CAD-системы - область применения, примеры программных продуктов

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное  государственное  бюджетное  образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Владимирский государственный университет

 имени Александра  Григорьевича и Николая Григорьевича  Столетовых”

(ВлГУ)

 

Кафедра Информационных систем и программной инженерии

 

 

Реферат на тему:

CAD-системы (область применения, примеры программных продуктов)

 

 

 

Выполнил ст.гр. ИСГ-110

 

Принял:

Волкова И.В.

 

 

Владимир 2013

СОДЕРЖАНИЕ  ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...….3

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О CAD-СИСТЕМАХ………………………………...4

1. Назначение………………………………………………………………...4
2. Критерии выбора………………………………………………………….4
3. История развития…………………………………………………………5
4. Лидеры рынка……………………………………………………………..7
2. ОБЗОР РАЗЛИЧНЫХ CAD-СИСТЕМ……………………………….….10
1. Российские…………………………………………………….……….…10
2. Иностранные……………………………………………………………..15

  ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………...………....24

  СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………..…25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Система автоматизированного  проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.[1]

По мнению ведущих  мировых аналитиков, основными факторами успеха в современном промышленном производстве являются: сокращение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение качества. К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих выполнить эти требования, принадлежат так называемые CAD -системы.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О CAD-СИСТЕМАХ

1.1Назначение

CAD-системы (сomputer-aided design компьютерная поддержка проектирования) предназначены для решения конструкторских  задач и оформления конструкторской  документации (более привычно они именуются системами автоматизированного проектирования САПР). Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т.д.). Ведущие трехмерные CAD-системы позволяют реализовать идею сквозного цикла подготовки и производства сложных промышленных изделий.[2]

1.2 Критерии выбора.

Правильный выбор САD — надежное условие эффективного проектирования.

Критерии выбора:

• Распространенность на мировом рынке
• Цена системы, её сопровождения и модификации
• Широта охвата задач проектирования
• Удобство работы САD и её «дружественность»
• Наличие широкой библиотечной поддержки стандартных решений
• Возможность и простота стыковки с другими САПР
• возможность корпоративной работы [2]

 

 

 

 

 

 

1.3 История развития

История развития CAD-систем берет свое начало еще с 60-х годов, когда Ивану Сазерленду в 1963 году удалось подключить дисплей с возможностями CRT (традиционный тип проекторов) и вычислительными способностями компьютера. Процесс создания системы для проектирования механических частей стал возможен благодаря использованию светового пера.[3]

Позже Сазерленд и  Дэвид Эванс основали фирму Evans и Sutherland Computer Corporation (E & S),которая стала одним из лидеров на рынке САПР на то время в области графических рабочих станций. В то же время вконце 60-х на арене появились и другие активные игроки GE, DEC,IBM,CalComp и т.д. которые начали создавать оборудование и программное обеспечение для этой отрасли.[3]

Первой твердотельной  программой моделирования считают SynthaVision выпущенной компанией MAGI. Чарльз Истман вместе с Максом Генрионом  разработали программное обеспечение  для решения задач планирования пространства. Кевин Вейлер с Истманом опубликовали статью об использовании операторов Эйлера для геометрического моделирования.[3]

MCS, Applicon, SDRC, Auto-trol, United Computing (Unigraphics), McAuto, Intergraph (M&S Computing), Autodesk, Bentley Systems, Micro-Control Systems, Computervision, Dassault, Miscellaneous, CalComp являются наиболее важными компаниями, которые внесли вклад в стремительное развитие новой области.[3]

Аналитики считают, что  именно компания Manufacturing and Consulting Services (MCS) оказала огромное влияние на развитие отрасли и 70 процентов современных САПР составляют идеи MCS.[3]

В 70-х годах внимание уделялось в основном системам автоматизированного  черчения, так как стало ясно по результатам, что проектирование можно  реализовать машинными средствами.[3]

Наряду с CAD-системами  активно развивались и CAM-системы. Еще в 1961 году появился язык программирования, который стал основой для других языков программирования применимые к  оборудованию с числовым программным  управлением. Этот язык назывался  APT (Automatic Programming Tools).[3]

В 80-е годы компьютеры  становятся доступными большому количеству крупных и даже мелких компаний. Появляется также 3D-моделирование. В начале было только поверхностное моделирование, при котором конструктор определял изделие семейством поверхностей. Оно получило большое распространение в инструментальном производстве. Со временем появилось твердотельное моделирование широко распространенное  в машиностроении, когда конструктор строит модель из твердотельных примитивов. Они определяются формой, размерами, ориентацией и точкой привязки. Современные системы позволяют работать  с телами и с отдельными поверхностями.[3]

В начале 80-х стоимость  одного рабочего места, т.е одной  лицензии составляла примерно 90-100 тысяч $.Возможности систем на то время определялись характеристиками имеющихся графических аппаратных средств.  В основном использовались графические терминалы, которые подключались к мэйнфреймам, или к мини-ЭВМ типа PDP/11.применялись компьютеры компаний CDC и IBM.[3]

Вначале 90-х системы  стали доступней, стоимость снизилась  до 20000 $.Поставщики средств автоматизации  проектирования использовали компьютеры  на  базе  RISC-процессоров.  Они работали  под управлением ОС Unix и были намного дешевле мини-машин, мэйнфреймов. Позже Autodesk разработала пакет AutoCAD, который стоил всего одну тысячу долларов и приобрел довольно большую популярность среди пользователей. Итак, были созданы предпосылки для  создания CAD-систем для более широкого применения.[3]

В 90-х годах на рынке появились новые компании, которые заполнили пробел между дорогими продуктами и программами типа AutoCAD, они обладали богатыми функциональными возможностями. Это стало возможным благодаря появлению системы Windows NT, а компания Intel выпустила процессор Pentium Pro. Как раз в то время САПР разделился на классы: тяжелый,  средний  и  легкий, они различны по цене и по функциональным возможностям. К тяжелому классу относятся продукты : Unigraphics NX,Pro/Engineer,CATIA, EUCLID, I-DEAS к среднему классу SolidWorks, CadKey, Inventor и Mechanical Desktop PowerSolutions, Cimatron, T-Flex, КОМПАС (CAD/CAM/CAE/PDM), в легкий класс входят системы AutoCAD, DataCAD, SurfCAM 2D, IntelliCAD, Medusa, TrueCAD и т.д. Это лишь часть довольно известных продуктов, представленных на мировом рынке. Кроме этого существуют еще и специализированные САПР для строительного, промышленного, архитектурного проектирования.[3]

Для дальнейшего развития после 90-х годов характерна интеграция CAD-систем с системами PDM, другими  средствами информационной поддержки изделий.[3]

1.4 Лидеры рынка 
В настоящее время крупнейшими разработчиками CAD/CAM-систем являются компании Parametric Technology Corporation (PMTC); Dassault Systemes (DASTY); Autodesk (ADSK); Unigraphics Solutions (UGS) и Structural Dynamics Research Corporation (SDRC). Правда, следует отметить, что 23 мая 2001 г. компания Unigraphics Solutions (а точнее, стоящая за ней корпорация EDS) заявила о покупке SDRC за $950 млн. То есть теперь на рынке остались, фактически, 4 крупных компании. Если рассматривать показатель доходов от продажи лицензий компаниями-лидерами за 2 последних года, то здесь наблюдается следующая картина: 
•Компания Dassault Systemes (ПО CATIA, SolidWorks, ENOVIA CATIA, DELMIA) является лидером рынка и из года в год демонстрирует уверенный рост объемов продаж новых лицензий более 20% в год (от примерно $115 млн в первом квартале 2000г. до примерно $135 млн в четвертом квартале 2000 г.). 
•Компания PTC (ПО Pro/Engineer, Windchill) в отношении продажи лицензий пережила длительный период спада (хотя и осталась крупнейшей на рынке CAD/CAM/PDM). За 2 года РТС потеряла более 30% объема доходов от продажи лицензий на ее CAD/CAM/CAE-систему Рrо/Еngineer, лишь частично компенсировав эту потерю увеличением продажи PDM-системы Windchill. И только начиная с 3-го квартала 2000 г., РТС удалось добиться небольшого роста продаж новых лицензий и получить прибыль (от $85 млн в первом квартале 2000г. до $95 млн в четвертом квартале 2000 г.). 
•Объемы продаж новых лицензий компании Unigraphics Solutions (ПО Unigraphics, Solid Edge, iMAN, Parasolid) достаточно устойчивы (от $55 млн в первом квартале 2000 г. до $65 млн в четвертом квартале 2000 г.). 
•Cложное положение у компании SDRC и ее ПО I-DEAS (и в первом, и в четвертом кварталах 2000 г. объем продаж новых лицензий составил около $40 млн). 
•Показатели компании Autodesk анализировать достаточно непросто в связи с тем, что в своих публичных отчетах компания не разделяет доходы, полученные от продажи лицензий, с доходами от оказания услуг. Судя по отчету Autodesk, в 4-м квартале 2000 г. общий объем продаж компании составил $243 млн (на $16 млн больше, чем в 4-м квартале 1999 г.), а чистая прибыль компании составила $28млн. Общий объем продаж по итогам 2000 г. составил $936,3 млн, а общая прибыль компании составила $93 млн (на $83 млн больше, чем в 1999 финансовом году).[2]

Важным показателем  экономического благополучия фирмы-разработчика является объем доходов от оказания услуг. Как правило, большую их часть  составляют доходы от годовых контрактов на поддержку и обновление пакетов (Maintenance, Subscription Service, Update Plan, Annual Update Contract и др.). Эти доходы обычно стабильны и характеризуют базу реальных пользователей пакетов, степень заинтересованности пользователей в дальнейшем развитии пакетов и важность для пользователя поддержки на профессиональном уровне. В процентном отношении доходы от оказания услуг в общем объеме доходов в 2000 г. составили: Dassault Systemes 14%; UGS 54%; РТС 59%; SDRC 65% . [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ОБЗОР РАЗЛИЧНЫХ CAD-СИСТЕМ

Рынок CAD-систем огромен, от «тяжелой» Pro Engineer до «легкой» отечественной bCAD. И тем сложнее разобраться во всем многообразии предложения и сделать правильный выбор. Рассмотрим наиболее популярные у нас в стране и относительно недорогие программные продукты.[4]           

 Внедрение современных  компьютерных технологий на российских промышленных предприятиях позволяет им выжить и преуспеть на рынке в условиях жесткой конкуренции. Автоматизация подготовки производства дает возможность предприятиям быстро реагировать на изменение спроса, в короткие сроки выпускать новые виды продукции, быстро модернизировать выпускаемую продукцию, отслеживать жизненный цикл изделий, эффективно повышать качество изделий. Современные мировые тенденции развития диктуют свои условия. Сегодня практически невозможно привести предприятие в соответствие с требованиями международной системы качества по ISO 9000 без внедрения компьютерных технологий в конструкторско-технологическую подготовку производства. Такое положение часто препятствует российским предприятиям осваивать наиболее выгодные рынки развитых стран.[4]           

 Уже закончилось  то время, когда потребности  конструкторско-технологических отделов  ограничивалось CAD-системами, действующими по образу и подобию кульмана. Современный подход конструкторско-технологической подготовке характерен комплексностью решений. Поэтому все чаще предпочтение отдается продуктам, интегрированным между собой. Это позволяет сохранять ассоциативные связи между документами по всей цепочке подготовки производства и исключить таким образом «случайное» несоответствие в документации.[4]  

2.1 Российские САD

КОМПАС — распространённая российская САПР компании АСКОН в  вариантах для двухмерного и  трехмерного проектирования. Одним  из современных методов трёхмерного твёрдотельного моделирования  механических деталей на персональном компьютере выступает система КОМПАС – 3D, разработанная российской компанией «АСКОН»[4]           

 КОМПАС – 3D V6 – один из основных модулей комплекса автоматизированных систем конструкторско-технической подготовки производства КОМПАС  V6. ключевой особенностью продукта является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами АСКОН. Методы моделирования, реализованные в программе КОМПАС – 3D V6, являются общепринятыми  в современных 3D – системах.[4]