В этой статье мы расскажем, что такое САПР и для чего используется в работе. Известно, что технический прогресс не стоит на месте. На смену бумажным чертежам пришли системы автоматизированного проектирования — это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для автоматизации различных этапов разработки. Они стали незаменимым инструментом для создания сложных технических изделий, позволяя существенно ускорить процесс изготовления или возведения, повысить точность расчетов и улучшить качество конечного продукта. Разнообразие вариантов зависит от области применения. Например, в сфере архитектуры они помогают создавать трехмерные модели зданий с учетом всех необходимых элементов: фундамента, стен, окон и дверей. В то же время с их помощью можно разрабатывать электрические схемы на основе заданных параметров.

Общее представление

Автоматизированные системы проектирования представляют собой комплекс программных решений, разработанных для сокращения времени на создание проектов, исключая погрешности расчетов. Практика показала, что качественный результат окупил затраты на приобретение ПО и на обучения персонала. Все больше привычных процессов подвергается автоматизации. Компания «Клеверенс» предлагает программное обеспечение, избавляя работников от рутины в работе.

Основными задачами САПР является моделирование объектов, создание чертежей и спецификации, расчеты и анализ конструкций, визуализация результата и многое другое. Комплекс играет важную роль в современной инженерии и предоставляет многочисленные преимущества для компаний и специалистов. Его использование позволяет сэкономить время, улучшить качество и увеличить конкурентоспособность на рынке.

История появления

Для понятия того, что такое автоматизированное проектирование, какие виды и средства систем бывают, окунемся в прошлое. Истоки уходят своими корнями в середину XX века. В то время компьютеры только начинали развиваться, и первые разработки по автоматизации были далеко от совершенства. Однако уже тогда они обеспечивали значительное улучшение эффективности процесса моделирования.

Первое упоминание аббревиатуры CAD (Computer-Aided Design) относится ко времени окончания Второй мировой войны. Решение разработано по приказу Пентагона в целях координации ПВО. В последующие десятилетия появилось множество новых программных комплексов, охватывающих различные области инженерии. В 1960-х годах САПР нашли применение в авиации, что позволило значительно ускорить процесс проектирования и улучшить качество самолетов.

В нашу страну эти нововведения пришли в восьмидесятые года. С развитием компьютерных технологий и появлением новых методов моделирования они стали все более мощными и универсальными. В конце 20 века появилась возможность создавать сложные трехмерные объекты с высокой точностью и детализацией.

Функционал

Система автоматизации проектных работ включает в себя широкий набор инструментов и возможностей, предназначенных для эффективного выполнения различных задач. Помогает самостоятельно создавать, анализировать и систематизировать информацию. Инженерам же остается только выбрать доступное обеспечение:

• компьютер с комплектующими и интернет (ТО);
• непосредственно программы (ПО);
• информационные базы (ИО);
• математические способы исчисления (МО);
• языки программирования (ЛО);
• организационные моменты (ОО).

Одной из основных функций является создание графической модели объекта, которая позволяет визуализировать его конструкцию и связи между элементами. Дает возможность выполнять различные инженерные расчеты. Например, гидравлические, на прочность, определение теплопроводности. Благодаря этому специалистам становится значительно проще и быстрее определить оптимальные параметры объекта и проверить его работоспособность.

Еще одним определением систем автоматизации проектирования (САПР) является возможность создания спецификаций и чертежей. Программы позволяют автоматически генерировать документацию на основе моделей объекта, что значительно упрощает и ускоряет процесс. Кроме основного функционала, может включать и специализированные инструменты для решения конкретных задач. Например, для архитектурного проекта предусмотрено создание планов зданий, фасадов или интерьеров. В электрической области предоставлены возможности моделирования цепей и генерации схем подключения.

Достоинства систем

Обширный функционал — это еще не все положительные моменты. Учитывая, что такое САПР в проектировании, разберем преимущества. Одним из ключевых достоинств является возможность быстрого и эффективного создания проекта. Благодаря использованию компьютерных программ, инженеры могут легко создавать сложные 3D-модели, выполнять расчеты и анализы, а также проводить виртуальное тестирование конструкций.

Автоматическое выполнение рутинных задач позволяет значительно сэкономить время и расходы на формирование изделий. САПР-программы быстро генерируют чертежи, спецификации и другую документацию без необходимости ручного ввода данных. К тому же уменьшает вероятность возникновения ошибок и повышает общую точность работы.

Кроме того, к назначению систем автоматизированного проектирования относится создание более эффективного взаимодействия сотрудников. Весь объем информации находится в специальной базе, к которой имеет доступ весь персонал. Это позволяет легко отслеживать изменения и обмениваться предположениями, увеличивая координацию и синхронизацию действий различных специалистов.

Другим преимуществом является возможность проведения виртуального тестирования и анализа конструкции до ее физической реализации. Это позволяет выявить потенциальные проблемы и недостатки еще на проектной стадии, что значительно экономит время и ресурсы, снижая себестоимость.

Возможности и области применения

Внушительно значимы в современном техническом мире. Программный комплекс предоставляет обширный перечень инструментов и используется в различных отраслях, в том числе в архитектуре. При помощи этих программ можно создавать различные виртуальные объекты, что позволяет лучше представлять будущий проект и вносить необходимые изменения до начала строительства. Также активно используются для разработки интерьеров — они помогают выбрать оптимальное расположение мебели, освещения и других элементов дизайна.

В области машиностроения САПР играют значительную роль. Они упрощают процесс разработки деталей и сборочных единиц, позволяя инженерам проводить виртуальные испытания и оптимизировать производство. Благодаря этому, компании могут существенно сократить время и затраты на создание новых изделий.

Помимо этого, комплекс помогает разрабатывать схемы, печатные платы и другие элементы электронной аппаратуры. Обладает возможностью проводить автоматическую проверку правильности соединений и расположения компонентов, что способствует ускорению процесса.

Разновидности САПР

Помимо отраслевого разделения информационной системы (ИС) автоматизированного проектирования, существуют и другие виды. Разберем каждый из программных комплексов подробнее.

По ГОСТ

Классификация по государственному стандарту проявляется в следующих признаках:

• вид и сложность планируемого к возведению объекта;
• процент содержания автоматизации;
• количество этапов строительства;
• выходящая документация (на бумаге или фотоносителе).

По назначению

Создание идеального проекта невозможно без учета всех аспектов. Для этого прежде всего необходимо воспользоваться определенным типом программного обеспечения. Всего в состав САПР входят 4 вида.

CAD

Предназначен для редактирования в плоских и объемных проекциях, в том числе для разработки конструкторской документации. Обладает обширным списком доступных функций, помогая создавать сложные чертежи, а также геометрические формы, применять различные материалы и текстуры, визуализировать объекты с использованием освещения и теней.

CAE

Используются для инженерного анализа и моделирования, предоставляя инженерам возможность проводить сложные расчеты, анализы и тестирование. Раньше для этого требовалось много времени и усилий. К примеру, можно проводить анализ столкновений, оптимизировать конструкцию кузова и системы безопасности, а также улучшить аэродинамические характеристики автомобиля.

CAM

Приходит на помощь при подготовке объекта к выпуску. Прибегают к числовым программным управлениям для подготовки начала производства. Активно сочетается с первым видом обеспечения САПР.

CAPP

Аббревиатура расшифровывается, как Computer-Aided Process Planning. Включает в себя средства, объединяющие возможности CAD и CAM. Помогает планировать технологические процессы, а также определить последовательность операций и выбрать необходимое оборудование для изготовления деталей.

Разновидности ПО в зависимости от отрасли

Всего разделяют три вида систем:

1. MCAD. Созданы для разработки отдельных механизмов. Активно используется в автомобилестроении и производстве морских судов. Основным программным решением является Компас.
2. EDA (можно встретить с другим названием — ECAD) является незаменимым помощником в конструирования электроприборов, в том числе микросхем.
3. AEC CAD применяют в сфере строительства и архитектуре таких сооружений, как промышленных, жилых, дорог (в том числе железнодорожных) и др. Яркий представитель комплекта — AutoDesk.

Отличия платформы по масштабу комплектации

Рассказав, для чего нужна система автоматизированного проектирования (САПР) и что это такое на примерах, далее кратко разберем несколько видов программ, отличающихся объемом. Всего их бывает три уровня:

1. Нижний включает подготовку первичной документации. К примеру, разработка сметы
2. Средний характеризуется отчетным контролем.
3. Высший включает больший объем возможностей. В него входит весь цикл создания объекта, начиная расчетом и заканчивая тестированием.

По характеру базовой комплектации

Программный комплекс классифицируется на следующие категории:

• Графическая методика подразумевает создание 2Д и 3Д моделей. Разработаны для соединения различных схем. Как правило, встречается в автомобилестроения.
• Взаимодействие с базой данных. К ним относят расчеты по специализированным формулам и алгоритмам. Применяется в разработке бизнес-проектов.
• Интеграция всех предыдущих пунктов. Непросты в использовании, однако характеризуются обширным спектром возможностей.

Примеры САПР-программ

Существует множество различных платформ, каждая из которых предлагает свои уникальный функционал. Но перед выбором нужной программы разберем, для чего применяются СУБД и САПР, а также приведем примеры. Работа с большим объемом данных требует соответствующих ПО и мощного ПК. Каждая из них имеет свои особенности и предлагает уникальные методы для автоматизации процессов проектирования. Выбор зависит от задачи, которую необходимо выполнить, а также от требований и предпочтений пользователя.

Автокад

Одна из наиболее распространенных программных систем, предназначенных для автоматизированного создания проектов. Появилась в 82 году и сразу приобрела колоссальную популярность. Объясняется это отсутствием аналогов в компьютерном моделировании. Основной функционал включает возможность редактирования двух и с недавнего времени трехмерных моделей объектов, а также выполнение различных операций с графическими элементами. Программа позволяет создавать чертежи, планы зданий, эскизы машин и многое другое. Переведена на восемнадцать языков ввиду своей популярности. Помимо высокой сложности, выявляют следующие недостатки:

• неудобство редактирования табличных форм;
• не позволяет корректно конвертировать результат в другие ПО;
• у пользователей возникают вопросы по интерфейсу побочных модулей;
• высокая цена лицензии.

Тем не менее из преимуществ Автокада выделяют гибкость и настраиваемость. Пользователь может создавать собственные команды и настройки, что значительно упрощает работу. Также поддерживает использование специализированных дополнений (плагинов). Создание чертежей в Автокаде происходит с помощью командной строки или графического интерфейса. Проектировщик может выбрать необходимую команду из меню или набрать ее название. Все изменения на чертеже отображаются в режиме реального времени.

NanoCAD

Это Российское ПО, ориентированное на действующий в нашей стране ГОСТ. Положительным моментом является легкий импорт в другие программы, поддерживая большое количество форматов.

ZWCAD

Признан лучшим подобием Автокада. У версии выделяют следующие преимущества:

• удобный интерфейс;
• наличие перевода;
• кроме основных. существуют дополнительные функции;
• работа в 2 и 3 Д;
• доступна демка для ознакомления.

Компас

Русское ПО, разработанное организацией АСКОН. Первоначально создавался для моделирования в 3Д, однако в последующем вышли специальные дополнения, позволяющие вести документацию. Учитывает государственные стандарты. Из недостатков выявляют отсутствие синергии с другими программами.

Для чего предназначены информационные системы автоматизированного проектирования: перспективы развития САПР

С каждым годом требования к программным комплексам растут, поскольку компании стремятся оптимизировать свои рабочие процессы для повышения эффективности и уменьшения затрат. В настоящее время все больше внимания уделяется созданию более точных и детализированных моделей объектов, чтобы обеспечить более реалистичное представление о будущей конструкции. Это позволяет выявить возможные проблемы и ошибки еще до начала физического строительства.

Большая нагрузка на компьютер требует приобретение мощного оборудования. Переход на облачную технологию поможет разгрузить процессы вычислений и хранения данных.

Подведем итоги

Определившись, что такое САПР и что относится к назначению систем автоматизированного проектирования, становится очевидным, что комплекс играет ключевую роль в современной инженерии. Они позволяют значительно повысить рабочую эффективность проектировщиков, сократить время на создание и изменение моделей, а также минимизировать возможные ошибки. Более того, проведение различных анализов и оптимизацию объектов производят еще на стадии реализации. Они демонстрируют высокую эффективность и помогают достичь качества конечного продукта. В будущем можно ожидать дальнейшего развития и появления новых функций.

Вопрос-ответ

Из каких компонентов состоит САПР?

CAD, CAE, CAM, CAPP — разновидность по назначению программ. Каждый вид учитывает определенную особенность и помогает в работе на каждом этапе. MCAD, EDA, AEC CAD — разделение по отрасли применения. Каждая сфера использует подходящие ПО.

Какие основные задачи решает программный комплекс?

В первую очередь он помогает снизить нагрузку на инженерский состав и сократить себестоимость производства. Необходимость вручную создавать чертежи отпадает. Проведение расчетов выявляет наличие ошибок, минимизируя брак.

С какими программами взаимодействует САПР?

Современная индустрия строительства не может обойтись без использования специализированных систем автоматического проектирования. Они взаимодействуют с различными программными продуктами, что делает их использование более эффективным и удобным для пользователей. К примеру, может интегрироваться с СУБД, позволяя инженерам хранить и обрабатывать большие объемы данных, полученных в процессе создания проекта.