21138

Определение CAD, САМ и САЕ

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Таким образом сокращается время и стоимость разработки и выпуска продукта. Чтобы понять значение систем CAD CAM CAE необходимо изучить различные задачи и операции которые приходится решать и выполнять в процессе разработки и производства продукта. Все эти задачи взятые вместе называются жизненным циклом продукта. Пример жизненного цикла продукта приведен на рис.

Русский

2013-08-02

644 KB

6 чел.

Современные предприятия не смогут выжить во всемирной конкуренции, если не будут выпускать новые продукты лучшего качества, более низкой стоимости и за меньшее время. Поэтому они стремятся использовать огромные возможности памяти компьютеров, их высокое быстродействие и возможности удобного графического интерфейса для того, чтобы автоматизировать и связать друг с другом задачи проектирования и производства, которые раньше были весьма утомительными и совершенно не связанными друг с другом. Таким образом сокращается время и стоимость разработки и выпуска продукта. Для этой цели используются технологии автоматизированного проектирования (computer-aided design — CAD), автоматизированного производства (computer-aided manufacturing — САМ) и автоматизированной разработки или конструирования (computer-aided engineering — САЕ). Чтобы понять значение систем CAD/CAM/CAE, необходимо изучить различные задачи и операции, которые приходится решать и выполнять в процессе разработки и производства продукта. Все эти задачи, взятые вместе, называются жизненным циклом продукта. Пример жизненного цикла продукта приведен на рис. 1.

Прямоугольники, нарисованные сплошными линиями, представляют два главных процесса, составляющих жизненный цикл продукта: процесс разработки и процесс производства. Процесс разработки начинается с запросов потребителей, которые обслуживаются отделом маркетинга, и заканчивается полным описанием продукта, обычно выполняемым в форме рисунка. Процесс производства начинается с технических требований и заканчивается поставкой готовых изделий.

Операции, относящиеся к процессу разработки, можно разделить на аналитические и синтетические. Как следует из рис. 1, первичные операции разработки, такие как определение необходимости разработки, формулирование технических требований, анализ осуществимости и сбор важной информации, а также концептуализация разработки, относятся к подпроцессу синтеза. Результатом подпроцесса синтеза является концептуальный проект предполагаемого продукта в форме эскиза или топологического чертежа, отражающего связи различных компонентов продукта. В этой части цикла делаются основные финансовые вложения, необходимые для реализации идеи продукта, а также определяется его функциональность. Большая часть информации, порождаемой и обрабатываемой в рамках подпроцесса синтеза, является качественной, а следовательно, неудобной для компьютерной обработки.

Рис. 1. Жизненный цикл продукта

Готовый концептуальный проект анализируется и оптимизируется — это уже подпроцесс анализа. Прежде всего вырабатывается аналитическая модель, поскольку анализируется именно модель, а не сам проект. Несмотря на быстрый рост количества и качества компьютеров, используемых в конструировании, в обозримом будущем отказаться от использования абстракции аналитической модели мы не сможем. Аналитическая модель получается, если из проекта удалить маловажные детали, редуцировать размерности и учесть имеющуюся симметрию. Качество результатов, которые могут быть получены в результате анализа, непосредственно связано с качеством выбранной аналитической модели, которым оно ограничивается.

После завершения проектирования и выбора оптимальных параметров начинается этап оценки проекта. Для этой цели могут изготавливаться прототипы. В конструировании прототипов все большую популярность приобретает новая технология, названная быстрым прототипированием. Эта технология позволяет конструировать прототип снизу вверх, то есть непосредственно из проекта, поскольку фактически требует только лишь данных о поперечном сечении конструкции. Если оценка проекта на основании прототипа показывает, что проект не удовлетворяет требованиям, описанный выше процесс разработки повторяется снова.

Если же результат оценки проекта оказывается удовлетворительным, начинается подготовка проектной документации. К ней относятся чертежи, отчеты и списки материалов. Чертежи обычно копируются, а копии передаются на производство.

Как видно по рис. 1, процесс производства начинается с планирования, которое выполняется на основании полученных на этапе проектирования чертежей, а заканчивается готовым продуктом. Технологическая подготовка производства — это операция, устанавливающая список технологических процессов по изготовлению продукта и задающая их параметры. Одновременно выбирается оборудование, на котором будут производиться технологические операции, такие как получение детали нужной формы из заготовки. В результате подготовки производства составляются план выпуска, списки материалов и программы для оборудования. На этом же этапе обрабатываются прочие специфические требования, в частности рассматриваются конструкции зажимов и креплений. Подготовка занимает в процессе производства примерно такое же место, как подпроцесс синтеза в процессе проектирования, требуя значительного человеческого опыта и принятия качественных решений. Такая характеристика подразумевает сложность компьютеризации данного этапа. После завершения технологической подготовки начинается выпуск готового продукта и его проверка на соответствие требованиям. Детали, успешно проходящие контроль качества, собираются вместе, проходят тестирование функциональности, упаковываются, маркируются и отгружаются заказчикам.

 

Определение CAD, САМ и САЕ

Автоматизированное проектирование (computer-aided design — CAD) представляет собой технологию, состоящую в использовании компьютерных систем для облегчения создания, изменения, анализа и оптимизации проектов. Таким образом, любая программа, работающая с компьютерной графикой, так же как и любое приложение, используемое в инженерных расчетах, относится к системам автоматизированного проектирования. Другими словами, множество средств CAD простирается от геометрических программ для работы с формами до специализированных приложений для анализа и оптимизации. Вот почему эти системы обычно и считаются системами автоматизированного проектирования.

Автоматизированное производство (САМ) — это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для планирования, управления и контроля операций производства через прямой или косвенный интерфейс с производственными ресурсами предприятия. Одним из наиболее зрелых подходов к автоматизации производства является числовое программное управление (ЧПУ). ЧПУ заключается в использовании запрограммированных команд для управления станком.

Еще одна важная функция систем автоматизированного производства — программирование роботов, которые могут работать на гибких автоматизированных участках, выбирая и устанавливая инструменты и обрабатываемые детали на станках с ЧПУ. Роботы могут также выполнять свои собственные задачи, например заниматься сваркой, сборкой и переносом оборудования и деталей по цеху.

Планирование процессов также постепенно автоматизируется. План процессов может определять последовательность операций по изготовлению устройства от начала и до конца на всем необходимом оборудовании. Хотя полностью автоматизированное планирование процессов, как уже отмечалось, практически невозможно, план обработки конкретной детали вполне может быть сформирован автоматически, если уже имеются планы обработки аналогичных деталей. Для этого была разработана технология группировки, позволяющая объединять схожие детали в семейства. Детали считаются подобными, если они имеют общие производственные особенности (гнезда, пазы, фаски, отверстия и т. д.). Для автоматического обнаружения схожести деталей необходимо, чтобы база данных CAD содержала сведения о таких особенностях. Эта задача осуществляется при помощи объектно-ориентированного моделирования или распознавания элементов.

Автоматизированное конструирование (САЕ) — это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для анализа геометрии CAD, моделирования и изучения поведения продукта для усовершенствования и оптимизации его конструкции. Средства САЕ могут осуществлять множество различных вариантов анализа. Программы для кинематических расчетов, например, способны определять траектории движения и скорости звеньев в механизмах. Программы динамического анализа с большими смещениями могут использоваться для определения нагрузок и смещений в сложных составных устройствах типа автомобилей. Программы верификации и анализа логики и синхронизации имитируют работу сложных электронных цепей.

Таким образом, технологии CAD, САМ и САЕ заключаются в автоматизации и повышении эффективности конкретных стадий жизненного цикла продукта. Развиваясь независимо, эти системы еще не до конца реализовали потенциал интеграции проектирования и производства. Для решения этой проблемы была предложена новая технология, получившая название компьютеризованного интегрированного производства {computer-integrated manufacturing — CIM). CIM пытается соединить «островки автоматизации» вместе и превратить их в бесперебойно и эффективно работающую систему. CIM подразумевает использование компьютерной базы данных для более эффективного управления всем предприятием, в частности бухгалтерией, планированием, доставкой и другими задачами, а не только проектированием и производством, которые охватывались системами CAD, САМ и САЕ.

Производственный цикл детали

Все производство может быть поделено на дискретное и непрерывное. Под дискретным производством понимается изготовление продукта, проходящего через конечное число технологических и сборочных операций. Непрерывное производство подразумевает изготовление продукта, претерпевающего непрерывные изменения.

Рис. 2. Главные этапы дискретного производства

Когда готовый проект передается в производственный отдел, инженер-технолог преобразует описание деталей и устройств в технологические инструкции. Эти инструкции подробно описывают процессы, необходимые для превращения необработанных заготовок в готовые детали, а также последующие операции сборки этих деталей в конечный продукт. Процедура, таким образом, заключается в сопоставлении требований к деталям и имеющихся производственных мощностей. Инженер-технолог должен интерпретировать инженерно-техническую документацию, принимать решения о том, как разрезать листы и собирать детали, определять порядок выполнения операций, выбирать инструмент, станки и крепеж и решать другие подобные задачи. Эта задача значительно упрощается, если у инженера уже есть готовый план для аналогичного продукта. Поэтому похожие детали обычно группируются в семейства, что позволяет использовать концепцию групповой обработки.

После завершения фазы технологической подготовки начинается реальное производство детали в соответствии с инструкциями, подготовленными на предыдущем этапе. Если для обработки детали используются станки с ЧПУ, оператор станка должен написать соответствующую программу. Существует множество программных средств, позволяющих создать программу для станка с ЧПУ непосредственно по базе данных системы автоматизированного проектирования. Готовые детали проверяются в соответствии с разработанными стандартами качества. Прошедшие проверку детали собираются, упаковываются, помечаются и отправляются заказчикам.

Таким образом, интерфейсом между проектированием и производством оказывается технологическая подготовка. Интеграция средств проектирования и производства не будет завершена до тех пор, пока технологическая подготовка не будет автоматизирована.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70197. Редуктор коническо-цилиндрический 847.5 KB
  Данный привод предназначен для передачи крутящего момента от электродвигателя с изменением направления, снижением частоты вращения и увеличением крутящего момента барабану конвейера. Привод горизонтальный с разъемным корпусом. Рабочий ресурс привода 25 000 часов.
70198. Проектирование примышленного предприятия 907.5 KB
  На курсовой проект по конструированию промышленного здания был получен следующий вариант задания: Вид промышленного здания: гараж-стоянка грузовых автомобилей Район строительства: г. Ростов-на-Дону...
70199. Проект зоны ежедневного обслуживания на 258 автомобилей МАЗ-54323 305.79 KB
  Ежедневное обслуживание автомобилей общий контроль направленный на обеспечение безопасности движения поддержание надлежащего внешнего вида заправка топливом маслом охлаждающей жидкостью для некоторых санитарная обработка кузова.
70200. Расчет кислородного конвертера 1.46 MB
  Конкурентоспособность кислородно-конвертерного процесса в последние годы значительно возросла в связи с разработкой и освоением новых его вариантов. Самым перспективным из них является донно-верхняя продувка металла кислородом и другими газами.
70201. Правовой статус государственного служащего 192.5 KB
  Государственное управление имеет важные функции, выполнение которых обеспечивает существование государства: поддержание внешней и внутренней безопасности страны, организацию работы учреждений образования, здравоохранения и других институтов, развитие экономики
70203. Финансовый план закрытого акционерного общества «Буревестник» 195.01 KB
  По многим источникам известно, что наблюдается жесткая связь между успехом организации и планированием, так наибольшая доля неудач фирм в условиях рынка связана с ошибками при планировании (до 40%). Причем влияние планирования на успех деятельности возрастает в организации...
70204. Финансовый план закрытого акционерного общества «БыСтрой» 189.34 KB
  Заказчиками ЗАО «БыСтрой» являются, как предприятия и организации города, так и отдельные граждане. Кроме того, необходимо отметить основные показатели присущие данной строительной организации, на основании которых в дальнейшем будет производиться расчет.