История САПР в машиностроении

Пензенский колледж информационных и промышленных технологий

(ИТ-колледж)

Реферат на тему:

“История САПР в машиностроении”

Выполнил студент гр. 19ПТ23 Бучкин Р.

Проверил: Асмаева М.Ш.

САПР, это автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности

В настоящее время на основе современных вычислительных комплексов и средств автоматизации созданы и находятся в промышленной эксплуатации системы автоматизированного проектирования, позволяющие в значительной степени освободить конструктора-проектировщика от однообразной, трудоемкой и утомительной умственной работы и повысить его интеллектуальные возможности на этапах принятия решений.

Машиностроительные системы автоматизации проектирования (САПР) имеют пятидесятилетнюю историю. Первые системы, автоматизирующие выполнение графических работ в машиностроении, появились в 60—70-х гг. XX в. Компьютерное черчение на базе компьютерной модели «блокнота для рисования» (Sketchpad) предложил в 1963 г. Айвен Сазерленд (Ivan Sutherland), студент Массачусетского технологического института (MIT). В качестве инструмента он использовал световое перо. В это же время были созданы средства для изображения линий, окружностей и кривых на экране монитора с помощью макрокоманд и интерфейсов прикладного программирования.

Основными требованиями к промышленному производству являются сокращение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение ее качества. Выполнить эти требования невозможно без широкого использования методов и систем автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAE/CAD/CAM-систем).

Историю САПР в машиностроении часто разделяют на несколько этапов.

На первом этапе (до конца 70-х годов) был получен ряд научно-практических результатов, доказавших принципиальную возможность автоматизированного проектирования сложных промышленных изделий. Были получены отдельные результаты, показавшие, что область проектирования в принципе поддается компьютеризации; в этот период основное внимание уделялось системам автоматизированного черчения. Многие программные продукты того времени назывались системами автоматизированного черчения - САЧ.

Проектирование механических изделий заключается прежде всего в конструировании, т.е. в определении геометрических форм тел и их взаимного расположения. Поэтому история автоматизация проектирования в машиностроении связана с историей компьютерной графики. В конце 50-х -- начале 60-х появляются системы с выводом информации на электронно-лучевую трубку, это SAGE (Semi Automatic Ground Environment), которая использовалась в составе системы противовоздушной обороны в военно -воздушных силах США, и электронная чертежная машина (The Electronic Drafting Machine) компании ITEK. Первой графической станцией часто называют станцию Sketchpad с использованием дисплея и светового пера, представленную в 1963 г. И.Сазерлендом. И.Сазерленд в дальнейшем работал в ARPA, возглавив в этом агентстве департамент анализа и обработки информации, а позже стал профессором Гарвардского университета. Растровые дисплеи стали применяться в 70-е годы.

На втором этапе (80-е годы) появились и начали использоваться графические рабочие станции компаний Intergraph, Sun Microsystems с архитектурой SPARC или автоматизированные рабочие места на компьютерах VAX от DEC под управлением ОС Unix. К 1982 г. твердотельное моделирование начинают применять в своих продуктах компании Computervision, IBM, Prime и др., однако методы получения моделей тел сложной формы еще не развиты, отсутствует поверхностное моделирование. В том же году повляется первая версия программы CATIA с возможностями 3D моделирования и разработки программ для ЧПУ и Джоном Уокером создается компания Autodesk.

В 80-х годах XX в. персональные компьютеры были 16-разрядны- ми, и их мощности хватало лишь для двумерных построений — черчения и создания эскизов. В последние годы широкое распространение получили 64-разрядные системы черчения. По сравнению с 32-раз- рядными процессорами они могут оперировать большими значениями чисел и делать вычисления с большей точностью.

Конкуренция 80-х гг. XX в. способствовала совершенствованию программных продуктов, увеличению их функциональных возможностей и производительности, широкому внедрению средств коллективной работы над проектом конструкторов, технологов, экономистов и работников других служб. Были разработаны новые технологии, которые полностью изменили методологический подход к процессу проектирования.

В 80-е годы и в начале 90-х такое деление основывалось на значительном различии характеристик используемого для САПР вычислительного оборудования. Аппаратной платформой CAD/CAM-систем верхнего уровня были дорогие высокопроизводительные рабочие станции с ОС Unix. Такая техника позволяла выполнять сложные операции как твердотельного, так и поверхностного геометрического моделирования применительно к сборочным узлам из многих деталей. CAD-системы нижнего уровня предназначались только для автоматизации чертежных работ, выполнявшихся на низкопроизводительных рабочих станциях и персональных компьютерах. По мере улучшения характеристик персональных компьютеров удавалось создавать сравнительно недорогие системы с возможностями параметрического и ассоциативного 3D-моделирования. Такие системы стали относить к CAD/CAM-системам среднего уровня. Сегодня деление CAD/CAM-систем на САПР верхнего, среднего и нижнего уровней еще сохраняется, хотя и страдает очевидной нечеткостью.

На третьем этапе (начиная с 90-х годов) бурное развитие микропроцессоров привело к возможности использования рабочих станций на персональных ЭВМ, что заметно снизило стоимость внедрения САПР на предприятиях. На этом этапе продолжается совершенствование систем и расширение их функциональности. Начиная с 1997 г., рабочие станции на платформе Wintel не уступают Unix-станциям по объемам продаж.

90-е года - период "зрелости" - некоторые ошибки были исправлены (например, убраны барьеры несовместимости между системами). Сначала стали появляться - третье сторонние фирмы - разработчики ПО для конвертации данных из системы в систему. Потом крупные системы стали сами предоставлять возможность импорта и экспорта данных с другими распространенными системами.

Начиная с конца 90-х годов, период характеризуется интеграцией CAD/CAM/CAE-систем с системами управления проектными данными PDM и с другими средствами информационной поддержки изделий.

В 1992 году 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 Wintel.

В 1993 г. в США создается компания Solidworks Corporation и уже через два года она представила свой первый пакет твёрдотельного параметрического моделирования Solidworks на базе геометрического ядра Parasolid. Система Solidworks вошла в число ведущих систем среднего уровня.

Компания Аскон основана в 1989 г. В нее вошел коллектив разработчиков, который до этого в Коломенском конструкторском бюро машиностроения проектировал систему Каскад. Первая версия Компас для 2D проектирования на персональных компьютерах появилась в том же 1989 г. В 2000 г. САПР Компас распространена на 3D проектирование. В 2003 г. выпущена 6-я версия Компас и PDM система Лоцман.PLM.

Выпуск первой коммерческой версии системы T-FLEX CAD 2.x (TopCAD) относится к 1992 г.

В СССР для ЭВМ «Минск-22» был реализован компилятор с языка ЛЯПАС, который мог быть использован и для отработки алгоритмов автотрассировки. В конце 1970 – начале 1980 годов в СССР были разработаны системы автоматического проектирования печатных плат такие, как «Аврора», ЕСАП, «Граф 2Д», «Рапира», «Киев-1052», имеющие функции автоматической трассировки соединений. В это же на Западе появляются пакеты LPKF, Sprint, OmniBoards и другие. Все они были реализованы на малых и средних ЭВМ, таких как IBM 370 (ЕС ЭВМ), VAX и PDP (СМ ЭВМ). C появлением персональных ЭВМ алгоритмы автотрассировки перекочевали на них. Предшественник САПР ACCEL EDA - P-CAD – имеет собственную программу автотрассировки печатных плат PC-Route.
Системы инженерных расчетов и моделирования в машиностроении появились позже систем моделирования в радиоэлектронике. В 1971 г. П. Хэнретти (Patrick Hanratty) основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS), которой суждено на многие годы быть ведущей компанией в области машиностроительных CAE систем. В частности, компания MSC Software разработала или обладает правами распространения таких известных продуктов САПР, как MSC.Nastran, MSC.Patran, ADAMS и др.