Развитие систем автоматизированного проектирования

Работы по стандартизации были направлены на расширение функциональности графических языков и систем, включение  в их состав средств описания не только данных чертежей и 3D-моделей, но и других свойств и характеристик изделий.

Примерами CAD/CAM-систем верхнего уровня являются Unigraphics (UGS, первый вариант разработан в 1975 г.), CATIA (компания Dassault Systemes, 1981 г.), Pro/Engineer (PTC, 1987 г.). К  числу САПР верхнего уровня в 90-е  годы относились также EUCLID3 (Matra Datavision), I-DEAS (SDRC), CADDS5 (Computervision), но их развитие было прекращено в связи со слиянием компаний. Еще раньше система CADDS5 была приобретена компанией PTC (Parametric Technology Corp.). Эта компания, штаб-квартира которой расположена в США, была основана в 1985 г. бывшим профессором Ленинградского университета Семеном Гейзбергом.

Третий этап развития начинается развитием микропроцессоров, что привело к возможности  использования CAD/CAM-систем верхнего уровня на персональных ЭВМ. Это заметно снизило стоимость внедрения САПР на предприятиях. Рабочие станции на платформе Windows - Intel не уступали Unix-станциям по функциональности и многократно превосходят последние по объемам продаж. Стоимость лицензии снизилась до нескольких тысяч долларов. В 1992 г. корпорация Intergraph, один из ведущих на тот момент производителей CAD-систем для машиностроения, приняла решение о разработке нового программного продукта, целиком построенного на базе платформы Windows - Intel. В результате в конце 1995 г. появилась система геометрического моделирования Solid Edge. В 1993 г. в США была создана компания Solidworks Corporation и уже через два года она представила свой первый пакет твердотельного параметрического моделирования Solidworks на базе геометрического ядра Parasolid. В 1998 г. к Unigraphics перешло все отделение Intergraph, занимавшееся САПР для машиностроения. В это же время Solid Edge сменила геометрическое ядро ACIS на ядро Parasolid. В 1999 г. появилась шестая версия Solid Edge на русском языке. Временные затраты на разработку крупнейших интегрированных CAD/CAM решений превысили 2000 человеко-лет.

Ряд CAD/CAM систем среднего и нижнего уровней был  разработан в СССР и России. Наибольшее распространение среди них получили Компас (компания Аскон) и T-Flex CAD (Топ Системы) и некоторые другие.

Четвертый этап (начиная с конца 90-х годов) характеризуется  интеграцией CAD/CAM/CAE-систем с системами  управления проектными данными PDM и  с другими средствами информационной поддержки изделий.

На этом этапе  многие предприятия уже прошли первый этап автоматизации. В основу процессов  проектирования и производства была положена геометрическая модель изделия, которая применялась на всех этапах подготовки производства. При такой  форме организации производства начинают эффективно функционировать сквозные процессы, опирающиеся на геометрию модели. В первую очередь это подготовка производства с помощью CAM-систем. Сложность геометрии современных изделий неуклонно возрастает, и изготовление их без геометрической модели практически невозможно. Максимальная эффективность от внедрения САПР достигается тогда, когда система включает в себя не только конструкторское, но и технологическое проектирование.

Сложность управления проектными данными, необходимость  поддержания их полноты, достоверности и целостности, необходимость управления параллельной разработкой привели в 80-е годы к созданию системам управления проектными данными PDM (Product Data Management).

В начале 80-х  годов компания CDC разработала первую PDM-систему под названием EDL. В 90-х годах активно разрабатывались продукты PDM для САПР в машиностроении. Одной из первых развитых PDM-систем являлась система Optegra компании Computervision. В этот же период компания Unigraphics Solutions (UGS) совместно с Kodak разработала PDM-систему iMAN. В 1998 г. компания PTC вышла на рынок PDM-систем, купив компанию Computervision и ее Internet-ориентированную PDM-технологию Windchill. В последние годы происходило быстрое развитие PDM-систем: появились ENOVIA и Smarteam от Dassault Systemes, Teamcenter от UGS и другие.

Среди российских систем PDM наиболее известными являются Лоцман:PLM компании Аскон, PDM STEP Suite, разработанная  под НПО "Прикладная логистика", Party Plus компании Лоция-Софт и т.д.   

  В последнее десятилетие успешно развивались интернет технологии, позволяющие предприятиям через информационную сеть обмениваться данными и документами с покупателями и контрагентами. Новые функции работы с интернет, появившиеся в интегрированных системах управления, уже выходят за традиционные рамки ERP, замкнутой внутри производственного цикла предприятия. Сочетание традиционной ERP системы предприятия с интернет решениями для электронного бизнеса привели к созданию новой организационной и управленческой среды и нового качества системы. Результатом этого явилась концепция систем нового поколения - ERP II - Enterprise Resource and Relationship Processing - управление ресурсами и внешними отношениями предприятия, имеющих как бы два контура управления: традиционный внутренний, управляющий внутренними бизнес процессами предприятия, и внешний – управляющий взаимодействиями с контрагентами и покупателями продукции. При этом традиционный внутренний контур управления принято называть back-office - внутренняя система, а функции взаимодействия с контрагентами и заказчиками - front-office - внешняя система.Таким образом, ERP II система - это методологии ERP системы с возможностью более тесного взаимодействия предприятия с клиентами и контрагентами посредством информационных каналов, предоставляемых интернет технологиями.

       Системы планирования ресурсов  предприятия, Enterprise Resource Planning (ERP) системы  стали функциональным развитием  MRP и MRP II систем. Аналитики компании Gartner Group назвали так системы класса MRP II, имеющие в своем составе модуль финансового планирования FRP – Finance Requirements Planning, но дальнейшее развитие систем существенно расширило эти первоначальные отличия. В основе ERP систем лежит принцип создания единого хранилища данных, содержащего всю корпоративную бизнес-информацию и обеспечивающего одновременный доступ к ней любого необходимого числа сотрудников предприятия, наделенных соответствующими полномочиями. Декларируется, что это должно не только повысить эффективность производственной деятельности предприятия, но и сократить внутренние информационные потоки, уменьшив тем самым затраты на их обеспечение. Главным же, безусловно, является набор функций ERP систем, основные из которых следующие:

• ведение конструкторских и технологических спецификаций, определяющих состав производимых изделий, а также материальные ресурсы и операции, необходимые для его изготовления;
• формирование планов продаж и производства;
• планирование потребностей в материалах и комплектующих, сроков и объемов поставок для выполнения плана производства продукции;
• управление запасами и закупками: ведение договоров, реализация централизованных закупок, обеспечение учета и оптимизации складских и цеховых запасов;
• планирование производственных мощностей от укрупненного планирования до использования отдельных станков и оборудования;
• оперативное управление финансами, включая составление финансового плана и осуществление контроля его исполнения, финансовый и управленческий учет;
• управления проектами, включая планирование этапов и ресурсов, необходимых для их реализации.

Поскольку основой ERP системы является находящаяся  внутри неё MRP II система, то, естественно, что функции и одной и другой во многом схожи. Основными же отличиями ERP систем от MRPII систем можно считать:

• большего количества типов производств и видов деятельности предприятий и организаций;
• планирование ресурсов по различным направлениям деятельности;
• возможность управления группой автономно работающих предприятий, корпоративными структурами;
• большее внимание подсистемам финансового планирования и управления;
• наличие функций управления транснациональными корпорациями, включая поддержку нескольких часовых поясов, языков, валют, систем бухгалтерского учета;
• большее внимание созданию информационной инфраструктуры предприятия, гибкости, надежности, совместимости с различными программными платформами;
• интегрируемость с приложениями и другими системами, использующимися предприятием, такими как системы автоматизированного проектирования, автоматизации управления технологическими процессами, электронного документооборота, электронной коммерции;
• наличие в системе или интеграция с программными средствами поддержки принятия решений;
• наличие развитых средств настройки и конфигурирования аппаратных и программных средств.

       Итак, термин САПР (система автоматизации проектирования) подразумевает комплексный подход к разработке изделия и включает совокупность систем CAD/CAM/CAE. Развитие систем геометрического моделирования, анализа и расчета характеристик изделия сопровождается интеграцией в рамках предприятия. Мировой рынок обособленных CAD/CAM решений уже насыщен, системы близки по функциональности, и темпы роста этого сегмента рынка минимальны. По этой причине происходит усиление интеграции систем CAD/CAM/CAE с системами PDM, которые позволяют хранить и управлять проектно-конструкторской документацией на разрабатываемые изделия, вносить в документацию изменения, поддерживать хранение истории этих изменений. Распространение функций PDM-систем на все этапы жизненного цикла продукции превращает их в системы PLM (Product Lifecycle Management). Развитие систем PLM обеспечивает максимальную интеграцию процессов проектирования, производства, модернизации и сопровождения продукции предприятия и по сути имеет много общего с концепцией интегрированной поддержки жизненного цикла изделия

 Мировой опыт 
Опыт общения с проектировщиками и инженерами из Турции, Австрии, Голландии показывает, что уровень внедрения проектных САПР в мире и в России примерно одинаков.Это связано с общим средним качеством программных продуктов. Имеющиеся примеры внедрения САПР более высокого уровня (например, Astron) неприменимы, поскольку данные таких САПР разработаны и заточены под проектирование строго определенного вида конструкций, уточняет специалист.

Препятствиями к встраиванию в мировой процесс «сапризации» являются не сами системы, а различия в нормах проектирования и требованиях по оформлению комплектов чертежей. Западные проектировщики уверены, что эти проблемы преодолимы: «С отечественными продуктами САПР мы имеем возможность успешно проектировать по еврокодам и выполнять чертежи по международным стандартам». То же самое успешно делают проектные фирмы из Турции, выполняя рабочие проекты по нормам России. При этом используют они продукты международных компаний-разработчиков.

Можно констатировать, что  большинству российских конструкторов  и технологов хорошо знакомы технологии САПР, однако для перехода к ним  мешает неполная обеспеченность компьютерами и оргтехникой проектных подразделений, дефицит в штате проектных  подразделений специалистов САПР, способных обеспечить сопровождение и консультирование при внедрении и эксплуатации программных продуктов, а также «тотальная нехватка средств».Ведь полноценный переход к САПР исчисляется миллионами рублей.

Эту мысль разделяет и архитектор одного из ведущих проектных институтов Москвы, который на условиях анонимности говорит, что «в России настоящие САПР не используются – дорого. Все считают копейки».

Вопрос «что же мешает России встроиться в международный процесс и  пользоваться уже существующей практикой САПР?» специалисты считают неправомерным, поскольку, по их мнению, существующая практика проектирования в строительстве закрыта и крупные проектные компании держат в секрете весь процесс. «Как правило, нам приходится изобретать тот путь, который наши зарубежные коллеги уже прошли», – говорят они. А что действительно мешает – это равнодушие как со стороны руководства, так и со стороны самих проектировщиков».

.

Список литературы:

Научно-технический журнал “Двигатель”© зарегистрирован в ГК РФ по печати Рег. № 018414 от 11.01.1999 г. Отпечатано ЗАО “Фабрика Офсетной Печати” Москва