CURRENT TRENDS IN THE DEVELOPMENT OF AUTOMATED COMPUTER MODELING SYSTEMS

Інформаційні технології проєктування DOI: 10.32347/2412-9933.2022.49.59-65 УДК 514.18 Бідніченко Олена Галиківна Кандидат технічних наук, доцент, професор НУК, orcid.org/0000-0002-0548-3481 Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв СУЧАСНІ ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ СИСТЕМ АВТОМАТИЗОВАНОГО КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ Анотація. Робота присвячена дослідженню особливостей систем комп’ютерного моделювання, їх аналізу та розвитку. Подано класифікацію систем моделювання, проаналізовано зміст і можливості наявних систем. Особливу увагу приділено поділу всіх систем на групи за логікою побудови і функціональних можливостей. Відзначено переваги і недоліки систем кожної групи. Системи базового (легкого) рівня, які працюють у векторному просторі, мають закриту математичну модель. Підкреслено, що процес моделювання залежить від міркувань проєктувальника і зводиться до ітераційного процесу створення кресленика. Наведено особливості систем і подано варіанти 2D-й 3D-моделей реальних технічних вузлів та механізмів у системах AutoCAD і Компас-график. Розглянуто системи середньої групи, які створені для 3D-моделювання виробів та виконання розрахунків. Працюючи в таких програмах, розробник використовує електронні копії реальних моделей, що дає змогу задіяти для моделювання логіку складальних об’єктів. Найбільш комплексними є системи вищого рівня, які використовуються для складних виробів, що включають елементи складної форми та щільної компоновки великої кількості складальних одиниць. У дослідженні відзначено такі програмні комплекси: Unigraphics (NX), ProEngineer, Catia, Creo. Складні системи мають відкриту математичну модель побудови і дають можливість наскрізного аналізу моделі за визначеними параметрами. У роботі звернено увагу також на інший підхід до моделювання. Так звані PLM та BIM технології суттєво полегшують процес моделювання об’єктів, використовуючи систему добре організованих комп’ютерних моделей замість окремого набору креслеників. Відзначено швидкий розвиток хмарних САПР, які працюють у віртуальному обчислювальному середовищі. Із зробленого аналізу наведено перспективи подальшого якісного розвитку автоматизованих систем шляхом паралельного розвитку парку обладнання разом із технологією моделювання. Ключові слова: система автоматизованого проєктування; геометричне моделювання; математична модель; 3D-модель; комплексні системи Постановка проблеми Різноманіття відомих сучасних систем автоматизованого проєктування (САПР) приводить до необхідності аналізу їх можливостей, усвідомлення логіки їх функціонування та з’ясування можливих перспектив розвитку. Аналіз останніх досліджень Технології, основним компонентом яких є комп’ютер, проникли практично в усі сфери людської діяльності. Зараз вже неможливо уявити собі сучасне промислове підприємство або конструкторське бюро без комп’ютерів і спеціальних програм, які застосовуються для розроблення конструкторської документації або проєктування різних виробів. Тому в курси технічних навчальних закладів включено обов’язкове вивчення деяких графічних систем [1; 2]. Враховуючи множину © О. Г. Бідніченко функцій, які може мати програмне забезпечення автоматизованих графічних систем, їх можна поділити за різним рівнем знань: початковий, середній та професійний [3]. Багато робіт присвячено опису автоматизованих систем для різних галузей виробництва: машинобудування [4]. електричних систем [5], архітектурно-будівельних тощо. Наведені в джерелах огляди систем комп’ютерного моделювання [3; 4; 6; 7] здебільшого перелічують можливості кожної системи окремо, проте не дають загального аналізу й поняття про логіку функціонування та можливості розвитку систем. Мета статті Мета – дослідити виникнення і розвиток систем автоматизованого проєктування (САПР), проаналізувати їх можливості, розглянути переваги та недоліки, визначити перспективи подальшого розвитку. 59 Управління розвитком складних систем (49– 2022) Виклад основного матеріалу У 60-х рр. ХХ ст. почався стрімкий розвиток комп’ютерної техніки та комп’ютерних технологій, який поширився на сферу проєктних робіт у різних галузях народного господарства. У зв’язку з ускладненням проєктних задач з’явилась необхідність у комплексному підході до процесу проєктування, що привело до необхідності створення САПР. Перші системи були схожі просто на автоматизовану роботу інженера-конструктора. Замість кульмана, паперу, рейсшини та олівця використовувався екран монітора, мишка та відповідні інструменти графічної системи. З плином часу процеси автоматизованого проєктування САПР проникли у всі сфери людського життя: будівництво, машинобудування, радіоелектроніка, технологічні процеси, програмні продукти тощо. САПР розповсюдилися настільки, що вже потрібно було провести їх класифікацію. Всі системи було досліджено та поділено відповідно до ГОСТ 23501.108-85 на сім груп (рис. 1) за типом об’єкта, його складністю, рівнем автоматизації проєктування, характером та кількістю документів, що випускаються, тощо. Сучасні комплексні системи допомагають розробляти не тільки окрему частину проєкту (наприклад, механічну частину), але й усі інші його складові, такі як електричні та гідравлічні розробки. Одночасно дають змогу проводити розрахунки на міцність, обчислювати теплові характеристики і параметри, оцінювати вартість виготовлення та технологічність конструкції. Крім того, САПР допомагають отримати програми для керування верстатами з ЧПК та забезпечують виконання багатьох інших функцій. Як САПР зазвичай розуміють графічні системи, за допомогою яких здійснюється автоматизоване моделювання, підготовка виробництва та конструювання, а також управління інженерними даними. САПР – це комплекс програм для креслення двовимірних та тривимірних об’єктів, створення конструкторської і технологічної документації. За створеною моделлю можлива регенерація креслеників виробу та їх супровід. У результаті такого проєктування створюються цифрові копії або електронні моделі виробу, які можна використовувати для повної оцінки виробів ще до початку їх виробництва, проведення віртуальних випробувань, дослідження на міцність, надійність тощо. Всі наявні САПР можна поділити на три групи за принципами логічних ланцюгів та функціональних можливостей: легкого, середнього та вищого рівнів. Базові або легкі системи дають змогу здійснювати процес моделювання у векторному просторі. Вони мають закриту математичну модель. Для роботи в таких програмах користувачу необхідно попередньо визначитися з розмірами об’єкта, його характеристиками та геометрією. Процес моделювання цілком залежить від міркувань проєктувальника і зводиться до ітераційного процесу створення кресленика. Такий підхід викликає достатню кількість помилок і неточностей, які виправляються поступово. Для спрощення та пришвидшення процесу отримання креслеників створено достатню кількість шаблонів і бібліотек елементів для типових конструкцій. САПР цієї групи (AutoCAD, Компасс-график) більше пристосовані для створення двовимірних креслень і різноманітних схем (...truncated)