для чего используются cai системы

Комплекс программных продуктов, которые способны дать пользователю характеристику того, как будет вести себя в реальности разработанная на компьютере модель изделия. По-другому CAE можно назвать системами инженерного анализа. В своей работе они используют различные математические расчеты: метод конечных элементов, метод конечных разностей, метод конечных объемов. При помощи CAE инженер может оценить работоспособность изделия, не прибегая к значительным временным и денежным затратам.

Смотрите также: Каталог САПР/CAD-систем и проектов, CAD, PLM, PDM.

Содержание

САЕ-системами (Computer-Aided Engineering) называется программное обеспечение, предназначенное для расчётов, анализа и симуляции физических процессов в решении инженерных задач. Данные системы востребованы в авиастроении, ракетостроении, машиностроении, энергетике, индустрии новых материалов, строительстве крупных инфраструктурных объектов и пр. Они позволяют при помощи расчётных методов моделировать «поведение» промышленных изделий в реальных условиях эксплуатации.

История

Классификация

Возможности САЕ

С помощью САЕ можно проводить:

Этапы работы с САЕ

Отрасли применения

Наибольшей популярностью САЕ пользуются в следующих отраслях производства: машиностроение и станкостроение, оборонная и аэрокосмическая промышленность, энергетика, судостроение, производство полупроводников, телекоммуникации, химическая, фармацевтическая и медицинская промышленность, строительство, производство систем отопления, кондиционирования, вентиляции.

Опыт использования САЕ в автомобильной промышленности

Преимущество систем САЕ состоит в том, что автопроизводители могут проводить компьютерное тестирование разрабатываемых моделей. Это позволяет сосредоточить максимум внимания на повышении безопасности, комфортности и долговечности автомобилей, не затрачивая при этом финансовых средств. Безопасность пассажиров при столкновениях может быть оценена при помощи таких программных продуктов, как RADIOSS, LS-DYNA, PAM-CRASH.

Основные направления в развитии САЕ

В процессе развития САЕ разработчики стремятся увеличить их возможности и расширить сферы внедрения. Преследуются следующие цели:

Мировой рынок

По прогнозу TechNavio (весна 2013 года), рынок CAE в ближайшие пять лет будет ежегодно расти на 11,18% и к 2016-му достигнет 3,4 млрд. долл. Этот рост обусловлен целым рядом факторов, главный из которых — необходимость ускорения выпуска продукции на рынок. А основным тормозом, как и в случае CAD, является рост популярности систем с открытым исходным кодом, обусловленный высокой стоимостью лицензий на коммерческие CAE-системы.

Из географических регионов самым большим с точки зрения востребованности CAE в 2012-м стала Северная Америка, а по темпам роста первое место занял Азиатско-Тихоокеанский регион, в котором активно развивается промышленность.

Наибольшее распространение CAE-системы получили в автомобиле- и самолетостроении, электротехнике и электронике, тяжелом машиностроении и оборонной отрасли. Самый высокий рост спроса на CAE ожидается в автомобильной промышленности, а наименьший — в тяжелом машиностроении.

Ведущие позиции на рынке CAE занимают Ansys, MSC Software, Dassault Systemes, CD-adapco Group и LMS International. Кроме них в этой области работает немало менее крупных компаний, но число фирм, сосредоточенных только на CAE, сокращается, так как их покупают более крупные игроки ради их технологий.

В своем комментарии аналитики из TechNavio отметили, что некоторые крупные глобальные поставщики CAE и PLM начали продвигать `глобализованные` лицензии, которые позволяют купившим их заказчикам использовать CAE-системы в любой точке мира и обращаться за услугами поддержки в офис поставщика в любой стране. Это позволяет вендорам устранить разницу в стоимости своих продуктов в различных странах и продавать их по одной цене по всему миру. Аналитики ожидают, что данный подход будет применять все больше поставщиков CAE и PLM, и тогда на рынке произойдут значительные перемены с точки зрения ценовой политики вендоров.

Источник

CAD, CAM, CAE-системы

Практически во всех сферах деятельности человека сегодня наблюдается жесткая конкуренция. Преимущества имеют те участники рынка, кто быстрее и точнее сумеет спроектировать продукт, точно спрогнозировать его качества и определить оптимальную технологию производства. Добиваться успешной реализации идей любой сложности призвана система автоматизированного проектирования (САПР). Под этим понятием подразумевают программное обеспечение, позволяющее создавать модель объекта с максимальной точностью и предоставить производителю полный пакет конструкторской документации по международным стандартам.

Практически решают эту задачу, используя комплекс эффективных технологий по анализу, разработке, подготовке производственного процесса с помощью CAD/CAM/CAE систем. Только так можно добиться необходимого качества, снижения себестоимости продукции. Основную часть работы по созданию проекта делают компьютерные программы, скорость и точность которых многократно превышает возможности традиционных технологий, таких как создание чертежей, расчет предполагаемых нагрузок, прогнозирование поведения материалов.

Возможности и области применения

Автоматизировать производство человечество стремилось всегда. Но до середины 20-го века это были попытки усовершенствования механизмов и технологий. Первые опыты использования систем автоматизации начались после Второй Мировой Войны. Назвать прорывом применение электронных устройств для нужд ВПК в США в конце 40-х, начале 50-х нельзя. Мощности вычислительных машин было тогда недостаточно. Серьезные успехи пришли только в 70-е годы, когда появились электронные устройства, способные работать с большим массивом информации. Этот период принято называть первым этапом развития автоматизированных систем проектирования. Была доказана эффективность использования ЭВМ в решении производственных задач.

В 80-е начался второй этап электронной революции. К этому времени размер вычислительных устройств заметно уменьшился, а скорость работы существенно возросла. Серьезной причиной взрывного роста стал выпуск персональных компьютеров, с помощью которых увеличился круг пользователей.

Среди множества путей развития и нескольких крупных производителей стал вырисовываться лидер — компания IBM. Архитектура устройств с микропроцессором Intel х86 оказалась наиболее удачной для использования в автоматизации проектирования. Тогда же начали зарождаться CAD и CAM системы в машиностроении, наукоемких производствах.

Методы пространственного моделирования позволили просчитывать сложные процессы, создавать основу технологии программирования для станков с ЧПУ. К середине 80-х наметился спад в развитии популярности продуктов Apple, Motorola. Однако графические станции под управлением ОС Unix удерживали лидерские позиции. Но уже в начале 90-х программы на платформе Windows обогнали конкурентов. Предлагаемые системы для станков, оборудования были удобнее, производительнее и главное дешевле. Методы пространственного проектирования оказались востребованы в энергетике, производстве бытовой техники, автомобилестроении, космонавтике.

Активнее стала использоваться технология в машиностроении. Программы для токарных станков, обрабатывающих центров повысили качество продукции, сократили время производства. Возникла необходимость образования отдельных направлений в цифровые графике. Окончательно оформились термины CAD, CAM, CAE, их назначение и особенности.

Классификация САПР

Принятое в отечественной инженерной практике понятие САПР носит общий характер. Оно включает в себя все возможности программного проектирования. Однако удобнее пользоваться англоязычными версиями, описывающими виды и технологии выполняемых работ более детально. Наиболее популярные термины означают:

Автоматизированная система проектирования в процессе эволюции разделилась на отдельные направления, в рамках которых решались узкоспециализированные задачи. Расширялся и арсенал инструментов для достижения цели. Можно на каждом этапе производства выбрать систему, наиболее подходящую в конкретном случае. Технология создания модели 3d в САПР значительно ускорило запуск новых изделий, которые проектируется с заданными характеристиками. Твердотельный прообраз проверяется и испытывается с достаточной точностью виртуально, минимизируя расходы на реальном тестировании.

Методы электронного проектирования проникают в отдельные сферы деятельности, учитывая характер производства. Подчиняясь общим правилам и нормам создаются новые направления развития. Так в 2012 госкорпорация «Росатом» перешла на Единую отраслевую систему документооборота (ЕОСДО). Программа позволила систематизировать проектную документацию. Проще стал доступ к электронному архиву. В результате повысилась производительность труда, сохранность информации, надежность ее защиты.

Примеры программ системы автоматизированного проектирования

Профессия современного разработчика требует серьезного обучения. Преподают САПР в профильных ВУЗах. Однако базовое образование не является гарантией успеха. Сектор активно развивается. Регулярно появляются новые продукты на рынке, требующие изучения и навыков работы. Становится нормой прохождение курсов повышения квалификации для инженера. Разработчики ПО идут на встречу пользователям их продуктов. Платные программы включают в себя важную опцию — возможность пользоваться поддержкой и обучаться приемам работы.

Для того, чтобы узнать все графические возможности ПО необходимо время. Многие разработчики предлагают воспользоваться бонусом для обучающихся. Так лидер рынка компания Autodesk дает лицензию для студентов на три года при пользовании 3ds Max. По функционалу программа конструирования почти такая же, как дорогостоящая профессиональная версия. Стоимость базового пакета Autodesk 3ds Max на текущий период времени составляет более 60 000 рублей для одного пользователя. Сумма большая даже для действующего инженера. Обычно такую продукцию закупает предприятие.

Потребности в 3d моделировании испытывают не только крупные предприятия. Сегодня востребовано трехмерное проектирование у индивидуальных предпринимателей и просто любителей. Для осуществление задуманных идей им нет необходимости приобретать продукцию с набором функций, необходимых в высокотехнологичных отраслях. Можно найти программы для проектирования за более умеренные деньги, либо воспользоваться бесплатными версиями с ограниченными возможностями.

Проектировщикам, работающим в системе САПР хорошо известен пакет AutoCAD. Уже много лет он пользуется заслуженным уважением за возможность реализовывать идеи достаточно простыми, интуитивно понятными инструментами. Поддерживается возможность работать как в двухмерном, так и в трехмерном пространстве. Сохраняются проекты в стандартной форме САПР. Стоимость продукта позволяет приобретать его средним и малым компаниям. В качестве опробования производитель дает возможность 30 дней пользоваться программой бесплатно. За это время специалист с базовым образованием научится пользоваться основными функциями и решить, стоит ли ее покупать или нет.

К профессиональным продуктам относят и Pro/ENGINEER от американского разработчика Parametric Technology Corp. Оригинальный движок программы отличается высокой производительностью и качеством. Есть возможность вывести проект в фотореалистичном изображении в хорошем разрешении. Известен специалистам в области инноваций французский бренд CATIA. Продукт полностью интегрирован с системами CAD/CAM/CAE и может использоваться в различных областях производственной деятельности, от машиностроения до строительства.

Активно продвигается на рынке отечественная разработка компании «Аскон» программа трехмерного проектирования «Компас». Классический вариант опций для создания CAD проектов. Интерфейс, описание, помощь на русском языке, что становится причиной растущей популярности. Поддерживается функция создания текстовых и графических документов по стандарту ЕСКД. Программа проста в обучении и пользовании.

Нельзя не упомянуть ПО SolidWorks. Программа адаптирована для широкого использования на средних по мощности компьютерах. Не самый богатый функционал, но имеющихся возможностей вполне хватает для реализации достаточно сложных проектов. Программой пользуются и крупные предприятия. Производитель предлагает линейку продуктов разного назначения для решения всех задач в системах CAD, CAM, CAE. Ядром графического проектирования является собственная разработка Parasolid, которая имеет как плюсы, так и минусы.

Источник

CAD | CAE | CAM | PDM | PLM | CALS системы | Описание | Применение

Приведем основные определения CAD/CAE/CAM/PDM/PLM систем.

Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение. Следует отметить, что русский термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем «CAD» — он включает в себя CAD, CAM и CAE.

CAE (Computer-aided engineering) — общее название для программ или программных пакетов, предназначенных для инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов. Расчётная часть пакетов чаще всего основана на численных методах решения дифференциальных уравнений, таких как: метод конечных элементов, метод конечных объёмов, метод конечных разностей и др. Позволяют при помощи расчетных методов оценить, как поведет себя компьютерная модель изделия в реальных условиях эксплуатации. Помогают убедиться в работоспособности изделия, без привлечения больших затрат времени и средств.

Современные системы автоматизации инженерных расчётов (CAE) применяются совместно с CAD-системами (зачастую интегрируются в них, в этом случае получаются гибридные CAD/CAE-системы).

CAM (Computer-aided manufacturing) — подготовка технологического процесса производства изделий, ориентированная на использование ЭВМ. Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами.

Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства. Фактически же технологическая подготовка сводится к автоматизации программирования оборудования с ЧПУ (2- осевые лазерные станки), (3- и 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ; токарные станки, обрабатывающие центры; автоматы продольного точения и токарно-фрезерной обработки; ювелирная и объемная гравировка).
PDM.

Следует отметить, что как правило, большинство программно-вычислительных комплексов совмещают в себе решение задач CAD/CAM, CAE/САМ, CAD/CAE/CAM.

PDM ( Product Data Management ) — система управления данными об изделии — организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные сложные технические объекты (корабли и автомобили, самолёты и ракеты, компьютерные сети и др.). PDM-системы являются неотъемлемой частью PLM-систем.

В PDM-системах обобщены такие технологии, как:

Базовые функциональные возможности PDM-систем охватывают следующие основные направления:

С помощью PDM-систем осуществляется отслеживание больших массивов данных и инженерно-технической информации, необходимых на этапах проектирования, производства или строительства, а также поддержка эксплуатации, сопровождения и утилизации технических изделий. Такие данные, относящиеся к одному изделию и организованные PDM-системой, называются цифровым макетом. PDM-системы интегрируют информацию любых форматов и типов, предоставляя её пользователям уже в структурированном виде (при этом структуризация привязана к особенностям современного промышленного производства). PDM-системы работают не только с текстовыми документами, но и с геометрическими моделями и данными, необходимыми для функционирования автоматических линий, станков с ЧПУ и др, причём доступ к таким данным осуществляется непосредственно из PDM-системы.

С помощью PDM-систем можно создавать отчеты о конфигурации выпускаемых систем, маршрутах прохождения изделий, частях или деталях, а также составлять списки материалов. Все эти документы при необходимости могут отображаться на экране монитора производственной или конструкторской системы из одной и той же БД. Одной из целей PDM-систем и является обеспечение возможности групповой работы над проектом, то есть, просмотра в реальном времени и совместного использования фрагментов общих информационных ресурсов предприятия.

PLM ( Product Lifecycle Management ) — технология управления жизненным циклом изделий. Организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии и связанных с ним процессах на протяжении всего его жизненного цикла, начиная с проектирования и производства до снятия с эксплуатации. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные сложные технические объекты (корабли и автомобили, самолёты и ракеты, компьютерные сети и др.). Информация об объекте, содержащаяся в PLM-cистеме является цифровым макетом этого объекта.

Источник

Rapid Prototyping & Computer Aided Design

Computer Aided Design

Обзор CAD/CAM/CAE. Информация на CD, видео, печатные издания

На странице Лаборатории № 5 ( технологий, систем и инструментов для автоматизированного инжиниринга и промышленного дизайна) Отдела Информатизации Образования (DITE) портала ТПУ, можно получить информацию о продуктах для автоматизации проектно-конструкторских работ, расчёта и анализа конструкции, визуализации и анимации, имеющиеся в ТПУ:

Autodesk, Parametric Technology Corp., Dassault Systèmes, ANSYS, и др.

Здесь же находятся формы заявок на выделение лицензий подразделениям ТПУ.

Конструкторские САПР

Autodesk® Inventor®

Pro/ENGINEER

CATIA

SolidWorks

CAD/CAM/CAE система NX от Siemens PLM Software предлагает инструменты и технологии нового поколения, которые способствуют преобразованию процесса развития изделия. Качественно новые инструменты позволяют разрабатывать изделия в единой управляемой среде путем интеграции всех процессов. Инструменты NX предоставляют больше возможностей моделирования, обладают гибкостью и производительностью. Благодаря объединению параметрического моделирования и моделирования без дерева построения, а такжетехнологии активного макета, облегчающей работу со сборкой, NX станавливает новые стандарты скорости, производительности и легкости применения.

SolidEdge

think3

CoCreate

KeyCreator

T-FLEX

bCAD Pro

КОМПАС

Один из лидирующих российских продуктов. CAD-система, предназначенная для широкого спектрапроектно-конструкторских работ, лёгкая в освоении, удобная в работе и при этом имеющая стоимость, приемлемую для комплексного оснащения российских предприятий, в том числе средних и малых. Позволяет осуществлять двумерное проектирование и конструирование, быструю подготовку и выпуск разнообразной чертёжно-конструкторской документации, создание технических текстово-графических документов. Разработчик – АСКОН, Россия.

DesignCAD Series

TurboCAD Pro

IronCAD

Cimatron

TEBIS

Развитая CAD/CAM – система. Двумерное проектирование и черчение, трёхмерное моделирование.
Разработчик – Tebis Technische Informationssysteme AG, Германия.

VISI Series

VX CAD/CAM

Развитая CAD/CAM система. Основные модули: VX Innovator, VX Designer, VX Mold&Die, VX 3D Machinist, VX End-to-End.
Разработчик – VX Corporation, США.

CADMAX

Расчёты и анализ

ANSYS

Линейка продуктов ANSYS широка и обеспечивает все нужды расчётчика на всех этапах его работы, начиная с построения или модификации геометрической и сеточной модели, далее переходя к эффективному решению задачи, и заканчивая обработкой, представлением и документированием результатов.

Основными в линейке программных продуктов являются следующие, являющиеся инструментами для решения задач:

MSC.Software

Подготовка производства

IMS Software

Компания Intelligent Manufacturing Software, Inc (IMS), была основана в 1990 году для обеспечения новаторскими решениями самого трудоёмкого и дорогостоящего процесса автоматизированного проектирования постпроцессоров и получения программ для управления станками с ЧПУ. IMSpost (Универсальный генератор постпроцессоров для оборудования с ЧПУ) является наиболее сильным и полным лидером в области автоматизированного проектирования постпроцессоров. IMSpost работает сфактически любой системой числового программного управления или системой CAM, имея очень удобный, универсальный и простой интерфейс для всехконфигураций станков и пультов управления независимо от сложности.

Система ADEM предназначена для автоматизации конструкторских и технологических бюро, цехов основного и технологического производства. Имея модульную структуру, ADEM может быть скомплектована как для решения частных задач проектирования, так и для сквозной подготовки производства. В состав системы входят модули:

MasterCAM

Vero Software

СПРУТ

Delcam PLC

Семейство программ компании Delcam охватывает все этапы производственного цикла. Оно соч етает в себе функциональность с новейшими технологиями в области пользовательского интерфейса. В результате резкое сокращение этапа проектирования и подготовки производства. Каждый продукт Delcam сфокусирован на специфическом аспекте конструирования, производства и контроля сложных изделий и является самым оптимальным решением в своей области применения:

Delcam PowerSHAPE, Delcam PowerMILL, Delcam PowerINSPECT, Delcam CopyCAD, Delcam ArtCAM, Delcam Exchange, Delcam Toolmaker, Delcam Electrode, Delcam PS-Team, Delcam FeatureCAM, Delcam

SolidCAM

Пакет генерации управляющих программ для станков с ЧПУт при обработке деталей, с одержащих сложнуюповерхностную или твердотельную геометрию. Обеспечивает 2,5 и 3-осевую фрезерную обработку, токарную обработку, визуализацию процесса обработки.
Разработчик – SolidCAM Ltd., Израиль.

Концептуальный дизайн и визуализация

Autodesk® AliasStudio™

Autodesk® AliasStudio™ является частью технологии цифровых прототипов Autodesk, и известно теперь как семейство продуктов Autodesk Alias,в которое входят Autodesk® Alias® Design, Autodesk® Alias® Surface и Autodesk® Alias® Automotive.

Полнофункциональный набор инструментов для творческого процесса проектирования, помогающих компаниям создавать превосходные дизайнерские решения, обеспечивающие успех в бизнесе. Программа для дизайнеров потребительской продукции, которая позволяет управлять всем процессом работы над дизайном: от поиска идей до передачи готовых поверхностей конструкторам. Быстрее разрабатывайте и передавайте концепции, используя эскизы, 3D модели, иллюстрации, фотореалистичные изображения и анимационные ролики.
Autodesk, Inc.

Autodesk® Alias® Design

Autodesk® Alias® Surface

Autodesk® Alias® Surface предоставляет полный набор средств динамического 3D моделирования, которые позволяют преобразовывать концептуальные модели и сканированные данные в поверхности высокого качества для дизайна потребительских товаров, а также в поверхности класса А для автомобильного дизайна.
Autodesk, Inc.

Autodesk® Alias® Automotive

Autodesk® Alias® Automotive — лидирующий в отрасли продукт для автомобильного дизайна, выбор лучших автодизайнерских студиий по всему миру. В продукте представлен полный набор инструментов для визуализации и анализа охватывающий весь процесс моделирования изделий сложной формы, от создания эскизов до получения готовых поверхностей класса А.
Autodesk, Inc.

Form-Z

Система двумерного проектирования и черчения, трёхмерного поверхностного итвёрдотельного моделирования, визуализации и анимации для профессионального дизайна, визуализации и проектирования.
Разработчик – Autodessys, Inc., США.

Прикладные САПР

Bentley — мировой лидер в области комплексных программных решений для поддержки и нфраструктуры в течение ее жизненного цикла, т.е. при проектировании, создании и эксплуатации зданий, мостов, транспортных сетей, предприятий водо- тепло- энерго- снабжения, очистки воды и т.п.

Продукты и технология платформы MicroStation:

Анализ и проектирование зданий
Проектирование и конструирование мостов
Землеустройство
Картография
Гражданское строительство
Проектирование и конструирование заводов
Концептуальное проектирование промышленных объектов
Проектирование и анализ сетей электро- и газоснабжения
Строительное проектирование и анализ
Проектирование и анализ сетей водоснабжения и канализации, и др.

E3.series

Система E3.series имеет модульный принцип построения. Она состоит из трёх основных модулей:

E3-schematic – модуль для проектирования различных типов схем (технологические, функц иональные, пневматические, электрические, однолинейные и т.д.)
E3-cable – модуль для проектирования кабельно-жгутовых схем, а также схемы внешних проводок. Включает в себя функционал модуля E3-schematic
E3-panel – модуль компоновки и трассировки. Выполняет расстановку оборудования по шкафу (щиту, панели и т.д.); трассировку проводов в соответствии с принципиальной схемой; раскладку кабелей по кабельным каналам на плане объекта.

CADSTAR

Развитая система автоматизировации проектирования и изготовления электронных схем и печатных плат (PCB CAD). Разработчик – Zuken.

DEFCAR CAD/CAM

Система для проектирования и подготовки производства в кораблестроении.
Разработчик – Defcar, S.L., Испания.

VUTRAX

Vutrax PCB CAD–система автоматизированного проектирования электронных схем и печатных плат (PCB CAD).

Design WorkShop

Система фотореалистичного трёхмерного моделирования и проектирования в архитектуре.
Разработчик – Artifice, Inc., США.

Planit

Источник