Системы автоматизированного проектирования и их использование

Система автоматизированного проектирования (САПР) - сложный комплекс средств, предназначенный для автоматизации проектирования объектов и изделий. Другими словами, использование систем автоматизированного проектирования позволяет ускорить и упростить процесс разработки и оформления документации, уменьшить количество ошибок в проектах, сократить стоимость работ и повысить их качество. В английском варианте термин САПР эквивалентен сокращению CAD (Computer-AidedDesign) или CAD-системе.

История САПР началась в 1960 году, когда Айвен Сазерленд, молодой ученый из Массачусетского технологического института (США), изобрел графическую чертежную программу Sketchpad, которая позволяла рисовать отрезки и дуги, а также объединять их в простые фигуры.

Долгое время, вплоть до начала 1980-х годов, САПР разрабатывались в лабораториях крупных промышленных корпораций, работали на больших мэйнфреймах, были очень дороги, сложны в освоении и использовании. Чаще всего эти системы были узкоспециализированы и предназначались для автоматизации работ в какой-то конкретной области: авиастроении, кораблестроении и пр.

Настоящая революция в области САПР произошла с изобретением персональных компьютеров в начале 1980-х, когда на рынок вышли удобные, дешевые, производительные и простые в использовании системы. Появление таких САПР нового поколения определило два направления развития. С одной стороны, САПР позволяли автоматизировать процесс черчения, дав возможность уйти от ручного создания чертежей на бумаге и перейти к созданию электронных документов. Такие системы не были привязаны к конкретной области, что способствовало широкому распространению САПР в самых разных проектных областях. С другой стороны, они стали платформой для создания огромного количества приложений, предназначенных для решения конкретных проектных задач.

Первые САПР были исключительно двумерными (2D) и позволяли проектировать объекты и оформлять документацию в плоскости. Позже, с развитием компьютеров и совершенствованием языков программирования, появились системы трехмерного проектирования (3D), которые предназначены для разработки объектов в объеме.

К настоящему времени устоялась следующая классификация САПР:

• МашиностроительныеСАПР (MCAD - Mechanical Computer-Aided Design)
• Архитектурно-строительныеСАПР (AEC CAD - Architecture, Engineering and Construction Computer-Aided Design)
• САПРэлектронныхустройств (EDA - Electronic Design Automation)
• Средстваавтоматизацииинженерныхрасчётов (CAE - Computer-Aided Engineering)
• Системы автоматизированного проектирования и программирования (подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ) (CAM - Computer-AidedManufacturing)

Основные системы автоматизированного проектирования, присутствующие на современном рынке:

• САПР в машиностроении: Autodesk Inventor, SolidWorks, CATIA, NX, Creo
• САПРвстроительстве: Revit, ArchiCAD
• EDA - cистемы: Altium Designer, Eagle, OrCAD, Pads
• CAE: ANSYS, Nastran
• CAM: PowerMill, HSM, ArtCAM, SolidCAM.

В последние 10...15 лет, в связи с усложнением проектных задач, появилась потребность в комплексном подходе к проектированию. В результате появились так называемые комплексные системы автоматизированного проектирования. Комплексные системы позволяют разрабатывать не просто отдельную часть проекта, например, механику, но и все остальные его системы, такие как электрические и гидравлические системы, одновременно проводить прочностные и тепловые расчеты, оценивать стоимость изготовления, технологичность конструкции, подготавливать управляющие программы для станков с ЧПУ и многое другое.

В результате такого проектирования создаются цифровые копии или электронные макеты изделия, которые можно использовать для полной оценки изделий еще до запуска их в производство, проведения виртуальных испытаний, исследований на прочность, надежность и пр.

Практически все ведущие игроки на рынке САПР сейчас предлагают именно комплексные САПР, которые позволяют решать проектные задачи целиком в рамках одного программного комплекса. Такие системы в области машиностроения обычно называют системами управления жизненным циклом изделия (PLM - ProductLifecycleManagement), в области строительства и архитектуры - информационным моделированием зданий (BIM - BuildingInformationModeling).