а також надання загального доступу до них;  застосування і відстеження стандартів САПР. Крім того, в рамках підписки на AutoCAD буде надано доступ до спеціалізованих наборів інструментів для проєктування компонентів архітуктури, механічних та електричних систем, можливість працювати над проєктами на комп'ютері, через інтернет (web-додаток AutoCAD (рис. 25)) або з мобільного пристрою (доступ до Autodesk App Store, мобільний додаток AutoCAD (рис. 26)) без будь-яких обмежень. AutoCAD LT – це «полегшена» версія AutoCAD, яку архітектори, інженери, будівельники і дизайнери використовують для створення 2Dкреслеників і документації (рис. 27). Основні можливості:  створення та редагування 2D-геометрії;  анотація креслеників за допомогою тексту, розмірів, виносок і таблиць; 85  адаптація стрічки і інструментальних палітр; Рисунок 25 – Інтерфейс web-додатоку AutoCAD [25] Рисунок 26 – Інтерфейс мобільного додатоку AutoCAD [25]  вставка і імпорт даних з файлів PDF;  загальний доступ і використання даних з файлів DGN і карт Bing. Також є можливість використовувати web та мобільний додатки AutoCAD. Рисунок 27 – Логотип Autodesk AutoCAD LT 2021 86 INVENTOR – професійна 3D-САПР для проєктування і конструювання виробів [25]. В САПР Inventor (рис. 28) представлені професійні інструменти для машинобудівного 3Dпроєктування, випуску робочої документації і моделювання виробів. Доступні набори засобів для параметричного та безпосереднього проєктування, роботи з довільними формами і конструювання на основі правил. Рисунок 28 – Логотип Autodesk Inventor 2021 Якщо основна сфера застосування AutoCAD це 2D-проєктування, креслення, створення документації та 3D-моделювання та візуалізація, то Inventor (рис. 29) направлений на:  розробку і промислове проєктування за допомогою професійних інструментів для моделювання;  аналіз повних механічних систем за допомогою вбудованих засобів моделювання;  створення статичних і анімованих візуалізацій виробів;  створення промислових креслеників та інструкцій по складанню. Щодо основних можливостей системи, вони наступні [25]:  професійні інструменти для моделювання довільних форм, а також прямого і параметричного 3D-моделювання;  спеціалізовані інструменти для проєктування деталей з листового металу і несучих каркасів;  імпорт файлів сторонніх САПР і даних BIM без перетворення;  автоматизація конфігурації виробів і повторюваних завдань моделювання;