Роль и взаимодействие видов сапр на этапах жизненного цикла изделий приборостроения

На рис 1 показаны виды САПР и их взаимодействие.

На этапе проектирования изделий приборостроения, включая научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР), итогом применение CAD–систем и CAE-систем является разработка технической документации в бумажном и электронном виде в соответствии со стандартами единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Рис.1. Взаимодействие видов САПР на этапах проектирования, подготовки производства и производства

На следующем этапе ЖЦИ - подготовки производства, на основании разработанной в процессе проектирования документации по стандартам ЕСКД с помощью CAM–систем разрабатывается технологическая документация по стандартам единой системы технологической документации (ЕСТД), которая в дальнейшем используется в процессе производства комплектующих изделия, в частности в информационных системах компьютерного числового управления (CNC – системах).

Классификация САПР

Основные критерии выбора САПР:

• функциональные возможности;

• наличие уникальных функций;

• стоимость;

• простота интерфейса и легкость обучения

По степени сложности объекта проектирования САПР делятся: простые – до100 составных частей, средней сложности – от 100 до 1000, сложные – от 1000 до 10 000, очень сложные – свыше 10 000 составных частей.

По уровню автоматизации проектирования САПР делятся: низкоавтоматизированные (до 25% проектных работ автоматизировано); среднеавтоматизированные (25%-50%); высокоавтоматизированные (свыше 50%).

По комплексности автоматизации, под которой понимается число выполняемых этапов проектирования, САПР делятся на: легкие, средние, тяжелые.

Рис.2. Классификация САПР приборостроения

Легкие (одноэтапные) – выполняется один этап проектирования, например разводка печатных плат, создание сборочного чертежа.

Примером легких САПР являются: AutoCAD, Компас, P-CAD). Они применяются для выполнения почти всех работ с двумерными чертежами и имеют ограниченный набор функций по трехмерному моделированию. С помощью этих систем выполняются порядка 90% всех работ по проектированию. Имеющиеся ограничения делают их не всегда довольно удобными. Область их работы — создание чертежей отдельных деталей и сборок. Типичная легкая САПР должна решать следующие задачи: производить геометрические построения; выполнять стандартное нанесение размеров; выполнять 3-х мерное моделирование; иметь возможность работы с библиотекой графических и текстовых объектов; работа с технической документацией.

Средние (многоэтапные) САПРЗанимают промежуточное положение между тяжелыми и легкими САПР, но при этом позволяющие выполнять 90% всех функций тяжелых, а по стоимости близки к легким.

Тяжелые САПР(комплексные)выполняется несколько этапов проектирования, например, оформляется полная конструкторская документация на изготовление.

Эти системы, которые, во-первых, обеспечивают весь цикл создания изделия от концептуальной идеи до реализации, а во-вторых (и это самое главное), создают проектно-технологическую среду для одновременной работы всех участников создания изделия с единой виртуальной электронной моделью этого изделия. Эти САПР объединяют систем CAD/CAM/CAE, наиболее громоздки и сложны в работе, имеют значительную стоимость.

Системы применяются для решения наиболее трудоемких задач - моделирования поведения сложных систем в реальном масштабе времени, оптимизации расчетов с визуализацией результатов. В состав системы входят как графические, так и модули для проведения расчетов и моделирования.

Количество уровней технического обеспечения. Одноуровневые САПР устанавливаются на одной ЭВМ и образуют автономное автоматизированное рабочее место (АРМ) — программно-технический комплекс, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида. АРМ объединяет программно-аппаратные средства, обеспечивающие взаимодействие человека с компьютером.

Двухуровневые системы организуются для сложных, многоэтапных САПР. На АРМ выполняются отдельные этапы проектирования. АРМы объединены в сеть и работают под управлением сервера.

Рис.3. Двухуровневая САПР

Роль сервера выполняет мощная ЭВМ с большим быстродействием. Сервер выполняет следующие функции:

• управляет процессом проектирования;

• решает наиболее сложные задачи с большим объемом вычислений;

• содержит базы данных и выполняет поиск по запросам, поступающим со второго уровня, т. е. работает в архитектуре "Клиент - сервер".

Трехуровневая система используется для очень сложных САПР и образуется при объединении двухуровневых САПР, причем на верхнем уровне используется мощная мейнфреймовая ЭВМ.

Сейчас на базе двух- и трехуровневых систем начинают функционировать, так называемые, виртуальные подразделения. Конструкторы, расчетчики и технологи могут обмениваться информацией на основе удаленного доступа через Интернет, т. е. пользователи географически разделены.

Виды обеспечения САПР

Для функционирования САПР требуются следующие виды обеспечения:

• Математическое обеспечение САПР (МО) -этот вид подразумевает объединение математических методов, моделей и алгоритмов для проектирования;

• Лингвистическое обеспечение САПР(ЛО) - это обеспечение представляет выражение языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками обмена данными и языками программирования между техническими средствами;

• Техническое обеспечение САПР (ТО) - сюда относятся периферийные устройства, ЭВМ, линии связи, обработка и вывод данных и т.д.;

• Информационное обеспечение САПР (ИО) - состоит из баз данных (БД), систем управления базами данных (СУБД), используемых при проектировании;

• Программное обеспечение САПР (ПО)- компьютерные программы;

• Методическое обеспечение (МетО)- включает методики проектирования.

Ниже приведены примеры некоторых САПР, применяемых в приборостроении.

Автоматизированное проектирование электрических схем и печатных плат P-CAD

Система P-CAD включает в себя основные программные модули:

• редактор схемы компонентов;

• редактор корпусов компонентов;

• редактор принципиальных схем с утилитами;

• редактор печатных плат (ПП) с программой трассировки;

• менеджер библиотек.

Основные этапы проектирование приведены в таблице.