Файл: Учебник для вузов. М Издво мгту им. Баумана, 2002, 336 с. Теоретические основы сапр Учебник для вузов Корячко В. П., Корейчик В. М., Норенков И. П. М. Энергоатомиздат, 1987, 400 с.doc

Дисциплина называется "Системы автоматизированного проектирования систем электроснабжения".

Лекции – 16 ч,

лабораторные занятия – 16 ч,

зачет.

Литература

2. Системы автоматизированного проектирования: В 9-ти кн. Учебное пособие для втузов / Под ред. И.П. Норенкова. – М.: Высшая школа, 1986.

3. Дьяконов В.П. Система MathCAD: Справочник. М, Радио и связь, 1993, 15 с.

4. Красильникова Г.А., Самсонов В.В., Тарелкин С.М. Автоматизация инженерно-графических работ – СПб: Издательство "Питер", 2000. – 256 с.

5. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учебник для вузов. – М: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002, 336 с.

6. Теоретические основы САПР: Учебник для вузов / Корячко В.П., Корейчик В.М., Норенков И.П. – М.: Энергоатомиздат, 1987, 400 с.
Введение.

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов – важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования опирается на прочную научно-техническую базу. Это – современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации.

Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов.

В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций (подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и др.).

По примерным оценкам, основными видами проектной деятельности являются:

– вычерчивание проектируемого изделия и его составляющих – 70 % от общей трудоемкости;

– организация архивов и их ведение – 15 %;

– собственно проектирование – 15 %.

Проектирование подразделяется на:

– копирование архивных прототипов – 70 %;

– модификацию вариантов – 20 %;

– исправление ошибок – 9 %;

– разработка – 1 %.

Только с появлением на рынке достаточно дешевой микропроцессорной техники процесс автоматизации рутинных операций стал объективной реальностью, что и привело в начале 60-х гг. к широкому распространению САПР.

---

Система автоматизированного проектирования (САПР) определена в ГОСТ 23501.0-79 как организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимодействующего с подразделениями проектной организации, и выполняющая автоматизированное проектирование.

Аббревиатура – Системы Автоматизированного Проектирования – впервые была использована основоположником этого научного направления Айвеном Сазерлендом (Массачусетский технологический институт). САПР охватывают весь спектр проблем, связанных с проектной деятельностью (графических, аналитических, экономических, эргономических, эстетических …).

В настоящее время автоматизация проектирования является одним из основных способов повышения производительности труда инженеров-проектировщиков и конструкторов.

Возможности САПР:

– более быстрое выполнение чертежей – в 3 раза быстрее, позволяет в более сжатые сроки выпускать продукцию и быстрее реагировать на требования рынка;

– повышение точности выполнения чертежей – на чертеже, построенном с использованием программных средств, место любой точки определено точно, для детального просмотра есть средство, позволяющее увеличить любую часть чертежа;

– повышение качества выполнения чертежей;

– возможность многократного использования чертежа;

– ускорение расчетов и анализа при проектировании;

– высокий уровень проектирования – мощные средства компьютерного моделирования (например, МКЭ) позволяют проектировать нестандартные геометрические модели, которые можно быстро модифицировать и оптимизировать;

– сокращение затрат на усовершенствование – средства имитации и анализа, включенные в САПР, позволяют резко сократить затраты времени и средств на исследование и совершенствование прототипов, которые являются дорогостоящими этапами процесса проектирования;

– интеграция проектирования с другими видами деятельности – взаимодействие с др. инженерными подразделениями.

Общие сведения о CAD/CAM/CAE-системах

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

---

CAM-системы (computer-aided manufacturing – компьютерная поддержка изготовления) предназначены для проектирования обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, эрозионных, пробивных, токарных, шлифовальных и др.). CAM-системы еще называют системами технологической подготовки производства. В настоящее время они являются практически единственным способом для изготовления сложнопрофильных деталей и сокращения цикла их производства. В CAM-системах используется трехмерная модель детали, созданная в CAD-системе.

САЕ-системы (computer-aided engineering – поддержка инженерных расчетов) представляют собой обширный класс систем, каждая из которых позволяет решать определенную расчетную задачу (группу задач), начиная от расчетов на прочность, анализа и моделирования тепловых процессов до расчетов гидравлических систем и машин, расчетов процессов литья. В CAЕ-системах также используется трехмерная модель изделия, созданная в CAD-системе. CAE-системы еще называют системами инженерного анализа.

Общая классификация CAD/CAM/CAE-систем

За почти 30-летний период существования CAD/CAM/CAE-систем сложилась их общепринятая международная классификация:

– чертежно-ориентированные системы, которые появились первыми в 70-е гг. (и успешно применяются в некоторых случаях до сих пор);

– системы, позволяющие создавать трехмерную электронную модель объекта, которая дает возможность решения задач его моделирования вплоть до момента изготовления;

– системы, поддерживающие концепцию полного электронного описания объекта (EPD, Electronic Product Definition). EPD – это технология, которая обеспечивает разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжении всего жизненного цикла изделия, включая маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическую подготовку, производство, эксплуатацию, ремонт и утилизацию. Вследствие разработки EPD-концепции и появились основания для превращения автономных CAD-, CAM- и CAE-систем в интегрированные CAD/CAM/CAE-системы.

Традиционно существует также деление CAD/CAM/CAE-систем на системы верхнего, среднего и нижнего уровней. Следует отметить, что это деление является достаточно условным, т.к. сейчас наблюдается тенденция приближения систем среднего уровня (по различным параметрам) к системам верхнего уровня, а системы нижнего уровня все чаще перестают быть просто двумерными чертежно-ориентированными и становятся трехмерными.

---

В настоящее время на рынке широко используются два типа твердотельного геометрических ядра – Parasolid от фирмы Unigraphics Solutions и ACIS от Spatial Technology.

Российские САПР

КОМПАС 3D (АСКОН)

T-FLEX CAD 3D (Топ Системы) – Parasolid

САПР «Сударушка» — CAD/CAM/CAE система. Является развитием системы ГЕМОС (геометрическое моделирование обводов самолета), разработанной специалистами Российской авиационной промышленности в ОКБ им. А. С. Яковлева в 1989—1994 годах.

ADEM (Россия, Израиль, Геомания) — САПР для конструкторско-технологической подготовки и станков с ЧПУ. Основным продуктом является интегрированная CAD/CAM/CAPP система ADEM VX. Название расшифровывается как "автоматизированное проектирование, расчет и изготовление" (Automated Design, Engineering, Manufacturing); adem.ru. – ACIS

WinELSO 7 – предназначена для автоматизации работ при проектировании электроснабжения объектов на все напряжения 3-фазного, 1-фазного переменного и постоянного токов (Русская Промышленная Компания – авторизованный разработчик приложений под продукты Autodesk (Autodesk Developer Network)); winelso.ru.

Эксперт-СКС (Эксперт-Софт, Москва) — САПР для автоматизации на всех этапах проектирования структурированных кабельных систем, ВОЛС, ЛВС, линейных и магистральных сетей; expertsoft.ru.

Также существуют бесплатные САПР с открытыми исходным кодом.

САПР не российских производителей

Dassault Systèmes, Франция:

– CATIA — САПР для аэрокосмической промышленности;

– SolidWorks – универсальная САПР для машиностроения, Parasolid.

MathCAD (Mathsoft, сейчас – Parametric Technology Corp.) — математическое моделирование.

P-CAD (Altium, Сидней, Австралия) — САПР для проектирования электронных устройств.

Pro/Engineer (Parametric Technology Corp.) — универсальная САПР для машиностроения. Parasolid

SolidEdge (UGS – Siemens PLM Software) — 2D/3D CAD-система.

Autodesk Inc.:

– AutoCAD — самая распространённая САПР не российского производства. – – Autodesk Inventor — система трехмерного твердотельного проектирования для разработки сложных машиностроительных изделий – ACIS

Примерная стоимость систем, руб

КОМПАС 3D (АСКОН, Россия)	82 500
AutoCAD LT 2010 (Autodesk, Inc.)	77 297
T-FLEX CAD 3D (+библиотеки)	98 850
T-FLEX Анализ Конечно-элементный анализ 179 400   Препроцессор 44 700 Постпроцессор 44 700 Решатели: Линейная статика 30 000 Собственные частоты 30 000 Устойчивость 30 000 Теплопроводность 30 000
T-FLEX Динамика Динамический анализ пространственных механизмов 89 700

---

Разделение на уровни условно, в основном зависит от функциональных возможностей и, следовательно, определяется ценой за рабочее место.

Системы низкого уровня к САПР никакого отношения не имеют. Это графические редакторы, предназначенные для автоматизации инженерно-графических работ, совместно с компьютером и монитором представляют собой "электронный кульман", то есть хороший инструмент для выполнения конструкторской документации. Эти системы называют двухмерными.

Общее название систем первого и второго уровней – трехмерные системы. Проектирование происходит на уровне твердотельных моделей с привлечением мощных конструкторско-технологических библиотек, с использованием современного математического аппарата для проведения необходимых расчетов. Эти системы позволяют с помощью средств анимации имитировать перемещение в пространстве рабочих органов изделия (например, манипуляторов роботов). Они отслеживают траекторию движения инструмента при разработке и контроле технологического процесса изготовления спроектированного изделия. Такие системы называются САПР/АСТПП (Системы Автоматизированного Проектирования/ Автоматизированные Системы Технологической Подготовки Производства), иначе говоря – сквозные САПР (CAD/CAM/CAE).

Системы CAD/CAM/CAE позволяют в масштабе целого предприятия логически связывать всю информацию об изделии, обеспечивать быструю обработку и доступ к ней пользователей, работающих в разнородных системах.

Создаваемая системой модель основана на интеграции данных и представляет собой полное электронное описание изделия, где присутствуют конструкторская, технологическая, производственная и др. базы данных по изделию. Это обеспечивает значительное улучшение качества, снижение себестоимости и сокращение сроков выпуска изделия на рынок.

Для проектирования систем электроснабжения (СЭ) возможно применение САПР из других отраслей производства, но специфические особенности систем электроснабжения как сложных технических систем требуют несколько другого подхода в проектировании.

Существующие системы проектирования СЭ, использующие вычислительную технику, ориентированы в основном на автоматизацию отдельных процедур или этапов процесса проектирования. Опыт показывает, что проще и эффективнее обучить специалистов по электроснабжению одной новой дисциплине – аппаратным и программным средствам вычислительной техники и САПР, чем специалистам-разработчикам САПР и программного обеспечения овладеть многими электротехническими дисциплинами, которые даются инженерам-электромеханикам. При изучении дисциплины "САПР электроснабжения" подразумевается знание курсов электротехнических дисциплин, а также умение работать с ЭВМ на уровне пользователя.

---