Вопрос 14: Классификация САПР машиностроения и особенности этих систем

Современные машиностроительные САПР отличаются способами взаимодействия с пользователями, функциональностью, используемыми графическим и вычислительным ядрами, размерностью моделей представления графических объектов и т.д. Наиболее развитые из них используют параметрические модели представления объектов и эффективные алгоритмы обработки графической информации.

Размерность. Выделяют САПР двухмерного (2D) и трехмерного (ЗD) проектирования. При этом в основе 3D-систем, как правило, лежат двухмерные системы, в рамках которых конструктор создает эскизы сечений объемных элементов для формирования трехмерных объектов, а также автоматически прорисовывает, редактирует и оформляет чертежи созданных моделей деталей и сборок.

Функциональность. В соответствии с характером объектов, конструируемых в системе, можно выделить универсальные и специализированные (объектно-ориентированные) САПР. В системах первого типа может быть спроектирована конструкторская документация для всех отраслей промышленности и строительства. Системы второго типа настроены на создание ограниченного круга конструкторских объектов, однако эффективность проектирования в них может значительно превышать эффективность использования для этих же целей универсальных САПР.

Вычислительное ядро определяет внутреннюю организацию системы и способ представления моделей проектируемых объектов, а также методику их параметризации и модификации. В соответствии с описанными подходами можно выделить:

• программируемые САПР, базирующиеся на использовании пакетов программных модулей, реализующих операции взаимодействия с пользователем, формирования и визуализации элементов конструируемых объектов, которые в совокупности объединены в единую систему;
• вариационные (параметрические) САПР, которые основываются на использовании параметрического представления формируемых конструкторских объектов. Следует отметить, что параметризация моделей при вариационном моделировании в большинстве коммерческих систем осуществляется на базе продукта D-Cubed components компании Siemens. Это относится как к системам двухмерного, так и трехмерного проектирования;
• объектно-ориентированные САПР. Это специализированные модули или системы, предназначенные для проектирования конкретных объектов, например трубопроводов, электрических машин, электронно-вычислительной аппаратуры или даже конкретных устройств, например транзисторных усилителей СВЧ и др. Это специфические системы, которые характеризуются ограниченным количеством характерных свойств и параметров.

Графическое ядро обеспечивает интерфейс пользователя с системой и отображение в графическом виде проектируемых устройств. Управление отображением обычно производится на основе библиотек стандартных функций. Некоторые разработчики систем используют свое собственное графическое ядро, но большинство предпочитают коммерческий продукт. Покупное ядро дает разработчикам САПР возможность сосредоточиться на функциях собственно САПР, не думая над сложными алгоритмами вычислительной геометрии и графического рендеринга (в изуального представления изображаемого объекта). Кроме того, поставщики ядер поддерживают самое последнее оборудование и используют новейшие алгоритмы в области компьютерной геометрии, что позволяет разработчикам САПР идти в ногу со временем, с минимальными затратами создавая системы, которые используют максимум мощности современных компьютерных систем.

Надо отметить, что существует немало САПР, построенных на собственных ядрах. Примером могут служить система Компас и продукты компании РТС, которая в своих разработках использует созданное в 2000 г. геометрическое ядро Granite One. Обычно собственные разработки компаний имеют солидную историю и в ядро вложены годы работы. Собственное ядро дает ряд преимуществ: во-первых, в нем всегда можно реализовать то, что нужно именно для данной системы; во-вторых, оно дает доступ к модели на очень низком уровне, что позволяет реализовывать многие функции проще; в третьих, сопровождение и развитие собственного ядра на порядок быстрее и результативнее, так как не надо обращаться в службу поддержки другой компании, объяснять проблему и ждать очередного обновления.

Наиболее распространенными коммерческими ядрами являются: Parasolid - предназначено для математического представления параметрической трехмерной формы твердотельных моделей изделий и управления этими моделями. Вначале это ядро разрабатывалось фирмой Shape Data, которая позднее была поглощена Mcdonnell Douglas. Сейчас ядро разрабатывается и поддерживается компанией Siemens PLM Software;

• АCIS - используется для построения приложений с гибридной функцией моделирования, так как она объединяет каркасную, поверхностную и твердотельную модели конструируемого объекта. Первоначальный разработчик ядра - корпорация Spacial Technology, которую затем приобрела Dassault Sustems.

Обычно ведущие компании разработчиков САПР имеют лицензии и стремятся использовать при построении своих систем компоненты различных ядер, так как их функции полностью не перекрываются, а в определенной степени дополняют друг друга.

Большинство геометрических ядер не поддерживают параметрическую функциональность совсем или поддерживают ее в ограниченном объеме. Для полномасштабной поддержки нужно другое ядро - параметрическое. Па рынке таких ядер немного. Из самых известных ядер - DCM британской компании D-Cubed (была куплена компанией UGS) и ядро LGS Российской компании ЛЕДАС. Поэтому, как правило, современные параметрические системы основываются на использовании этих средств, для чего компании, разрабатывающие их, покупают лицензии у разработчиков графических ядер.