Русский English

Реферат за темою випускної роботи

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: Червень 2017 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Зміст

Введення

Автоматизація проектування займає особливе місце серед інформаційних технологій. По-перше, автоматизація проектування - синтетична дисципліна, її складовими частинами є багато інших сучасні інформаційні технології. Так, технічне забезпечення систем автоматизованого проектування (САПР) засновано на використанні обчислювальних мереж і телекомунікаційних технологій, в САПР використовуються персональні комп'ютери і робочі станції.

По-друге, знання основ автоматизації проектування і вміння працювати із засобами САПР потрібно практично будь-якому інженеру розробнику. Комп'ютерами насичені проектні підрозділи, конструкторські бюро і офіси. Робота конструктора за звичайним кульманом, розрахунки за допомогою логарифмічної лінійки або оформлення звіту на друкарській машинці стали анахронізмом. Підприємства, що ведуть розробки без САПР або лише з малим ступенем їх використання, виявляються неконкурентоспроможними як через великих матеріальних і тимчасових витрат на проектування, так і з за невисокої якості проектів. Поява перших програм для автоматизації проектування за кордоном і в СРСР відноситься до початку 60 х рр. Тоді були створені програми для вирішення завдань будівельної механіки, аналізу електронних схем, проектування друкованих плат.

1. Актуальність теми

В даний час йде активний розвиток конкурентоспроможних систем автоматизованого проектування [1 ] , метою яких є скорочення трудомісткості і термінів виробництва на етапах планування та проектування, внаслідок цього скорочення собівартості і підвищення якості результатів. Тому в сфері САПР постійно вводяться нові технології для розширення можливостей існуючих і розробки нових систем і підсистем автоматизованого проектування, що дає істотний поштовх до розробки якісно нових методів розробки САПР, аналізуючи вже існуючі.

2. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Для розробки власної підсистеми автоматизованого проектування трубопроводів були обрані технології ObjectARX SDK і JavaScript API.

Метою даного дослідження є повноцінне і всебічне обгрунтування даного вибору інструментальних засобів

Для якісної розробки системи або підсистеми автоматизованого проектування необхідно:

Об'єкт дослідження : САПР трубопроводів.

Предмет дослідження : Аналіз і визначення стратегії розробки з використанням web-орієнтованих технологій.

3. Загальні відомості і принципи створення САПР

У першу чергу необхідно визначитися, що таке проектування [2] .

Під проектуванням мається на увазі процес створення деякого опису для побудови моделі ще не існуючого об'єкта в певних умовах на основі первинного опису цього об'єкта. Якщо цей процес здійснюється користувачем при взаємодії з комп'ютером, то він називається автоматизованим.

Отже, САПР є комплексом засобів для автоматизації проектування, взаємозв'язаних з користувачами.

Для процесу проектування існує сім основних стадій [3] :

  1. Передпроектні дослідження;
  2. Технічне завдання;
  3. Ескізний проект;
  4. Технічний проект;
  5. Робочий проект;
  6. Виготовлення, налагодження, випробування;
  7. Введення в експлуатацію.

Перша стадія служить для дослідження потреб цільової аудиторії користувачів даної системи, предмет автоматизації, складається звіт про результати досліджень, в якому також проводиться аналіз існуючих вітчизняних і зарубіжних аналогів.

На другій стадії пишеться технічне завдання на розробку САПР, в якому формуються цілі, обґрунтовується оптимальний варіант системи проектування, вказуються терміни, виконавці та етапи створення.

Наступні стадії відносяться до внутрішнього проектування.

На третій стадії розробляються принципові рішення по створенню САПР.

На четвертій стадії розробляються і затверджуються остаточні рішення по створенню САПР і формам проектної документації.

П'ята стадія має на увазі створення документації по САПР в цілому і її підсистем зокрема.

На шостій стадії передбачається виготовлення, налагодження та випробування компонентів САПР, а також різних допоміжних інструментів (наприклад, для стикування периферійного обладнання тощо.).

На заключній стадії здійснюється здача проекту в промислову експлуатацію, навчання персоналу, комплексне налагодження САПР, проведення приймальних випробувань.

Від загальних відомостей про проектування перейдемо до принципів створення системи автоматизованого проектування.

У технічній літературі зазвичай виділяють 4 принципу створення САПР:

  1. Системної єдності;
  2. Сумісності;
  3. Типізації;
  4. Розвитку.

Перший принцип відповідає за цілісність системи і ієрархію взаємодії елементів проектування.

Другий принцип забезпечує функціонування складових частин САПР і їх взаємодія.

Третій принцип служить для уніфікації повторюваних елементів САПР, які мають перспективу багаторазового застосування.

Останній принцип забезпечує розширюваність і оновлюваність системи, а також взаємодія з іншими системами різного призначення.

4. Склад і структура

Системи автоматизованого проектування складаються з підсистем, в яких за допомогою різних технологічних засобів виконується рішення задач в певній послідовності.

Кожна підсистема заснована на різних взаємопов'язаних засобах автоматизації, які можна умовно розділити на сім типів або, як їх називають, видів забезпечення САПР:

  1. Математичне забезпечення;
  2. Програмне забезпечення;
  3. Інформаційне забезпечення;
  4. Технічне забезпечення;
  5. Лінгвістичний забезпечення;
  6. Методичне забезпечення;
  7. Організаційне забезпечення;

Перший вид забезпечення базується на алгоритмах, які використовуються в розробці ПЗ САПР. Вони залежать від особливостей об'єктів проектування і можуть бути як вузьконаправленими, так і симетричними.

Другий вид має два підвиди: загальносистемне ПЗ і спеціальне. До першого підвиду відносяться операційні системи, а специфічне програмне забезпечення (наприклад, оцінка характеристик грунту і т.п.) – до спеціального.

Третій вид являє собою сукупність даних, які використовуються для проектування. Це можуть бути проміжні рішення, параметри вироби тощо.

До четвертого виду відносяться не тільки комп'ютери, а взагалі всі пристрої, які необхідні для процесу проектування.

Лінгвістичний забезпечення (п'ятий вид) ґрунтується на проблемно-орієнтованих мовах, призначених для опису процедур автоматизованого проектування.

Під методичним забезпеченням (шостий вид) мається на увазі набір документів про експлуатацію системи. Документи, що стосуються розробки, сюди не входять.

Останній вид забезпечення являє собою комплекс документів, що стосуються структури відділів, які експлуатують САПР, взаємодія ці відділів між собою. У набір організаційних документів входять накази, розкладу, відповідність кваліфікаційним вимогам і т.д.

5. Аналіз існуючих САПР-систем

У цьому розділі будуть описані функціональні можливості наступних систем [4] :

  1. ADEM;
  2. T-Flex;
  3. Компас 3D;
  4. AutoCAD;
  5. Autodesk Inventor;
  6. CATIA;
  7. SolidWorks.

5.1. Аналіз САПР ADEM

Adem interface
Малюнок 5.1 - Інтерфейс ADEM

Вітчизняна інтегрована CAD / CAM / CAE система ADEM [5] призначена для автоматизації конструкторсько-технологічної підготовки виробництва. Це єдиний програмний комплекс, до складу якого входять інструменти для автоматизації:

Можна сказати, що ADEM еквівалентний комплексу з шести професійних спеціалізованих систем, які мають єдині математичне ядро ??і інфраструктуру.

Ще однією важливою компонентою системи є більш ніж тридцятирічний досвід автоматизації вітчизняних і зарубіжних машинобудівних підприємств, який в сплаві з сучасними інформаційними технологіями визначає високу надійність і ефективність системи.

У частині проектування і конструювання система ADEM має найсучасніший інструментарій об'ємного і плоского гібридного моделювання. Система містить великі бібліотеки вітчизняних і зарубіжних стандартів оформлення конструкторської документації і стандартних виробів.

Завдяки постійній співпраці з передовими виробниками і постачальниками верстатів та інструментів, такими як: HANDTMANN, TRUMPF, KUKA Robot Group, УМК «Пуморі-ЗІЗ», СФТехнологіі, HAIMER, ISCAR, SANDVIK, Скіф-М, Rost Group, і ін. в системі постійно удосконалюються методи підготовки ЧПУ програм для найсучаснішого вітчизняного та закордонного обладнання.

ADEM дозволяє програмувати такі технології обробки:

а також їх комбінації.

Для автоматизації проектування технологічних процесів система ADEM підтримує практично всі існуючі види технологій, включаючи технології механічної обробки, складання, зварювання, термічної обробки та інші. При цьому випуск технологічної документації може здійснюватися як на стандартних картах і формах (ГОСТ), так і на картах і формах підприємства (СТП). В якості важливого доповнення виступають підсистеми нормування і оснащення, а також бібліотеки матеріалів, обладнання та інструментів.

Особливу роль інтегрована система ADEM грає для підготовки технічних кадрів, так як охоплює всі найважливіші етапи конструкторсько-технологічної підготовки виробництва від першого ескізу до випуску деталі на верстаті.

Досвід впровадження системи в авіабудуванні, аерокосмічної, приладобудівної та атомної промисловості показує високу ефективність використання устаткування, найкоротші терміни його запуску і швидку окупність вже з перших днів експлуатації системи ADEM.

5.2. Аналіз САПР T-Flex

T-Flex interface
Малюнок 5.2 - Інтерфейс T-Flex

T-Flex - це комплекс програмних засобів автоматизації, що дозволяють охопити всі етапи конструкторсько-технологічної підготовки виробництва. Всі системи, що входять в комплекс, повністю інтегровані між собою. Комплекс містить передові російські розробки у відповідних областях автоматизованого проектування, які враховують специфіку російського виробництва (стандарти, технічні умови, обладнання та т. Д.). Кожна з систем може працювати в комплексі, в будь-якій комбінації або в автономному режимі, що дозволяє гнучко і поетапно вирішувати задачі автоматизації підготовки виробництва будь-якого підприємства. Важливим фактором є вартість комплексу. При однаковій функціональності вартість російських систем значно нижче, ніж західних.

Вирішує завдання:

5.3. Аналіз САПР Компас 3D

Compas 3D interface
Малюнок 5.3 - Інтерфейс Компас 3D

Основне завдання, яке вирішується системою КОМПАС-3D - моделювання виробів з метою істотного скорочення періоду проектування і якнайшвидшого їх запуску у виробництво. Ці цілі досягаються завдяки можливостям:

Основні компоненти КОМПАС-3D - власне система тривимірного твердотільного моделювання, креслярсько-графічний редактор і модуль проектування специфікацій. Система тривимірного твердотільного моделювання призначена для створення тривимірних асоціативних моделей окремих деталей і складальних одиниць, що містять як оригінальні, так і стандартизовані конструктивні елементи. Параметрична технологія дозволяє швидко отримувати моделі типових виробів на основі одного разу спроектованого прототипу. Численні сервісні функції полегшують рішення допоміжних завдань проектування і обслуговування виробництва.

5.4. Аналіз САПР AutoCAD

Autocad interface
Малюнок 5.4 - Інтерфейс AutoCAD

AutoCAD [6] — двох- і тривимірна система автоматизованого проектування, розроблена компанією Autodesk.

Програма включає в себе повний набір засобів, що забезпечують комплексне тривимірне моделювання, в тому числі роботу з довільними формами, створення і редагування 3D-моделей тіл і поверхонь, поліпшену 3D-навігацію і ефективні засоби випуску робочої документації, реалізована підтримка параметричного креслення.

Нижче описані деякі функціональні можливості сучасної версії:

Інструменти роботи з довільними формами дозволяють створювати і аналізувати складні тривимірні об'єкти. Їх формування і зміна здійснюються простим перетягуванням поверхонь, граней і вершин.

Тривимірна друк. Можна створювати фізичні макети проектів через спеціалізовані служби 3D-друку або персональний 3D-принтер.

Використання динамічних блоків дозволяє створювати елементи, що повторюються із змінними параметрами без необхідності перечерчівать їх заново або працювати з бібліотекою елементів.

Функція масштабування аннотатівних об'єктів на видових екранах або в просторі моделі.

Запис операцій дозволяє формувати послідовності команд навіть без досвіду програмування. Записуються операції, команди і значення введення реєструються і відображаються в окремому вікні в дереві операцій. Після зупинки запису можна зберегти команди і значення в файлі макросу операцій з метою подальшого відтворення. При колективній роботі макроси можуть бути доступні всім.

Диспетчер підшивок організовує листи креслень, спрощує публікацію, автоматично створює види, передає дані з підшивок в основні написи і штемпелі і виконує завдання таким чином, щоб вся потрібна інформація була в одному місці.

Інструменти спрощеної тривимірної навігації: «видовий куб» дозволяє перемикатися між стандартними і ізометричними видами — як попередньо заданими, так і з обраної користувачем точки; «штурвал» об'єднує в одному інтерфейсі кілька різних інструментів навігації та надає швидкий доступ до команд обертання по орбіті, панорамування, центрування і масштабування.

Інструмент «аніматор руху» надає доступ до іменованих видів, збереженим в поточному кресленні і організованим в категорії анімованих послідовностей. Його можна застосовувати як при створенні презентації проекту (анімаційні ролики), так і для навігації.

Інтерфейс користувача підтримує можливість налаштування під потреби конкретної галузі. Змінюються установки за замовчуванням для різних функціональних можливостей AutoCAD, включаючи шаблони креслень, вміст інструментальних палітр, робочий простір.

5.5. Аналіз САПР Autodesk Inventor

Autodesk inventor interface
Малюнок 5.5 - Інтерфейс Autodesk Inventor

Розглянутий нижче пакет інженерного моделювання твердотільних машинобудівних виробів Inventor дозволяє вільно працювати як з плоскими, так і з просторовими моделями.

Можливість працювати і з плоскими, і з просторовими моделями – ось якість, вигідно відрізняє Inventor від інших САПР. Перехід від плоскої моделі до тривимірної можливий на будь-якій стадії розробки. Inventor вирішує завдання твердотільного моделювання деталей, зборок, випуску конструкторської документації – причому з його допомогою ці завдання вирішуються набагато швидше і зручніше.

Основне призначення Inventor – надати користувачам інструментарій, який максимально відповідає їх вимогам, створити умови для високопродуктивної роботи, гарантувати можливість створення складних форм, забезпечити відповідність реальним вимогам ринку в області 2D / 3D-проектування.

Інструментальні засоби Inventor забезпечують повний цикл конструювання і створення конструкторської документації

До переваг можна віднести:

Пакет інженерного моделювання Inventor має зручний призначений для користувача інтерфейс, що дозволяє працювати на інтуїтивному рівні, використовуючи наявні на екрані графічні піктограми і підказки, виведені програмою. Стандарти інтерфейсу, використовувані в Inventor, аналогічні стандартам Microsoft Windows. Inventor дозволяє працювати і з плоскими, і з просторовими моделями.

Перехід від плоскої моделі до тривимірної можливий на будь-якій стадії розробки. Також в будь-який момент може бути повернення до плоскої моделі, її редагування і збереження. При цьому відбувається автоматична перебудова тривимірної моделі. Inventor забезпечує створення складних форм з допомогою зрозумілою і зручною інструментальної палітри, а також легкість збірки деталей.

5.6. Аналіз САПР CATIA

Catia interface
Малюнок 5.6 - Інтерфейс Catia

Система CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) - одна з найпоширеніших САПР високого рівня. Це комплексна система автоматизованого проектування (CAD), технологічної підготовки виробництва (CAM) та інженерного аналізу (САЕ), що включає в себе передовий інструментарій тривимірного моделювання, підсистеми програмної імітації складних технологічних процесів, розвинені засоби аналізу і єдину базу даних текстової та графічної інформації. Система дозволяє ефективно вирішувати всі завдання технічної підготовки виробництва - від зовнішнього (концептуального) проектування до випуску креслень, специфікацій, монтажних схем і керуючих програм для верстатів з ЧПУ.

Основні можливості системи CATIA:

5.7. Аналіз САПР SolidWorks

SolidWorks interface
Малюнок 5.7 - Інтерфейс SolidWorks

SolidWorks – система автоматизованого проектування, інженерного аналізу та підготовки виробництва виробів будь-якої складності і призначення. Вона являє собою інструментальну середу, призначену для автоматизації проектування складних виробів в машинобудуванні і в інших галузях промисловості.

SolidWorks є системою гібридного (твердотільного і поверхневого) параметричного моделювання, вона призначена для проектування деталей і зборок в тривимірному просторі (3-D проектування), а також для оформлення конструкторської документації.

Система відноситься до САПР "середнього класу". SolidWorks розроблений для роботи на персональних комп'ютерах в системі Microsoft Windows. Він має стандартний графічний користувальницький інтерфейс Windows, максимально використовує всі переваги системи Microsoft Windows, такі як контекстні меню, режим copy-and-paste, режим drag-and-drop, швидкий перегляд, пошук і відкриття файлів за допомогою провідника, можливість "відкату" та ін. SolidWorks ефективно взаємодіє з Windows-додатками, як Excel, Word та ін. Очевидними достоїнствами системи є її повна русифікація і підтримка ЕСКД. У даній системі підтримуються всі основні стандарти представлення та обміну даними. До складу базового пакета SolidWorks входить більше 20 трансляторів для експорту та імпорту.

5.8. Підсумки порівняння САПР-систем

Проаналізувавши функціональні можливості представлених систем автоматизованого проектування можна зробити висновок, що всі вони підтримують проектування як в 2D, так і в 3D просторах з невеликим розходженням по функціоналу. Однак особливо великі комплексні рішення підтримують анімацію (AutoCAD), вузькоспеціалізоване проектування (ADEM), спільне проектування (CATIA) та інші можливості. На основі отриманих даних для створення САПР трубопроводів було вирішено використовувати сучасні технології розробки ObjectARX SDK і JavaScript API на платформі AutoCAD, яка надає основні можливості роботи з об'єктами в просторі, а також їх збереження і завантаження.

6. ObjectARX SDK і JavaScript API

Середовище програмування ObjectARX використовується для адаптації і розширення функціональних можливостей AutoCAD і продуктів на його основі. Вона забезпечує безпосередній доступ до структур бази даних AutoCAD, графічній системі і визначень вбудованих команд. За допомогою об'єктно-орієнтованих інтерфейсів програмування на мові C ++ розробники можуть створювати додатки для AutoCAD та інших продуктів, що входять в це сімейство – наприклад, AutoCAD Architecture, AutoCAD Mechanical і AutoCAD Civil3D [7] .

ARX-додатки можуть безпосередньо звертатися до бази даних малюнка і геометричному ядра, дозволяє створювати власні команди, аналогічні стандартним командам AutoCAD. Вперше пакет ObjectARX був реалізований для AutoCAD R13.

Що стосується JavaScript API – даний програмний інтерфейс був доданий в AutoCAD відносно недавно (AutoCAD 2014 року), тому є цікавою темою для розгляду. Даний інтерфейс був доданий цілеспрямовано для того, що дозволити користувачам [8] :

  1. Керувати призначеним для користувача інтерфейсом, такий як запит користувача введення і показ тимчасової;
  2. Керувати поточними видом: масштабування, панорамування, перемикання візуальних стилів, і т.д.
  3. Виконувати реалізацію діалогів призначеного для користувача інтерфейсу за допомогою HMTL5, які підключаються до AutoCAD за допомогою JavaScript.

Таким чином, JavaScript є «сполучною інтернет-мовою», який дозволяє орієнтуватися на web-технології.

Three.js AutCAD connection
Малюнок 6.1 - Приклад взаємодії AutoCAD і Three.js

Крім цього, JavaScript API підтримує роботу з досить великими графічними бібліотеками, написаними на JS (наприклад, Three.js), а значить, зменшує поріг входження в розробку різних підсистем в AutoCAD для web-розробників.

Крім того, JavaScript API і ObjectARX SDK можуть обмінюватися інформацією і управляти один одним, що дозволяє за допомогою скрипт-мови отримувати доступ до бази даних малюнків і структурам БД.

З недоліків можна відзначити, що JavaScript API може мати невеликі відхилення в роботі деяких неосновних функцій оскільки є досить «молодий» технологією. ObjectARX SDK в свою чергу перевірений роками, проте програмування на мові C ++ має на увазі наявність впевнених знань у розробника як самої мови програмування, так і алгоритмізації при роботі з 2D і 3D просторами [9] .

7. Переваги і недоліки використання даного підходу в розробці САПР трубопроводів

При розробці САПР трубопроводів планується використовувати JavaScript API для розробки гнучкого зручного інтерфейсу, тому що палітри AutoCad за допомогою цього нововведення підтримують HTML5 розмітку зі стилями [10] , яка є дуже зручним інструментом для проектування і реалізації призначеного для користувача інтерфейсу і подальшої зв'язку його з командами AutoCAD через ObjectARX. Даний підхід забезпечить високу швидкість роботи алгоритмів з об'єктами сцени, тому що мова C ++ і JavaScript оптимізовані досить добре, а також дозволить системі бути яку переносять, що розширюється і сумісної з іншими рішеннями на цій платформі.

Висновки

В даному дослідженні були описані основні принципи, склад і структура систем автоматизованого проектування, а також проаналізовано існуючі програмні продукти і визначена стратегія розробки оптимального комплексу методів побудови CAD-системи САПР трубопроводів. За попередніми оцінками можливостей технологій ObjectARX SDK, JavaScript API, їх переваг і недоліків, а також самого ядра платформи AutoCAD, розширенням до якого буде дана система, можна сказати, що дана розробка буде затребуваною, актуальною і сучасною.

Список джерел

  1. Програми T-FLEX — комплексна автоматизація в сучасних умовах [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://www.tflex.ru/about/publications/detail/index.php?ID=1187 .
  2. Поняття САПР [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://life-prog.ru/1_10018_ponyatie-sapr.html
  3. Промислові САПР [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://www.studfiles.ru/preview/987763/.
  4. Аналіз CAD / CAM / CAE систем [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://icvt.tu-bryansk.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=46:-cadcamcae-&catid=11:-5-&Itemid=31
  5. ADEM – система автоматизації конструкторсько-технологічної підготовки виробництва [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://pro-spo.ru/-cad-cam-windows/789-adem .
  6. AutoCAD [Електронний ресурс] - Режим доступу: https://ru.wikipedia.org/wiki/AutoCAD .
  7. Розробка додатків для AutoCAD [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://www.autodesk.ru/adsk/servlet/index%3Fid%3D22740301%26siteID%3D871736.
  8. Getting Started with JavaScript API on AutoCAD 2014 [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://adndevblog.typepad.com/autocad/2013/04/getting-started-with-javascript-api-on-autocad-2014.html
  9. AutoCAD 2014 для розробників [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://adn-cis.org /autocad-2014-dlya-razrabotchikov.html .
  10. Connect AutoCAD to the Web with HTML5 and JavaScript [Електронний ресурс] - Режим доступу: http://au.autodesk.com/au-online/classes-on-demand/class-catalog/2014/autocad/sd5009.