В современном мире повсеместно используются программные продукты, позволяющие автоматизировать различные этапы процесса проектирования. Такие программные продукты называются САПР – системы автоматизированного проектирования.
САПР – комплексные программно-технические системы, предназначенные для выполнения проектных работ с применением математических методов (САD – computer-aided design).
В настоящее время при изготовлении чертежей и прочей конструкторской документации САПР практически полностью вытеснили традиционный способ черчения. Использование компьютера предоставляет конструкторам и технологам множество преимуществ в изготовлении чертежей, освобождает их от рутинной работы, а также резко повышает производительность труда (по некоторым оценкам в 2-2,5 раза). Благодаря САПР удается автоматизировать самую трудоемкую часть работы (в процессе традиционного проектирования на разработку и оформление чертежей приходится около 70 % от общих трудозатрат конструкторской работы, 15 % – на организацию и ведение архивов, и 15 % – собственно на проектирование, включающее в себя разработку продукта, расчеты, согласования и т.д.). Объектом проектирования (продукт на выходе) являются промышленные изделия и процессы, объекты, документация.
Появление первых программ для автоматизации проектирования за рубежом и в СССР относится ко 2-ой половине XX. В начале 60-ых, на заре вычислительной техники, в компании General Motors была разработана интерактивная графическая система подготовки производства, а в 1971-м ее создатель — доктор Патрик Хэнретти (его называют отцом САПР) — основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS), оказавшую огромное влияние на развитие этой отрасли. По мнению аналитиков, идеи MCS составили основу почти 70% современных САПР.
Существует несколько толкований САПР, которые можно встретить в различной литературе. САПР – система автоматического проектирования. Понятие «автоматический» подразумевает, что система функционирует самостоятельно, без участия человека. Однако это не так: в САПР часть функций выполняет человек, а автоматическими являются только отдельные проектные операции и процедуры. Термин «автоматизация» подчеркивает ограниченное участие человека в процессе проектирования, а не полное его отсутствие. Поэтому такое толкование САПР является неверным.
В современной технической и учебной литературе, в госстандартах используется трактовка САПР, как системы автоматизированного проектирования, как было сказано выше, но можно встретить и равноценное, менее употребительное толкование САПР – система автоматизации проектных работ. Более современное толкование аббревиатуры САПР – программное средство для автоматизации проектирования, т.е. САПР понимается как прикладное программное средство для осуществления проектной деятельности. Все три толкования верны и вполне взаимозаменямы.
Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров. Под этим понимается:
-сокращение трудоёмкости проектирования и планирования;
-сокращение сроков проектирования;
-сокращение себестоимости проектирования и изготовления,
- уменьшение затрат на эксплуатацию;
-повышение качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
-сокращение затрат на натурное моделирование и испытания.
Достижение данных целей обеспечивается за счет:
-автоматизации оформления документации;
-информационной поддержки и автоматизации принятия решений;
-унификации проектных решений и процессов проектирования;
-повторного использования проектных решений, данных и наработок;
-стратегического проектирования;
-замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;
-повышения качества управления проектированием;
Классификацию САПР делают по отраслевому назначению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы и т.д.
1. По отраслевому назначению САПР можно классифицировать следующим образом:
- машиностроительные САПР (MCAD mechanical computer-aided design) – разработка широчайшего спектра изделий: от создания аэрокосмических систем до проектирования кофеварок и кухонных комбайнов;
- EDA electronic design automation или ECAD electronic computer-aided design – САПР электронных устройств, проектирование печатных плат, радиоэлектронных средств;
- AEC CAD (architecture, engineering and construction computer-aided design) или CAAD (computer-aided architectural design) – САПР в области архитектуры и строительства, используется для проектирования зданий, промышленных объектов, дорог, мостов и пр.
2. По целевому назначению САПР можно классифицировать следующим образом:
- CAD (computer-aided design) – конструкторские САПР, для создания конструкторской и технологической документации, проектирования и создания чертежей. ( программа AutoCAD и др.)
-CAE (computer-aided engineering) – САПР функционального проектирования, для автоматизации инженерных расчетов, анализа и симуляции физических процессов, осуществляют динамическое моделирование, проверку изделия.
- CAM (computer-aided manufacturing) - технологические САПР, для технологической подготовки производства. Русским аналогом является АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства.
Многие САПР совмещают в себе решение задач, относящихся к разным аспектам проектирования CAD/ CAM, CAD/ CAE, CAD/ CAE /CAM. Такие системы называют комплексными или интегрированными.
Область применения САПР очень велика. Возможности САПР во многом определяются программным обеспечением, которое зачастую делят на уровни, опираясь на сложность системы и область ее возможностей.
Системы Автоматизированного ПРоектирования нижнего уровня в основном применяются при выпуске конструкторской документации, обычно они не связаны друг с другом. А также САПР, которые обеспечивают выпуск комплектов конструкторской документации (КД). Применяются такие системы в создании проектов с различной степенью сложности в области строительства, архитектуры, геодезии, генплана, машиностроения и других.
САПР среднего уровня обеспечивает моделирование в трехмерном пространстве, а также выпуск документации на проектируемые модели. Область применения САПР этого уровня - машиностроение (трехмерное проектирование), архитектура, геодезия и многое другое. Оно позволяет инженерам-конструкторам, которые работают в различных областях электроники, механики, архитектуры сильно повысить производительность контроля, документирования и проектирования изделий.
САПР верхнего уровня позволяет производить комплексное решение задач в моделировании объектов, выпуска конструкторской документации, расчетов, помогает решить специфические прикладные задачи. Например, моделирование самолетов, испытание двигателей, ядерных реакторов. Системы САПР верхнего уровня применяются в различных областях архитектуры, строительства, машиностроения и многих других.
