С чего все началось

Первые 3D САПР инструменты были представлены уже в 1980-х годах, в то время большинство проектов выполнялись с помощью 2D САПР инструментов или вручную на чертежной доске. Трехмерное моделирование чаще всего ограничивалось методом конечных элементов (МКЭ). Со стороны производства программисты АСУ ТП переводили 2D-чертеж в 3D-модели, чтобы создать модель обработки для станка с ЧПУ.

К 1990-м годам инженеры получили доступ к настольным компьютерам, которые могли создавать 3D-модели с помощью настольного 3D-пакета программ САПР. Основным средством коммуникации между проектировщиками и производителями все еще оставались 2D-чертежи. И чаще всего они преобразовывались в 3D-модели все теми же программистами АСУ ТП. После преобразования чертежи обрабатывались на станках при помощи 3D АСУ ТП.

В конце 1990-х проектировщики и инженеры-изготовители обменивались 3D-моделями, исключая преобразование 2D-чертежа для АСУ ТП. Подобный процесс обмена был актуален в области проектирования и производства пресс-форм, где интеграция 3D-модели проектировщика и 3D-модели изготовителя пресс-формы изменила характер изготовления и позволила сократить сроки их поставки.
Сегодня компании осознают, что повышение эффективности цифровых технологий – это увеличение качества и скорости производства. По этой причине большинство создателей программного обеспечения в области 3D-проектирования интегрируют больше возможностей САПР и АСУ ТП в свои программные пакеты. Примером такого программного обеспечения является SOLIDWORKS.

Инструменты проектирования

Внедрение инструментов САПР для работы инженеров столкнулось с рядом проблем, которые связаны с двумя важными аспектами: обучение специалиста работе с инструментарием и стоимость. Большинство молодых инженеров имели малый опыт работы в компьютерном проектировании. Опыт работы с 3D САПР был редким явлением даже среди тех специалистов, которые обладали базовыми навыками работы в проектировании.

Обучение требовало больших финансовых вложений, так как каждому инженеру была нужна отдельная лицензия на пользование программным обеспечением. Помимо обучения требовалась отдельная рабочая станция, имеющая высокую вычислительную точность.

Все вместе это выходило в сумму более 250 000 долларов на одного специалиста. При этом не учитывалось дополнительное время, которое было нужно для загрузки и обновления представленных программ и моделей.
На текущий момент времени данные проблемы уже решены. Сейчас молодому инженеру доступны все необходимые возможности. Практически у каждого есть настольные компьютеры с достаточной вычислительной мощностью для использования современного программного обеспечения САПР. Большинство молодых инженеров за время своего обучения уже имеют некоторое знакомство с общими пакетами и технологиями программного обеспечения.

Достижение интуитивного понимания проектирования для производства все еще требует времени. Современные программные модули уже могут выявлять потенциальные проблемные области с учетом метода производства и некоторых основных принципов.
Возможность видеть проблемные области не только обучает пользователей, но создает короткий цикл проектирования, так как дизайн может быть исправлен без необходимости ожидания обратной связи со стороны производства.

Современные пакеты САПР позволяют пользователю оценить, сколько будет стоить производство данной разработки. Для определенных методов производства можно осуществлять запрос расценки сторонних поставщиков посредством использования инструментов САПР.

Моделирование и визуализация

Раньше для анализа реакции разработки на нагрузку или ее аэродинамических характеристик инженеры переводили проекты из 2D в 3D-пространство. После, эти проекты экспортировались в другую систему с использованием сетки конечных элементов, выполнялся анализ напряжений и потоков. Любые изменения в проекте означали повторное преобразование 3D-модели, повторный анализ и повторное использование сетки. Это отнимало много времени и сил.

Современные пакеты САПР включают в себя интегрированное моделирование. Это позволяет инженерам производить анализ любых элементов и процессов в два клика. При этом они могут проводить эксперименты с изменениями дизайна и анализировать доработанный проект.

Оптимизация топологии (генеративный дизайн) продвигает возможности анализа на шаг вперед. Инженеры вводят основные параметры, например, используемый материал и способ изготовления; желательные характеристики в отношении нагрузок, потоков или теплопроводности детали. Программа самостоятельно создает серию проектов используя заявленные требования.
В пакет САПР включены инструменты для визуализации дизайна. Отдел маркетинга может создавать изображения продукта из данных САПР для продвижения изделия. Инженеры и маркетологи могут использовать 2D и 3D-изображения реалистичных объектов, применять анимации и симуляцию дополнительной и виртуальной реальности. С помощью подобных действий появляется возможность корректировать проект и показывать все эстетические решения продукта клиентам.

Инструменты для производства

На заре появления АСУ ТП программистам приходилось преобразовывать 2D-бумажные или цифровые модели в 3D для создания моделей станкам с ЧПУ, рабочих процессов, актов контроля и других элементов управления данными о продукте (PDM). Любые изменения предполагали, что процесс модернизации проекта пройдет с самой первой стадии создания проекта. А это достаточно длительный по времени процесс.

На данный момент времени, интегрированные программные пакеты помогают автоматически отражать изменения в дизайне продукта. Они моделируют производственные процессы, как например, инжекционное прессование, литье и машинную обработку. Метод 3D-печати дает возможность программного прогнозирования результатов.

Программные пакеты позволяют инженерам моделировать всю производственную линию для определения потенциальных возможностей улучшения эффективности. Можно смоделировать добавление нового станка взамен старого и увидеть, как он вписывается в технологический процесс.

Инструменты для совместной работы

Раньше, инструменты САПР требовали, чтобы выдача проектных документов подвергалась регистрации с целью сохранения контроля версий. Из-за этого с ними мог работать только один пользователь. Для предоставления разработки другим поставщикам нужно было экспортировать разработку в другой формат файла, а потом передать через FTP, либо с помощью физических носителей. Это усложняло работу и требовала огромное количество времени.

На данный момент времени пользователи программ САПР могут обмениваться данными находясь в различных регионах, странах и континентах. Облачные сервисы программ САПР осуществляют контроль данных нескольких пользователей одновременно. При помощи инструментов WebPDM (управление данными о продукте по сети) можно управлять проектом и предоставлять третьим лицам только его часть. Использование данных инструментов позволяет снижать передаваемый объем данных, отслеживать просмотры и контролировать версии проекта. Проекты можно архивировать в форматах САПР и PDF-файлов.

Ключевой мотив совместной работы проявляется в плавной интеграции пользовательского опыта работы с компьютерными инструментами по проектированию, производству, моделированию, визуализации, маркетингу, и третьих сторон. Специалисты разных дисциплин могут работать с подобными инструментами сообща.

Заключение

Программное обеспечение САПР и АСУ ТП избавилось от неясных инструментов, ограниченных специализированных терминалов и не требует особой подготовки пользователей. Сейчас инструменты преобразились и приобрели мощные возможности работы в области проектирования и производства.
Благодаря облегчению рабочего процесса и расширению функций, пользователи из различных дисциплин могут комфортно и быстро работать с проектом, тем самым повышая эффективность своей деятельности для компании и качество продукта.

2018-12-22

Мне кажется автор сильно запутался в терминах и аббревиатурах и пытается запутать всех остальных. CAM и АСУ ТП - это две большие разницы. АСУ ТП - это не САПР для создания управляющих программ для станков с ЧПУ, а собственно автоматизированная система управления технологическими процессами. Т.е. в ней ничего не разрабатывают, она сама, автоматически, управляет некой системой. Почитайте определение хотя бы в википедии.