Роль и место информационных технологий в машиностроении, типы различных САПР, их идеология

Задача современного производства – это как можно быстрее выдать готовый продукт при минимальных затратах. Это позволяет добиться прежде всего экономической эффективности, и, как следствие, окупаемости производства. В условиях жесткой конкуренции необходимо представить качественный продукт как можно быстрее, пока то же самое не успели сделать конкуренты. А если учесть, что на современном рынке множество фирм предлагают практически однотипную продукцию, то надо прилагать достаточно большие усилия, чтобы товар оставался конкурентоспособным. 

А это значит, что любой завод должен стремиться в первую очередь к сокращению времени на производство без ущерба для самого процесса производства – то есть без снижения качества, без снижения безопасности, к всестороннему развитию конструкции.  

Представим общую линию появления какого-либо изделия в виде двух схем: идеальной (слева) и реальной (справа)

Схема слева идеальна.

На первом уровне формулируются какие-то требования к детали, требования к ее свойствам, к финансовым затратам. Можно сказать, что на этом уровне формируется объект, обладающий рядом свойств. Свойства эти необходимо обеспечить тем или иным образом, и эта задача возлагается на исполнителя.

Следующий уровень – конструкторско-технологический. Тут объект формируется окончательно, происходит его разработка с точки зрения конструктора и технолога. Конструктор разрабатывает объект, технолог продумывает, как этот объект будет воплощаться в реальности.

Производственный уровень – это реальное воплощение объекта, подготовка оснастки для его производства – тут идея объекта воплощается материально.

Последний уровень – выдача заказа.

Со второго и третьего уровня происходит пополнение базы конструкторских и технологических решений, оттуда же берутся уже готовые решения, когда-то отработанные и проверенные, либо какие-то решения отвергаются как заведомо невыполнимые, убыточные.

Но это, как уже говорилось, идеальная схема.

На деле, в данной схеме возможны многочисленные обратные связи, показанные на схеме справа синими стрелками.

Самый простой пример – недостаточно определены требования на первом уровне. Приходиться вновь обращаться к заказчикам (будь это заказчики со стороны или дизайнерский отдел), и просить их доработать изделие заново.

И идеальная схема приобретает такой вот вид – множество обратных связей, от производства к конструкторам, и прочих. Слишком много времени будет теряться на доработку уже готового продукта.

Приведенный ранее пример – достаточно простой, и его легко избегать, просто требуя возможно большую информацию об изделии. Но возможен и такой вариант, на примере пресс-форм. Предположим, что геометрические параметры литниковых каналов, через которые в пресс-форму заливается расплав, определены неправильно – размер канала оказался слишком велик. И придется переделывать всю формообразующую. Или готовое изделие прилипает к толкателям, и не сбрасывается.

В таком случае приходиться переделывать всю пресс-форму, а это затраты не только материальные, но и временные. 

Как же выходят из этого положения в мире?

Фирма Siemens (Германия), являющаяся одной из старейших промышленных компаний мира, считает, что существует два решающих фактора, позволяющих сильно сократить время в практически любой технологической цепочке и избежать подобных ситуаций. Это:

1. Использование технологии CAE-CAD-CAM.  

2. Использование технологических баз данных при работе над проектами.

(Например, в случае с пресс-формой использование технологических баз данных – это базы данных фирм, которые занимаются производством пресс-форм и разработкой новых стандартов для их производства).

Надо отметить, что оптимальный эффект получается при использовании обеих факторов совместно.

Технология CAE-CAD-CAM призвана обеспечить ускорение и упрощение процесса производства.

Данная технология направлена не на исключение человека из процесса производства – она всего лишь позволяет сильно сократить количество занятых на производстве людей, то есть – позволить меньшему количеству людей управлять сложным циклом разработки и производства детали, избежать ошибок, учесть многие факторы, которые ранее не учитывались из-за сложности расчетов.

Одно из средств, позволяющих сильно сократить время проектирования – это САПР, системы автоматизации проектирования.

В машиностроении САПР – это средство для представления объекта производства, создание его модели. Объект производства можно представить разным образом – от двухмерного чертежа по правилам ЕСКД до математической формулы. Модули (о которых будет рассказано ниже) всего лишь выполняют вспомогательную роль.

Вообще, любой объект в машиностроении требует представления – один человек должен объяснить другому, что именно он имеет в виду. Для этого была разработана система ЕСКД – чтобы избежать разночтений в способах представления объекта производства.

Так возникло понятие «модель объекта» - моделью объекта называется любой другой объект, все либо отдельные свойства которого полностью или частично совпадают со свойствами исходного. То есть, мы создаем какой-то объект производства со всеми заданными свойствами, что нас интересуют.

Модель создается ради исследований, которые провести на реальном объекте проводить либо невозможно, либо дорого, либо просто неудобно. Можно выделить несколько целей, ради которых создается модель:

–Модель как средство осмысления помогает выявить взаимозависимости переменных, характер их изменения во времени, найти существующие закономерности. При составлении модели изучается, классифицируется и становиться наиболее понятной структура объекта производства.

–Модель как средство прогнозирования позволяет научиться предсказывать поведение объекта производства и управлять им, испытывая различные варианты поведения модели. Эксперименты с реальным объектом достовернее, но они занимают больше времени и требуют гораздо более больших затрат, а иногда такие эксперименты и просто невозможны (в том случае, если объект производства еще только проектируется). 

–Построенные модели могут использоваться для нахождения оптимальных параметров, исследования особых режимов и параметров объекта производства.

–Модель может так же в некоторых случаях заменить исходный объект при обучении.

С помощью САПР возможно наиболее быстро сформировать модель практически любого объекта производства.

Как уже говорилось, существуют множество самых разных САПР, как похожих друг на друга, так и весьма отличающихся. 

В основном существует такая классификация пакетов САПР.

1.      Тяжелые САПР. Обеспечивают полный цикл проектирования, полную привязку всей конструкции. Полный цикл – это совокупность всего, что необходимо – от разработки внешнего вида объекта (то, что иностранцы называют модным словом «дизайн»), до подготовки документации и разработки управляющих программ.  

2.      Средние САПР. Полного цикла не обеспечивают, обычно имеют провалы в цепи проектирования, не обеспечивая полного цикла. Но в рамках своей задачи эти САПР справляются весьма успешно. Средние САПР разрабатывались либо фирмами, не обладающими достаточной квалификацией для создания тяжелого САПР, либо не ставящими перед собой такой задачи. В основном, средние САПР имеют обязательно понятие «сборка-деталь», и ряд модулей для помощи в процессе проектирования-производства.

3.      Легкие, или т.н. «специализированные» САПР, которые решают только узкие задачи проектирования – например, только проектирование кулачков или пресс-форм. Иногда такие САПР называют «экзотическими», потому что они решают отдельную узкую задачу под конкретное небольшое производство.

Рассмотрим все три типа несколько подробнее.

Тяжелые САПР предлагают полный цикл проектирования – все, что только может понадобиться конструктору. Скажем, при проектировании самолета в тяжелый САПР вкладываются модули, предназначенные для аэродинамических расчетов, расчеты по сопротивлению материалов, производство пресс-форм для отливки корпуса приборной панели, модули ЧПУ – все, что только может понадобиться при расчете и подготовке к производству конструкции. В России пока что не создано что-то подобное, в частности, из-за недостаточной квалификации программистов.

Обычно завод имеет один пакет тяжелой САПР с набором необходимых модулей, создаваемых либо самостоятельно, либо закупаемых на стороне, которая и решает все задачи по проектированию. Такие САПР – это Unigraphiсs, CATIA, Pro/Engineer.

Средние САПР такого полного проектирования не дают, хотя и очень стараются к этому приблизиться, как Solid Works и AutoDesk Inventor. Нельзя сказать, что в этом они не добились определенных успехов, но все же пока что отстают от тяжелых САПР. Средним САПР нельзя доверить весь цикл производства, потому что они просто его не обеспечат на должном уровне. Из российских производителей среднего САПР наиболее широко известны фирма «Аскон», САПР «Компас», и фирма «Топ-системы», которая разрабатывает САПР  Тфлекс (на примере продукции этой фирмы можно проследить наиболее широко известные ошибки создателей подобного программного обеспечения).

Специализированные САПР полностью провязывают только что-то одно, и им обычно нет нужды в тщательной проработке деталей. Честно говоря, с такой задачей может справиться и модуль под тяжевый или даже средний САПР – например, специальная программа для расчета раскроя материала или специальная программа для проектирования пресс-форм. При некоторых условия такие САПР могут полностью удовлетворить какие-то отдельные потребности производства – например, технологии литья или подготовка управляющих программ для станков  с ЧПУ. В качестве примера можно привести продукцию фирмы Delcam, которая никак не может обеспечить полный цикл проектирования (Power Shape, хотя и обладает великолепными средствами построения поверхностей, не может быть использован как полноценный CAD для моделирования, так как лишен параметризации и многих весьма важных для проектирования возможностей), но зато обеспечивает великолепные инструменты создания управляющих программ для фрезерных станков с ЧПУ. Из российских вариантов специализированного САПР можно выделить ГЕММУ и ADEM.

Все САПР основываются на представлении каким-либо образом объектов производства, т.е. определении объекта производства. Под определением объекта производства (детали или какой-либо конструкции) понимается четкое и недвусмысленное толкование всех ее параметров – геометрических, физических, химических и прочих.

Рассмотрим подробнее используемые на сегодняшний день способы определения объекта производства.

Это может быть:

1.      Двухмерный чертеж.

2.      Трехмерная модель.

3.      Математическая модель объекта.

4.      Готовая деталь.

Двухмерные чертежи – это те же ручные чертежи, только в электронной форме. Скорость черчения увеличивалась ненамного, в среднем в полтора раза, но зато сам процесс черчения становился намного удобнее. Пример таких чертежей – это AutoCAD, который нацелен именно на двухмерное черчение (Аналог AutoCADа, Mechanical Desktop, все же использует большей частью трехмерные модели). Двухмерное черчение обогатилось новыми инструментами – создание фасок, скруглений и прочих атрибутов чертежа, и весьма сильно упростилось по сравнению с ручным проектированием.

 Трехмерные модели сегодня используют большинство САПР, но одним из первых это сделал Unigraphiсs. Преимущества трехмерных моделей – это прежде всего простота их создания и однозначность толкования. Если в составлении двухмерного чертежа еще возможны какие-то ошибки, которые могут привести к пространственному искажению поверхности, то при трехмерном проектировании такие искажения исключены (при правильной работе ядра САПР). Трехмерные модели создавать быстрее, и получать по ним двухмерные чертежи удобнее, чем рисовать эти чертежи в двухмерной проекции.  

 Математическая модель объекта – это прежде всего расчеты, которые каким-то образом определяют объект производства. Рассмотрим пример – человек создает модель детали, о которой до того времени ничего не слышал. Более того, данная деталь уникальна для своего класса, которые до сих пор не создавались. В таком случае нужно сначала провести серию экспериментов с похожими деталями, чтобы выявить обще закономерности и хоть как-то описать создаваемый объект.

 Но такие уникальные объекты – вещь довольно редкая в инженерной практике. Скорее всего для описания данной детали можно применить универсальные законы физики, химии, механики – и модели похожих деталей можно отыскать в справочной литературе.

 Такую форму используют в основном тяжелые САПР, а также специализированные программы, предназначенные для каких-то конкретных действий, например, программы, предназначенные для математического моделирования.

 Также возможно представление по модели – то есть по готовой уже детали. Например, требуется сделать пресс-форму на уже известную деталь, которая у нас уже есть, и нам нет необходимости готовить на нее рабочую документацию. Готовая деталь измеряется на измерительной машине, эти данные передаются в САПР, которая уже сама строит деталь в электронной форме – например, как море точек.

 Вспомним схемы вверху. Основные проблемы там – это недостаток информации об обете производства и/или ее неверное истолкование, а также большие затраты времени на обработку этой информации. То есть информация есть, а как корректно передать ее с одного уровня на другой, не знают.  

 Какой же вид представления детали (или конструкции) для нас наиболее удобен? Предложим ряд требований, которые нам будут крайне необходимы.

 Итак.

 Нам необходимо, чтобы деталь (или конструкцию) можно было просто разработать – то есть, создать, провести какие-то расчеты, скорректировать по ним готовую деталь (или конструкцию).

 Нам необходимо полностью исключить возможность двойного толкования детали (или конструкции). Чтобы любой человек понял абсолютно правильно каждую линию, каждый размер.

Нам необходимо сделать так, чтобы деталь (или конструкция) была понятна всем – или, по крайней мере, мы могли бы ее перевести в понятный на конкретном этапе производства формат. Проще говоря, мы должны обмениваться информацией с минимальными потерями и минимальными искажениями.

Несомненно, существует еще ряд требований, но все вышеизложенное – это главное, остальные требования будут второстепенны.

Рассмотрим с этих трех позиций все изложенные выше способы определения деталей.

Двухмерные чертежи слишком сложны, их слишком долго создавать, особенно если деталь сложной пространственной формы. При определенных навыках искажения информации об объекте производства (детали или конструкции) будет минимальна, но такие навыки требуют долгого развития и не каждый начинающий инженер обладает ими в должной мере.

Трехмерная модель – создавать ее намного проще, чем двухмерные чертежи. Это обусловлено тем, что любая деталь прежде всего представляется в трех измерениях, в том числе и на начальных этапах проектирования. С точки зрения геометрических характеристик трехмерная модель идеальна. Но с ней нельзя провести расчеты, определить ее прочие, не геометрические параметры. Трехмерная модель определяет только пространственную геометрию объекта, а в некоторых случаях этого нам недостаточно.

Математическая модель, которая определяет не только пространственную геометрию, но и физико-химические параметры модели – идеальна для проведения расчетов, но не все САПР ее могут создавать и корректно с ней работать.

Готовая модель объекта – не всегда она присутствует в наличии.

Наибольшее распространение сейчас получили все же трехмерные модели – как наиболее простые и функциональные, исключающие возможность двойного толкования и удобные в построении. В самом деле, гораздо удобнее представить большинство деталей в трехмерном построении, чем в виде математических зависимостей. Но математическое моделирование все больше и больше распространяется в мире, уже во многие САПР умеют работать именно с математическими моделями.

Рассмотрим трехмерные детали подробнее.

Мне удалось выделить три основных метода получения трехмерной твердотельной модели, используемой практически повсеместно.

1. Большинство деталей машиностроения можно представить как совокупность простых геометрических тел – параллелепипед, шар, тороид и прочих. То есть, рисуется простейший эскиз – контур, с ним проводятся операции – вытягивание или вращение, и получается твердое тело. Из этих фигур методами логических операций – логическое сложение, логическое вычитание, логическое пересечение – получают желаемую фигуру. Наиболее удобные инструменты проектирования простых геометрических фигур представляет Solid Works.

Пример простейших фигур. Могут быть получены исключительно простыми логическими операциями – логическое сложение, логическое вычитание, и прочими.

2. Также есть задание построения твердого тела по заданному каркасу ребер и направляющих. Например, задается осевая линия элемента, задаются ограничивающие его ребра, и по этим ограничениям получается твердотельный элемент. Либо задаются ограничивающие и/или направляющие кривые, и по ним получается поверхность, образующая твердотельный элемент. Данное понятие условно, и не отражает полностью происходящих процессов. В Solid Works существует понятие «Вытягивание по Траектории» и «Вытягивание по сечениям», в Unigraphiсs понятия и операции похожи.

Пример поверхности, полученной методом "Вытягивание по сечениям" - часть корпуса модели.

3. Есть еще один способ построения – поверхностное моделирование. То есть конструктор создает просто поверхности, грани различной формы, которые потом сшиваются в твердое тело. И с появлением понятия «поверхностное моделирование» нельзя не упомянуть про понятие NURBS – сплайны. NURBS-поверхности (NURBS Surface) – это поверхности, форма которых задается неоднородными рациональными B-сплайнами (NURBS – Non-Uniform Rational B-Splines). В зависимости от типа поверхности они либо проходят через точки, либо плавно огибают их. Такие поверхности идеально подходят для моделирования сложных объектов. Также можно обычное твердое тело преобразовать в NURBS-поверхность, и редактировать его основные точки, как показано на рисунке. 

Пример шара, чья поверхность преобразована в сетку NURBS. Вверху – исходный объект, внизу – модифицированный объект.

Вообще, различают три типа сплайнов:

A-Spline – проходит точно через заданные точки. Позволяет построить кривые только через 6 смежных точек, и при резком изгибе не создается непрерывная кривизна, получаются изломы.

B-Spline – тут заданные точки служат контрольными для задаваемой прямой. Кривая только прилегает к точкам, а не проходит через них. Такой сплайн идеален для определения рельефных сложных поверхностей.

C-Spline – кубический сплайн, кривая, проходящая через все заданные точки.

Наиболее хорошо со сплайновыми поверхностями из знакомых мне САПР работает Unigraphiсs и CATIA.

Работа с поверхностью, преобразованой в NURBS

Примерно десять лет назад использовались в основном детали, представляющие собой комбинации первого способа. Это обуславливалось тем, что данный способ наиболее простой и наиболее экономичный. Получаемые детали легко рассчитывались, легко изготовлялись. Не возникало особых трудностей с технологией. Не возникало также особых трудностей и с их умственным представлением, а также с построением рабочей документации.

Но вскоре возник и второй способ. Это связано с кораблестроением и автомобильной промышленностью – ведь гораздо легче создать реберный каркас корпуса корабля или автомобиля, а потом как бы «натянуть» на них поверхность.

Наиболее яркий пример – это корпус корабля.

Данный способ вызывал уже определенные сложности как в производстве, так и в технологии, но традиционные способы производства с ним справлялись. Изготавливались реберные модели, по которым проверялось прилегание поверхностей к ребрам.

Третий способ – самый сложный. Поверхность описывается точками, каждая точка имеет трехмерные координаты. Обработать NURBS-поверхность на обычном станке почти невозможно. Тут справлялись только станки с ЧПУ, для которых приходилось готовить специальные управляющие программы.

Вручную – изготавливались модели из более простых в обработке материалов, опираясь на которые и изготавливались сложные объекты.

Учитывая то, что дизайн разработанных изделий должен соответствовать запросам потребителя, приходилось внедрять технологии, основанные на сплайнах. Ведь в современных изделиях редко встретишь квадратные, рубленые формы – теперь появилось стремление к заглаженности, некоторой смазанности поверхностей. И хотя такая поверхность выглядит довольно примитивно, ее изготовление подразумевает существование довольно развитого промышленного производства.

И в то же время возникли проблемы – как это все изготовлять? Первый способ, как уже было отмечено, самый простой, там трудностей не возникало. Но вот как быть с остальным? Даже простейшая поверхность, полученная вытягиванием, вызывала уже трудности, не говоря уже о NURBS-поверхности.

В это время стали развиваться САПР с развитыми инструментами создания достаточно сложных поверхностей. Также в САПР добавляли модули для подготовки управляющих программ ЧПУ для обработки этих поверхностей, модули для всевозможных расчетов деталей с этими поверхностями.

Совокупность программных продуктов по расчету, созданию и подготовке управляющих программ для ЧПУ получили название CAE-CAD-CAM. Позже к ним добавилось PDM – подготовка конструкторской документации

В данное время сложно представить себе современное производство без этого.

Разграничение задач, решаемых разными САПР, началось почти сразу же.  

Разные САПР создавались для решения разных задач, причем весьма отличающихся друг от друга. И соответственно отличалась их идеология, способы построения объектов, требуемое программное обеспечение.

Появились так называемые узкоспециализированные САПР – например, только для создания управляющих программ для станков с ЧПУ, или только для двухмерного черчения, или только для прорисовки отдельных типов деталей.

Но выяснилось, что иметь на производстве несколько типов разных САПР по меньшей мере нецелесообразно. Особенно, если существуют трудности с импортом-экспортом моделей. Получается сильная путаница – скажем, технологический отдел для подготовки управляющих программ использует свой пакет программного обеспечения, совершенно отдельный, а конструкторский отдел использует свой пакет. Например, конструкторский отдел использует Mechanical Desktop, и приносит чертежи в формате AutoCAD, а технологи работают с t-flex ЧПУ. Большие трудности в данном случае просто обеспечены – t-flex не может правильно интерпретировать файлы AutoCAD, а возможности в Mechanical Desktop по переводу данных в формат t-flex фирма AutoDesk не предусмотрела.

Потому САПР начали внедрять для всего производства сразу. А поскольку предусмотреть все случай использования своего продукта производители САПР не могли, то появились модули САПР.

          Модуль САПР – это некая подпрограмма, предназначенная для решения какого-то вида задач, который не предусмотрели или не смогли создать самостоятельно разработчики САПР. Данная подпрограмма работает только с конкретным САПР, полностью в него интегрирована и зачастую предлагает очень широкие возможности. Тем не менее, модуль – это всего лишь надстройка, дополнение основной функции САПР.

Расчет формообразующей плиты пресс-формы на тепло.

Зачастую фирмы-производители модулей делают их сразу под несколько программных продуктов, Например, как Solid CAM компании CADtech, предназначенный для создания управляющих программ ЧПУ, и COSMOS Works, который присутствует в вариантах под Solid Works и Autodesk Inventor. Фирма Hacko также изготавливает модули, которые содержат стандарты данной фирмы, эти модули включаються в Autodesk Mechanical Desktop, и позволяют вести трехмерное проектирование на основании стандартов Hacko. Существуют также большое множество модулей почти для всех САПР.

Такие модули зачастую весьма облегчают работу конструктора. Например, модули с библиотеками стандартных элементов – подшипники, крепежные элементы, стандартные детали – значительно облегчает работу, особенно при проектировании больших сборок. Конструктор не тратит время на прорисовку незначащих элементов, и скорость создания объекта увеличивается на порядок, особенно если имеем дело с трехмерными сборками. С помощью COSMOS Works можно быстро и надежно рассчитать статические деформации, прилагаемые усилия и температурное поле объекта практически любой сложности, модули для динамического анализа сборок позволяют быстро и надежно рассчитать динамические параметры сборочных узлов, расчет которых вручную требует очень много допущений.

На данный момент практически к каждому САПР существую самые разнообразные модули.

Рассмотрим подробнее технологию CAE-CAD-CAM с точки зрения производства товаров народного потребления и технологической оснастки для переработки полимеров.

Пресс-формы – это технологическая оснастка для переработки полимеров. С ее помощью изготавливаются в основном товары народного потребления (ТНП), рассчитанные на массового покупателя.

И это налагает на цепочку их производства и проектирования свои ограничения. При проектировании и изготовлении технологического оборудования на первое место выходят его качественные показатели, которые и бывают решающими. Например, нас интересует, насколько полно может станок выполнять свою задачу, и его себестоимость в свете решаемых задач, а не насколько он приятен на вид.

Но при покупке той или иной вещи массовый покупатель обычно оценивает ее внешний вид, эргономические показатели, насколько вещь удобна и красива. Потом оценивается качество, и потом – себестоимость. Но выбор зачастую регулируется последним параметром, то есть себестоимость является решающим фактором для большинства случаев.

К тому же, добавляется еще и фактор конкуренции. В связи с развитием промышленности в последние 10-15 лет на рынке появилось множество фирм-производителей, которые предлагают товар, в сущности, однотипный – будь это ручки или сотовые телефоны. Различаются только незначительные параметры – наличие каких-то функций, форма и цвет корпуса, и т.д. Конкуренция между фирмами очень жесткая, проигравший выбывает с рынка мгновенно.

Надо еще отметить, что производство пластмассовых деталей будет выгодным, если производить достаточно большие партии – свыше 50…60 тысяч штук. Подготовить технологическую оснастку для производства пластмасс – дорого и сложно (см. главу 3).

Все эти требования отражаются на технологии производства ТНП.

Производитель ТНП должен всемерно удешевлять производство, быстро реагировать на требования рынка и стремится к всестороннему развитию конструкции – причем без ущерба качественным показателям и безопасности изделия.

Рассмотрим эти требования подробнее.

Удешевление производства. В свете остальных требований - безопасность и развитие конструкции – это означает то, что в изделие нужно вкладывать только то, что необходимо.

Скажем, можно создать корпус сотового телефона, который будет обладать впечатляющими механическими характеристиками, будет герметичен и устойчив к воздействию едких веществ, но тогда встанет вопрос о цене изделия. Скорее всего, оно не будет доступно массовому покупателю, да и не нужно ему, массовый покупатель предпочтет модели попроще. Это значит, что наш телефон будет пользоваться спросом у весьма ограниченного круга людей. Требования окупаемости сразу же задерут цену на телефон – надо же оправдать затраты на его производство! А это значит, что круг возможных покупателей еще больше сузится, а это снова вызовет рост цены. В конце концов окажется, что телефон доступен достаточно узкому кругу людей – то есть производство его уже не массовое, скажем, 10…20 тысяч штук. И еще не ясно, оправдаются ли наши затраты.

То есть, в конструкцию нужно вкладывать только то, что обеспечит ее механические параметры. Например, если корпус толщиной 0,5 мм выдерживает данную нагрузку, то нет смысла делать его толщиной 0,6 мм, так как при массовом производстве это вызовет перерасход материала, и, следовательно, лишние затраты.

Быстро реагировать на требования рынка. Спрос на рынке ТНП регулируется в том числе и модой. Скажем, лет 10 назад были в моде угловатые поверхности, а теперь – заглаженные, или изменился цвет, или просто необходимо разработать и рассчитать новую конструкцию – и сделать это как можно быстрее, чтобы то же самое не успели сделать конкуренты.

Всестороннее развитие конструкции без ущерба качественным показателям и показателям безопасности. Можно быстро реагировать на требования рынка и своевременно выпускать свою продукцию – но ведь конкуренты будут делать то же самое, и почему массовый покупатель должен будет отдавать свои предпочтения именно нашей продукции? Нужно также выпускать новые товары, проводить какие-то исследования, добавлять изделию какие-нибудь новые функции, каких еще нет у конкурентов – не стоять на месте, все время разрабатывать новые конструкции и как можно быстрее запускать их в массовое производство, ускорять технологию. Требования к безопасности означают то, что первыми наш товар будут покупать конкуренты – и будут исследовать его, чтобы выявить сильные и слабые стороны. И если наш товар будет опасен для людей, то это будет большой ущерб для репутации, и больше наших товаров никто покупать не будет.

Вспомним схемы в начале. САПР позволяет пройти эти схемы нам как можно быстрее, виртуальная испытательная лаборатория позволит разработать модели так можно быстрее, отработать технологию, исключить многие ошибки, технология CAM позволяет быстро изготовить различные детали, а CAD – спроектировать новые конструкции.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что технология CAE-CAD-CAM ускоряет время, затрачиваемое на создание нового изделия, удешевляет производство любой конструкции, и, в результате, выгодна для применения.  

В нашей стране данный вопрос является несколько спорным – у нас уже накоплен опыт проектирования без использования компьютерной техники, а покупка и освоение программного продукта ценой до 70 000 $ является непосильной тратой для практически любого завода, на который и ориентирован САПР.

Надо еще отметить, что покупкой одного только САПР дело не ограничивается. Надо еще обучать специалистов, и платить им зарплату.

Существует ошибочное мнение, что на большинстве предприятий необходимо менять парк всего оборудования – без этого использование технологии CAE-CAD-CAM эффекта не дает. Но, на деле, покупка станков с ЧПУ не всегда обязательна – некоторый эффект может быть достигнут и с грамотным использованием CAE-CAD технологии, но тогда надо большое внимание уделять подготовке чертежной документации (PDM).

Совместное использование САПР и технологических баз данных сильно удешевит и ускорит выпуск любой продукции, а не только товаров народного потребления.