Назад
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
302
5.8. Структура, состав и компоненты САПР
303
Математическое обеспечение автоматизированной системы
включает в себя всю совокупность математических методов, мо-
делей и алгоритмов обработки информации, используемых пр
и
функционировании системы.
Форма представления математического обеспечения может
быть самой различной, например, в виде традиционных бумаж-
ных документов: книг, статей, описаний, руководств. В связи
с развитием сети Интернет и web-технологий появилось множе-
ство источников научной информации в электронной форме
в том числе и на специализированных научных сайтах и в элек-
тронных библиотеках.
Главное требование к математическому обеспечению - это его
полнота, достаточная для обеспечения формализации процес-
са всего проектирования в целом, а также удобство для анализа
и обработки человеком, поскольку его практическое использова-
ние происходит после реализации в программном обеспечении.
Для осознанной и успешной работы пользователей в составе
САПР большое значение имеет возможность изучения и дости-
жения глубины понимания математического обеспечения.
Программное обеспечение ПО (software) автоматизирован-
ной системы представляет собой совокупность компьютерных
программ на электронных носителях информации с соответству-
ющей программной документацией (по ГОСТ 19.101).
Согласно требованиям, ПО должно иметь иерархическую
структуру и быть составлено из отдельных модулей и подсистем.
Программный модуль должен выполнять функционально закон-
ченное преобразование информации, быть написанным на одном
из стандартных языков программирования и удовлетворять со-
глашениям о представлении данных, принятым в данной САПР.
Выделяют общее программное обеспечение АС (или общесистем-
ное - heave-duty software) как часть программного обеспечения,
представляющую собой совокупность программных средств, раз-
работанных вне связи с созданием данной автоматизированной
системы. Общесистемное ПО составляют программы, предна-
значенные для организации вычислительного процесса, и про-
граммные решения часто встречающихся задач обработки инфор-
мации, например, операционные системы, системы управления
базами данных, текстовые и табличные редакторы и т.д.
Выделяют также специальное (или прикладное - application
{ware) программное обеспечение автоматизированной систе-
I представляющее собой совокупность программ, разработан-
х
П
Р
И
создании данной АС, и предназначенное для реализа-
и
и проектных процедур и информационных технологий.
Иногда употребляют термин базовое программное обеспечение,
чТ
обы выделить наиболее важную и часто употребляемую в дру-
гих программных моделях и подсистемах часть ПО, например,
геометрическое ядро или блок управления САПР.
Информационное обеспечение ИО (information support) ав-
томатизированной системы составляет совокупность разнород-
ной информации, используемой в процессах автоматизирован-
ного проектирования. ИО может быть представлено на любых
носителях и включает в себя архив технических документов,
справочники, классификаторы, комплекс нормативной доку-
ментации, набор входных и выходных данных компьютерных
программ и т.п.
Преимущественно ИО должно быть записано на электрон-
ных носителях и должно содержаться в базах данных (БД). Со-
вокупность БД САПР обязана обеспечивать информационную
совместимость и независимость данных на логическом и физи-
ческом уровнях, в том числе инвариантность к программному
обеспечению.
Создание, поддержка и использование БД может осущест-
вляться системой управления базами данных (СУБД), являю-
щейся как общесистемной, так и специальной частью ПО.
Выделяют системно-ориентированные данные, описывающих
принятый в системе словарь базовых описаний (классификато-
ры, типовые модели, форматы документации и т.д.), и актуали-
зируемые данные, содержащие информацию о состоянии инфор-
мационной модели объекта проектирования на всех этапах его
Жизненного цикла.
Методическое обеспечение (methodical support) автоматизиро-
ванной системы представляет собой совокупность документов,
описывающих технологию функционирования АС, методы вы-
бора и применения пользователями технологических приемов
Для получения конкретных результатов при функционирова-
нии
АС.
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
Отечественный стандарт на автоматизированные системы
дает достаточно пространный список документов, составляю,
щих комплект эксплуатационных документов методического
обеспечения, составляемых разработчиком. Основные виды этих
документов следующие:
- ведомость эксплуатационных документов;
- общее описание САПР;
- инструкция по эксплуатации КСАП;
- общее описание программного обеспечения;
- описание языков проектирования и программирования;
- руководство по техническому обслуживанию.
Чаще всего методическое обеспечение коммерческих
программно-методических комплексов представлено в виде
разного рода руководств, поставляемых производителями про-
граммного обеспечения в виде текстов как на бумажных, так и на
электронных носителях:
- руководство пользователя АС;
- руководство администратора АС;
- руководство системного и прикладного программиста, опе-
ратора и т.д.
Многие разработчики программно-методических комплек-
сов включают в стандартную поставку сборники типовых ре-
шений (Examples) и учебники, в которых подробно разбираются
приведенные примеры (например, «практическое руководство»
у АСКОН).
В последние годы хорошим тоном стало создание встроенных
или автономных электронных учебников и ИЭТР (интерактив-
ных электронных руководств), которые существенно ускоряют
и облегчают процесс освоения системы пользователями.
Лингвистическое обеспечение (linguistic support) автоматизиро-
ванной системы определяется как совокупность средств и пра-
вил для формализации естественного языка, используемых при
общении персонала АС с комплексом средств автоматизации.
В состав лингвистического обеспечения входит совокупность
языков, применяемых при создании программного обеспече-
ния, разработке других средств обеспечения, а также приемов
и способов интерактивного взаимодействия «человек - маши-
на», используемых в проектных процедурах САПР.
304
5.8. Структура, состав и компоненты САПР
305
Это могут быть и универсальные алгоритмические язы-
программирования, и специализированные проблемно-
кИ
нт
ированные языки проектирования (ЯП), на которых
яИ
руются входные данные. Например, язык управления за-
" ниями в пакетных режимах работы или графический интер-
фейс пользователя (GUI) при интерактивном взаимодействии,
р СУБД используются информационно-поисковые языки
ГИПЯ), обеспечивающие описание условий поиска.
В состав большинства современных программно-методиче-
ских комплексов входят специализированные объектно-ориен-
тированные языки и средства прикладного пользовательского
интерфейса (API), позволяющие дорабатывать и дополнять про-
граммное обеспечение САПР.
Организационное обеспечение (organizational support) автомати-
зированной системы представлено совокупностью документов,
устанавливающих организационную структуру системы, права
и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала,
необходимых для выполнения конкретных автоматизируемых
функций; принципы деятельности в условиях функционирова-
ния системы, а также формы представления результатов деятель-
ности.
По форме организационное обеспечение может состоять
из положений, инструкций, приказов, штатных расписаний,
должностных инструкций и других организационно-распо-
рядительных документов, регламентирующих организационную
структуру подразделений проектной организации и их взаимо-
действие с комплексом средств автоматизированного проекти-
рования.
Иногда в рамках организационного обеспечения может вы-
деляться правовое обеспечение автоматизированной системы -
совокупность правовых норм, регламентирующих правоотно-
шения при функционировании автоматизированной системы
и
юридический статус результатов ее функционирования.
Как показывает практика, успешное внедрение и эксплуата-
ция САПР в современных рыночных условиях во многом зависят
0т
полноты и качества организационного обеспечения.
Техническое обеспечение ТО (hardware, или технические сред-
ства) автоматизированной системы включает совокупность всех
Раздел 5, Компьютерные технологии и моделирование в САПР
306
307
технических (аппаратных) средств, задействованных при фу
н
^
ционировании АС.
Компоненты ТО можно разделить по назначению на несколь
ко функциональных групп.
Терминальное оборудование включает персональные компью-
теры и рабочие станции, используемые для организации автома-
тизированных рабочих мест (АРМ), стандартное периферийное
оборудование ввода-вывода информации, специализированные
средства ввода и отображения вывода графической информации
контрольно-измерительную аппаратуру - то есть все оконечные
цифровые устройства, управляемые пользователями и исполь-
зуемые для организации интерактивной работы.
Средства обработки, передачи и хранения информации состав-
ляют группу средств ТО, включающих серверы, компьютеры
коллективного доступа (mainframe) и компьютерные кластеры,
аппаратуру организации и поддержания массивов внутренней
и внешней памяти, хранилищ данных различной физической
природы, оборудование локальных и глобальных компьютер-
ных сетей - то есть ту часть компьютерных аппаратных средств,
которые не поддерживают непосредственного взаимодействия
с целевым персоналом.
Вспомогательное оборудование используется для обеспечения
функционирования основных устройств, входящих в две первые
группы. Сюда можно отнести устройства бесперебойного пита-
ния (UPS), приборы диагностики и тестирования, инструменты
и средства ремонта и профилактического обслуживания, конди-
ционеры, чистящие устройства, а также другое оборудование,
необходимое для поддержания здоровья и производительной
работы целевого и обеспечивающего персонала в составе авто-
матизированной системы.
К техническому обеспечению можно отнести и эргономи-
ческое обеспечение, которое представляет собой совокупность
решений по согласованию психологических, психофизиологи-
ческих, антропометрических, физиологических характеристик
и возможностей пользователей с техническими характеристи-
ками комплекса средств автоматизации и параметрами рабочей
среды на рабочих местах персонала.
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
308
5.8. Структура, состав и компоненты САПР
Программно-технический комплекс (ПТК) автоматизирован-
й системы состоит из взаимосвязанного программного и тех-
и
ческого обеспечений, достаточных для автоматизированного
выполнения определенной задачи.
Например, автоматизированное рабочее место пользователя
САПР определяется как программно-технический комплекс,
предназначенный для автоматизации деятельности определен-
ного вида. Цифровая контрольно-измерительная машина мо-
жет поставляться вместе со специализированным ПО в составе
программно-технического комплекса.
Системное единство автоматизированной системы обеспечи-
вается наличием комплекса взаимосвязанных моделей, опреде-
ляющих объект проектирования, а также комплексом систем-
ных интерфейсов, обеспечивающих взаимодействие подсистем.
В качестве примера системных интерфейсов можно привести
семиуровневую иерархию стандартов взаимодействия открытых
систем (ISO/OSI) [38], первоначально разработанную для созда-
ния компьютерных сетей, а в последнее время используемую для
построения и описания взаимодействия подсистем АС.
5.8.5. Системные принципы и свойства САПР
Обобщение опыта исследований и разработки автоматизиро-
ванных систем, и в том числе САПР, позволило сформулировать
в стандартах основные общесистемные принципы их построе-
ния.
Принцип системного единства (системности) утверждает, что
система и создается, и эксплуатируется как единая совокупность
взаимодействующих подсистем, работа которых подчинена об-
Щей цели.
Принцип системности заключается в том, что при декомпо-
зиции системы должны быть установлены такие связи между
структурными элементами системы, которые обеспечивают
Цельность АС и ее взаимодействие с другими системами.
Принцип совместимости (интеграции) должен обеспечивать
совместное функционирование составных частей САПР и со-
хранять открытость системы в целом.
309
Например, CAD-, САМ-, CAE-системы можно рассматрива
т
как подсистемы комплексной (интегрированной) САПР пред
приятия, а в состав CAD-системы входят подсистемы геометри*
ческого моделирования и разработки проектно-конструкторской
документации.
По назначению подсистемы разделяются на проектирующ
Ие
и обслуживающие. Кроме этого, можно выделить базовую часть
системы.
Базовые модули системы выполняют наиболее важные уни-
версальные, интегрирующие функции.
Проектирующие подсистемы имеют объектную ориентацию
и реализуют определенный этап (стадию) проектирования, на-
пример, подсистема проектирования деталей из листовых мате-
риалов или подсистема расчета технологических процессов ме-
ханообработки.
Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное при-
менение и обеспечивают поддержку функционирования про-
ектирующих (прикладных) подсистем, например, подсистемы
трансляции данных, ввода-вывода файлов и печати докумен-
тов, удаленного доступа, архивирования и восстановления дан-
ных и т.д.
Важными системными понятиями, используемыми в САПР,
обладают определения терминов «программно-методический»
и «программно-технический» комплексы.
Программно-методический комплекс системы автоматизиро-
ванного проектирования ПМК САПР (CAD software-methodical
complex) представляет собой взаимосвязанную совокупность
компонентов программного, информационного и методическо-
го обеспечения, включая иногда компоненты математического
и лингвистического обеспечения, необходимую для получения
законченного проектного решения по объекту проектирования
или выполнения унифицированной процедуры.
Как правило, ПМК и является коммерческим информацион-
ным продуктом, разрабатываемым фирмами-производителями,
специализирующимися в области САПР. При внедрении на
конкретном предприятии ПМК оснащается организационным
обеспечением и другими недостающими компонентами, а затем
интегрируется в состав системы автоматизации.
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
Принцип интеграции заключается в том, что при создании с
стемы должны быть реализованы информационные интерфейс^
благодаря которым она может взаимодействовать с другими оц'
стемами в соответствии с установленными правилами и стандар'
тами, что должно обеспечивать возможность ее информационной
интеграции с другими АС и комплексами поддержки ЖЦИ.
Принцип типизации (стандартизации и унификации) заключа-
ется в ориентации на преимущественное создание и использова"
ние типовых и унифицированных элементов при проектирова-
нии и внедрении системы.
Принцип унификации распространяется в том числе и на проект-
ные решения, пакеты прикладных программ, комплексы, компо-
ненты автоматизированных систем.
Принцип развития состоит в необходимости обеспечения посто-
янного пополнения, совершенствования, расширения и обновле-
ния системы. Он логически сочетается с принципом открытости
При создании объектов автоматизации сразу должна быть преду-
смотрена возможность проведения работ по их модернизации.
Принцип открытости заключается в том, что, исходя из пер-
спектив развития объекта автоматизации, АС должна создавать-
ся с учетом возможности пополнения и обновления функций
и состава АС без нарушения ее функционирования.
Принцип эффективности заключается в достижении рацио-
нального соотношения между затратами на создание АС и це-
левыми эффектами, включая конечные результаты, получаемые
в результате автоматизации.
Некоторые специалисты в области САПР на основании
своего практического опыта добавляют еще ряд обоснованных
принципов-рекомендаций, в том числе следующие [27].
Принцип инвариантности подразумевает, что по возможности
система должна быть инвариантной к объекту проектирования
и отрасли, то есть максимально предметно-независимой, уни-
версальной.
Принцип тиражируемости и адаптации утверждает, что система
должна быть тиражируема и легко адаптируема к возможным из-
менениям объекта проектирования и условий эксплуатации.
Универсальная САПР характеризуется своей многофункцио-
нальностью. Хотя ее создание гораздо дороже и сложнее по срав-
310
5.8. Структура, состав и компоненты САПР
еН
цю со специализированной САПР, предназначенной для вы-
полнения определенных, ограниченных процедур или объектов
производства (например, САПР ТП изготовления деталей типа
теЛ
вращения и т.д.), но она гораздо более пригодна для тиражи-
рования (копирования) и распространения.
Условия эксплуатации любой тиражируемой системы могут
оТЛ
ичаться от тех, для которых она изначально разрабатывалась.
Например, может видоизменяться объект проектирования или
среда его использования. Если принцип инвариантности не со-
блюден, то возникают непреодолимые трудности в адаптации
системы к изменившимся условиям эксплуатации и объектам
проектирования. Поэтому универсальная система отличается
наличием большого числа диалоговых и программных настроек.
Принцип живучести подразумевает, что система должна обе-
спечивать выполнение заданных функций при воздействиях
внешней среды и отказах ее компонентов в заданных пределах.
Соблюдение принципа живучести обеспечивает устойчивость
САПР к нештатным воздействиям внешней среды и отказам ее
компонентов. Повышению живучести способствуют модуль-
ность построения системы, дублирование подсистем, взаимоза-
меняемость отдельных компонентов подсистем и т.д.
Кроме этого, можно выделить и так называемые системные
свойства САПР [14]:
интеллектуальность - способность совершать целенаправ-
ленные рациональные действия;
эргатичность удобство использования, а также возмож-
ность адаптации к состоянию и психофизическому типу поль-
зователя;
коллективность - возможность обеспечения коллективной
Работы и параллельного проектирования;
модульность - возможность выделения отдельных функцио-
нальных частей и подсистем;
иерархичность - возможность группировки модулей по не-
скольким уровням;
декомпозируемость - возможность раздельного и автономно-
г
° Использования подсистем;
м
Ультиформатность - способность восприятия и вывода ин-
формации в различных форматах.
311
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
312
5.9. Международная классификация САПР
аЦ
иям перейти с двухмерного черчения на трехмерное моде-
лирование [37].
В качестве особого, четвертого класса некоторые специали-
сты выделяют объектно-ориентированные программы и систе-
. специального назначения (Special специализированные
системы).
Специализированные САПР. Специализированными называ-
ют промышленные системы, предназначенные для автоматиза-
цИИ
решения задач в конкретной предметной области, напри-
мер, проектировании атомных реакторов, лопаток турбомашин,
пресс-форм или конкретной инженерной задачи трассиров-
ка трубопроводов, электрики, проектирование листовых дета-
лей и т.п. Такие системы могут быть очень развитыми и слож-
ными, как, например, модули инженерного анализа. Нередко
разработкой высокопрофессиональных специализированных
программно-методических комплексов и компонент САПР за-
нимаются отдельные компьютерные фирмы (ANSYS, FlowVision,
MSC, DelCAM и др.).
Специализированные САПР используются как самостоятель-
но для решения узких профессиональных задач, так и в качестве
подсистем в составе полномасштабных систем автоматизации.
В рамках международной классификации специализирован-
ными системами можно считать и САПР ТП - системы авто-
матизированного проектирования технологических процессов.
В России современное программное обеспечение САПР ТП
в основном создаётся и функционирует в составе универсальных
комплексных САПР среднего класса. Например, одна из самых
популярных российских САПР - ТП АВТОПРОЕКТ (ВЕРТИ-
КАЛЬ) - разрабатывается фирмой АСКОН и работает совместно
с
КОМПАС-ЗО. ТехноПро (фирма Вектор-Альянс) интегриру-
ется с T-FLEX (фирма Топ-Системы), TESHCARD (Белорусская
Н
ПП ИНТЕРМЕХ) поставляется с AutoCAD и т.д.
Тяжелые (полномасштабные) системы позволяют комплек-
сно автоматизировать процесс технической подготовки про-
Изв
°Дства самых сложных и многокомпонентных изделий
объединять коллективы разработчиков вплоть до уровня
е
*Дународной корпорации. Все признанные High-end систе-
1
Представлены исключительно разработками американских
313
5.9. Международная классификация САПР
На сегодняшний день на рынке компьютерных систем пр
0
мышленной автоматизации представлено очень большое коли,
чество программно-методических комплексов и компонент про
мышленного назначения как западного, так и отечественного
происхождения. Сам факт такого многообразия инструмента-
рия автоматизированного проектирования иллюстрирует слож-
ность и неоднозначность проблемы выбора и комплексирования
САПР.
За почти полувековой период существования CAD/САМ/
CAE-систем сложилась их неофициальная международная клас-
сификация, согласно которой принято условно разделять все
реализации САПР на несколько уровней (Levels).
До 1990 годов существовало только два противоположных по-
люса в развитии интерактивных САПР. С одной стороны, раз-
вивались универсальные, с широким диапазоном применения
(полномасштабные) системы, работающие на специализирован-
ных графических рабочих станциях (системы высшего уровня -
High-end), их в России принято называть тяжелыми.
С другой стороны, появление персональных компьютеров вы-
звало развитие простейших инженерных программ, автоматизи-
рующих разработку проектно-конструкторской документации,
и, прежде всего, двухмерное черчение {Low-end низкоуровне-
вые или Desktop настольные), которые считаются легкими.
К середине 90-х гг. вычислительная мощность и графиче-
ские возможности персональных компьютеров значительно вы-
росли и появилась полноценная многозадачная, 32-разрядная
операционная система Windows (NT). Это позволило разработ-
чикам создать системы автоматизированного проектирования,
которые заняли промежуточное положение между тяжелым
и легким классами (Middle range системы среднего класса). 0
х
первых они унаследовали возможности трехмерного твердотель-
ного моделирования, а от вторых невысокую цену и ориента-
цию на платформу Windows.
Средние системы произвели настоящий переворот в мир
е
САПР, позволив многим конструкторским и проектным орг
а
'
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
и западноевропейских фирм. Несмотря на выдающиеся техниче
ские характеристики этих программных продуктов, общее чисдц
полноценно функционирующих автоматизированных рабочих
мест полномасштабных систем в российской промышленности
относительно невелико. Это объясняется не только высокой ц
е
ной, но и сложностью внедрения и эксплуатации систем, постр
0
.
енных на тяжелой платформе. В основном такими программами
оснащаются предприятия, имеющие прямые связи с западными
фирмами, для облегчения решения проблемы передачи данных
В этом случае выбор производителя САПР (вплоть до версии
и комплектации) определяется корпоративными стандартами
партнера.
Автоматизированные системы среднего класса на российских
предприятиях встречаются значительно чаще. Ниша Middle
range это рабочее место профессионала, специалиста высоко-
го уровня. У таких продуктов более явственно проявляется пред-
метная специализация. Хотя системы одного класса обладают
примерно одинаковым перечнем функциональных блоков, их
возможности не всегда равноценны.
Большинство предлагаемых на рынке средних решений
успешно справляются с задачами объемного твердотельного мо-
делирования и ориентированы, прежде всего, на автоматизацию
труда конструктора.
Некоторые средние системы обладают более развитыми тех-
нологическими блоками и подсистемами. Подготовленные с их
помощью объемные поверхностные модели используются для
создания управляющих программ для станков с числовым про-
граммным управлением. Например, технологические подразде-
ления некоторых ведущих машиностроительных предприятий
в самарском регионе с успехом работают на системах, постро-
енных на основе продуктов английской фирмы DelCAM (Power
Shape, Power Mill, Power Inspect) и израильской системы Cimatron.
На рынке средних систем небезуспешно и все чаще начинают
проявляться российские разработки, такие как T-FLEX, ADEM>
СПРУТ, ГЕММА-3D, КОМПАС-ЗИ. Несомненным достоинством
этих продуктов является наиболее полное соответствие отече-
ственным стандартам, а также реализация принятых в России
и странах ближнего зарубежья методов расчетов, проектиров
3
'
314
5.9. Международная классификация САПР
и документирования. Немаловажна и реалистичная ценовая
н
д
И
тика лицензирования, а также преимущества обучения, со-
^овождения и организации технической поддержки у россий-
ких производителей.
Легкие системы в настоящее время являются самыми массо-
выми и распространенными как в российской, так и в мировой
промышленности. Особо следует отметить их присутствие на
предприятиях даже в случае комплексной автоматизации КТПП
и
спользованием тяжелых и средних компонент САПР. Ниша
pesktop-CAD/CAM это универсальное, типовое рабочее место
конструктора и технолога. А главное его предназначение авто-
ма
тизация разработки и сопровождения технической докумен-
тации.
Лучшие из этих прикладных программных средств позволя-
ют не только повысить качество оформления конструкторских
чертежей и спецификаций, технологических карт, разнообраз-
ных схем и ведомостей, но и максимально автоматизировать все
рутинные составляющие творческой инженерной работы. В ци-
кле КТПП немало повседневных задач, связанных с созданием,
модификацией и изменениями документов, использованием ти-
повых конструктивов, нормалей и многого другого, что не требу-
ет сложного моделирования, но отнимает у исполнителя много
времени и сил.
Сроки и безошибочность разработки комплекта проектной
документации на изделие до сих пор являются основными по-
казателями работы инженерных подразделений предприятий.
Поэтому легкая инструментальная система, формирующая ко-
нечный результат КТПП, самая массовая как по количеству ра-
бочих мест, так и по охвату различных инженерных служб, часто
выступает в роли основного, базового элемента всей автомати-
зированной системы предприятия. Такие массовые компоненты
и
Решения в САПР на Западе называют mainstream (основная ли-
Ни
я, основной поток).
Интегрированные САПР. В современных компьютерных тер-
минах практическую задачу «интеграции компьютерных моде-
ли, используемых на протяжении всех этапов технической под-
ковки производства» впервые поставила компания Parametric
ec
hnology (РТС). В 1988 г. тогда еще революционная концепция
315
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
«полной ассоциативности всех видов данных об изделии на осно
в
единой структуры» была реализована инженерами РТС в систе
ме Pro/Engineer. В настоящее время аналогичных подходов пр
и
держиваются и все остальные производители полномасштабных
САПР.
Опыт ведущих машиностроительных предприятий показы-
вает, что на практике не удается построить интеграционную це-
почку на основе продукции одного производителя программны»
средств (гомогенная система). Чаще всего встречаются комбина-
ции компьютерных комплексов и компонент различных классов
и фирм гетерогенная система.
Интегрированные системы, работающие в едином информа-
ционном пространстве (базе данных проекта по терминологии
РТС), позволяют реализовать концепцию так называемой парал-
лельной инженерии (concurrent engineering). При таком подходе
все проектировщики работают с комплексной математической
моделью, а не с набором различных моделей. Таким образом,
с появлением современных интегрированных САПР возникла
новая информационная технология организации КТПП, инте-
грирующая все работы в цикле «проектирование расчеты - тех-
нологическая подготовка производство». При этом появилась
возможность внесения изменений в проект на любой его стадии.
Единая структура информации о проекте позволяет организо-
вать полную двунаправленную ассоциативность на всех уровнях
проектирования, что значительно ускоряет процессы проекти-
рования и снижает себестоимость разработок.
В сводной табл. 5.9.1 приведен классификационный перечень
базовых подсистем ведущих мировых и российских разработчи-
ков машиностроительных САПР. В перечне указаны все тяже-
лые системы, но из средних и легких программно-методических
комплексов в качестве характерных примеров помещены све-
дения только о нескольких, принадлежащих ведущим Р
а3
'
работчикам, так как в данных сегментах работает множество
компаний, в том числе и российских, которые предлагают са-
мые различные программные продукты промышленного назна-
чения. Многие из них отличаются оригинальными подходами
и обладают уникальными возможностями для решения прИ'
кладных инженерных задач.
316
5.9. Международная классификация САПР
Таблица 5.9.1.
Базовые компоненты основных ведущих мировых и российских
разработчиков машиностроительных САПР
Компания
Класс
Основные компоненты системы
Компания
Класс
CAD CAM CAE PDM
SPLMS
(UGS)
США
Hi-end
NX-CAD
(Unigraphics)
NX-
CAM
Base
NX-
NASTRAN
Tearacenter-
Engineering
SPLMS
(UGS)
США
Middle Solid Edge
CAM
Express
FEMAP
Teamcenter
Express
SPLMS
(UGS)
США
Low-
end
Solid Edge
20-Чертеж
- - -
Dassault
Systemes
(DS)
Франция
Hi-end
CATIA
CATIA
SIMULIA
Analysis.
Abaqus
ENOVIA
Smarteam-
MatrixOne-
VPLM
Dassault
Systemes
(DS)
Франция
Middle
SolidWorks
CAM
Works
Cosmos/
Works
SWR-PDM
(sprut-pdm)
Dassault
Systemes
(DS)
Франция
Low-
end
Interactive
Drafting
-
-
-
PTC
США
Hi-end
Pro/E Wildfire
Windchill
PTC
США
Middle
Pro/E Foundation Advantage
Windchill
(On Demand)
PTC
США
Low-
end
Pro/E Basic
Drafting
-
- -
Autodesk
США
Middle
Inventor
-
Simulation
Suite
Productstream
Autodesk
США
Low-
end
AutoCAD-
Mechanical
-
2D-FEM
Vault
Топ-
Системы
Россия
Middle
T-FLEX
CAD-3D
T-FLEX
ЧПУ
T-FLEX
Анализ
T-FLEX-DOCs
Топ-
Системы
Россия
Low-
end
T-FLEX
CAD-2D
-
-
T-FLEX-DOCs
А
скон
Р
°ссия
Middle
КОМПАС-
3D
Гемма-
3D
АРМ
Studio
FEM
ЛОЦМАН:
PLM
А
скон
Р
°ссия
Low-
end
КОМПАС
График
-
-
Компас-
Менеджер
317
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
Безусловными лидерами, определяющими приоритетные щ
правления развития промышленных автоматизированных си
стем, в настоящее время считаются несколько международных
компьютерных корпораций, предлагающих самые широки
е
(полномасштабные) комплексы средств обеспечения.
К началу нового века, в результате слияний и поглощений
одних компьютерных фирм другими, ведущих разработчиков тя-
желых систем осталось всего трое:
Siemens PLMSoftware (SPLMS) (до 2007г. Unigraphics PLlif
Software (UGS)) [163];
Dassault
Systemes, больше известная no своему заглавному про-
дукту CATIA [95];
Parametric
Technology (PTC), разрабатывающая комплекс Pro
Engeneer [147].
Обширные функциональные возможности, высокая про-
изводительность и эффективность систем «тяжеловесов» до-
стигнуты в результате длительного развития. CATIA появилась
в 1982 г., Pro/Engineer - в 1988-м, a Unigraphics ведет свое про-
исхождение от первых CAD-систем, когда в 1976 г. была образо-
вана Unigraphics Solutions как дочернее предприятие McDonnel
Douglas.
Практически все ведущие разработчики САПР имеют в сво-
ем арсенале средние и легкие системы, которые могут работать
автономно на локальных автоматизированных рабочих местах.
Некоторые из лидирующих сейчас компьютерных фирм непо-
средственно от легких разработок и ведут свое происхождение.
С распространением персональных компьютеров (IBM РС-
1981) связана история самой популярной легкой конструк-
торской САПР AutoCAD (1986) фирмы Autodesk [101] (перво-
начально MicroCAD-1982). АВТОКАД и до сих пор является
самым массовым в мире программно-методическим комплексом
САПР, который используется миллионами проектировщиков
(в основном за рубежом) как инструмент для создания плоских
чертежей. История большинства интерактивных отечественных
САПР также начинается с автоматизации разработки проектно-
конструкторской документации.
Многолетними лидерами среднего сегмента САПР выступа'
ют система SolidEdge (SE), созданная в 1995 г. фирмой Intergraph
318
5.9. Международная классификация САПР
тем поглощенной UGS), и SolidWorks (SWR) (принадлежащая
^ssault Systemes), а также собственная разработка корпорации
todesk - CAD-система Inventor. Помимо этих систем, на рын-
есть немало других САПР среднего класса, например, ТЫпкЗ,
Cadkey, Alibre. Есть среди них и российские разработки. Так, ком-
пания АСКОН продвигает систему КОМПАС, развивающуюся на
базе собственного геометрического ядра, а фирма «Топ-Системы»
программу T-Flex на основе ядра Parasolid, принадлежащего UGS.
Как же объяснить широту и разнообразие рынка автоматизи-
рованных систем, который не скудеет с течением времени? Ответ
достаточно очевиден: различия в промышленных системах все
более определяются не рекордными достижениями отдельных
фирм-разработчиков, а их масштабом и предметной направлен-
ностью. Пока существуют различные по величине и назначению
предприятия, различные инженерные специальности и задачи,
будут создаваться разнообразные по характеристикам и целям
компьютерные инструменты. У систем каждого уровня есть своя
«экологическая» ниша в машиностроении от масштаба между-
народной корпорации до локальных и узкоспециализированных
рабочих мест САПР.
По терминологии, предложенной специалистами DS, сред-
ства и компоненты автоматизации следует разделять на системо-
центричные (PLM-centric) и продукто-центричные (product-centric).
Системо-центричные прикладные программы и другие сред-
ства обеспечения обладают выраженными интеграционными
качествами (использование сетевых технологий, централизован-
ных баз данных, модульность структуры, наличие средств сопря-
жения с другими системами, ориентация на нисходящее и парал-
лельное проектирование в составе группы и пр.) и предназначены
Для комплексирования в рамках общего PLM-решения.
Продукто-центричные программы предназначены для ре-
шения локальных инженерно-технических задач и отличаются
п
Ростотой структуры и интерфейсов, минимизацией требований
к
техническим средствам и внешним ресурсам, самодостаточно-
стью информационного и других видов обеспечения. Как пра-
вило, они не требуют выполнения большого числа настроек при
еталляции, компактны и поставляются в виде законченного
коробочного») решения.
319
Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР
По сравнению с широтой охвата («всеядностью») тяжелы»
систем, у систем среднего класса более заметна и предметна»
специализация, проявляющаяся не в базовых, а в объектно
ориентированных подсистемах. Как правило, это выраженная
конструкторская (SWR, SE) или технологическая (семейство
PowerSolution, Simatron) направленность. «Изюминкой» сред,
ней системы, определяющей ее предпочтение специалистом
являются не рекордные характеристики, а наличие предметно-
ориентированных модулей, вплоть до уникальных. Например
для инструментальщиков важны прикладные подсистемы, авто-
матизирующие проектирование и расчет пресс-форм, разработку
управляющих программ для станков с Ч ПУ, а для конструкторов-
предметников наличие библиотек готовых элементов из их
прикладной области.
5.10. Полномасштабные автоматизированные системы
ДЛЯ конкретизации и иллюстрации рассматриваемых тен-
денций развития промышленных автоматизированных си-
стем в данном разделе мы приведем обзор ряда реализаций
программно-методических комплексов САПР, являющихся яр-
кими представителями в своем классе и распространенных на
российских машиностроительных предприятиях и в КБ.
5.10.1. Решения Siemens PLM Software
Компания Siemens PLM Software (SPLMS) за время свое-
го существования несколько раз меняла название: Unigraphics
Solutions, EDS PLM Solutions, UGS PLM Solutions, UGS, UGS
PLM Software [163]. Каждое такое переименование было связано
с изменением собственника этой компании. Как отмечают ана-
литики, смена владельца основного пакета акций практически
не меняет содержания деятельности компании, напротив, с каЖ'
дым таким шагом фирма только увеличивает свою капитализЭ'
цию и влияние на мировом рынке САПР.
320
5.10. Полномасштабные автоматизированные системы
g 2001 г. UGS была приобретена корпорацией EDS, мировым
е
р
0М
по предложению услуг в области информационных техно-
|1
^
иИ
которая собиралась объединить в своих руках комплекс луч-
Л
их автоматизированных систем для промышленности. В резуль-
тате был запущен амбициозный проект, названный «NX», в рамках
которого объединялись ресурсы ведущих фирм на рынке САПР:
f.Deas, принадлежавшей ранее CDRC, и Unigraphics.
В 2004 г. UGS снова стала независимой, но сохранила цен-
тростремительное направление развития и приобрела техноло-
гическую фирму Tecnomatix и CAE-систему FEMAP, а также
продолжила сотрудничество в фирме MSC по интеграции с вы-
сокоуровневой CAE-системой NASTRAN.
С 2007 г. компания UGS PLM Software входит в состав под-
разделения компании Siemens Automation and Drive и объединя-
ет свои достижения в области САПР с разработками в области
цифровых систем управления оборудованием, имеющимися
у Siemens.
SPLMS принадлежит Parasolid - самое популярное в мире
САПР геометрическое ядро, используемое не только SPLMS, но
и ее конкурентами;
В результате в настоящее время SPLMS обладает одним из
самых представительных наборов средств автоматизации в обла-
сти машиностроительного производства и предлагает комплекс-
ное решение промышленной автоматизации (PLM-решение) по
разработке и поддержанию жизненного цикла изделия на всех
его стадиях - от концептуального проектирования до анализа
и подготовки производства (рис. 5.10.1).
Фирма предлагает на рынке целую палитру комплексов и
компонент САПР, соответствующее информационное и мето-
дическое обеспечения.
Основными брендами (торговыми марками) SPLMS/UGS
являются:
- NX (Unigraphics) - программно-методический комплекс
САПР , включающий все базовые компоненты (CAD/CAM/CAE)
и
прикладные подсистемы;
~ TeamCenter Engineering (iMAN) - PDM-система высокого
УРОВНЯ,
обеспечивающая сквозную интеграцию и реализацию
к
°нцепции PLM;
321