T-FLEX CAD - современные тенденции в проектировании
На крупных предприятиях на передний план выходят вопросы организации взаимодействия проектировщиков и обеспечение интегрированного процесса, охватывающего все стадии - конструирование изделия, анализ, технологическое проектирование, получение программы для станка с ЧПУ. Небольшие организации переходят к модели проектировщика-универсала, который сочетает в себе квалификацию одновременно и конструктора, и технолога, и разработчика программы для станка ЧПУ.
Очевидно, что самым критичным элементом этих новых подходов являются инструменты проектирования - конструкторские и технологические САПР, программы анализа и системы подготовки производства.
Российская фирма "Топ Системы" (www.topsystems.ru) предлагает полный набор программных средств, обеспечивающих высокие темпы и качество проектных решений как для крупных предприятий, так и для небольших организаций и отдельных пользователей. Эти программы используют новейшие идеи в области САПР и, что наиболее важно, обеспечивают комплексную автоматизацию, в отличие от гораздо менее эффективной частичной автоматизации отдельных элементов проектирования.
Компьютерное проектирование, анализ и изготовление принесли моментальный эффект сразу же с момента своего появления в 70-х годах. С тех пор так называемые системы CAD (проектирование и подготовка чертежей), CAE (анализ и расчеты) и CAM (подготовка программ для станков с ЧПУ) были существенно улучшены. Возросла их эффективность, функциональность и точность результатов. Однако с точки зрения основного подхода их внедрения, а именно использования в качестве автоматизации отдельных элементов процесса проектирования, мало что изменилось.
Конструктор работает отдельно от специалиста по анализу, а тот в свою очередь слабо связан с технологами или инженерами программ для станков с ЧПУ. Сегодня эта схема выглядит следующим образом. По завершении проектирования конструктор передает данные на анализ, например, прочностной или температурный. Аналитик проводит определенные расчеты и по их результатам дает конструктору рекомендации по изменению изделия. После согласования данные передаются технологу или специалисту по ЧПУ. В конце концов информация в виде технологического процесса или программы ЧПУ достигает производства. Изделие изготавливается. Схема выглядит логичной и стройной, однако на практике обычно происходит не все так гладко.
Различные программы, которые используются на каждой стадии, могут быть несовместимы между собой, а это влечет проблемы в переносе данных от одной программы к другой. Это может привести к потере точности, а иногда и к повторному заданию одних и тех же данных. Расчетчик или технолог могут дать рекомендации по повышению прочности или технологичности, что для конструктора, который работает отдельно от них, может быть не всегда понятно, а с чем-то он может и не согласиться. После изменений в конструкции следует еще раз пройти все стадии. При этом снова будет необходимо решать проблемы передачи уже откорректированных данных от одной программы к другой. Если какая-то информация была добавлена дополнительно на одном из промежуточных этапов, ее нужно будет ввести заново, поскольку она должна уже быть настроена на новые данные. В результате возрастают общие издержки. Для выпуска изделия требуется большее время, теряется качество.
Сегодня с этими проблемами столкнулись уже многие предприятия. И в качестве одного из способов их решения используют так называемое "командное проектирование". Вместо отдельных технологических, конструкторских, расчетных и прочих отделов создается единая команда, отвечающая за изделие. В нее входят конструкторы, технологи, расчетчики и другие специалисты, вплоть до экономистов и менеджеров по маркетингу. В небольших организациях это могут быть один-два человека, способных выполнить весь комплекс работ.
Стоит, однако, отметить, что если в плане организации такая схема выглядит более эффективной, то для того чтобы решать технические проблемы, связанные с программами и передачей данных, требуется другое, а именно поддержка интеграции непосредственно на уровне программ. Одним из способов обеспечения интеграции является использование стандартных форматов файлов для обмена данными. Используя для передачи графической информации форматы DXF, IGES или STEP, пользователи могут в определенной степени реализовать связь между программами. Однако эти форматы являются низкоуровневыми и не могут обеспечить передачу всего набора данных, которые существуют в современных программах. Кроме того, функции чтения/записи этих форматов в различных программах реализованы по-разному, что часто приводит к несовместимости. Также необходимо учесть, что, хотя эти стандартные форматы постоянно улучшаются, они не могут идти в ногу с расширением функциональности современных программ.
В этом случае гораздо более продуктивным является использование программ, базирующихся на едином геометрическом ядре, например, ACIS или Parasolid. Хотя по-прежнему обмен будет идти на низком уровне, вы, по крайней мере, можете быть уверены в том, что данные будут переданы корректно и не потеряют точность.
Другим гораздо более эффективным способом реализации интеграции является использование программных комплексов, базирующихся на каком-то основном программном продукте - как правило, системе проектирования, черчения и моделирования. Разработчики таких комплексов предлагают набор программ, которые либо работают в рамках единой программной среды, либо имеют хорошо отлаженное взаимодействие между собой. Так, например, работает российская фирма "Топ Системы", поставляя комплекс программ проектирования и подготовки производства под общей маркой T-FLEX. Этот комплекс основан на САПР двухмерного черчения и трехмерного моделирования T-FLEX CAD, которая хорошо зарекомендовала себя и в России, и за рубежом. Помимо T-FLEX CAD, в комплекс входят системы подготовки программ для станков с ЧПУ, технологического проектирования, расчета, проектирования оснастки и т.д.
Однако даже этот, казалось бы, оптимальный способ интеграции нельзя назвать идеальным. Во-первых, в комплексе могут отсутствовать программы из каких-либо областей проектирования, которые необходимы предприятию. Во-вторых, всегда лучше иметь широкий выбор прикладных программ различных разработчиков. То, что решает все задачи для одного предприятия, может не подойти другому. Кроме того, бывает, что предприятию требуется разрабатывать свои специализированные приложения, и, естественно, желательна их интеграция со всем комплексом. Для ответа на эти пожелания некоторые ведущие разработчики, включая разработчиков T-FLEX CAD, предлагают следующее решение. Они разрабатывают специальные механизмы доступа к внутренним функциям своих программ. Это позволяет создавать встроенные интегрированные решения для любых сторонних разработчиков, включая пользователей этих программ.
Используя связь на уровне внутреннего обмена данными и функциональными возможностями, можно обеспечить любую степень интеграции. Например, программа T-FLEX CAM, встроенная таким образом в T-FLEX CAD, сохраняет все специализированные настройки на обработку конкретных поверхностей при модификации исходной модели. Или, например, программа расчета, использующая геометрические данные о детали, полученные из T-FLEX CAD, сможет самостоятельно модифицировать исходную модель. Естественно, что использование единой информационной основы полностью исключает проблемы передачи данных или потерю точности.
Этот подход отлично сочетается с методом "командного проектирования" и приводит к реальному сокращению издержек и ускорению выхода изделия на рынок.
Переход от 2D к 3D
Без сомнения, одной из основных тенденций в области проектирования становится на сегодняшний день переход от двухмерного проектирования и черчения к трехмерному моделированию. Такой переход очень важен. В том числе и все вышеизложенные соображения об интеграции справедливы лишь при использовании трехмерных моделей. Конечно-элементный расчет или разработка программы для станка с ЧПУ требуют трехмерных данных, и здесь не поможет никакой, даже самый детальный чертеж.
По статистике лишь 15% пользователей САПР использует сегодня 3D моделирование. Однако в последнее время произошел существенный перелом в этом вопросе, и связан он прежде всего с выходом ряда сильных программ моделирования для персональных компьютеров. Кроме того, существенно возросла производительность современных ПК. Сегодня уже нет необходимости тратить многие десятки тысяч долларов для оснащения всего лишь одного рабочего места для трехмерного моделирования.
Однако это не значит, что переход от двухмерного проектирования к трехмерному так уж прост и не потребует дополнительных усилий и финансовых трат. Тем не менее во многих случаях такой переход оправдан и окупится сторицей. Многие заказчики фирмы "Топ Системы" уже используют преимущества трехмерной версии системы T-FLEX CAD, хотя начинали как пользователи двухмерного варианта. То, что в T-FLEX CAD реализованы на высоком уровне и двухмерные, и трехмерные возможности, безусловно, облегчает такой переход, однако в любом случае этот переход должен быть тщательно спланирован. Рассмотрим основные шаги такого перехода.
Прежде всего необходимо осознать суть и преимущества трехмерной твердотельной модели. В мире 2D результирующими данными проектирования являются чертежи, с которыми идет постоянная работа на протяжении всего жизненного цикла изделия. В 3D ключевой элемент твердотельная модель. Чертежи являются лишь одним из видов представления модели. Модель непосредственно может быть обработана программой анализа. Можно быстро рассчитать ее масс-инерционные характеристики. По модели гораздо проще представить себе изделие еще до того, как оно будет физически изготовлено.
Для того чтобы переход к 3D прошел в едином ключе для всех проектировщиков, необходимо специфицировать общие требования к созданию моделей на данном предприятии, подготовить библиотеки, согласовать способы хранения и именования файлов. Стандартизация повысит эффективность и обеспечит повторное использование уже созданных моделей, а также упростит модификацию. В принципе этот подход важен для любого типа проектирования, однако в 3D он наиболее полезен. Нужно постараться сделать так, чтобы любой проектировщик смог легко разобраться в структуре модели, созданной другим конструктором, и ввести необходимые изменения.
Трехмерное моделирование требует больших аппаратных ресурсов, чем двухмерное. Причем наиболее важным является не столько быстродействие процессора, хотя и это весьма существенный параметр, сколько объем оперативной памяти.
Чем сложнее ваша трехмерная модель, тем больше памяти для нее требуется. К счастью, сегодня цены на память вполне доступны. Неплохо было бы также оснастить свой компьютер хорошей графической платой. Это позволит ускорить манипулирование 3D моделью. Однако перед покупкой нужно убедиться, что предлагаемое вам изделие действительно ускорит работу с программой. Для этого нужно проконсультироваться с разработчиками программы.
Ранее уже говорилось о важности интеграции в проектировании. Переход к 3D потребует от вас создания новой схемы использования всего набора программ проектирования, с которыми вы работаете в настоящий момент. Поэтому необходимо составить общую структуру функционирования всего комплекса и провести предварительное тестирование согласованной работы всех компонентов.
Обучение является одним из наиболее важных моментов перехода к 3D проектированию, если не самым важным. Хотя это потребует определенных временных и финансовых затрат, выигрыш в перспективе будет существенным. Как показала практика, недостаточное обучение или вообще его отсутствие приводят к существенным проблемам в производительности проектирования, что обходится намного дороже.
Важным моментом является и техническая поддержка. Фирма "Топ Системы" обеспечивает пользователей своих программ прямой бесплатной технической поддержкой, что гораздо эффективней опосредованных консультаций со стороны дилеров.
Окончание следует
Бикулов С.А., Талдыкин В.Ю.
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 21 за 2000 год в рубрике soft :: сапр
