Несмотря на то, что универсальные CAD/CAM/CAE-системы предназначены для комплексной автоматизации проектирования и производства, по масштабу решаемых ими задач (в зависимости от их функциональных возможностей, набора входящих в них модулей и структурной организации) принято выделять три класса систем: низкого уровня, среднего и полномасштабные системы (масштаба предприятия).
Системы низкого уровня обычно имеют ограниченный набор модулей и кроме средств автоматизации чертежных работ включают в себя графический моделлер с 3D-поверхностной графикой (иногда с 3D-твердотельной), модуль визуализации трехмерных тел, модуль генерации программ для оборудования с ЧПУ и др. В них исключительно ограничены возможности параметрического проектирования и ассоциативных связей, как правило, отсутствуют модули управления данными проекта, функционального анализа и управления процессами механосборки. Обычно базовые графические модули этих систем создаются фирмами-разработчиками этой системы, которые часто выступают в роли интеграторов внедряемой САПР. Модули для расширения возможностей системы на область задач CAE и CAM обычно разрабатываются и поставляются третьими фирмами. В большинстве случаев системы низкого уровня могут инсталлироваться и работать на персональных компьютерах или недорогих рабочих станциях.
К системам этого класса можно отнести такие недорогие и популярные в нашей стране системы автоматизации, как AutoCAD, CADdy, российские TopCAD, “Компас”, “Спрут” и др. Фирмы-производители стремятся постоянно наращивать функциональные возможности своих систем, приближая их к системам среднего уровня, а за счет приобретения продукции третьих фирм - и к полномасштабным системам.
Системы среднего уровня имеют более широкий набор модулей, разрабатываемых фирмой-собственником пакета. Системы этого класса обеспечивают более высокого класса функциональность при проектировании, используют геометрические моделлеры с возможностями параметрического моделирования и ассоциативности, а некоторые включают наборы модулей управления проектными данными и механическими сборками. Технической базой для таких систем являются обычно рабочие станции с ОС UNIX или персональные компьютеры уровня графических рабочих станций. К подобным системам могут быть отнесены Cimatron, KONSYS 2000, Pro/JUNIOR, MicroStation (выделяется более развитыми функциональными возможностями) и др. В результате совершенствования и развития эти системы по своим возможностям приближаются к системам масштаба предприятия, а в некоторых случаях даже превосходят их по функциональности.
И, конечно же, наибольшими возможностями обладают полномасштабные системы CAD/CAM/CAE. Из них к числу наиболее распространенных в странах СНГ относятся Pro/Engineer (компания PTC), Unigraphics (фирма EDS), CADDS 5 (Computervision), CATIA (IBM). Это сложные, многофункциональные системы, в состав которых входит большой набор модулей (до 40-70) различного функционального назначения, из которых как типовые выделяются:
– графическое ядро для создания геометрических моделей отдельных деталей, узлов и изделия в целом;
– модуль создания и оперирования процессами механосборки;
– модули для инженерного анализа с использованием МКЭ, моделирования кинематики и динамики механизмов;
– модули конструирования систем управления (гидравлических, пневматических, электрических и др.) и систем жизнеобеспечения (вентиляция, кондиционирование, теплоснабжение, электропитание и т.п.);
– набор модулей для технологической подготовки производства, в основном модули генерации управляющих программ для различных видов механообработки, литья, штамповки и других техпроцессов;
– модули обмена данными в различных графических форматах (IGES, STEP, DXF, VDA-FS и др.);
– модули управления данными выполняемых проектов;
– собственная или коммерческая СУБД;
– модули подготовки и выпуска проектной и конструкторской документации (разработки чертежей по геометрическим моделям, подготовки спецификаций).
В большинстве случаев приведенный базовый набор модулей дополняется различными вспомогательными, и очень часто в состав универсальных систем включаются специализированные пакеты – ADAMS, MoldFlow, NASTRAN и т.д. Например, некоторые предприятия, используя CAD/CAM/CAE-систему Pro/Engineer фирмы PTC, тем не менее для генерации программ станков с ЧПУ предпочитают применять соответствующие модули других систем (CADDS, CIM CAD, SmartCAD), считая их более эффективными.
На большинстве западных машиностроительных предприятий эксплуатируются различные CAD/CAM/CAE-системы разных версий и в различной конфигурации, то есть системы неоднородные или гетерогенные. Можно привести случаи, когда разные системы используются в соседних подразделениях предприятия, а иногда и отдельными проектировщиками. Подобный разнобой объясняется многими причинами: симпатиями и привычками отдельных сотрудников, желанием использовать для различных проектных задач наиболее подходящее программное обеспечение.
Основная проблема, возникающая при использовании гетерогенных систем (нередко усугубляемая неоднородностью инструментальной базы - системных программно-аппаратных средств, в том числе систем управления LAN и базами данных), заключается в переносе между системами геометрических моделей сконструированных деталей и узлов одного проекта, когда в каждой из систем нужно обеспечить адекватность описания геометрии с заданной точностью. Как правило, для этого используется преобразование внутреннего представления геометрических моделей в формат одного из распространенных графических стандартов (IGES, STEP, DXF, VDA-FS и др.). Однако при этом зачастую не удается достаточно полно согласовать графические возможности системы-источника и системы-приемника геометрической модели. И поэтому фирмы-разработчики систем CAD/CAM/CAE часто создают модули прямой связи между известными системами - например, CATIA-CADDS, I/EMS-MEDUSA и т.п.
