Классификация систем проектирования

    По назначению, области применения, системы автоматизированного проектирования можно, условно, подразделить на:

Машиностроительные – MCAD, системы проектирования изделий машиностроения.     Разработка широчайшего спектра изделий: от создания аэрокосмических систем до проектирования изделий широкого потребления
Электротехнические (электрические) САПР – EDA (Electronic Design Automation), ECAD (Electronic Computer-Aided Design).     Термины для проектирования в области электротехники. Проектирование электронных схем, разработка принципиальных схем и схем подключения электротехнического оборудования, его пространственная компоновка, ведение баз данных готовых изделий. Сюда же можно отнести и системы проектирования изделий электроники, печатных плат - PCB (Printed Circuit Board).
САПР для архитектуры и строительства – AEC CAD (Architecture, Engineering, and Construction).     Трёхмерное проектирование архитектурно-строительных конструкций и зданий, расчеты строительных конструкций, ведение баз данных стандартных элементов, проектирование инженерных систем зданий, проектирование объектов инфраструктуры и планирование территорий под строительство, создание проектно-конструкторской документации.
Системы для проектирования промышленных предприятий, разработки оборудования промышленных установок и сооружений, - Plant Design.     Создание принципиальных схем установок, разводки трасс КИПиА и электрокабелей, компоновка оборудования и элементов несущих конструкций, ведение баз данных оборудования, трубопроводной арматуры, готовых электротехнических изделий.
Геоинформационные системы – GIS (Geo Information System).     Оцифровка данных полевой съемки, анализ геодезических сетей, построение цифровой модели рельефа, создание в векторной форме карт и планов, ведение земельного и городского кадастров, ведение электронного картографического архива, и т.д.

    В общем случае, на рынке программного обеспечения для конструкторов предлагаются программные продукты, специализированные и адаптированные для проектирования практически в любой отрасли промышленности, науки, техники.
    Кроме этого, , системы автоматизированного проектирования В машиностроении можно классифицировать, опять же условно, по уровню цен и возможностей, предоставляемых системой, на САПР высшего, среднего и низшего уровней.
    К высшему уровню можно отнести системы комплексного трехмерного твердотельного и поверхностного параметрического моделирования с широким набором специализированных модулей, библиотеками, средствами анализа, управления проектом, разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, возможностью оформления чертежей, обмен данными, и т.д. – CAD/CAM/CAE/PDM. Основные представители на рынке:

CATIA	Dassault Systemes
NX	Siemens PLM Software
Pro/ENGINEER	Parametric Technology Corp.

    Системы высшего уровня закрывают собой практически все области проектирования: от разработки изделий и оснастки до проведения инженерных расчетов и изготовления.
     Эти компании - лидеры в области САПР, а их продукты занимают положение олигархов: на них приходится львиная доля объема рынка в денежном выражении.
    Главная особенность “тяжелых” САПР состоит в том, что их обширные функциональные возможности, высокая производительность и стабильность достигнуты в результате длительного развития.
    Все эти продукты появились на рынке САПР сравнительно давно: CATIA появилась в 1981 г., Pro/ENGINEER — в 1988-м, а NX, хотя и вышла 2002 году, является результатом слияния двух "старых" систем — Unigraphics и I-Deas, приобретенных вместе с компаниями Unigraphics и SDRC.
    Несмотря на то что "тяжелые" системы имеют высокую стоимость, затраты на их приобретение окупаются, когда речь идет о сложном производстве, например, турбиностроение, авиационная и аэрокосмическая промышленность.
    По мнению аналитиков, этот сегмент рынка "тяжелых" САПР уже практически насыщен и поделен. Сейчас производители средств автоматизации проектирования возлагают основные надежды на предприятия среднего и малого бизнеса, которых гораздо больше, чем промышленных гигантов. Для них предназначены системы среднего и легкого классов.
    Между системами высшего и низшего уровня существует целый ряд систем, обладающих развитыми функциональными возможностями при доступной (для предприятий среднего и малого бизнеса), стоимостью. Такого рода системы являются системами так называемого среднего уровня. К ним, условно, можно отнести следующие программные продукты:

    В настоящее время системы среднего уровня очень популярны и поэтому быстро развиваются, приближаясь по своим возможностям к САПР высшего уровня.
    Сравнивать напрямую данные программные продукты, (как и “тяжёлые” САПР), нельзя, так как они имеют в своём составе различные приложениями (прикладные программы), расширяющими их функциональные возможности.
    В данном сегменте работает множество компаний, в том числе и российских, предлагающих относительно недорогие системы. Их популярность среди пользователей постоянно растет, и благодаря этому данная область очень динамично развивается.
    В результате по функциональным возможностям средний класс постепенно догоняет своих более дорогостоящих конкурентов. Однако далеко не всем пользователям требуется такое разнообразие функций.
    Тем, предприятиям, кто в основном работает с двумерными чертежами, подойдет система легкого класса (нижнего уровня), которая стоит в несколько раз дешевле. Такая система может быть 2D-модулем выше рассмотренных систем.
    К нижнему уровню, относятся системы, двухмерного машиностроительного проектирования и оформления чертежей, в основном облегчающие процедуру создания конструкторской документации.
    К системам нижнего уровня (опять же условно) можно отнести такие программные продукты, как:

• AutoCAD, AutoCAD Mechanical, AutoCAD LT, (Autodesk)
• T-FFLEX CAD 2D (Топ Системы)
• КОМПАС-ГРАФИК (АСКОН), и другие.

    Такие системы могут располагать некоторыми трехмерными возможностями, библиотеками, средствами визуализации проекта. Но у них нет тех мощных инструментов и возможностей, которыми обладают системы среднего и высокого уровней. Эти продукты проще в использовании и дешевле своих более мощных собратьев
    С развитием компьютерной техники и программного обеспечения, строгая дифференциация между системами проектирования исчезает. Современные системы т.н. среднего уровня позволяют выполнять задачи, на персональном компьютере, на решение которых ранее требовалась САПР высокого уровня и специализированное рабочее место.

    Основные тенденции в CAD-3D

    Можно выделить несколько основных тенденцией в развитии программного обеспечения для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, например:

• дальнейшее “наращивание” функциональных возможностей систем проектирования. Приближение систем т.н. среднего уровня к “тяжёлым” САПР за счёт привлечения встроенных модулей сторонних разработчиков (расчёта и анализа, визуализации, проектирования из листового материала, и т.д.), что позволяет конструкторам выполнять, например, простейшие инженерные расчеты, не покидая единого пользовательского интерфейса
• рост “мощности” CAD-систем не будет приводить к пропорциональному увеличению стоимости продуктов и требований к аппаратному обеспечению
• в связи с этим - рост популярности пакетов “среднего” уровня (Inventor, SolidWorks, SolidEdge)
• дальнейшее развитие и внедрение концепции PLM (Product Lifecycle Management – Управление жизненным циклом изделия). Переход от автоматизации проектирования отдельных работ или этапов к интегрированным системам, обеспечивающим целостную автоматизацию работ на протяжении всего жизненного цикла проектируемого изделия - от стадий разработки концепции и эскизирования, проектирования, запуска в производство до послепродажного обслуживания и снятия с производства. Кроме этого, PLM–технологии позволяют различным промышленным предприятиям легко обмениваться данными с партнерами и поставщиками, независимо от применяемых ими PLM и CAD-продуктов
• и, как следствие, упор на технологии перехода от автоматизации отдельных рабочих мест к автоматизации в масштабах всего проекта и предприятия; технологии взаимодействия проектировщиков через Всемирную сеть, возможность работы над одним проектом из различных географических точек, онлайновых библиотек типовых деталей, архитектур клиент/сервер, и т.д.
• рост объёма услуг от компаний-разработчиков на поддержку пользователей и обновления приобретённых продуктов.

    Как результат – дальнейшее сокращение сроков проведения комплекса проектно-конструкторских работ, повышение качества, снижение стоимости конечного продукта, что, в конечном итоге, приводит к более быстрому появлению продукта на рынке, росту продаж, увеличению прибыли предприятия.

    О минусах и плюсах перехода в 3D из 2D

    Основные конструкторские документы (чертежи деталей, сборок), должны содержать всю информацию о строении детали или изделия, необходимую для изготовления и контроля, должны быть оформлены в соответствии с требованиями того или иного стандарта.
    Качество чертежей и других конструкторских документов, выполненных традиционным способом (от руки), зависит и от индивидуальных способностей исполнителя, инструмента, и т.д.
    Подготовка документации на основе чертёжных пакетов (2D-проектирование), повышает качество, вносит “единообразие” в графическое оформление документов, позволяет многократно редактировать и копировать документацию.
    В обоих случаях, при малейших исправлениях даже в одном, допустим, чертеже, возникает необходимость “поднимать”, для внесения изменений, всю связанную с ним конструкторскую документацию. Чем сложнее конструкция изделия, тем обширнее документация, тем больше вероятность ошибок при создании и редактировании документов проекта. Часть ошибок может проявиться на стадии изготовления, когда уже затрачены ресурсы и время.
    Конструктор, выполняет основную свою задачу – создаёт геометрию, отвечающую требованиям проекта.
    При проектировании в 3D он реализует конструкцию детали в объёме. 3D-модель – это файл того или иного формата, содержащий информацию о геометрии детали в электронном виде. Такое представление результатов конструирования предоставляет несравнимо более широкие возможности для дальнейшего использования, чем обычные чертежи:

• незамедлительно увидеть и оценить создаваемую конструкцию в трёхмерном представлении
• имея файл 3D-модели, конструктор в любой момент имеет возможность редактировать её неограниченное количество раз, создавая различные варианты конструкции
• создать модель сборки на основе спроектированных моделей деталей, создавать детали прямо в сборке, используя существующую геометрию сборки
• располагая 3D-моделью детали или сборки всегда можно сгенерировать необходимый комплект конструкторской документации, получая чертёжные виды как проекции 3D-модели на плоскость чертежа, автоматически генерируя спецификации, таблицы, и т.д., оформляя документы в соответствии с выбранным стандартом
• файлы чертежей и моделей ассоциативно связаны – изменения в геометрии модели автоматически отображаются в файлах связанной с моделями деталей и сборок документации

    Кроме этого, файл 3D-модели – исходная информация для модулей инженерных расчётов и анализа (CAE): при необходимости, можно проверить работоспособность проекта, симулируя “рабочее” поведение изделия; задать материал, задать нагрузки, получить результаты расчётов и анализа, сразу же внести изменения в конструкцию модели, получить новые результаты расчётов
    Далее, файл 3D-модели содержит исходную информацию при генерировании программ для станков с ЧПУ, служит для обмена данными с другими проектировщиками, экспорта в другие CAD-системы, и т.д.
    На сегодня трёхмерное твердотельное моделирование является стандартом при проведении проектно-конструкторских работ на основе САПР. Готовый проект представляет собой не только пакет конструкторской документации, но файлы моделей деталей, сборок, документов.
    Идеология 3D-конструирования на сегодняшний день: от трёхмерной модели – к конструкторской документации. Чертежи и другие конструкторские документы, созданные на основе 3D-моделей, имеют более высокое качество, содержат несравнимо меньше ошибок, выявляемых при подготовке к производству.