Computer Graphics. Overview of CAD Technologies

Цифрова платформа: інформаційні технології в соціокультурній сфері 2022, Том 5 № 2 УДК 004.92:004.896 DOI: 10.31866/2617-796X.5.2.2022.270135 Овчарук Ірина, кандидат технічних наук, доцент кафедри інформаційних технологій, Державний університет інфраструктури та технологій, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-4255-5816 Овчарук Володимир, кандидат технічних наук, доцент кафедри інформаційних технологій, штучного інтелекту і кібербезпеки, Національний університет харчових технологій, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-8994-976X КОМП’ЮТЕРНА ГРАФІКА. ОГЛЯД САПР-ТЕХНОЛОГІЙ Метою статті є проведення огляду систем автоматизованого проєктування (САПРсистем), різновидів систем САПР та їх особливостей. Методами дослідження є огляд і проведення аналізу сучасних технологій, що призначені для автоматизації робіт проєктування в різноманітних галузях, проведення аналізу переваг та недоліків наявних систем проєктування. Новизна проведеного дослідження. Наведено різновиди систем САПР, а саме CAE/ CAD/CAM-систем, які застосовують у різних галузях народного господарства; класифікацію та приклади систем за галузями застосування, а саме архітектурно-будівельні (AEC CAD), механічні (MCAD), електронні (ECAD), технологічні (CAPP). У статті також наведено системи управління даними про виріб, системи підтримки й аналізу інженерних розрахунків і приклади таких систем. Висновки. Викладений у статті матеріал дає змогу сформувати уявлення про повний життєвий цикл виготовлення виробу в різних галузях промислової та аграрної діяльності від ескізного проєкту, що проєктується системою, до кінцевого етапу проєктування – керування технологічними процесами, збереження повної інформації про виріб від геометричних характеристик до аналізу й розрахунку інженерних характеристик, до яких входить, наприклад, механіка твердого тіла, і розв’язання різноманітних завдань у галузі фізики, а саме гідрогазодинаміки, напруги, електромагнетизму тощо. Без цих систем на сьогодні неможливо уявити якісне виробництво конструкцій, пристроїв у жодній галузі промислової та аграрної діяльності. Ключові слова: системи автоматизованого проєктування (САПР); системи управління верстатами; системи підтримки інженерних розрахунків. © Овчарук І. В. © Овчарук В. О. 321 Цифрова платформа: інформаційні технології в соціокультурній сфері 2022, Том 5 № 2 Вступ. У наш час діяльність проєктних організацій не можна уявити без комп’ютеризації, що забезпечує проєктним роботам якісно новий рівень, обґрунтоване розв’язання багатьох складних інженерних завдань, а також підвищує темпи проєктування. Така реалізація стала можливою завдяки використанню ефективних спеціалізованих програм. Діяльність зі створення програмних продуктів і технічних засобів для автоматизації проєктних робіт має загальну назву – САПР. Результати дослідження. До систем автоматизованого проєктування (САПР) зараховують зазвичай CAE/CAD/CAM-системи, які призначені для забезпечення спільного функціонування компонентів САПР різного призначення, тобто координації роботи CAE/CAD/CAM-систем. Для управління проєктними даними та проєктуванням розробляють системи, що отримали назву PDM – Product Data Management (системи управління проєктними даними). Сучасні системи автоматизованого проєктування зазвичай використовують спільно із системами автоматизації інженерних розрахунків й аналізу САЕ. CAE-системи (computer-aided engineering – підтримка інженерних розрахунків) – це великий клас систем, кожна з яких дає змогу розв’язувати певну розрахункову задачу, починаючи від розрахунків на міцність, аналізу та моделювання теплових процесів до розрахунків гідравлічних систем та ін. У CAE-системах також використовується тривимірна модель виробу, що створюється в CAD-системі. CAE-системи ще називають системами інженерного аналізу. Термін «САПР» містить як CAD, так і елементи CAM (Computer-aided manufacturing), а іноді й елементи CAE (Computer-aided engineering). Більшість термінів, що використовується в галузі автоматизації проєктування, має сталі англійські абревіатури, які останнім часом широко застосовуються в українськомовних технічних текстах, присвячених САПР. За галузями застосування САПР традиційно розділяються на (рис. 1): – архітектурно-будівельні (AEC CAD); – механічні (MCAD); – електронні (ECAD); – технологічні (CAPP). Класифікація САПР Рис. 1. Класифікація САПР 322 специфікації матеріалів (BOM) PDM Цифрові макети (DMU) CAE CAD-моделі CAPP CAM ECAD MCAD AEC CAD CAD Цифрова платформа: інформаційні технології в соціокультурній сфері 2022, Том 5 № 2 Система автоматизації проєктних робіт (САПР), або CAD (англ. Computer-Aided Design), – організаційно-технічна система, що призначена для підготовки виробництва та конструювання, управління інженерними даними, виконання проєктної діяльності із застосуванням обчислювальної техніки, а також яка дає змогу створювати конструкторську та/або технологічну документацію (CAD/CAM/CAE/PDM). CAD-системи (computer-aided design – комп’ютерна підтримка проєктування) призначені для розв’язання конструкторських задач й оформлення конструкторської документації. Сучасні CAD-системи містять модулі: – створення тривимірної об’ємної конструкції (деталі); – тривимірного параметричного моделювання поверхонь й об’ємних тіл; – створення геометричних моделей виробу (твердотільних, тривимірних, складених); – генерацію креслень виробу; – оформлення креслень; – розробку документації. Сучасні тривимірні CAD-системи дають змогу реалізувати майже повний життєвий цикл виробів. Серед систем, притаманних САПР, можна відзначити такі: конструкторські, технологічні, архітектурно-будівельні, проєктування теплопостачання, електротехнічні системи автоматизації, а також модулі для створення специфікацій. Робота із САПР полягає у створенні геометричної моделі виробу (двовимірної чи тривимірної, твердотілої), генерації на основі цієї моделі конструкторської документації (креслень виробу, специфікацій тощо) і його супровід. Сучасні CAD-системи мають різну спеціалізацію. За галузевим призначенням виділяють такі види САПР: AEC CAD, MCAD, ECAD (Electronic CAD) або EDA. Architecture Engineering and Construction CAD – САПР для архітектури та будівництва. Застосовуються для проєктування не самих виробів, а засобів їх виробництва, включаючи цілі виробничі цехи або промислові зони. Крім цього, архітектурно-будівельні САПР використовуються також для проєктування будівель, промислових об’єктів, доріг, мостів, дизайну інтер’єрів. Сучасні системи мають в основі BIM-технологію. Технологія BIM (Building Information Model або Modeling) – принципово новий підхід в архітектурно-будівельному проєктуванні (BIM-технології, б.р.), що полягає у створенні комп’ютерної моделі нової будівлі, яка охоплює всі відомості про майбутній об’єкт – Building Information Model (BIM). Поняття інформаційного моделювання будівлі як засобу її параметризації вперше запропонував професор Технологічного інституту Джорджії Чак Істман (Chuck Eastman) в 1975. Термін BIM (Building Information Mode (...truncated)