Cad im Maschinenbau. Überblick über den CAD-Markt für den Maschinenbau
Laut den weltweit führenden Analysten sind die wichtigsten Erfolgsfaktoren in der modernen Industrieproduktion: Verkürzung der Markteinführungszeit, Reduzierung der Kosten und Verbesserung der Qualität. Zu den effektivsten Technologien zur Erfüllung dieser Anforderungen gehören die sogenannten CAD / CAM / CAE-Systeme (Computer Aided Design, technologische Vorbereitung der Produktion und technische Analyse).
Die Notwendigkeit, alle Phasen des Designs, der Vorproduktion und der Produktion innerhalb einer einzigen Unternehmensmanagementlösung zu automatisieren, wird heute von der überwiegenden Mehrheit der Führungskräfte inländischer Industrieunternehmen erkannt. Allmählich wird dies zu einer Garantie für die Aufrechterhaltung seiner Positionen nicht nur auf der Welt, sondern bereits auf dem heimischen Markt.Der Begriff CAD (Computer Aided Design) stammt aus den 1970er Jahren. CAD oder CAD (Computer-Aided Design) wird normalerweise in Verbindung mit CAE- (Computer-Aided Engineering) Konstruktionsberechnungs- und Analyseautomatisierungssystemen verwendet. Daten aus CAD-Systemen werden an CAM (Computer Aided Manufacturing) – ein System zur automatisierten Entwicklung von Teileprogrammen für CNC-Maschinen oder GAPS (Flexible Automated Manufacturing Systems) – übertragen.
Der Begriff „CAD für den Maschinenbau“ bezieht sich hierzulande meist auf Pakete, die die Funktionen von CAD/CAM/CAE/PDM erfüllen, also Computer Aided Design, Pre-Production und Design, sowie Engineering Data Management.
Die ersten CAD-Systeme erschienen zu Beginn der Computertechnologie - in den 60er Jahren. Damals entwickelte General Motors ein interaktives grafisches Produktionsvorbereitungssystem, und 1971 gründete sein Schöpfer, Dr. Patrick Hanretty (er wird als Vater des CAD bezeichnet), Manufacturing and Consulting Services (MCS), das einen großen Einfluss auf die hatte Entwicklung dieser Branche. Laut Analysten bildeten MCS-Ideen die Grundlage von fast 70 % der modernen CAD-Systeme.
In der Anfangsphase arbeiteten Benutzer von CAD/CAM/CAE-Systemen an Grafikterminals, die an Mainframes angeschlossen waren, die von IBM und Control Data hergestellt wurden, oder PDP/11-Minicomputer (von Digital Equipment Corporation) und Nova (hergestellt von Data General). Die meisten dieser Systeme wurden von Unternehmen angeboten, die sowohl Hardware als auch Software verkauften (in jenen Jahren waren die Marktführer auf dem betreffenden Markt Applicon, Auto-Trol Technology, Calma, Computervision und Intergraph). Die Mainframes der damaligen Zeit hatten eine Reihe von erheblichen Nachteilen. Wenn sich beispielsweise zu viele Benutzer Systemressourcen teilten, stieg die Belastung der CPU bis zu dem Punkt, an dem es schwierig wurde, im interaktiven Modus zu arbeiten. Aber damals hatten Anwender von CAD / CAM / CAE-Systemen nichts zu bieten, außer sperrige Computersysteme mit Ressourcenaufteilung (nach Prioritätensetzung). Mikroprozessoren waren noch sehr unvollkommen.
In den frühen 80er Jahren, als die Rechenleistung von Computern erheblich zunahm, erschienen die ersten CAM-Pakete auf dem Markt, mit denen Sie den Produktionsprozess teilweise automatisieren konnten, indem Sie Programme für CNC-Maschinen und CAE-Produkte zur Analyse komplexer Strukturen verwendeten.
So nahmen Mitte der 80er Jahre CAD-Systeme für den Maschinenbau die heutige Form an. Die rasanteste Entwicklung fand jedoch in den 90er Jahren statt – zu dieser Zeit betraten neue Spieler der „Mittelgewichtsklasse“ das Feld.
Der zunehmende Wettbewerb hat die Verbesserung der Produkte angeregt: Dank einer benutzerfreundlichen grafischen Oberfläche wurde ihre Verwendung stark vereinfacht, neue ACIS- und Parasolid-Solid-Modeling-Engines erschienen, die jetzt in vielen führenden CAD-Systemen verwendet werden, und die Funktionalität wurde erheblich erweitert .
Wir können sagen, dass der Übergang in ein neues Jahrhundert zu einem Wendepunkt für den CAD-Markt geworden ist. In einer solchen Situation traten zwei Haupttrends in den Vordergrund - die Fusion von Unternehmen und die Suche nach neuen Wachstumsrichtungen. Ein anschauliches Beispiel für den ersten Trend ist der Kauf von zwei bekannten CAD-Entwicklern – Unigraphics und SDRC – durch EDS im Jahr 2001, und der zweite ist die aktive Förderung des PLM-Konzepts (Product Lifecycle Management), das das Produktmanagement beinhaltet Informationen über den gesamten Lebenszyklus.
HISTORISCH IST DER CAD-MARKT IN MEHRERE SEGMENTE UNTERTEILT WORDEN schwere Systeme- Vollfunktionssysteme für die Automatisierung des Designs und der technologischen Vorbereitung der Produktion (in der englischen Terminologie CAD- / CAM), die zum Zeichnen, zweidimensionalen und dreidimensionalen geometrischen Modellieren, Festkörper- und Oberflächenmodellieren (einschließlich Modellieren komplexer Oberflächen) bestimmt sind; elementweises Design und Design mit komplexer Verknüpfung von Parametern. Dazu gehören integrierte Subsysteme für die technische Analyse (CAE), die Erstellung von Programmen für CNC-Maschinen und viele andere spezialisierte Entwicklungstools. Mit ihrer Hilfe können Sie sehr komplexe und große Baugruppen erstellen, die aus Zehntausenden von Teilen bestehen. Darüber hinaus sind sie in ein Subsystem für das Engineering Data Management (PDM) integriert, das das gesamte Unternehmen einschließlich Lieferanten und Partnern abdecken und die Arbeit mit Daten aus anderen CAD/CAM-Systemen unterstützen kann. Schwere Systeme kosten zwischen 7.000 und 20.000 US-Dollar oder mehr pro Arbeitsplatz (je nach Anzahl und Art der benötigten Funktionen). Der Anteil der Anbieter solcher Systeme macht einen großen Teil des CAD-Marktes aus. Systeme der Mittelklasse- Zuverlässige und funktionsreiche Produkte, die viele der Komponenten ihrer schweren Gegenstücke enthalten, mit Ausnahme von komplexen Oberflächenmodellierungswerkzeugen, integrierten Subsystemen für technische Analyse (CAE), Vorproduktion (CAM) und spezialisierte Anwendungen - viele davon die von unabhängigen Entwicklern erworben werden können. „Medium“ unterstützt Baugruppen, die Hunderte bis mehrere Tausend Teile umfassen und über ein integriertes Subsystem für das Engineering Data Management (PDM) verfügen, das in der Regel nur mit „nativen“ Daten arbeiten kann und über eingeschränktere Funktionen als Enterprise-Scale verfügt PDM-Produkte . Diese Systeme kosten von weniger als 5.000 $ bis knapp über 7.000 $ pro Arbeitsplatz (je nach Funktionsumfang). Lichtsysteme- Entwickelt zum Zeichnen sowie zum zweidimensionalen und dreidimensionalen geometrischen Drahtgittermodellieren. Sie enthalten in der Regel keine zusätzlichen Anwendungen und verfügen nicht über ein integriertes Engineering-Datenmanagement. Mit ihnen lassen sich kleine Baugruppen und Einzelteile erstellen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass solche Produkte nicht weit verbreitet sind. Im Gegenteil, sie finden Anwendung in Unternehmen unterschiedlicher Größe. Oft verwenden Unternehmen mit schweren und mittleren Systemen sie für Zeichenarbeiten. Die Kosten solcher CAD-Systeme sind viel niedriger als bei Systemen höherer Klasse - von 1.000 Dollar bis etwas mehr als 4.000 Dollar pro Arbeitsplatz. Persönliche Systeme- die leichtesten CAD-Systeme, die nur grundlegende Zeichenwerkzeuge und geometrische 2D/3D-Drahtmodellierung enthalten. Sie werden als verpacktes Produkt (keine Schulung) geliefert und sind im Allgemeinen nicht in der Lage, das Teiledesign im Kontext einer Baugruppe zu unterstützen. Persönliche Systeme kosten weniger als 1.000 US-Dollar und werden von Architekten, Designern, Fachverlegern, Einzelpersonen und kleinen Unternehmen verwendet.Das schwere CAD-Segment ist auf Anbieter beschränkt, die eine funktionsreiche Lösung anbieten, die eng in ein unternehmensweites PDM-System integriert ist, komplexe Funktionen wie die Modellierung großer Baugruppen oder digitale Mock-ups unterstützt und branchenspezifische Best Practices und branchenspezifische Lösungen enthält Anpassungen. . Darüber hinaus umfassen sie zusätzliche Subsysteme für die Steuerung der Anfangsanforderungen, digitale Fertigung, Projektmanagement, Visualisierung und andere Tools, mit denen Sie Lösungen erstellen können, die den gesamten Produktlebenszyklus abdecken. Ein wichtiges Merkmal schwerer Systeme ist die enge Integration aller Subsysteme, die es ermöglicht, eine leistungsstarke Designumgebung zu organisieren.
Infolge der jüngsten Änderungen bei Fusionen und Übernahmen gibt es nur noch drei schwere Systeme: NX von Siemens PLM Software, CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) von der französischen Firma Dassault Systèmes (die es zusammen mit IBM vertreibt) und Pro/ Ingenieur von RTS (Parametric Technology Corp.). Diese Unternehmen sind führend im CAD-Bereich und ihre Produkte nehmen eine Sonderstellung ein: Sie machen den Löwenanteil des monetären Marktwertes aus.
Schwere Systeme zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass ihre umfangreiche Funktionalität, hohe Leistungsfähigkeit und Stabilität durch lange Entwicklung erreicht wurden. Sie alle sind alles andere als jung: CATIA erschien 1981, Pro / Engineer - 1988, und NX, obwohl erst kürzlich veröffentlicht, ist das Ergebnis einer Fusion zweier sehr respektabler Systeme - Unigraphics und I-Deas, erworben mit Unigraphics und SDRC .
Ein Merkmal von großen CAD-Anbietern ist, dass sie weltweit operieren und Produkte durch Direktvertrieb und durch Partnernetzwerke bewerben, die Implementierungs- und Support-Services anbieten. Andere CAD-Marktteilnehmer hinken in Bezug auf Funktionalität, globale Reichweite und starke Beziehungen zu globalen Branchenführern hinterher.
Trotz der Tatsache, dass schwere Systeme viel teurer sind als ihre „leichteren“ Pendants (über 10.000 USD pro Arbeitsplatz), lohnen sich die Anschaffungskosten, insbesondere wenn es um komplexe Produktionen wie Maschinenbau, Motorenbau, Luftfahrt geht und Luft- und Raumfahrtindustrie. Laut Analysten ist dieses Marktsegment nahezu gesättigt und unter den Branchenführern aufgeteilt.
Gegenwärtig ist eine allgemein anerkannte Tatsache, dass die Herstellung komplexer wissenschaftsintensiver Produkte (Schiffe, Flugzeuge, Panzer, verschiedene Arten von Industrieanlagen usw.) ohne den Einsatz von CAD/CAM/CAE-Systemen nicht möglich ist.
In den letzten Jahren haben sich CAD / -CAM / CAE-Systeme von relativ einfachen Zeichenanwendungen zu integrierten Softwaresystemen entwickelt, die den gesamten Entwicklungszyklus von der Vorkonstruktion bis zur technologischen Vorbereitung für die Produktion, Prüfung und Unterstützung einheitlich unterstützen. Moderne CAD / -CAM / CAE-Systeme ermöglichen nicht nur eine Verkürzung der Zeit für die Einführung neuer Produkte, sondern haben auch einen erheblichen Einfluss auf die Produktionstechnologie, indem Sie die Qualität und Zuverlässigkeit von Produkten verbessern (und damit ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern). ). Insbesondere durch die Computersimulation komplexer Produkte kann der Konstrukteur Inkonsistenzen beheben und die Kosten für die Herstellung eines physischen Prototyps einsparen.
Schwere Systeme können von jeder diskreten Fertigungsstätte verwendet werden, jedoch ist jedes in bestimmten Branchen am stärksten.
Ein weiteres Merkmal dieser Branche ist, dass Automobilunternehmen sehr hohe Anforderungen an komplexe Oberflächenmodellierungsfunktionen stellen. Diese Funktionen werden nur in schweren CAD- und spezialisierten Systemen wie ICEM bereitgestellt. Um alle notwendigen Funktionen bereitzustellen, erstellen einige von ihnen sogar ihre eigenen CAD-Systeme, wie PDGS (Ford) und Caelum (Toyota).
Die Automobilindustrie wird von drei Hochleistungs-CAD-Anbietern dominiert, wobei Dassault- und Siemens-Systeme sowohl von OEMs als auch von Tier-1-Partnern weit verbreitet sind, und viele untergeordnete Anbieter, die mit den Midrange-CAD-Lösungen SolidWorks und Solid Edge dieser Unternehmen arbeiten. PTC-Produkte haben eine starke Präsenz im Bereich der Stromkreise sowie bei einigen Partnern der Autogiganten.
Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie. Wie in der Automobilindustrie wird sie von wenigen großen Herstellern dominiert, die mit einem abgestuften Netzwerk von Zulieferern zusammenarbeiten. Ein Flugzeug und sein Motor sind jedoch viel komplexere Produkte als ein Auto und Maschinenteile. Daher erfordert ihre Entwicklung CAD, das sehr große Baugruppen und enge Beziehungen zwischen einzelnen Teilen unterstützt. Nur schwere Systeme sind dazu in der Lage.Ein weiterer Unterschied zwischen diesen Branchen besteht darin, dass Produkte hier in der Regel sehr lange halten – 40, 50 und sogar 60 Jahre. Daher besteht ein langfristiger Bedarf an Ersatzteilen, weshalb deren Hersteller das CAD-System nicht beliebig wechseln können, da sie für lange Zeit auf dieselben ursprünglichen Konstruktionsdaten zurückgreifen müssen. Dies stellt ein ernsthaftes Problem für diese Branchen dar.
Hier sind die anerkannten Marktführer Dassault und Siemens, wobei die Produkte der ersteren die stärksten in der Konstruktion von Flugzeugkörpern und die der letzteren in der Entwicklung von Flugzeugtriebwerken sind. Aber PTC hat auch viele Kunden in diesen Branchen und erzielt einen erheblichen Teil seiner Einnahmen aus ihnen.
Elektronik und Telekommunikation. Diese Industrien konzentrieren sich auf Verbraucher- und High-Tech-Produkte: Computer, Telefone, medizinische Geräte usw. Das Entwerfen solcher Geräte ist nicht besonders schwierig in Bezug auf die Anzahl der Teile, stellt aber hohe Anforderungen an Oberflächenmodellierungswerkzeuge (wenn auch nicht so hoch wie die Automobilindustrie). ) und die Verfügbarkeit spezialisierter Anwendungen wie Formenbau und Elektronik- und Softwareintegration. Darüber hinaus sollte CAD für diese Branchen über eine komfortable Benutzeroberfläche und beschleunigte Entwicklungswerkzeuge verfügen, da der Designzyklus hier viel kürzer ist als in den oben genannten Bereichen.PTC hat eine historisch starke Position in diesem Markt. Aber auch Dassault (CATIA und SolidWorks), Siemens (NX und Solid Edge) und andere CAD-Systeme kommen hier zum Einsatz. Es gibt viele Unternehmen in diesem Bereich, die Produkte in verschiedenen Größen herstellen - von schwer bis leicht, und es gibt keine besondere Dominanz von Systemen einer Klasse.
Hier kommen alle drei schweren Systeme zum Einsatz, sowie Mittelklasse-CAD. In diesem Segment gibt es viele Unternehmen unterschiedlicher Größe, von kleinen Firmen bis hin zu großen Konzernen, und die Komplexität der hergestellten Produkte ist sehr unterschiedlich. Daher gibt es in dieser Branche keine erkennbare Dominanz von Systemen einer Klasse.
Schiffbau. In diesem spezialisierten und relativ kleinen Markt gibt es mehrere Dutzend große Schiffbauunternehmen und etwa hundert kleinere Firmen und Konstruktionsbüros. Aufgrund ihrer spezifischen Anforderungen erhält diese Branche jedoch große Aufmerksamkeit von CAD-Anbietern. Das Schiffsdesign umfasst viele Elemente, wie z. B. komplexe Oberflächen (wenn auch nicht so komplex wie in der Automobilindustrie), sowie viele Rohrleitungen, Kanäle und Kabel. Baugruppen sind riesig, Strukturelemente meist gekrümmt und zudem sehr komplex. Darüber hinaus gibt es viele Regeln für das Verbinden von Einzelteilen.Schiffe sind sehr lange im Einsatz, oft über 60 Jahre, und müssen während dieses gesamten Lebenszyklus gewartet, repariert und modernisiert werden. Konstrukteure müssen daher lange Zeit auf die ursprünglichen Konstruktionsdaten zurückgreifen, die in veralteten CAD-Systemen erstellt wurden.
In der Vergangenheit haben Schiffbauer speziell für die Branche entwickelte CAD-Systeme verwendet, von denen einige auch heute noch weit verbreitet sind. Dies sind Tribon (Aveva), CADDS 5 (PTC), IntelliShip und ISDP (Intergraph). Dassault Systèmes hat auf Basis der Systeme CATIA und Enovia eine Speziallösung für den Schiffbau entwickelt, die sich mittlerweile großer Beliebtheit erfreut. Das Eindringen des französischen Unternehmens in dieses Segment wird durch die engen Beziehungen erleichtert, die IBM (ein strategischer Partner von Dassault) mit führenden US-Schiffsbauern unterhält. CADDS 5, das in dieser Branche weit verbreitet ist, basiert auf Legacy-Technologien und verliert allmählich an Boden gegenüber neueren CAD-Systemen.
Jede der Schlüsselindustrien hat spezifische Anforderungen an schweres CAD. Um sie zufrieden zu stellen, müssen Anbieter spezialisierte Tools in ihren Systemen bereitstellen, die nicht nur Barrieren für neue Akteure schaffen, sondern auch den Anbietern selbst den Eintritt in andere Branchen erschweren. Dafür gibt es mehrere Gründe.
Erstens ist es schwierig, erfahrene Fachleute mit ausreichend fundiertem Wissen zu finden, um Produkte in einer bestimmten Branche zu entwickeln und zu vermarkten. Sie müssen die technischen Anforderungen der Branche und deren Marktbesonderheiten kennen, moderne CAD-Systeme verstehen, bestimmte Branchenanforderungen ohne Mehrkosten umsetzen können und die Dynamik des CAD-Marktes in dieser Branche verstehen. Solche Spezialisten arbeiten entweder für andere CAD-Anbieter oder für Unternehmen dieser Branche. In jedem Fall sind sie von großem Wert, und es ist sehr teuer, sie zu wildern.
Zweitens ist die Entwicklung spezialisierter Anwendungen zur Unterstützung der Industrie zeitaufwändig und kostspielig. Ihre Erstellung beschränkt sich nicht nur auf die Umsetzung technologischer Anforderungen, sondern umfasst auch die Definition von Funktions- und Geschäftsprozessen und die Nutzung von Best Practices der Branche. Die Komplexität dieser Aufgabe hängt natürlich stark von den konkreten Anforderungen ab. Im Laufe der Jahre haben alle CAD-Anbieter ihre Systeme um Industrieanwendungen erweitert. Infolgedessen ist der CAD-Markt reifer und umfassender geworden.
Drittens sind spezielle Schulungen für Vertriebsmitarbeiter und die Produktion von Marketingmaterialien erforderlich, die Kenntnisse über die Besonderheiten der Branche nachweisen und die Vorteile dieses CAD in Bezug auf die Kapitalrendite erläutern müssen. Dies erfordert neben Zeit auch eine hohe Qualifikation und tiefe Erfahrung.
Starke CAD-Anwender wechseln ungern zu anderen Produkten – es muss viel Zeit und Geld für die Umschulung der Mitarbeiter aufgewendet werden. Noch mehr Geld wird für die Übertragung angesammelter Daten von einem System auf ein anderes ausgegeben.
Die Einführung schwerer Systeme erfordert die Umstrukturierung von Geschäftsprozessen, die Ausstattung mit modernen Geräten, eine entsprechende Schulung des Personals und erhebliche Sachkosten. Abgesehen von Hardware, Einrichtung und Benutzerschulung können die Kosten für eine einzelne Workstation allein bei 10.000 US-Dollar beginnen. In dieser Situation ist die Möglichkeit, im Unternehmen über eine Reihe von Systemen eines Herstellers zu verfügen, die auf demselben Kern und mit einem einzigen Datenformat basieren, immer noch ein unerreichbares Ideal. Darüber hinaus stellen sowohl die Unternehmen selbst als auch Marktexperten fest, dass heute keiner der Anbieter von Systemen der Oberklasse die beste Lösung für akzeptables Geld und mit einer echten Amortisationszeit der Investitionen anbieten kann. Infolgedessen versuchen Unternehmen, das optimale Verhältnis von zweischichtigen Systemen zu finden, und stehen bereits vor anderen Problemen, insbesondere der Datenkompatibilität.
- Möglichkeit der Teamarbeit
Die funktionale Bewertung der CAD-Fähigkeiten wird sicherlich von den spezifischen Anforderungen Ihres Unternehmens beeinflusst, aber es gibt einige allgemeine Punkte. Der Kern jedes modernen CAD ist ein geometrisches Modellierungsmodul, das es ermöglicht, eine korrekte Beschreibung des zu entwerfenden Produkts zu erstellen, die die Grundlage für alle anderen Aufgaben ist, die innerhalb des Systems gelöst werden. Modernes CAD muss in der Lage sein, die Geometrie eines Festkörpers mit der Brep-Methode zu modellieren. Die Methode erhielt ihren Namen von der Abkürzung des Begriffs Boundary Representation – eine Beschreibung des Körpers anhand der Darstellung der Grenzen oder der genauen analytischen Definition der Flächen, die den Körper begrenzen. Dies ist die einzige Methode, mit der Sie eine exakte und keine ungefähre Darstellung der Geometrie eines Körpers erstellen können. Heutzutage ist es schwierig, ein System zu finden, das das Vorhandensein von Solid-Modeling-Methoden nicht hätte oder nicht deklarieren würde. Die Funktionalität der Methoden zur Konstruktion eines starren Körpers in den beiden Systemen kann jedoch sehr unterschiedlich sein. Es sollte auf funktionale Vollständigkeit geachtet werden, die Fähigkeit, topologische komplexe Probleme zu lösen: Überlappende Rundungen mit variablem Radius, Aufbau eines dünnwandigen Körpers mit einer Änderung der Topologie, die Beziehung zwischen Methoden zur Konstruktion von Oberflächen und einem Festkörper, die Möglichkeit der Parametrisierung und Modellwechsel.Die notwendigen Attribute der Baugruppenmodellierung sind ein grafischer Navigator, die Beziehung zwischen geometrischen Modellen, die Möglichkeit, Elemente zu erstellen, und die relative Ausrichtung von Komponenten im Kontext einer Baugruppe. Das Erstellen eines Baugruppenmodells, das aus vielen hundert und tausend Teilen besteht, eröffnet die Möglichkeit, ein vollständiges digitales Modell des Produkts zu erstellen. Modernes CAD beschränkt die Anzahl der an der Montage beteiligten Komponenten normalerweise nicht. Aber je mehr Teile in der Baugruppe sind, desto mehr Rechenressourcen werden von Ihrer Workstation benötigt. Früher oder später sind sie erschöpft. Ein gutes CAD-System sollte spezielle Features haben, die es ermöglichen, mit solchen Problemen umzugehen: Filter für geladene Komponenten, die Möglichkeit, zwischen vollständiger und vereinfachter Geometriedarstellung umzuschalten.
Module für die technische Analyse sollten eine benutzerfreundliche Oberfläche haben und die Möglichkeit haben, schnell multivariate Berechnungen durchzuführen. Das Analysesystem kann jedoch nicht umfassend sein. Es gibt immer wieder Berechnungsprobleme, für deren Lösung spezielle Berechnungsprogramme hinzugezogen werden müssen, die nicht im CAD enthalten sind. Bewerten Sie die Bequemlichkeit der Übertragung von Daten in Form eines Rechengitters und eines soliden geometrischen Modells an die Analysesysteme, die Sie verwenden werden.
Die Analyse der Fähigkeiten von technologischen Modulen ist sehr spezifisch und hängt vom verwendeten Maschinenpark, technologischen Prozessen usw. ab. Hier gibt es keine allgemeinen Kriterien, außer vielleicht einem: Die Herstellung von Hardware verzeiht keine Fehler und inneren Widersprüche in der Modell. Daher ist das Feedback der Benutzer zur Systemleistung sehr nützlich und kann ein objektiver Indikator für die Fähigkeiten des Systems sein.
Der beste Weg zum Kennenlernen ist eine Installation auf Unternehmensbasis für einen Zeitraum von 2-3 Monaten, aber die Vorteile dieser Lernmethode hängen von der tatsächlichen Bereitschaft der Spezialisten ab, die Fähigkeiten des Systems wahrzunehmen. Oftmals ist hier eine Schulung unabdingbar, und es ist besser, diese Schulung bei einem CAD-Unternehmen einzukaufen. Der Vorteil dabei ist zweierlei: Zum einen dient die Studiengebühr als Lackmustest für die Ernsthaftigkeit der CAD-Kaufabsichten, zum anderen wird das Geld auch bei der Wahl eines anderen Systems nicht verschwendet. Die Effektivität der Beherrschung des gewählten Systems hängt direkt von der Qualifikation der Spezialisten ab und wird sicherlich zunehmen.
Geschichte der Entwicklung computergestützter Konstruktionssysteme
| Parametername | Bedeutung |
| Betreff des Artikels: | Geschichte der Entwicklung computergestützter Konstruktionssysteme |
| Rubrik (thematische Kategorie) | Programmierung |
Ein Computer Aided Design System (CAD, in englischer Schreibweise CAD System – Computer Aided Design System) ist ein System, das Design implementiert, bei dem alle Designentscheidungen oder Teile davon durch Interaktion zwischen einer Person und einem Computer gewonnen werden.
Verglichen mit der Entwicklungsgeschichte der Computertechnologie ist die Entwicklungsgeschichte automatisierter Systeme sehr kurz, sie umfasst nicht einmal fünfzig Jahre. Gleichzeitig wären Computer ohne diese Systeme nie das geworden, was sie heute sind – das Arbeitswerkzeug für Millionen von Designspezialisten in verschiedenen Bereichen.
Derzeit gibt es mehrere Klassifikationsuntergruppen von CAD. Drei davon sind grundlegend:
― Konstruktions-CAD (MCAD - Mechanical Computer Aided Design),
― Architektur- und Konstruktions-CAD-Systeme (CAD/AEC - Architectural, Engineering, and Construction),
― CAD von Leiterplatten (ECAD - Electronic CAD/EDA - Electronic Design Automation).
Am weitesten entwickelt ist der MCAD-Markt, im Vergleich dazu sind die ECAD- und CAD/AEC-Sektoren eher statisch und entwickeln sich schlecht.
Betrachten wir den Entwicklungsprozess von Computer Aided Design im Maschinenbau.
Der moderne Maschinenbaumarkt stellt immer strengere Anforderungen an Zeitplanung und Kosten der Konstruktionsarbeit. Die Durchführung von Konstruktionsarbeiten zur Schaffung hochwertiger, wettbewerbsfähiger Produkte ist mit der Erstellung genauer mathematischer Modelle von Komponenten und Baugruppen sowie mit der Durchführung einer Vielzahl mathematischer Berechnungen verbunden, die für die technische Analyse von Strukturen erforderlich sind. Der wichtigste Weg zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens ist eine deutliche Verkürzung der Zeit für die Erstellung von Modellen und die Beschleunigung der Berechnung mathematischer Parameter in allen Phasen der Produktentwicklung. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, der Einsatz von leistungsstarken computergestützten Konstruktionssystemen, die technologische Vorbereitung der Produktion und die technische Analyse (CAE / CAD / CAM-Systeme) ist zu einem Schlüsselelement der Geschäftstätigkeit des Unternehmens auf dem modernen Maschinenbaumarkt geworden.
Die Verwendung von Lineal, Zirkel und Winkelmesser auf einem Zeichenbrett führte im frühen 19. Jahrhundert zu einer technischen Revolution. Zur Verbesserung der Genauigkeit wurden alle Konstruktionen auf dem maximal möglichen Maßstab gehalten, wobei der Konstruktionsfehler mindestens 0,1 mm und bei der Einstellung von Winkelwerten mindestens 1 mm pro Meter betrug. Dies sind die Grenzen der Genauigkeit beim geometrischen Modellieren auf einem Reißbrett. Das Aufkommen von Computern wurde zu einer günstigen Voraussetzung für die Entwicklung der Computergrafik, die die Disziplinen der geometrischen Modellierung und der Computergeometrie umfasste. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, geometrische Probleme in analytischer und rechnerischer (algorithmischer) Form zu lösen.
Die Geschichte des CAD im Maschinenbau gliedert sich in mehrere Etappen.
In den frühen 50er Jahren des letzten Jahrhunderts basierte die Ideologie des computergestützten Designs auf verschiedenen mathematischen Modellen, wie beispielsweise der Theorie der B-Splines. Designobjekte wurden aus der Sicht verschiedener Wissenschaftsbereiche betrachtet, die grundlegenden CAD-Subsysteme wurden in Geometrie, Festigkeit, Aerodynamik, Thermik und Technologie unterteilt und anschließend als CAD, CAE, CAM, PDM klassifiziert. PLM.
In der ersten Entwicklungsstufe wurde die Leistungsfähigkeit von Systemen maßgeblich durch die Eigenschaften der damals noch unzureichend entwickelten Computerhardware bestimmt. Für die Arbeit mit CAD-Systemen wurden grafische Terminals verwendet, die an Mainframes angeschlossen waren. Der Prozess des Entwerfens mechanischer Produkte besteht darin, die Geometrie des zukünftigen Produkts zu bestimmen. In diesem Zusammenhang begann die Geschichte der CAD-Systeme praktisch mit der Schaffung der ersten Grafikstation. Eine solche Station, die 1963 erschien, verwendete ein Display und einen Lichtstift. Sein Schöpfer, I. Sutherland, arbeitete später bei der ARPA-Agentur und leitete die Abteilung für Informationsanalyse und -verarbeitung und wurde später Professor an der Harvard University.
Die Entwicklung der Computergrafik wurde nicht nur durch die Hardwarefähigkeiten von Computern eingeschränkt, sondern auch durch die Eigenschaften der Software. ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ musste in Bezug auf die zur Darstellung grafischer Informationen verwendete Hardware universell werden. Seit den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde ein Standard für Grafikprogramme entwickelt. Der grundlegende Grafiksystemstandard umfasste eine Funktionsbeschreibung und Spezifikationen für Grafikfunktionen für verschiedene Programmiersprachen.
1977 ᴦ. ACM präsentierte das Core-Dokument, das die Anforderungen an hardwareunabhängige Softwaretools beschrieb. 1982 ᴦ. das Graphical Kernel System (GKS) erschien, wurde 1985 als Standard angenommen und bereits 1987 ᴦ. Eine Variante des GKS-3D wurde mit Fokus auf 3D-Grafik entwickelt.
Parallel zur Entwicklung von CAD-Systemen haben sich CAM-Systeme zur Automatisierung der technologischen Produktionsvorbereitung rasant entwickelt. 1961 ᴦ. Die Programmiersprache APT wurde erstellt, anschließend wurde diese Sprache zur Grundlage vieler anderer Programmiersprachen in Bezug auf Geräte mit numerischer Steuerung. Parallel zu den in den USA durchgeführten Arbeiten in der UdSSR G.K. Goransky erstellte die ersten Programme zur Berechnung der Schnittbedingungen.
Entwurf von 1950 ᴦ. Die Finite-Elemente-Methode war der Anstoß für die Entwicklung von CAE-Engineering-Analysesystemen. 1963 ᴦ. Es wurde eine Methode vorgeschlagen, um die Finite-Elemente-Methode anzuwenden, um die Festigkeit einer Struktur durch Minimierung der potentiellen Energie zu analysieren.
Bis 1970 ᴦ. ein Paket namens NASTRAN wurde erstellt. Zu den an der Entwicklung beteiligten Unternehmen gehörte MSC (MacNeal-Schwendler Corporation), die seit 1973 ᴦ. begann mit der eigenständigen Entwicklung des MSC.NASTRAN-Pakets, das später zum Weltmarktführer in seiner Produktklasse wurde. Seit 1999 ᴦ. MSC wird allgemein als MSC.Software Corporation bezeichnet.
1976 ᴦ. Das Softwarepaket DYNA-3D (später LS-DYNA genannt) wurde entwickelt.
Adams (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems), entwickelt und verbessert von Mechanical Dynamics Inc., gilt als weltweit führend unter den Analyseprogrammen auf Makroebene. (MDA). Das Unternehmen wurde 1977 gegründet ᴦ. Der Hauptzweck des Adams-Komplexes ist die kinematische und dynamische Analyse mechanischer Systeme mit automatischer Bildung und Lösung von Bewegungsgleichungen.
Die damals flächendeckende Einführung von CAD-Systemen wurde durch die hohen Kosten für Soft- und Hardware gebremst. In den frühen 80er Jahren des letzten Jahrhunderts erreichten die Kosten für eine Lizenz eines CAD-Systems 100.000 US-Dollar und erforderten den Einsatz einer teuren Hardwareplattform.
Eine neue Entwicklungsstufe markierte der Beginn des Einsatzes von Grafik-Workstations unter Unix.
Mitte der 1980er Jahre boten Sun Microsystems und Intergraph Workstations und Grafikstationen auf Basis der SPARC-Architektur an. DEC entwickelte Workstations auf VAX-Computern, Personal Computer auf Basis der Prozessoren i8086 und i80286 erschienen.
Diese Entwicklungen haben die Kosten einer CAD-Lizenz auf 20.000 US-Dollar gesenkt und die Voraussetzungen für eine breitere Anwendung von CAD/CAM/CAE-Systemen geschaffen.
Während dieser Zeit war der mathematische Apparat der flachen geometrischen Modellierung gut "fertig", trug zur Entwicklung flacher CAD-Systeme bei und lieferte mit 16-Bit-Mathematik eine Geometriegenauigkeit von bis zu 0,001 mm im Meterbereich. Das Aufkommen von 32-Bit-Prozessoren hat die Anforderungen flacher CAD-Systeme zur Lösung von Problemen jeder Größenordnung vollständig erfüllt.
Die Entwicklung von CAD-Systemen folgte zwei Ansätzen zur 2D-Modellierung, die als Volumenkörper und Zeichnen bezeichnet werden. Der Zeichenansatz arbeitet mit so grundlegenden Werkzeugen wie Linien, Bögen, Polylinien und Kurven. Die darauf basierenden Modellierungsoperationen sind Extension, Trimmen und Joinen. Beim soliden Ansatz sind die Hauptwerkzeuge geschlossene Konturen, und die restlichen Elemente spielen eine unterstützende Rolle. Die wichtigsten Modellierungsoperationen sind Boolesche Vereinigung, Addition und Schnittmenge.
In den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts variierten die Eigenschaften der für CAD verwendeten Computerausrüstung erheblich. Die Hardwareplattform für CAD/CAM-Systeme der Spitzenklasse waren teure, leistungsstarke Unix-Workstations. Diese Technik ermöglichte die Durchführung komplexer Operationen der volumetrischen Volumenmodellierung sowohl von Volumenkörpern als auch von Oberflächen in Bezug auf Teile und Baugruppen aus vielen Teilen.
Die Ideologie von 3D-Modellierungssystemen basiert auf einem 3D-Mastermodell; In diesem Fall wird die Oberflächengeometrie nicht durch die Projektionen einzelner Abschnitte bestimmt, sondern integral - für die gesamte gestaltete Oberfläche. Mit dem Modell können Sie Informationen über die Koordinaten eines beliebigen Punktes auf der Oberfläche erhalten und flache Bilder erstellen: Ansichten, Schnitte und Schnitte.
Das geometrische Modell macht es einfach, lokale Eigenschaften wie Normalen, Krümmungen und integrale Eigenschaften zu erhalten - Masse, Volumen, Oberfläche, Trägheitsmoment.
3D-Modellierungssysteme basieren auch auf zwei Ansätzen zum Erstellen von Modelloberflächen: Oberfläche und Volumenkörper. Bei der Oberflächenmodellierung definiert der Konstrukteur ein Produkt durch eine Familie von Oberflächen. Bei der Solid-State-Methode stellt der Konstrukteur das Produkt als eine Familie geometrischer Primitiven dar, wie z. B. einen Würfel, eine Kugel, einen Zylinder, eine Pyramide oder einen Torus.
Im Gegensatz zu einer Zeichnung ist ein Modell eine eindeutige Darstellung der Geometrie und quantitativen Zusammensetzung eines Objekts. Wenn die Schraube in der Zusammenbauzeichnung durch mehrere Ansichten dargestellt wird, dann in der dreidimensionalen Baugruppe durch ein Objekt, das Schraubenmodell.
Im Werkzeugbau hat sich die Flächenmodellierung und im Maschinenbau die Volumenmodellierung durchgesetzt. Moderne Systeme enthalten in der Regel beide Werkzeuge und ermöglichen es Ihnen, sowohl mit Volumenkörpern als auch mit einzelnen Flächen zu arbeiten, indem Sie Boolesche und Flächenverfahren verwenden.
Es ist üblich, CAD/CAM-Systeme nach ihren Funktionsmerkmalen in drei Ebenen (obere, mittlere und untere) einzuteilen. In den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts basierte eine solche Unterteilung auf einem signifikanten Unterschied in den Eigenschaften der für CAD verwendeten Computerausrüstung. CAD-Systeme auf niedrigerer Ebene waren nur für die Automatisierung von Zeichenarbeiten gedacht, die auf Low-End-Workstations und Personal Computern ausgeführt wurden.
Bis 1982 ᴦ. Festkörpermodellierung wurde in ihren Produkten von IBM, Computervision, Prime verwendet, aber Methoden zum Erhalten von Modellen von Körpern mit komplexer Form wurden nicht entwickelt, es gab keinen Oberflächenmodellierungsapparat. 1983 ᴦ. Es wurde eine Technik entwickelt, um 3D-Modelle mit der Anzeige oder Entfernung verdeckter Linien zu erstellen. 1986 ᴦ. Autodesk hat sein erstes CAD-Produkt herausgebracht, Autocad, eine Einzelbenutzerversion in "C" mit Unterstützung für das IGES-Format.
Auf dem Gebiet der Konstruktionsautomatisierung hat die Vereinheitlichung der Grundoperationen der geometrischen Modellierung zur Schaffung universeller geometrischer Kerne geführt, die für die Verwendung in verschiedenen CAD-Systemen vorgesehen sind. Zwei geometrische Kerne sind weit verbreitet: Parasolid (ein Produkt von Unigraphics Solutions) und ACIS (der Entwickler von Spatial Technology). Der Parasolid-Kernel wurde 1988 entwickelt ᴦ. und im nächsten Jahr wurde der solide Modellierungskern für CAD / CAM Unigraphics und seit 1996 ᴦ. - Industriestandard.
Die Notwendigkeit, Daten zwischen verschiedenen Systemen in verschiedenen Phasen der Produktentwicklung auszutauschen, hat zur Standardisierung von Beschreibungen geometrischer Modelle beigetragen. Zunächst erschien der IGES-Standard (Initial Graphics Exchange Specification). Autodesk hat damit begonnen, das DXF-Format (Autocad Data eXchange Format) in seinen Produkten zu verwenden. Darüber hinaus wurden die Express-Sprache und die Anwendungsprotokolle AP203 und AP214 in der ISO 10303 STEP (Standard for Exchange Product Model Data)-Gruppe von Standards entwickelt. 1986 ᴦ. Eine Reihe neuer Standards ist entstanden. Darunter sind CGI (Computer Graphics Interface) und PHIGS P (Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System) - ein ANSI-Standard, der 1989 als ISO-Standard übernommen wurde ᴦ 1993 ᴦ schlug Silicon Graphics den OpenGL-Standard (SGI Graphical Language) vor, der derzeit weit verbreitet ist in Benutzung.
Die genannten Systeme verwenden Grafikformate für den Datenaustausch, die eine Beschreibung eines Bildes in den Funktionen eines virtuellen Grafikgeräts (im Sinne von Primitiven und Attributen) sind. Das Grafikformat (Metafile) bietet die Möglichkeit, Grafikinformationen zu speichern, zwischen verschiedenen Systemen zu übertragen und für die Ausgabe auf verschiedenen Geräten zu interpretieren. Solche Formate waren CGM - Computer Graphics Metafile, PostScript - Adobe Systems Language, GEM - GEM Draw File Format usw.
Die Standardisierungsarbeit zielte darauf ab, die Funktionalität von Grafiksprachen und -systemen zu erweitern, einschließlich ihrer Kompositionswerkzeuge zur Beschreibung nicht nur von Zeichnungsdaten und 3D-Modellen, sondern auch anderer Eigenschaften und Merkmale von Produkten. Beispiele für CAD/CAM-Systeme der Spitzenklasse sind Unigraphics (UGS, erstmals entwickelt 1975 ᴦ.), CATIA (Dassault Systèmes, 1981 ᴦ.), Pro/Engineer (PTC, 1987 ᴦ.). Auch EUCLID3 (Matra Datavision), I-DEAS (SDRC), CADDS5 (Computervision) gehörten in den 90er Jahren zu den CAD-Systemen der Spitzenklasse, deren Entwicklung jedoch aufgrund von Firmenzusammenschlüssen eingestellt wurde. Noch früher wurde das CADDS5-System von PTC (Parametric Technology Corp.) erworben. Das Unternehmen mit Hauptsitz in den USA wurde 1985 gegründet ᴦ. Semyon Geizberg, ein ehemaliger Professor an der Leningrader Universität.
Die nächste Entwicklungsstufe beginnt mit der Entwicklung von Mikroprozessoren, die zur Möglichkeit führte, CAD / CAM-Systeme der Spitzenklasse auf Personal Computern zu verwenden. Dadurch konnten die Kosten für die Implementierung von CAD in Unternehmen erheblich gesenkt werden. Workstations auf der Windows-Plattform - Intel standen Unix-Stationen in Bezug auf die Funktionalität nicht nach und übertreffen letztere um ein Vielfaches in Bezug auf den Umsatz.
Die Kosten für die Lizenz sind auf mehrere tausend Dollar gesunken. 1992 ᴦ. Die Intergraph Corporation, damals einer der führenden Hersteller von CAD-Systemen für den Maschinenbau, beschloss, ein neues Softwareprodukt zu entwickeln, das vollständig auf der Windows-Plattform Intel basiert. Infolgedessen Ende 1995 ᴦ. Das geometrische Modellierungssystem Solid Edge erschien. 1993 ᴦ. Die Solidworks Corporation wurde in den USA gegründet und stellte zwei Jahre später ihr erstes parametrisches Solidworks-Modellierungspaket auf Basis des geometrischen Parasolid-Kernels vor. 1998 ᴦ. Die gesamte Abteilung von Intergraph, die sich mit CAD für den Maschinenbau befasste, ging an Unigraphics über.
Gleichzeitig änderte Solid Edge den ACIS-Geometriekern auf den Parasolid-Kernel. 1999 ᴦ. die sechste Version von Solid Edge erschien auf Russisch. Die Zeit, die für die Entwicklung der größten integrierten CAD/CAM-Lösungen aufgewendet wurde, überstieg 2000 Mannjahre.
Eine Reihe von CAD / CAM-Systemen der mittleren und unteren Ebene wurden in der UdSSR und in Russland entwickelt. Die am weitesten verbreiteten unter ihnen sind Compass (Firma Ascon) und T-Flex CAD (Top Systems) und einige andere.
Die nächste Stufe (ab Ende der 90er Jahre) ist gekennzeichnet durch die Integration von CAD/CAM/CAE-Systemen mit PDM-Konstund anderen informationsunterstützenden Produkten.
Zu diesem Zeitpunkt haben viele Unternehmen bereits die erste Stufe der Automatisierung durchlaufen. Die Design- und Produktionsprozesse basierten auf dem geometrischen Modell des Produkts, das in allen Phasen der Vorproduktion verwendet wurde. Mit dieser Organisationsform der Produktion beginnen End-to-End-Prozesse basierend auf der Geometrie des Modells effektiv zu funktionieren.
Das ist zunächst einmal die Vorbereitung der Produktion mit CAM-Systemen. Die Komplexität der Geometrie moderner Produkte nimmt stetig zu und ihre Herstellung ohne geometrisches Modell ist nahezu unmöglich. Die maximale Effizienz bei der Einführung von CAD wird erreicht, wenn das System nicht nur das Design, sondern auch das technologische Design umfasst.
Die Komplexität des Konstruktionsdatenmanagements, die extreme Bedeutung der Wahrung ihrer Vollständigkeit, Zuverlässigkeit und Integrität, die extreme Bedeutung der Verwaltung paralleler Entwicklung führten in den 80er Jahren zur Schaffung von PDM (Product Data Management)-Projektdatenmanagementsystemen.
In den frühen 1980er Jahren entwickelte CDC das erste PDM-System namens EDL. In den 90er Jahren wurden aktiv PDM-Produkte für CAD im Maschinenbau entwickelt. Eines der ersten entwickelten PDM-Systeme war das Optegra-System von Computervision. Im gleichen Zeitraum ging Unigraphics Solutions (UGS) eine Partnerschaft mit Kodak ein, um das iMAN PDM-System zu entwickeln.
1998 ᴦ. PTC trat mit der Übernahme von Computervision und seiner internetbasierten PDM-Technologie Windchill in den PDM-Markt ein. In den letzten Jahren gab es eine rasante Entwicklung von PDM-Systemen: ENOVIA und Smarteam von Dassault Systèmes, Teamcenter von UGS und andere sind erschienen.
Unter den russischen PDM-Systemen sind die bekanntesten Lotsman: PLM von Askon, PDM STEP Suite, entwickelt unter NPO Applied Logistics, Party Plus von Lotsiya-Soft usw.
Daher impliziert der Begriff CAD (Design Automation System) heute einen integrierten Ansatz für die Produktentwicklung und umfasst eine Reihe von CAD / CAM / CAE-Systemen.
Die Entwicklung von Systemen zur geometrischen Modellierung, Analyse und Berechnung von Produkteigenschaften wird von der Integration im Unternehmen begleitet. Der globale Markt für eigenständige CAD/CAM-Lösungen ist bereits gesättigt, die Systeme ähneln sich in der Funktionalität und die Wachstumsrate dieses Marktsegments ist minimal. Aus diesem Grund gibt es eine zunehmende Integration von CAD / CAM / CAE-Systemen mit PDM-Systemen, die es Ihnen ermöglichen, Konstruktionsdokumentationen für in der Entwicklung befindliche Produkte zu speichern und zu verwalten, Änderungen an der Dokumentation vorzunehmen und die Speicherung der Historie von diese Veränderungen.
Die Erweiterung der Funktionen von PDM-Systemen auf alle Phasen des Produktlebenszyklus macht sie zu PLM-Systemen (Product Lifecycle Management). Die Entwicklung von PLM-Systemen gewährleistet eine maximale Integration der Prozesse des Designs, der Produktion, der Modernisierung und der Wartung der Produkte des Unternehmens und hat tatsächlich viel mit dem Konzept der integrierten Unterstützung des Produktlebenszyklus gemeinsam.
Die Geschichte der Entwicklung computergestützter Entwurfssysteme - das Konzept und die Typen. Einordnung und Merkmale der Kategorie "Entwicklungsgeschichte computergestützter Konstruktionssysteme" 2017, 2018.
Ekaterina Sludneva, Leiterin der CAD-Abteilung, Metrovagonmash CJSC (Mytishchi)
Die ersten CAD-Systeme in unserem Unternehmen erschienen vor mehr als sieben Jahren. Und unsere Zusammenarbeit mit der Russian Industrial Company dauert etwa zwei Jahre.
Heute verwenden wir hauptsächlich AutoCAD. Derzeit haben wir etwa 40 automatisierte Arbeitsplätze in der Konstruktionsabteilung, etwa 80 in der Vorentwicklungsabteilung und etwa 40 im Konstruktionsbüro – am Brett, nicht am Computer. Hinzu kommt, dass die meisten Erstentwicklungen per Hand am Reißbrett erfolgen. Das liegt daran, dass viele unserer Projektmanager nicht wissen, wie man am Computer arbeitet. Aber es gibt auch junge Mitarbeiter, die das Projekt von Anfang an computergestützt managen können. Wir haben eine spezielle Methode zum Erlernen der Arbeit mit AutoCAD entwickelt, weshalb die Schulung etwa anderthalb Monate dauert.
Leider geben unsere Hochschulen den Absolventen nur eine ungefähre Vorstellung von der realen Produktion. Ein junger Designer muss drei Jahre und ein Technologe fünf Jahre arbeiten, bevor er mit einem ernsthaften Projekt betraut werden kann. Das Erlernen neuer CAD-Systeme braucht Zeit, und der Mitarbeiter muss den Plan abschließen. Daher sehen wir auch bei jungen Menschen wenig Begeisterung für die Entwicklung neuer Gestaltungsmethoden.
Die meisten unserer Designer sind im Vorruhestandsalter, und das müssen wir hinnehmen. Unsere Mitarbeiter sind noch nicht bereit, mit modernem High-Level-CAD zu arbeiten – dies erfordert eine Veränderung der Designkultur und der gesamten Produktion. Das Problem ist, dass alle sofort auf dreidimensionales Design umsteigen müssen. Wenn einige der Designer im dreidimensionalen Raum und andere in geplanten Projektionen arbeiten, wird dies den gesamten Prozess weiter verkomplizieren. Darüber hinaus müssen diejenigen, die in Volumen arbeiten, tatsächlich die Arbeit derjenigen duplizieren, die in Projektionen arbeiten. Daher ist eher eine komplexe als eine Patchwork-Automatisierung erforderlich. Bisher werden die beiden Lizenzen, die wir für Inventor haben, nicht wirklich genutzt. Vor einigen Jahren haben wir Pro/ENGINEER erworben, aber dieses Produkt wird aus verschiedenen organisatorischen Gründen immer noch nicht verwendet.
Trotzdem konnten wir durch die Verwendung von AutoCAD die Anzahl der Fehler reduzieren. Erstens können Sie mit AutoCAD selbst bei herkömmlichem zweidimensionalem Design genaue Messungen an der Zeichnung vornehmen. Zweitens gab es die Möglichkeit zur Gruppenarbeit an dem Projekt. Und drittens wird es einfacher und komfortabler, bestehende Entwicklungen zu nutzen. Unsere Produktion kann nicht als dynamisch bezeichnet werden: Die Geometrie des Produkts ändert sich langsam, es werden hauptsächlich einheitliche Produkte verwendet. Daher ist es für uns einfacher, anstelle eines dreidimensionalen Modells fertige Zeichnungen mit Ansichten und Projektionen zu nehmen und auf der Grundlage der vorhandenen fertigen Zeichnungen ein neues Produkt zu entwickeln.
ANSYS wird zur Durchführung von Festigkeitsberechnungen in den Konstruktionsabteilungen eingesetzt. Unsere Produktion arbeitet schon lange mit dem PEPS CAM System. Wir haben einfach nicht die Mittel für fortschrittlichere Lösungen, aber bisher sind wir mit der aktuellen Situation zufrieden.
Konstruktions- und Technologiedokumentationen werden bei uns überwiegend in Papierform aufbewahrt. Für die Dokumentationsarbeit in einer unserer Abteilungen ist ein Großformat-Océ-System installiert. Manchmal werden Projektdateien in Ordnern in Form eines primitiven elektronischen Archivs gespeichert.
Wir können sagen, dass wir derzeit kein vollständig implementiertes CAD-System in unserem Unternehmen haben - während wir uns im Auswahlverfahren befinden. Wir haben immer noch keine funktionierende End-to-End-Designtechnologie, schon allein aufgrund der Tatsache, dass die Design- und Technologieabteilungen geografisch weit voneinander entfernt sind. Darüber hinaus erhöht die Koordination in den „geheimen“ Abteilungen den Gesamtprozess zusätzlich.
Unsere Sachwerte sind veraltet und die meisten Geräte müssen ersetzt werden. Daher scheint mir, dass nur eine komplexe Automatisierung, die nicht nur Designer und Technologen, sondern auch die Produktion betrifft, unserem Unternehmen radikal helfen kann.
Wie jeder andere Produktionsprozess muss auch die CAD-Einführung mit der Planung beginnen und dieser Prozess ist sehr ernst zu nehmen. Es ist notwendig, einen Plan für eine optimale Entwicklung zu entwickeln und auf seiner Grundlage spezifische Aufgaben unter Berücksichtigung vorhandener Ressourcen auszuführen.
Andrey Puzanov, Leitender Ingenieur, Konstruktionsbüro für Instrumentierung und Automatisierung (Kovrov)
Die Einführung von CAD in unserem Unternehmen begann schrittweise. Programme wie frühere Versionen von AutoCAD wurden bereits verwendet, bevor SKB PA in eine separate Struktur getrennt wurde. Im Bereich CAD arbeiten wir seit der Gründung der SKB als eigenständige Organisation im Jahr 1995 mit der Russian Industrial Company zusammen.
Nach AutoCAD führte das Unternehmen die Produkte von NPP InterMech ein – CADMech, Search usw. Irgendwann hatten wir einen ziemlich schmerzhaften Übergang von den DOS-Versionen von AutoCAD, CADMech und dem Search-Workflow-System auf die Windows-Plattform. Dieser Übergang musste in einem Moment geschehen, was viel Vorarbeit erforderte, da die Produktion nicht gestoppt werden kann. Natürlich haben uns NPP InterMech und die Russian Industrial Company geholfen - spezielle Konvertierungsprogramme wurden geschrieben und spezielle Schriftarten erstellt. Jetzt wird unser gesamter Dokumentenfluss auch im Suchsystem durchgeführt. Wir haben eine sehr enge Zusammenarbeit mit NPP InterMech aufgebaut - alle unsere Wünsche an den Entwickler spiegeln sich in den neuen Versionen von Search wider.
Heute hat JSC "SKB PA" ein umfassendes System für Design und technologische Vorbereitung der Produktion implementiert und betreibt es, einschließlich Modulen für dreidimensionale Modellierung, virtuelle Tests, Dokumentation und Steuerungsprogramme für CNC. Als dreidimensionales Modellierungssystem wird das Softwarepaket Inventor Series 7 und Autodesk Mechanical Desktop v6 verwendet, an dem die meisten Konstrukteure arbeiten. Zur Durchführung von kinematischen, Festigkeits- und thermischen Berechnungen verwenden wir MSC.visualNASTRAN 4D. Für aerohydrodynamische Berechnungen wird der Flow-3D CFD-Komplex verwendet. Ressourcenintensive Aufgaben werden auf leistungsstarken Dual-Prozessor-Systemen gelöst, die uns ebenfalls von der Russian Industrial Company geliefert wurden.
Als Inventor herauskam, waren einige unserer Linker überglücklich. Im Vergleich zu Autodesk Mechanical Desktop bietet Inventor eine verbesserte Handhabung großer Baugruppen und eine sehr gute Visualisierung.
Was die Entwurfsmethodik betrifft, haben wir eine Kompromisslösung gefunden: Manchmal arbeiten unsere Designer zunächst mit dreidimensionalen Modellen, manchmal ist die Grundlage eine flache Zeichnung. Wir glauben, dass es wirtschaftlich und ideologisch unrentabel ist, einfache Details in 3D zu erstellen. Wir haben bereits einige Zeichnungen in AutoCAD erstellt, und es macht keinen Sinn, sie in geometrische Modelle umzuwandeln, um geringfügige Änderungen vorzunehmen. Natürlich gibt es Produkte wie Elemente von Hydrauliksystemen, die eine komplexe räumliche Konfiguration haben, und es ist viel bequemer, solche Elemente im dreidimensionalen Raum zu entwerfen - dadurch können Sie viele Fehler vermeiden. Die Baugruppenmodellierung erfolgt auch in 3D mit Produkten der Inventor-Serie. Insbesondere das in Inventor entwickelte 3D-Modell der hydraulischen Entkopplung des Baggerantriebssystems musste nicht „in place“ finalisiert werden. Daher ermöglichte uns die Einführung der Produkte der Inventor-Serie, die Anzahl der Iterationen bei der Fertigstellung des Produkts zu reduzieren.
Als wir uns mit der Auswahl von CAD befassten, stellten wir fest, dass die Bandbreite der vorgeschlagenen Lösungen sehr groß ist und wir nicht alle Systeme untersuchen können. Zu diesem Zeitpunkt hatten wir bereits spezifische Unternehmensstandards für die elektronische Dokumentation entwickelt. Die Produktlinie der Inventor-Serie passte gut in die Designansätze, die sich in unserem Unternehmen entwickelt hatten, also entschieden wir uns irgendwann, nicht mehr von einem CAD-System zum anderen zu springen und zu arbeiten.
Nach Analyse der von uns gelösten Konstruktionsaufgaben sind wir überzeugt, dass die bestehenden Lösungen unsere Anforderungen in absehbarer Zeit erfüllen werden. Nur ein paar Mal mussten wir auf die Möglichkeiten von Pro / ENGINEER zurückgreifen (damals gab es noch kein Inventor), aber diese Sonderfälle können uns nicht zwingen, von Autodesk Mechanical Desktop / Inventor Series auf eine andere Mid- oder High- Ebene CAD-System.
Zur Erstellung von Steuerungsprogrammen für CNC-Maschinen verwenden wir zwei Arbeitsstationen mit dem EdgeCAM-System. Jetzt kaufen wir neue Maschinen und Bearbeitungszentren. Die nächsten Pläne beinhalten die Anschaffung von 15 Fünf-Koordinaten-CNC-Fräsmaschinen. Dies gibt uns die Möglichkeit, die Dienste einiger Lieferanten abzulehnen und uns stärker auf unsere eigene Produktion zu konzentrieren.
Unsere Technologieabteilung verwendet je nach Bedarf sowohl 3D-Modelle als auch Zeichnungen.
Wir verlassen uns auf papierlose Technologien, aber oft sind wir gezwungen, Zeichnungen zu drucken, zu broschieren, zu registrieren, zu speichern und an Kunden oder Mitentwickler zu verteilen. Das, woran wir sparen wollten, ruiniert uns heute, obwohl dies möglicherweise nur eine Frage der Zeit ist.
Nikolai Zykin, Leiter der CAD-Abteilung, KNAAPO (Komsomolsk am Amur)
Unsere Einrichtung verwendet 32 Standardlizenzen von AutoCAD und 45 Installationen von Autodesk Mechanical Desktop. Wir sind derzeit dabei, Autodesk Mechanical Desktop reibungslos auf Inventor Series zu aktualisieren. Im Laufe der Zeit planen wir, immer mehr Arbeiten im Inventor-System zu erledigen - wir sind sehr angezogen von der Bequemlichkeit, darin mit Baugruppen zu arbeiten. Wir haben bereits die Neuentwicklung des russischen Industrieunternehmens für Inventor - das Programm auto.ESKD - getestet und es hat uns sehr gut gefallen. Um einfache Berechnungen durchzuführen, verwenden wir das Programm MechSoft, das auch in Inventor integriert ist. Inventor ist die zweite Generation der 3D-Modellierungstechnologie, die intelligente Umgebungen und adaptive Baugruppen bietet. Gleichzeitig bleibt die wichtigste Errungenschaft der dreidimensionalen Modellierungssysteme der ersten Generation, die Parametrisierung, erhalten.
Alle komplexen Arbeiten zur geometrischen Modellierung werden im übergeordneten System Unigraphics durchgeführt. Jetzt haben wir mit der Umstellung auf Unigraphics NX begonnen, obwohl wir dies viel früher hätten tun können. Leider werden wir vom Sukhoi Design Bureau aufgehalten. Bisher ist der Hauptnutzen aus der Einführung von Unigraphics die Möglichkeit, die Struktur zu entwerfen und zu verdrahten.
Grundsätzlich kommen Zeichnungen aus dem Konstruktionsbüro zu uns, die viele geometrische Fehler aller Art enthalten. Manchmal finden wir sehr grobe Konstruktionsfehler auf der Montageebene. Daher müssen wir selbst dreidimensionale Modelle nach den Zeichnungen bauen, um sicherzustellen, dass keine Fehler enthalten sind.
Das elektronische Layout vermeidet viele Fehler. Bei Prototypen werden kleinere Fehler aufgedeckt, die „in place“ korrigiert werden. Aber auch bei Serienmustern müssen wir Änderungen und Fehlerkorrekturen selbst vornehmen.
Leider ist es aufgrund des enormen Montageaufwands noch nicht möglich, ein vollständiges dreidimensionales elektronisches Modell der Flugzeugzelle zusammenzubauen. Natürlich ist es möglich, eine Baugruppe zusammenzubauen, aber es ist praktisch unmöglich, damit zu arbeiten - die Leistung unserer Computer reicht dafür eindeutig nicht aus.
Ein moderner Kämpfer hat ein sehr komplexes internes Layout, daher müssen wir zugeben, dass die traditionelle Arbeit in Projektionen mit Zeichentechnologie obsolet ist. Es war eine echte Chance für eine neue, dh dreidimensionale Beschreibung von Teilen, Baugruppen und Baugruppen. Gleichzeitig ist ein elektronisches Layout (ein elektronisches Modell mit Attributen) nicht nur einfacher zu lesen und unvergleichlich visueller, sondern kann auch viele zusätzliche Informationen enthalten. Um jedoch ein vollständig elektronisches Projekt zu erstellen, werden ernsthafte Ressourcen benötigt. Solche Ressourcen hatte das OKB früher unter dem Befehlsverwaltungssystem nicht und noch mehr jetzt. Tatsächlich erhalten wir konzeptionelle Lösungen vom Designbüro, sodass die meiste Arbeit zur Erstellung eines virtuellen Produkts von uns geleistet wird. Ganz zu schweigen von der Ausstattung, deren Arbeitsaufwand das Produkt selbst übersteigt.
Vor nicht allzu langer Zeit haben wir zwei NASTRAN-Netzwerklizenzen erworben, um Festigkeitsberechnungen durchzuführen. Das System ist recht teuer und wird daher hauptsächlich zur Lösung von Optimierungsproblemen im Auftrag verschiedener Abteilungen eingesetzt. Wir haben uns entschieden, einen Spezialisten ausschließlich mit NASTRAN zu beauftragen. Vielleicht werden wir in naher Zukunft weitere CAE-Systeme testen.
Etwa ein Sechstel aller Flugzeugteile werden auf CNC-Maschinen gefertigt, Tendenz steigend. Jetzt sind wir mit der Tatsache konfrontiert, dass Technologen-Programmierer merklich mehr Arbeit haben. Aufgrund des dreidimensionalen Designs hat die Produktivität von Designern erheblich zugenommen, und Technologen können ein solches Arbeitsvolumen nicht mehr bewältigen. Die Technologieabteilung hat kürzlich 15 weitere Vericut-Sitze gekauft.
Die Einführung neuer Technologien wird meiner Meinung nach vor allem durch den notorischen Faktor Mensch behindert. Manche wollen ihr Bewusstsein nicht umbauen, manche haben Angst vor Veränderungen – es gibt viele subjektive Gründe. Zudem impliziert die integrierte CAD-Einführung eine Veränderung der Produktionsverhältnisse. Beispielsweise hat ein elektronisches Layout eines Produkts nicht den gleichen offiziellen Rechtsstatus wie eine Zeichnung, und daher ist nicht klar, wer und wie für die darin gemachten Fehler verantwortlich ist. Und das ist einer der Gründe, warum nicht nur das elektronische Layout des Produkts in die Produktion übertragen wird, sondern auch eine Reihe von Zeichnungen - es stellt sich als doppelte Arbeit heraus. Gleichzeitig werden Änderungen in Eile oft auf die altmodische Weise, dh nur in den Zeichnungen, wiedergegeben, wodurch das Binden - eines der Hauptziele - seine Bedeutung verliert.
Produktionsprozesse haben sich in den heimischen Unternehmen der Luftfahrtindustrie vor einem halben Jahrhundert herausgebildet und bedürfen daher einer radikalen Überarbeitung. Wie Sie wissen, sind alle High-Level-CAD-Systeme (und Unigraphics ist keine Ausnahme) für die Konstruktionsdokumentation schlecht geeignet. Theoretisch ist das richtig: Die Zukunft steckt hinter der Blaupausen-Technologie, und wir alle bewegen uns in diese Richtung, dank und trotz. Die heutigen Realitäten zwingen uns jedoch, zu veralteten Konzepten zurückzukehren: eine Zeichnung, eine Schablone usw.
Jetzt haben wir viele junge Talente in unserer Belegschaft, die arbeiten wollen und bereit für Veränderungen sind. In einigen „Elite“-Designabteilungen von KNAAPO liegt das Durchschnittsalter der Mitarbeiter unter 30 Jahren. Viele von ihnen sind von AutoCAD zu Unigraphics gewechselt. Und obwohl für Technologen die praktische Berufserfahrung wichtiger ist, das heißt, sie konservativer sind, entwickelt sich die „revolutionäre Situation“ und viele organisatorische Probleme können bereits gelöst werden.
Auf Anordnung von oben wurde in unserem Unternehmen CAD auf höchstem Niveau eingeführt, die Produktion war also noch nicht reif für Veränderungen. Meiner Meinung nach ist es noch notwendig, bis zur umfassenden Implementierung von High-Level-CAD und vor allem bis zum Management heranzuwachsen, damit das System in vollem Umfang funktioniert. Begeisterung allein reicht eindeutig nicht aus.
Alexander Kudryavtsev, Chefdesigner der SVP, ZAO TsKB Neptun (Moskau)
CJSC "TsKB Neptun" beschäftigt sich mit der Konstruktion von Luftkissenfahrzeugen. Ein Merkmal unseres heutigen Designbüros ist, dass wir die Entwicklungen der 80er Jahre nutzen, als das Neptune Central Design Bureau voll ausgelastet war. In den 90er Jahren brach das Unternehmen tatsächlich zusammen, und nur wenige Spezialisten, die AutoCAD besaßen, blieben davon übrig. Jetzt beschäftigt unsere Konstruktionsabteilung nur noch drei Mitarbeiter. Grundsätzlich nutzen wir die Entwicklungen, die wir aus der Sowjetzeit geerbt haben. Es ist uns gelungen, einen Sponsor zu finden, der an der Produktion von Hovercrafts interessiert ist.
Die Zusammenarbeit mit der "Russischen Industriegesellschaft" begann vor einem Jahr, wir trafen uns über NPP InterMech. Wir interessierten uns für die Entwicklungen von NPP InterMech, die unseren Anforderungen weitgehend entsprachen, wir begannen mit der Suche nach einem Distributor in Moskau und traten in die Russian Industrial Company ein.
Heute verwenden wir CADMech Desktop, AVS, Search und andere Entwicklungen von NPP InterMech sowie Spotlight und RasterDesk von Consistent Software. Das Arbeiten in 2D CADMech erleichtert die Arbeit mit der Dokumentation erheblich. Ich kann das mit voller Zuversicht sagen, da ich Ende der 80er Jahre angefangen habe, in flachem AutoCAD zu arbeiten. Leider hatten wir nicht genug Geld für die Produkte der Inventor-Serie. Persönlich tut es mir leid, dass das Produkt Autodesk Mechanical Desktop von der Entwicklerfirma als Sackgassenprodukt angesehen wird - es hat mir gefallen.
Im Grunde modernisieren wir bestehende Strukturen und sprechen noch nicht über die Entwicklung neuer Schiffstypen. Zurzeit bewältigen wir die gestellten Aufgaben mit den vorhandenen CAD-Systemen. Darüber hinaus erfordert das Schiffsdesign spezialisierte Schiffbau-CAD-Systeme wie FORAN, AutoShip oder FastShip. Aber die Kosten für einen solchen Arbeitsplatz belaufen sich auf Zehntausende von Dollar.
Unter den Vorteilen, die wir bei der Arbeit erhalten haben, werde ich einige hervorheben. Erstens hat das Unternehmen heute sehr wenig Produktionsfläche – wir haben einfach keinen Platz, um Zeichenbretter abzustellen und Unterlagen aufzubewahren. Historisch gesehen befindet sich das Neptune Central Design Bureau fast im Zentrum von Moskau, in der Nähe des Gebäudes des Moskauer Stadtrats (heute Rathaus). Als die Mietkosten stiegen, wurde ein erheblicher Teil der Fläche an Gewerbebauten vermietet, und das Central Design Bureau „Neptun“ hatte tatsächlich nur noch wenige Räume übrig.
Es ist uns gelungen, einen Teil der Dokumentation in den Unternehmen, in denen unsere Projekte gebaut wurden, vor der vollständigen Zerstörung zu retten. Wir haben viel Arbeit in das Scannen und Vektorisieren von Zeichnungen investiert. Das Scannen von Zeichnungen hat das Problem der Dokumentationsspeicherung gelöst - mehrere Projekte passen jetzt auf vier CDs. Wir bestellen in ganz Russland, daher ist es für uns bequem geworden, Informationen auszutauschen.
Zur Bearbeitung von Zeichnungen verwenden wir die hybriden Grafikeditoren Spotlight und RasterDesk. Wir versuchen mit CADMech Desktop neue Zeichnungen im dreidimensionalen Raum zu erarbeiten. Wenn Sie eine vorhandene Zeichnung nur geringfügig bearbeiten müssen, werden dafür auch Spotlight und RasterDesk verwendet.
Seit Kurzem übermitteln wir unsere Dokumentation für die Produktion in elektronischer Form im DWF- oder PDF-Format. Wir verwenden Search als Dokumentenmanagementsystem. Wir haben nicht viele Jobs, und bisher übersteigen die Möglichkeiten der Suche sogar unsere Anforderungen. Außerdem haben wir aus Zeitmangel Search ohne Schulung gekauft, müssen also alles selbst nachvollziehen. Jetzt haben wir erkannt, dass Schulungen notwendig sind. Ohne die globale Logik des Systems zu verstehen, kann es sehr schwierig sein, es selbst mit all der Dokumentation herauszufinden.
Das Hauptproblem, mit dem wir konfrontiert sind, besteht darin, dass wir manchmal gezwungen sind, Änderungen an Projekten direkt in der Produktion des Auftragnehmers vorzunehmen. Die Dokumentation wird der Werkstatt in Papierform zugestellt. Wenn Designänderungen in der Werkstatt vorgenommen werden, nehmen lokale Designer mit Bleistift und Radiergummi Änderungen an den Zeichnungen vor, und es kann für uns schwierig sein, sie in elektronische Form zu übertragen. Großformatscanner sind in der Regel in Unternehmen nicht vorhanden, da Zeichnungen im Schiffsbau, wie auch im Flugzeugbau, große Formate sind. Es reicht nie die Zeit, eine elektronische Zeichnung direkt im Werk zu bearbeiten. Vielleicht werden wir versuchen, eine Digitalkamera für diesen Zweck zu verwenden, wenn wir das Problem der Korrektur nichtlinearer Bildverzerrungen lösen können.
Durch die Einführung von CAD konnten wir die Qualität der Projektdokumentation verbessern. Manchmal ist ein Designer zu faul, ins Archiv zu gehen und dort die benötigte Papierzeichnung zu finden; Oft gibt es in den Zeichnungen mehrere Verweise auf andere Zeichnungen, aber es kann schwierig sein, das richtige Dokument zu finden. Dadurch kann der Konstrukteur selbst an das Design denken, was in der Montagephase mit Problemen behaftet ist. Hier leistet uns das elektronische Dokumentenmanagementsystem Search wertvolle Dienste. Ein weiterer Aspekt: Durch die Vererbung von Strukturelementen in AutoCAD wurde die Erstellung neuer Zeichnungen stark vereinfacht und die Bearbeitung bestehender Dokumentationen erleichtert.
Sergey Molodov, Leiter des CAD-Büros, JV JSC "Brestgazoapparat" (Brest)
JV JSC "Brestgazoapparat" ist ein führender Hersteller von hochwertigen Gas- und Elektroherden in den GUS-Staaten. Und obwohl unser Unternehmen in Weißrussland ansässig ist, ist die Marke Gefest den russischen Verbrauchern gut bekannt.
Unser wichtigster CAD-Partner in Weißrussland ist NPP InterMech, und die Zusammenarbeit mit dem russischen Industrieunternehmen begann im Jahr 2002: Zuerst bildeten wir eine Gruppe unserer Spezialisten an der CAD- und GIS-Akademie in Moskau aus und schlossen dann eine Vereinbarung mit dem RPK für die Lieferung mehrerer Autodesk Inventor-Paketserien gefolgt von einem Jahresabonnement.
Bei JV Brestgazoapparat OJSC wird die gesamte Palette von CAD verwendet: von High-Level-Systemen bis zu "elektronischen Zeichenbrettern". Die Entwicklung und Vorbereitung der Produktion aller neuen Produkte erfolgt mit CAD.
Konkurrierten wir früher hauptsächlich mit russischen Herstellern von Haushaltsgeräten, konkurrieren wir jetzt auch mit westlichen Marken. Der moderne Verbraucher achtet in erster Linie auf das Produktdesign. Die Verwendung schwerer CAD-Pakete hat es uns ermöglicht, moderne Designs für neue Modelle mit komplexen Oberflächen zu entwickeln. Alle Entwicklungen werden in Eigenregie durchgeführt. Aus dem Top-Level-CAD haben wir bis vor kurzem fünf Workstations auf Basis des Euclid-Systems und Silicon Graphics RISC-Grafikstationen verwendet, die wir 1996 von der französischen Firma Matra Datavision erworben haben. Nach der eigentlichen Liquidation dieser Firma ist das Niveau der Unterstützung und Unterstützung für Euclid jedoch dramatisch gesunken. 2001 wechselten wir zum Power Solution-Komplex der englischen Firma Delcam plc und verwenden jetzt PowerSHAPE aus diesem Paket, um komplexe geometrische Formen zu modellieren.
Bis vor kurzem wurde das durchschnittliche CAD-Niveau in unserem Unternehmen von Autodesk Mechanical Desktop dargestellt. Mitte 2002 haben wir die ersten beiden Lizenzen von Autodesk Inventor über NPP Intermech erworben. Designer schätzten sofort die Vorteile dieses freundlichen Pakets gegenüber dem schweren Mechanical Desktop. Das Produkt, wie sie sagen, "ging". Und dann ist es uns mit Unterstützung der Geschäftsführung der Russian Industrial Company gelungen, vier Euclid-Pakete, die wir nicht mehr benötigen, zu Sonderkonditionen gegen Autodesk Inventor Series auszutauschen. Auch in diesem Jahr wurde die erfolgreiche Zusammenarbeit mit der Russian Industrial Company und der Academy of CAD and GIS fortgesetzt. Wir haben einen Mitarbeiter der Russian Industrial Company eingeladen, der direkt im Unternehmen einer großen Gruppe unserer Designer und Technologen beigebracht hat, wie man mit Autodesk Inventor arbeitet. Bei dieser Gelegenheit möchte ich mich bei den Spezialisten der Russian Industrial Company bedanken, die uns umgehend helfen und uns in allen Fragen beraten, die sich bei der Arbeit mit Inventor im Hotline-Modus ergeben.
Vor einigen Jahren war das Timing der Fertigungswerkzeuge ein wunder Punkt für uns. Mit Hilfe von Autodesk Inventor haben wir dieses Problem gelöst. Die Werkzeugkonstrukteure erhalten die komplexe Geometrie der in PowerSHAPE hergestellten Teile und erstellen alle anderen Werkzeugelemente in Inventor. Wir sind auch von diesem System durch die einfache Arbeit mit Baugruppen angezogen.
Und schließlich verwenden wir von der untergeordneten CAD-Ebene aus AutoCAD für die 2D-Konstruktion. Die Kenntnis dieses Programms ist für junge Berufstätige obligatorisch, wenn sie als Designer eingestellt werden. AutoCAD wird mit dem Software-Add-On CADMECH von NPP InterMech verwendet. Das Archiv der elektronischen Konstruktionsdokumentation wird mit Hilfe des Suchpakets gepflegt, das ebenfalls von NPP InterMech entwickelt wurde. Angesichts der "Allesfresser"-Suche verwenden wir dieses Paket auch zum Speichern von dreidimensionalen Modellen, Zeichnungen und anderen Objekten, die in verschiedenen Systemen erstellt wurden.
Unsere Werkzeugproduktion ist eine der größten in Weißrussland. Der Werkzeugbau verfügt über einen großen Fuhrpark importierter CNC-Maschinen. Zur Erstellung von Steuerprogrammen verwenden wir verschiedene CAM-Systeme: englisches PowerMILL aus dem Power Solution-Paket, französisches Euclid Milling, russisches GeMMa-3D, estnisches UniCAM. Jeder von ihnen hat seine eigene Nische, da es leider kein universelles CAM-Paket gibt, das unseren gesamten Maschinenpark erfolgreich bedienen könnte.
Wir verfolgen laufend die Entwicklung von CAD im Maschinenbau und kennen die meisten am Markt angebotenen Systeme. Etwas ist in einem Paket besser, etwas in einem anderen, aber im Großen und Ganzen sind die Hauptprodukte auf jeder Ebene im Allgemeinen gleichwertig. Wie die Praxis gezeigt hat, sind die entscheidenden Kriterien für die endgültige Wahl des Systems eine qualitativ hochwertige Betreuung und Wartung des Produkts.
"CAD und Grafik" 12" 2003
Computergestütztes Design technologischer Prozesse (CAD TP) ist eine Reihe von Designautomatisierungswerkzeugen, die mit den erforderlichen Abteilungen der Designorganisation oder einem Team von Spezialisten (Systembenutzern) verbunden sind, die computergestütztes Design durchführen.
Das Haupteinsatzgebiet von CAD TP ist die spanende Fertigung unterschiedlicher Automatisierungsgrade. Es ist erlaubt, das System für die automatisierte Entwicklung von TP zum Stanzen, Schweißen, Zusammenbauen von Blechen usw. sowie zur Verwendung von Systemwerkzeugen zur Lösung verschiedener angewandter Probleme (Wirtschaft, Informationsabruf usw.) zu verwenden.
Das Hauptausgabeprodukt von CAD TP ist die TP-Bibliothek, bei der es sich um einen nicht systematisierten Satz von TP-Dateien handelt. Zukünftig wird eine Bank technologischer Prozesse (BTP) entwickelt, d. h. eine Ausrichtung auf eine „papierlose“ technologische Dokumentation wurde eingeschlagen. BTP ist eine Menge von Informationsmodellen von individuellen (einzelnen), typischen und Gruppen-TP. Das TP-Informationsmodell (IMTP) ist ein Satz speziell organisierter Daten, die alle Informationen über die TP enthalten, deren Zusammensetzung durch die einschlägigen Standards bestimmt wird. Zusätzlich speichert IMTP Informationen, die zur Verwendung durch das CAD TP selbst sowie durch andere zugehörige automatisierte Systeme für die technologische Vorbereitung und das Produktionsmanagement bestimmt sind.
CAD TP sichert die automatische Erstellung von texttechnologischen Dokumenten gemäß den ESTD-2-Standards und Steuerprogrammen im Format von CNC-Systemen.
CAD TP erhöht die Arbeitsproduktivität von Technologen für die Entwicklung von TP- und Steuerungsprogrammen um das 3- bis 10-fache, in einigen Fällen um das bis zu 50-fache.
Die Zusammensetzung des Systems. CAD TP ist eine Reihe von Software- und Informationsunterstützungstools. Bei der Entwicklung des Systems lag der Schwerpunkt auf der Erstellung von Werkzeugen (einem strukturierten Satz von Softwarewerkzeugen) für die Entwicklung spezifischer CAD-TP. Diese Tools ermöglichen die Entwicklung von CAD TP durch Fachspezialisten (Technologen), die keine tiefgehenden Kenntnisse auf dem Gebiet der Programmierung haben. Solche Möglichkeiten bieten eine speziell entwickelte Sprache technologischer Algorithmen und eine Datenbeschreibungssprache.
CAD TP-Tools sind ein fortschrittliches, problemorientiertes Programmiersystem für technologisches CAD, das eine Reihe von Subsystemen umfasst:
Übersetzer aus der Sprache der technologischen Algorithmen;
Datenbankvorbereitungssystem:
Beschreibung der Daten im Dialogmodus;
Beschreibung von Daten im Batch-Modus;
Übersetzer für Datenbanktabellen;
Extrahieren von Tabellen aus Datenbanken;
Eingeben von Tabellen in die Quelldatenbank;
Knowledge Base Builder zum Erstellen und Modifizieren einer Wissensdatenbank;
Verknüpfungseditor zur Erstellung von Verknüpfungen (in Form von Tabellen- und Spaltenadressen) der Wissensbasis mit dem Informationsmodell des technologischen Prozesses (IMTP) und mit der Datenbank;
IMTP-Equalizer, der es ermöglicht, den zuvor entworfenen TP zu verwenden, wenn der IMTP nach oben modifiziert wird;
Subsystem für die Online-Anzeige von Konstruktionsergebnissen;
Subsystem zur Überprüfung der Struktur von TP;
Grafikanzeige-Subsystem zur grafischen Kontrolle von Entwurfsergebnissen;
ein ausführendes System, das zum Implementieren von Wissensbasisalgorithmen verwendet wird;
Ausführen des System-Debuggers (zum Debuggen von Programmen, die in der Sprache der technologischen Algorithmen geschrieben sind).
Die Möglichkeit, Werkzeuge in verschiedenen verwandten Anwendungsaufgaben zu verwenden, ist nicht ausgeschlossen.
Die Grundausstattung des Systems besteht aus der Informationsunterstützung der Datenbank (DB) und der Wissensbasis (KB).
2. Automatisierung der Berechnungen der Schnittbedingungen
Für die Bearbeitung jeder der Oberflächen von Teilen im Fall der Verwendung von CNC-Maschinen ist es notwendig, die Werkzeugwege zu berechnen.
Offensichtlich ist es in diesem Fall notwendig, die spezifizierte Genauigkeit der bearbeiteten Oberflächen unter Berücksichtigung der technologischen Möglichkeiten der Maschine und des Werkzeugs mit minimalen Kosten sicherzustellen. Beim Drehen ist es im allgemeinen Fall notwendig, die Bahn des Werkzeugs, seinen Vorschub und die Umdrehungen der Maschinenspindel zu bestimmen.
Dann werden in der 2. Stufe die Verarbeitungsmodi bestimmt. Die Suche wird durchgeführt, um minimale Kosten für die Oberflächenbehandlung zu erreichen.
Den optimalen Schnittmodus finden:
Um die Schnittbedingungen zu berechnen, müssen zunächst die Trajektorien der Werkzeugbewegung und die Eigenschaften der Oberflächenqualität der Teile bekannt sein. Die Suche nach optimalen Modi kann mit bekannten mathematischen Abhängigkeiten zwischen Bearbeitungsmodi, wirkenden Kräften, Qualität und Zuverlässigkeit von Teilen und Einschränkungen im Maschinensystem für die Stärke seiner Elemente, Antriebsleistung und Bereiche zulässiger Vorschübe und Umdrehungen durchgeführt werden. Andernfalls ist eine Optimierung durch Verarbeitungsmodi nicht durchführbar und sie werden basierend auf den empfohlenen experimentellen Daten unter Verwendung von IPS-Computern ausgewählt.
Um die optimalen Oberflächenbehandlungsmodi zu finden, ist es am einfachsten, lineare Programmiermethoden zu verwenden. Dies liegt daran, dass die Stromrestriktionen und die Zielfunktion durch Logarithmierung auf lineare Abhängigkeiten reduziert werden.
Es ist bekannt, dass die Optimierung der Schnittbedingungen die Verwendung produktiverer Modi im Vergleich zu den normativen ermöglicht. Die Verwendung optimaler Schnittbedingungen ermöglicht eine Steigerung der Arbeitsproduktivität um 5-7 % und in einigen Fällen mehr. Unter den für den Instrumentenbau gerade typischen Bedingungen der Einzel- und Kleinserienfertigung wird in der Regel nicht an der Optimierung der Schnittbedingungen gearbeitet. Der wirtschaftliche Effekt, der sich aus der Optimierung der Schnittbedingungen bei der Bearbeitung von Kleinserien ergibt, ist gering und kann die Optimierungskosten meist nicht kompensieren. Daher wählt ein erfahrener Arbeiter normalerweise empirisch Schneidbedingungen aus, die es ihm ermöglichen, bei einer gegebenen Produktqualität eine maximale Arbeitsproduktivität zu erreichen. Gleichzeitig ermöglicht die Optimierung der Schnittbedingungen, die in CAD TP durchgeführt wird, dem Arbeiter, die Zeit für die Einstellung der Maschine auf optimale Leistung zu verkürzen, was besonders wichtig ist, wenn kleine Chargen von Teilen auf teuren CNC-Metallschneidanlagen bearbeitet werden.
Betrachten wir kurz die Prinzipien der Optimierung der Schnittbedingungen. Um die Schnittbedingungen zu bestimmen, ist ein mathematisches Modell des Bearbeitungsprozesses erforderlich, d.h. haben ein Gleichungssystem, in dem V, S und t den Parametern des AIDS-Systems zugeordnet sind. Dieses Modell wurde zuerst von Prof. G.K. Goransky. Das Modell ist ein System von Ungleichungen. Jede Ungleichheit drückt eine gewisse Einschränkung des Bereichs der zulässigen Schnittbedingungen aus. Zum Beispiel Beschränkungen der zulässigen Schnittgeschwindigkeit, der zulässigen Oberflächenrauhigkeit und so weiter.
Automatisierung technologischer Zeitnormen
Die Normalisierung des technologischen Prozesses besteht darin, den Wert der Stückzeit Tsh für jede Operation zu bestimmen. Nachfolgend finden Sie einen Algorithmus für einen der häufigsten Fälle der sequentiellen Oberflächenbehandlung von Teilen auf Metallschneidemaschinen.
Legende: t Mund , t zurückgezogen - Zeit zum Ein- und Ausbau des Teils an der Maschine; t ich - Ausführungszeit des i-ten Übergangs; T zu - Ausführungszeit der k-ten Operation; Mit zu - die Anzahl der Oberflächen und Elemente der im k-ten Arbeitsgang bearbeiteten Teile; P, S - Zwischenvariablen. Die Stückzeit umfasst die Rüstzeit, die Abbauzeit und die Übergangszeit. Der Algorithmus (Abb. 2.1) sorgt für die Verarbeitung von Informationen für eine gegebene Folge von TP. Das Vorzeichen des Endes des Vektors C ist der Nullwert der letzten Komponente. Die Analyse am Ende des Vektors wird unter Verwendung des fünften Schritts des Algorithmus durchgeführt. Die Akkumulation von Stückzeit für jede Operation wird unter Verwendung der Schritte 7-11 durchgeführt. Die Variable P dient als Zähler für die Anzahl der Übergänge in der Operation. Der Anfangswert P wird unter Verwendung von Schritt 6 aus dem Vektor C ausgewählt. Die Stückzeit wird für jede der TP-Operationen berechnet. Der Technologe hat die Fähigkeit, basierend auf den erhaltenen Ergebnissen, die Zusammensetzung der Operationen unter Verwendung des Vektors C zu ändern. Reis. 2.1. Schema des Algorithmus zur Berechnung der Stückzeit automatisierungstechnologisches schneiden 3. Bereiten Sie die Ausgangsdaten für die Entwicklung von TP MO vor
Das Ausgangsteil ist eine gestufte Welle. Material Stahl 45 GOST 1050-88 Billet - Schmieden Produktion - mittlere Serie Erntebetrieb Zuschneiden des Werkstücks auf die gewünschte Länge Ausstattung - Kreiskopierer 8G642 Ausrüstung - Schraubstock Schneidwerkzeug - Schneidmesser Skizzieren: Betrieb: Drehen und Schneiden Schruppen, Schlichten von zylindrischen Außenflächen mit Aufmaß zum Schleifen, Besäumen von Enden, Fasen. Schneidewerkzeug: Gerader Schneider mit mechanischer Befestigung einer Hartmetallplatte, rechts 2103-0713 GOST 20872-80 Gerader Schneider mit mechanischer Befestigung der Hartmetallplatte, links 2103-0714 GOST 20872-80 Gerader Schneider mit mechanischer Befestigung einer Hartmetallplatte, rechts 2103-0713 GOST 20872-80 Drehfräser zum Drehen von Winkelnuten mit mechanischer Befestigung einer Hartmetallplatte, links K.01.4528.000-01 Skizzieren: Schärfen Sie einen Durchmesser von 54,8 mm auf eine Länge von 13,5 mm mit einer Schleifzugabe von 0,5 mm. Schärfen Sie einen Durchmesser von 55 mm auf einer Länge von 27 mm mit einer Schleifzugabe von 0,5 mm. Schärfen Sie einen Durchmesser von 99 mm auf einer Länge von 22,5 mm mit einer Schleifzugabe von 0,5 mm. Machen Sie eine Nut von 3 mm Länge bis zu einer Tiefe von 1,5 mm 030 - Betrieb: Bohren Durchgangsloch bohren, anfasen. Ausstattung: Spindeldrehmaschine 16K20F3 Ausstattung: Selbstzentrierendes Dreibackenfutter 7100-0009 GOST 2675-80 Drehzentrum A-1-4-NP CNC GOST 8742-75 Schneidewerkzeug: 6. Bohrer mit einem Durchmesser von 18 mm. OST 2 I41-14 Durchgangslochfräser c = 45 mit mechanischer Befestigung der Hartmetallplatte, rechts 2102-0191 GOST 21151-75 Durchlaufmesser c = 45 mit mechanischer Befestigung der Hartmetallplatte, links 2102-0192 GOST 21151-75 Messwerkzeug: Messschieber ShTs-2-160-0,05 GOST 166-90 Skizzieren: Bohren Sie ein Durchgangsloch mit einem Durchmesser von 18 mm Fasen 1,6x45 Fasen 1,6x45 Operation 040 - Bohren Bohren von drei abgestuften Durchgangslöchern Ausstattung: Ausleger-Vertikalfräsmaschine VM-127M Werkzeugausstattung: Teilapparat UDG-D250 Schneidewerkzeug: 9. Bohrer mit einem Durchmesser von 9 mm. OST 2 I41-14 Schaftfräser mit einem Durchmesser von 14 mm GOST 17026-71 Skizzieren: Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von 9 mm bohren Bohren Sie Sacklöcher mit einem Durchmesser von 15 mm bis zu einer Tiefe von 7 mm Operation 045 - Schlosser Grate feilen, scharfe Kanten stumpf machen. Ausstattung: Schlosserwerkbank Werkzeug: Datei. Operation 050 - Schleifen der Durchmesser 55h6, 36h6 mit Planschliff Ra0,8. Ausstattung: Rundschleifmaschine Modell 3151. Werkzeug: Schleifscheibe. Messwerkzeug: Messschieber ShTs-2-160-0,05 GOST 166-90, Mikrometer. Operation 050 - Waschen Ausstattung: Waschmaschine. Operation 055 - Kontrolle Ausstattung: OTK-Tisch. Literatur
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In der russischen Produktion ist es üblich, CAD, CAE und CAM in das Konzept eines Computer Aided Design Systems (CAD) einzubeziehen, obwohl ausländische Designer CAD nur mit CAD assoziieren. Wie dem auch sei, CAD ist eine Reihe von Programmen zum Zeichnen von zweidimensionalen und dreidimensionalen Objekten, zum Erstellen von Entwürfen und technischen Dokumentationen. Entsprechend dem erstellten Modell ist es möglich, Zeichnungen des Produkts und seiner Halterung zu erstellen.
SAE - ein System zur Automatisierung von technischen Berechnungen und Analysen, CAM - ein System zur automatisierten Bearbeitung von Teilen für CNC-Maschinen und Produktionslinien.
Bei der Auswahl eines CAD für eine Konstruktionsorganisation oder -abteilung (und die Auswahl ist wirklich groß - mehr als 50 Softwaretitel) sollten Sie nicht nur auf den Preis des Softwarepakets achten, sondern auch auf andere wichtige Parameter, z. B. den Benutzer -freundliche Schnittstelle, die Möglichkeit der Teamarbeit, der Umfang der Standardbibliothek von Komponenten und Lösungen, einfache Anbindung an andere CAD-Pakete.
Direkt im Maschinenbau werden spezialisierte Pakete und verschiedene Add-Ons gängiger und verbreiteter Konstruktionssysteme, wie Autodesk AutoCAD, ZwCAD, BricsCAD, verwendet. Betrachten wir einige von ihnen.
AutoCAD Mechanical verfügt über die volle Funktionalität des Standard-AutoCAD-Systems, bietet aber gleichzeitig zusätzliche Funktionen für die Konstruktion im Maschinenbaubereich. Beispielsweise gibt es zusätzliche Funktionen zum Erstellen von Maschinenteilen, Teilen des Typs "Drehkörper". Konstrukteuren steht eine umfangreiche Bibliothek mit Normteilen zur Verfügung. Die Erstellung einzelner Komponenten von Mechanismen kann automatisch erfolgen.
Eine Sonderedition von AutoCAD Electrical hilft dank eines speziellen Satzes von Softwaretools und Legendenbibliotheken bei der Automatisierung gängiger Aufgaben bei der Konstruktion elektrischer Steuerungssysteme.
Für diejenigen, die sich auf die Entwicklung mechanischer und elektrischer Systeme konzentrieren, wurde eine spezielle Version des Autodesk Inventor Series-Pakets namens Professional entwickelt. Ermöglicht Ihnen, die Arbeitseffizienz zu steigern, die Dokumentation zu kontrollieren und zu vereinfachen.
Eine weitere Variante dieses Softwarepakets ist die Simulation Suite. Es ist für die Konstruktion von dreidimensionalen festen Produkten im Maschinenbau bestimmt. Ermöglicht es Ihnen, die Leistung und Festigkeit der entworfenen Komponenten in der Zeichnungsphase zu bewerten.
Geht es nicht nur um die effektive Schaffung neuer Produkte, sondern auch um das moderne Management eines Maschinenbauunternehmens, dann bietet sich die Einführung des speziell für Maschinenbauanlagen entwickelten TechnologiCS-Pakets an. Ermöglicht die Strukturierung und Begleitung der für diese Unternehmen typischen Geschäftsprozesse (Produktentwicklung und -modernisierung, Produktionsplanung, Produktionssteuerung).
Das heimische Computer-Aided-Design-System namens T-Flex hat sich bereits in Unternehmen in der gesamten GUS bestens bewährt. Dies ist ein professionelles Softwarepaket, dessen nächste Version gleich fünf Produkte umfasst: CAD direkt, ein PDM-System für die technische Vorbereitung der Produktion, T-Flex Technology - für die technologische, T-Flex CNC, um ein Programm für die Maschine zu erstellen ein bestimmtes Teil produzieren, auch in der systemintegrierten Umgebung für technische Berechnungen.
Wenn wir direkt über T-Flex CAD sprechen, dann sind seine Besonderheiten die breiten Möglichkeiten, sowohl mit festen Objekten als auch mit Oberflächen zu arbeiten, was die Effizienz der Arbeit von Konstrukteuren erheblich erhöht. Zusätzlich zu Standardbibliotheken von Objekten und Operationen kann der Benutzer seine eigenen erstellen und verwenden, was zur Anhäufung und Anwendung von Produktionserfahrung beiträgt. Designelemente können automatisch angewendet werden, wobei sowohl nationale (ESKD) als auch internationale Standards (ISO, DIN, ANSI) unterstützt werden.
Die Bibliothek der Standard-Maschinenbauobjekte wird ständig nach den Anpassungen an GOSTs aktualisiert. Es ist zu beachten, dass es kostenlos verteilt wird. Darüber hinaus können Sie Bibliotheken mit Elementen elektrischer Schaltungen oder Werkzeugmaschinen erwerben.
Sponsor der Veröffentlichung: "KupiPolis" - Autoversicherungs- und Casco-Rechner auf der Website.