Машинасозликда ишлатиладиган алт тизимлари имкониятларини кўриб чиқиш

САПР бозорининг "синф" таркиби


2. САПР муҳандислиги ҳақида умумий маълумот


Саноат ишлаб чиқаришига қўйиладиган асосий талаблар - маҳсулотни бозорга чиқариш вақтини қисқартириш, нархини пасайтириш ва сифатини ошириш. Ушбу талабларни компютер ёрдамида лойиҳалаш усуллари, тизимлари, ишлаб чиқаришни технологик жиҳатдан тайёрлаш ва муҳандислик таҳлилидан (CАЕ / CАД / CАМ тизимлари) кенг фойдаланмасдан амалга ошириш мумкин эмас. Машинасозликда САПР тарихи кўпинча бир неча босқичларга бўлинади. Биринчи босқичда (70-йилларнинг охирига қадар) бир қатор илмий ва амалий натижалар қўлга киритилди, бу мураккаб саноат маҳсулотларини автоматлаштирилган лойиҳалаштиришнинг фундаментал имкониятларини исботлади. Шундай қилиб, Б-сплинелар назарияси 1946 йилда И. Ж. Шоенберг томонидан тақдим этилди, кейинчалик бу К. ​​Ж. Версприл (1975) томонидан таклиф қилинган бир хил бўлмаган ратсионал Б-сплинларни (НУРБС) геометрик моделлаштиришда кенг қўлланилишига олиб келди. Ҳар қандай шаклдаги эгри чизиқлар ва сиртларни моделлаштириш ўтган асрнинг 60-70 йиллари бошларида амалга оширилган П.Е.Безиернинг асарлари мавзуси эди. Биринчи босқичда тизимларнинг имкониятлари, асосан, ўша пайтда мавжуд бўлган жуда ривожланмаган график аппаратнинг хусусиятлари билан аниқланди. ИБМ ва CДC компютерлари ёки ПДП / 11 сингари миникомпютерлар сифатида асосан мейнфреймларга уланган график терминаллардан фойдаланилган. Датақуест маълумотларига кўра 80-йилларнинг бошларида. САПР тизими учун битта литсензиянинг нархи 90 минг долларга этди.Иккинчи босқичда (80-йиллар) Интерграпҳ, Сун Миcросйстемс дан СПАРC меъморчилигига эга график иш стантсиялари ёки Уних ишлайдиган ДЕC-дан ВАХ компютерларидаги иш стантсиялари киритилди ва фойдаланила бошланди. 1980-йилларнинг охирига келиб, САПР литсензиясининг нархи тахминан 20000 долларга тушди. Шундай қилиб, кенгроқ қўлланиладиган CАД / CАМ / CАЕ тизимларини яратиш учун зарур шартлар яратилди. Учинчи босқичда (90-йиллардан бошлаб) микропротсессорларнинг жадал ривожланиши шахсий компютерларда иш стантсияларидан фойдаланиш имкониятига олиб келди, бу эса корхоналарда САПР тизимларини татбиқ этиш харажатларини сезиларли даражада пасайтирди. Ушбу босқичда тизимларни такомиллаштириш ва уларнинг функтсионал имкониятларини кенгайтириш давом этмоқда. 1997 йилдан бери Wинтел иш стантсиялари савдо бўйича Уних иш стантсиялари билан тенглашди. Литсензиянинг нархи бир неча минг долларга тушди. Тўртинчи босқич (90-йилларнинг охиридан бошлаб) CАД / CАМ / CАЕ тизимларини ПДМ дизайн маълумотларини бошқариш тизимлари ва маҳсулотни ахборотни қўллаб-қувватлашнинг бошқа воситалари билан интегратсияси билан тавсифланади. CАД / CАМ тизимларини функтсионал хусусиятларига кўра учта даражага (юқори, ўрта ва пастки) ажратиш одатий ҳолдир. 80-йилларда ва 90-йилларнинг бошларида ушбу бўлинма САПР учун ишлатиладиган ҳисоблаш ускуналари хусусиятларининг сезиларли фарқига асосланган эди. Юқори даражадаги CАД / CАМ аппарат платформаси қиммат юқори унумли Уних иш стантсиялари эди. Ушбу техник кўп қисмли йиғилишларда ҳам қаттиқ, ҳам сирт геометриясининг мураккаб оператсияларини бажаришга имкон берди. Қуйи даражадаги САПР тизимлари фақат кам иш унумли иш стантсиялари ва шахсий компютерларда бажариладиган ишларни автоматлаштириш учун мўлжалланган эди.
Шахсий компютерларнинг хусусиятлари яхшиланиши билан параметрли ва ассотсиатив 3Д моделлаштириш имкониятларига эга бўлган нисбатан арзон тизимларни яратиш мумкин бўлди. Бундай тизимлар ўрта даражадаги САПР / CАМ тизимлари деб юритила бошланди. Бугунги кунда CАД / CАМ тизимларини юқори, ўрта ва қуйи даражадаги САПР / CАМ тизимларига бўлиш ҳали ҳам сақланиб қолмоқда, гарчи у аниқ лойқаликдан азият чекаётган бўлса ҳам. Механик дизайн асосан муҳандислик билан боғлиқ, яъни. жисмларнинг геометрик шаклларини ва уларнинг нисбий ҳолатини аниқлашда. Шу сабабли, машинасозликда дизайнни автоматлаштириш тарихи компютер графикаси тарихи билан боғлиқ ва деярли биринчи график стантсияни яратишдан бошланди. Бу дисплей ва енгил қалам ёрдамида Скетчпад стантсияси бўлиб, 1963 йилда И. Сазерленд томонидан тақдим этилган. Кейинчалик И. Сазерленд АРПАда ишлаган ва ушбу агентликда таҳлил ва ахборотни қайта ишлаш бўлимини бошқарган ва кейинчалик Гарвард университетининг профессори бўлган. Растрли дисплейлар 70-йилларда ишлатила бошланди. 1982 йилга келиб Cомпутервисион, ИБМ, Приме ва бошқалар томонидан қаттиқ моделлаштириш ўз маҳсулотларида қўлланила бошланди, аммо мураккаб шаклдаги жисмларнинг моделларини олиш усуллари ҳали ишлаб чиқилмаган, сирт моделлаштириш мавжуд эмас. Кейинги йил яширин чизиқларни кўрсатиш ёки олиб ташлаш билан 3Д моделларни яратиш техникаси ишлаб чиқилди. 1986 йилда Аутодеск ўзининг биринчи САПР маҳсулоти Аутоcад-ни ИГЕС форматини қўллаб-қувватлайдиган битта фойдаланувчи C версиясини чиқарди. 1988 йилда МCАДда олинган маълумотлар ёрдамида лазерли стереолитография ёрдамида маҳсулотларни прототиплаш учун ускуналар яратилди. Шунингдек, 1988 йилда ПТC модел параметрларини кашшоф қилди. Компютер графикаларининг ривожланиши нафақат техник воситаларнинг имкониятлари, балки дастурий таъминот хусусиятлари билан ҳам белгиланди. График маълумотни киритиш ва чиқариш учун ишлатилган аппаратга нисбатан ўзгармас бўлиши керак эди. Шунинг учун 70-йиллардан бошлаб график дастурларни стандартлаштириш масалаларига катта эътибор берила бошланди. Асосий график тизим стандарти турли хил дастурлаш тиллари учун график функтсияларнинг функтсионал тавсифлари ва хусусиятларини ўз ичига олади. 1977 йилда АCМ аппаратдан мустақил дастурий таъминотга қўйиладиган талабларни тавсифловчи Cоре ҳужжатини нашр этади. Ва 1982 йил бошида график маълумотларнинг примитивларини, сегментларини ва трансформатсияларини аниқлайдиган График Кернел Тизими (ГКС) пайдо бўлди ва 1985 йилда стандарт бўлди. 1987 йилда 3Д графикага йўналтирилган ГКС-3Д версияси ишлаб чиқилди. 1986 йилда бир қатор янги стандартлар пайдо бўлди. Улар орасида 1989 йилда ИСО стандартига айланган АНСИ стандарти CГИ (Cомпутер Грапҳиcс Интерфаcе) ва ПҲИГС П (Программеръс Ҳиерарчиcал Интераcтиве Грапҳиcс Сйстем) 1993 йилда Силикон Графика ҳозирда кенг қўлланиладиган ОпенГЛ (СГИ Грапҳиcал Лангуаге) стандартини таклиф қилди. Ушбу тизимларда маълумотлар алмашинуви учун график форматлар қўлланилади, булар виртуал график қурилманинг функтсияларида тасвирни тавсифи (ибтидоий ва атрибутлар нуқтаи назаридан). График формати (метафиле) график маълумотни бир хилда сақлаш, уни турли тизимлар ўртасида узатиш ва турли қурилмаларга чиқариш учун талқин қилиш имкониятини беради. Бундай форматларга CГМ - Cомпутер Грапҳиcс Метафиле, ПостСcрипт - Адобе Сйстемс ънинг тили, ГЕМ - ГЕМ Драw Филе Формат ва ҳ.к. стандартлаштириш ишлари график тиллар ва тизимларнинг функсияларини кенгайтиришга, шу жумладан уларда нафақат ушбу расмларни ва 3Д тасвирлашни англатади. моделлар, шунингдек маҳсулотларнинг бошқа хусусиятлари ва хусусиятлари. Лойиҳалашни автоматлаштириш соҳасида геометрик моделлаштиришнинг асосий оператсияларини бирлаштириш турли САПР тизимларида фойдаланиш учун мўлжалланган ўзгармас геометрик ядроларни яратишга олиб келди. Икки геометрик ядро кенг тарқалди: Парасолид (Униграпҳиcс Солутионс маҳсулоти) ва АCИС (Спатиал Течнологй). Парасолид ядроси 1988 йилда ишлаб чиқилган ва кейинги йил CАД / CАМ Униграпҳиcс ва 1996 йилдан бошлаб саноат стандарти учун қаттиқ моделлаштиришнинг асосий қисмига айланади. Бунга параллел равишда, саноат маҳсулотларининг ҳаёт айланиш жараёнининг турли босқичларида турли хил тизимлар ўртасида маълумотлар алмашинуви учун геометрик моделларнинг тавсифларини стандартлаштириш бўйича ишлар олиб борилди. Аввалига ИГЕС (Инитиал Грапҳиcс эхчанге Спеcифиcатион) стандарти келди.


Аутодеск ўз маҳсулотларида ДХФ (Аутоcад Дата эХчанге Формат) форматидан фойдаланишни бошлади. Сўнгра эхпресс тили ва АП203 ва АП214 дастур протоколлари ИСО 10303 СТЕП (Ехчанге Продуcт Модел Дата Стандард учун стандартлар) стандартлари гуруҳида ишлаб чиқилган.CАД / CАМ юқори даражали тизимларига мисоллар CАТИА (Дассаулт Сйстемес), Униграпҳиcс (Униграпҳиcс Солутион), Про / Муҳандис (ПТC). Уларнинг маҳсулотлари навбати билан 1981, 1983 ва 1987 йилдан бери мавжуд. 90-йилларда юқори даражадаги САПР тизимлари таркибига эУCЛИД3 (Матра Датависион), И-ДЕАС (УГС), CАДДС5 (Cомпутервисион) ҳам кирган, аммо уларнинг ривожланиши компанияларнинг бирлашиши сабабли тўхтатилган. Шундай қилиб, 2001 йилда Униграпҳиcс Солутион компаниясининг СДРC билан бирлашиши содир бўлди, бу И-ДЕАС ривожланишининг босқичма-босқич тўхтатилишини ва иккита тизимнинг муваффақиятли эчимларидан фойдаланишни англатарди И-ДЕАС ва Униграпҳиcс (УГ) Униграпҳиcс НХ тизимининг янги версияларида. Олдинроқ CАДДС5 тизими компания томонидан сотиб олинган ПТC (Параметриc Течнологй Cорп.). Бош қароргоҳи АҚШда жойлашган ушбу компания 1985 йилда Ленинград университетининг собиқ профессори Семён Гейсберг томонидан ташкил этилган. АCИС ядроси асосида яратилган энг машҳур ўрта даражадаги CАД / CАМ тизимлари АутоCАД 2000, Мечаниcал Десктоп ва Аутодеск Инвентор (Аутодеск Инc.); Cиматрон (Cиматрон Лтд.); АДЕМ (Омега Течнологй); Мастерcам (CНC Софтwаре, Инc.); Поwермилл (ДЕЛCАМ) ва бошқалар.Хусусан, Парасолид ядросига асосланган ўрта даражадаги CАД / CАМ тизимлари орасида Солид эдге ва Униграпҳиcс Моделинг (Униграпҳиcс Солутионс); СолидWоркс (СолидWоркс Cорп.); МиcроСтатион Моделер (Бентлей Сйстемс Инc.); Про / Десктоп (Параметриc Течнологй Cорп.); Анвил эхпресс (МCС Инc.) ва бошқалар ПТC 2000 йилда ўз маҳсулотларида ишлаб чиқарилган Граните Оне геометрик ядросидан ўз маҳсулотларида фойдаланишни бошлайди. 1992 йилда Интерграпҳ Cорпоратион, ўша даврда машинасозлик учун САПР тизимларини ишлаб чиқарувчи компанияларидан бири эди. бутунлай Wинтел платформасига асосланган янги дастурий маҳсулотни ишлаб чиқиш. Натижада, 1995 йил охирида Солид эдге геометрик моделлаштириш тизими пайдо бўлди (бу ном янги тизимга берилган). 1998 йилда Униграпҳиcс Интерграпҳ-нинг бутун САПР / CАМ бўлимини ўз зиммасига олди. Шу билан бирга, Солид эдге АCИС геометрик ядросини Парасолид ядросига ўзгартиради. 1999 йилда Солид эдге-нинг 6-версияси рус тилида пайдо бўлди. 1993 йилда АҚШда Солидwоркс корпоратсияси яратилди ва икки йилдан сўнг у Парасолид геометрик ядроси асосида ўзининг биринчи Солидwоркс қаттиқ ҳолатли параметрик моделлаштириш тўпламини тақдим этди. Солидwоркс ўрта даражадаги этакчи тизимлардан бирига айланди. СССР ва Россияда ўрта ва қуйи даражадаги бир қатор САПР / CАМ тизимлари ишлаб чиқилган. Улар орасида энг кенг тарқалгани Cомпасс (Аскон компанияси) ва Т-Флех CАД (Топ Сйстемс) ва бошқа баъзи тизимлардир. Асcон компанияси 1989 йилда ташкил этилган. Унинг таркибига аввал Коломна машинасозлик конструкторлик бюросида Cасcаде тизимини ишлаб чиққан ишлаб чиқувчилар жамоаси киритилган. Шахсий компютерларда 2Д дизайни учун биринчи компас версияси ўша 1989 йилда пайдо бўлган. 2000 йилда Cомпасс САПР 3Д дизайнга кенгайтирилди. 2003 йилда Лассман.ПЛМ Cомпасс ва ПДМ тизимининг 6-версияси чиқарилди. CАМ тизимларида ишлаб чиқаришдан олдин автоматлаштириш САПР дизайни автоматизатсияси каби машинасозлик график аппарати билан чамбарчас боғлиқ бўлмаган. Технологик жараёнларни лойиҳалаштиришни автоматлаштириш бўйича биринчи ишлар қаторида АҚШда 1961 йилда АПТ (Автоматик дастурлаш воситалари) тилини яратишни таъкидлаш лозим. Ушбу тил рақамли бошқарув ускуналари учун бошқа кўплаб дастурлаш тилларининг аждодига айланди. СССРда Г.К.

Горанский 60-йилларнинг биринчи ярмида кесиш шароитларини ҳисоблаш дастурларини яратди. В.Д. Тсветков, Н.М.Капустин, С.П.Митрофанов ва бошқалар 70-йилларда технологик жараёнларни синтез қилиш усулларини ишлаб чиқмоқдалар. CАЕ муҳандислик ҳисоб-китоблари ва таҳлиллари тизимларида асосий ўринни физик катталиклар майдонларини моделлаштириш дастурлари эгаллайди, биринчи навбатда, бу чекланган элементлар усули (ФЕМ) бўйича кучни таҳлил қилиш дастурлари, чекланган элементлар усули 1950 йилда структуравий механика ва эластиклик назарияси соҳаларида ишлайдиган мутахассислар томонидан ишлаб чиқилган. 1963 йилда потентсиал энергияни минималлаштириш орқали кучни таҳлил қилиш учун ФЕМдан фойдаланишнинг нисбатан оддий усули таклиф қилинди. ФЕМ асосида таҳлил қилиш ва моделлаштириш учун дастурий-услубий комплекслар пайдо бўлди.1965 йилда НАСА космик тадқиқотлар билан боғлиқ лойиҳаларни қўллаб-қувватлаш учун чекланган элемент дастурий таъминот тўпламини яратиш вазифасини қўйди. 1970 йилга келиб НАСТРАН (НАса СТРуcтурал АНалйсис) деб номланган бундай пакет яратилди ва фойдаланила бошланди. 5 йил давом этган ривожланиш қиймати 3-4 миллион долларни ташкил этди. Лойиҳалашда иштирок этган компаниялардан бири МСC (МаcНеал-Счwендлер Cорпоратион) эди. 1973 йилдан бери МСC (1999 йилдан бери компания МСC.Софтwаре Cорпоратион деб номланади) мустақил равишда ўз синфидаги маҳсулотлар синфида этакчига айланган МСC.НАСТРАН пакетини ишлаб чиқишни давом эттирмоқда 1976 йилда ДЙНА3Д комплекси (кейинчалик ЛС-ДЙНА деб номланган) ишлаб чиқилган деформатсияланадиган иншоотларнинг зарба-контакт ўзаро таъсирини таҳлил қилиш учун. Ансйс комплексига CАЕ дастурлари этакчилари орасида ҳам мурожаат қилиш керак. Шуниси қизиқки, 2000 йилда Ансйсда татбиқ этилган кўп ўлчовли моделлаштириш воситалари ёрдамида микроелектромеканик қурилмаларни лойиҳалашда электромагнит, механик ва иссиқлик жараёнларини биргаликда моделлаштириш имконияти намойиш этилди. Макродаражадаги таҳлил дастурлари орасида дунёда этакчи, Мечаниcал Дйнамиcс Инc томонидан ишлаб чиқилган ва ишлаб чиқилган Адамс мажмуасидир. (МДИ). Компания 1977 йилда ташкил топган. Адамс (Механик тизимларнинг автоматик динамик таҳлили) нинг асосий мақсади механик тизимларни автоматик ишлаб чиқариш ва ҳаракат тенгламаларини эчиш билан кинематик ва динамик таҳлил қилишдир. Фаолияти ҳар хил жисмоний табиатдаги жараёнларнинг ўзаро таъсирига асосланган тизимларни лойиҳалаш учун кўп ўлчовли моделлаштириш имконияти муҳимдир. Физик катталиклар аналогияларига асосланган кўп ўлчовли моделлаштиришнинг назарий асосларини Г. Олсон (1947), В.П. Сигорский (1975) ва номидаги Москва давлат техника университетида ишлаб чиқилган ПА6 - ПА9 моделлаштириш дастурларида амалга оширилди Н.Е.Бауман 70-80-йилларда. 1999 йилда кўп қиррали моделлаштиришнинг асосий қоидалари ВҲДЛ-АМС тилига бағишланган ИЕЕЕ стандартида ўрнатилди.