Лекция № 14.

14.1 Технологии проектирования высокотехнологичных изделий в системе автоматизированного интегрированного производства.

Для реализации современной компьютерной технологии проектирования и производства должны применяться системы автоматизированного проектирования технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAD/CAM/CAE) высшего уровня, а также системы управления проектом (PDM — Product Data Management), в основе которых лежат комплексные системы поддержки принятия решений. Последние, во-первых, поддерживают весь цикл создания изделия от концептуальной идеи до реализации, а во-вторых (и это самое главное), создают проектно-технологическую среду для одновременной работы всех участников создания изделия с единой виртуальной электронной моделью этого изделия.
Процесс проектирования представляет собой достаточно сложную систему с большим числом участников, множеством параллельных, пересекающихся и встречных связей между ними, большими объемами циркулирующей информации. Одной из задач работы по созданию единого информационного пространства является упорядочение и формализация этих связей и информации, на основе которых уже решаются задачи управления проектами.
При разработке высокотехнологичных изделий в настоящее время могут применяться несколько технологий проектирования. Некоторые из них уже широко применяются, а некоторые находятся на стадии разработки и внедрения. Рассмотрим более подробно варианты применения этих технологий.

Технология нисходящего проектирования начинается с унификации маршрутов проектирования, т.е. выбирается унифицированный маршрут, он разбивается на проектные процедуры, и эти процедуры также унифицируются. Происходит последовательная пошаговая детализация выполняемого проекта, при этом на каждом этапе детализации должны быть рассмотрены альтернативные варианты решения и выбраны наилучшие, которые затем реализуются в виде проектов низшего уровня [1].

Подход позволяет унифицировать решения, как в рамках отдельной задачи, так и в предметной области. Методология нисходящего [6] проектирования предполагает, что инженеры начинают работать над проектом на высоком уровне абстракции, что позволяет им исследовать различные возможные варианты проекта на начальных этапах цикла проектирования и выбирать конкретные технические решения по проектируемым модулям и системам еще до выполнения конкретных коммутационно-монтажных процедур.

При работе с такими проектами как разработка высокотехнологичных изделий, технологии нисходящего проектирования, дает особенно эффективные результаты для больших систем, содержащих много блоков, каждый из которых описывается на своем уровне сложности. Достоинства такого подхода очевидны - простота реализации, отсутствие необходимости постоянного согласования результатов отдельных этапов проектирования. Недостатки технологии нисходящего проектирования заключаются в последовательности реализации проекта, что приводит к дополнительным временным затратам в случае необходимости внесения каких-либо изменений - вся процедура должна будет повторяться сначала.

Технология восходящего проектирования - проектирование объекта как сложной иерархической системы, при котором выполнение процедур получения описаний низших иерархических уровней предшествует выполнению процедур получения описаний более высоких иерархических уровней (проектирование " снизу-вверх")[2].

В этом случае заранее не документируется, для каких задач будут использоваться проектные процедуры, а просто формируется инструментарий для автоматизации проектных процедур по созданию отдельных разрабатываемых модулей общего проекта. В последствии все эти модули объединяются в единый проект. Объекты, проектируемые на каждом уровне при рассматриваемой технологии, должны стать типовыми, предназначенными для многих применений. При восходящем проектировании, функциональные характеристики элементов известны, а требования к ним носят предположительный характер и их пытаются удовлетворить [58-60].

Данный вид технологии находит всё меньшее применение в чистом виде для полного цикла проектирования по следующим причинам. Хотя каждый отдельный модуль спроектирован и разработан наилучшим образом, трудно достичь общей эффективности проекта, который представляет собой простое объединение проектов низшего уровня, создание которых не было подчинено единой глобальной цели. Однако современные CAD/CAM/CAE-системы полностью от неё не отказываются и наряду с применением новых технологий позволяют использовать технологии восходящего и нисходящего проектирования отдельных узлов.

Технологии сквозного проектирования обеспечивают взаимосвязь каждого предыдущего этапа разработки с последующим и эффективную передачу завершенных проектных решений каждой стадии на все следующие ступени [3, 4]. В этом случае происходит формирования на начальной стадии проектирования аналитической информации об объекте. Информация носит прогностический характер и, основываясь на ней, можно начинать выполнение последующих этапов проектирования, не дожидаясь полного завершения предшествующих. Технология сквозного проектирования включает не только инструментарий, но также некоторую организацию работы, то есть порядок выполнения проектных операций, цели отдельных этапов проектирования и распределение ролей участников проекта. Сквозное проектирование каждая группа разработчиков может адаптировать под особенности проекта (предметная область, масштабность проекта) и организацию (компактная рабочая группа, распределенный коллектив, сторонние исполнители, эксперты привлекаемые, либо члены группы). Сквозная передача информации на последующие этапы проектирования позволяет заблаговременно оценить всеми группами проектировщиков и разработчиков оптимальность очередного проектного решения. Таким образом, появляется возможность произвести рекомендованную определённой группой доработку раньше, чем дойдёт очередь до выполнения этой группой своего этапа проектирования. Этим достигается возможность объединить все рекомендации от всех групп специалистов, учесть их при самых ранних стадиях проектирования и избежать длительных многоитерационных переделок проекта.

Достоинства систем, применяющих эту технологию следующие. Они охватывают все стадии проектирования изделия (начиная от ввода описания проектируемого объекта до получения проектной документации), а на отдельных стадиях имеют альтернативные алгоритмы и программы реализации отдельных проектных процедур. Такие системы имеют широкие возможности контроля принимаемых проектных решений, отличаются модульным построением и обладают развитыми базами данных. Сквозные методы проектирования применяются в сочетании с технологией нисходящего или восходящего проектировании, что повышает их гибкость.

Технология последовательного проектирования означает, что каждый последующий этап проектирования начинается строго по завершении предыдущего с последовательной передачей информации о проекте от одного этапа к другому:

1. Предпроектная стадия.

2. Стадия эскизного проекта.

3. Стадия технического проекта.

4. Стадия рабочего проекта.

5. Стадия испытаний.

6. Стадия опытной эксплуатации.

7. Стадия внедрения.

Каждый этап делится на процедуры, а они подразделяются на операции.
Схему этой технологии можно графически представить несколько по-другому: с точки зрения жизненного цикла изделия (см. рис.1).

Последовательная технология наиболее проста в реализации и не требует никаких дополнительных средств взаимодействия и согласования проектных процедур. Однако после завершения этапов испытания и опытной эксплуатации могут быть выявлены недостатки в созданном проекте, и вся процедура проектирования должна будет производиться повторно, с возвратом на один, два, три (и т.д.) стадии назад или начинаться сначала (см. рис.2, который перенесён ниже для удобства его сравнения с рис.3).

В современных условиях традиционный, последовательный подход к разработке новых изделий стал уступать место параллельному (сoncurrent engineering, simultaneous engineering) [10]. В настоящее время он широко и с успехом развивается.

Рисунок 1 – Последовательная технология проектирования

Технология параллельного автоматизированного проектирования является дальнейшим развитием технологии сквозного проектирования. В её основе лежит идея совмещенного проектирования изделия, а также процессов его изготовления и сопровождения, координируемая с помощью специально создаваемой для этой цели распределенной информационной среды. При параллельном проектировании информация относительно окончательных характеристик разрабатываемого изделия формируется и предоставляется сразу всем участникам работ уже на ранних этапах процесса проектирования. Имея в своем распоряжении специальные интегрированные инструментальные средства и автоматизированные системы проектирования, разработчик может создавать альтернативные стратегии и быстро оценивать их эффективность [7]. Фактически при использовании этой технологии удается достичь " перекрытия" всех стадий жизненного цикла изделия [10]. На каждом этапе все группы разработчиков и проектировщиков, получив предварительные данные об очередном предшествующем этапе проектирования и проанализировав эту текущую информацию, могут дать свои рекомендации о направлении принятия оптимального проектного решения.

Текущий этап проектирования считается завершенным только тогда, когда учтены все доработки и изменения, вносимые последующими проектными группами (см. рис.3). Такой подход позволяет ликвидировать повторение (возможно неоднократное) итераций проектирования, как при последовательной и сквозной технологии (см. рис.2). Таким образом, по сравнению с последовательной технологией проектирования длительность отдельного этапа параллельного проектирования увеличивается, но общее время выполнения проекта уменьшается, поскольку нет повторения проектных итераций. Это можно заметить, проанализировав рисунки 2 и 3.

Рисунок 2 – Полный цикл последовательного проектирования изделия

Рисунок 3 – Полный цикл параллельного проектирования изделия

Достоинства технологии параллельного автоматизированного проектирования заключаются в следующем[11, 13]. Способность к быстрому выполнению индивидуального заказа основывается на применении новых технологий и интеграцию знаний из различных проблемных областей жизненного цикла изделия. Повышение качества изделий происходит за счёт сокращения изменений (в 2-3 раза), вносимых в конструкцию на стадии изготовления, и упрощения сервисного обслуживания. Происходит устранение недостатков последовательного проектирования, в частности, когда ошибки проекта изделия неожиданно обнаруживаются на последних его стадиях. Кроме того, технология индивидуализирована, и её конкретная реализация учитывает особенности предприятия, на котором она внедряется, а также требования заказчика.

Суть технологии последовательно-параллельного проектирования заключается в том, что проектирование всеми направлениями ведется на единой подоснове - каждое направление работает на своих вполне определенных слоях (существует специальный регламент). Приступать к работе можно, не дожидаясь полного окончания предыдущего этапа, т.е. можно работать параллельно.

Любые изменения, внесенные, например, технологами, сразу становятся доступны всем. Однако завершение каждого этапа и получение проекта каждого следующего уровня происходит последовательно, согласно установленному маршруту проектирования. Принципы последовательно-параллельного проектирования заключаются в следующем [12]:

1. производить решение отдельных задач проектирования независимо от выполнения предыдущих и последующих этапов в условиях неполной, недостаточно точной информации, неопределенностью свыше 50%, т.е. решать задачи параллельно выполнению этапов и стадий проектирования;

2. выделять процедуры на всех этапах, стадиях во всех направлениях, уровнях одновременно, т.е. последовательно-параллельно составлять задание, выявлять проблемы из множества вариантов, определять оптимальный, составлять функциональную схему, конструировать несущую систему, разрабатывать техническую документацию;

3. производить НИОКР, моделирование, макетирование деталей, узлов, механизмов изделия в целом, анализ известных аналогов, прототипов на основе количественных и качественных элементных характеристик со степенью риска не более 50%;

4. производить расчеты, формулировать основные параметры, характеристики, взаимосвязи между звеньями путем применения элементаристского системно-функционального анализа, структурализма, принципов вероятностного подхода;

5. производить синтез оптимального варианта проектируемого изделия путем построения логической структуры функциональной и несущей систем на основе принципов движения проекта от идеализированного, абстрактного к обобщению конкретного и реализуемого с параметрами, при которых будет производится технологический процесс в соответствие с заданными требованиями при вcex допустимых значениях дестабилизирующих факторов.

При такой технологии создается " многослойный" объект, содержащий все запроектированные системы. Эта технология является параллельной также, как и рассмотренная выше. Просто её разработчики учли тот факт, что последовательность выполнения проектных процедур должна соблюдаться и не может быть полностью параллельной. По сути, любая параллельная технология всё-таки является последовательно-параллельной.

Объектно-ориентированная технология проектирования представляет собой симбиоз проблемно-ориентированного и инструментального проектирования. Для решения задач проектирования и производства предлагается технологический подход. Сначала продумывается общий подход к проектированию, то есть концепция проектирования, под которую создается технология, а под нее, в свою очередь, разрабатывается инструментарий. В настоящее время инструментарий представляет собой не решение проблемы, а набор определенных элементарных функций, которые с помощью технологического связывания образуют проектное решение – объект.
Достоинства такого подхода - структурированность и управляемость процесса проектирования, высокая технологичность (процесс предстает не как набор задач, а как взаимодействующие стадии технологического процесса с информационными потоками между ними), наличие технологического инструментария. Все это позволяет легко перестраивать те или иные технологические решения, в результате чего создается единая технологическая среда для решения поставленной задачи.

Недостатком такой технологии проектирования является необходимость большой настройки системы проектирования под конкретную задачу либо вообще создания новой технологии и средств её использования в каждом конкретном проекте. Однако при проектировании и создании высокотехнологичных изделий такой подход должен обязательно применяться. Каждое высокотехнологичное изделие представляет собой сложную систему, состоящими из множества объектов. Применение технологии объектного проектирования касается выбора технологии проектирования, как отдельного объекта-изделия, так и выполнения отдельного этапа проектирования и при правильном выборе соответствующей объектно-ориентированной технологии поможет улучшить качество конечного продукта.

Инженерная технология WAVE (What if Alternative Value Engineering), предназначена для целевого управления глобальными модификациями, проводимыми в больших сборках сложных изделий [9]. Впервые технология была применена в 14-й версии Unigraphics [8]. Эта технология позволяет реализовать даже на уровне CAD/CAE/CAM-системы процесс проектирования в параллельном режиме c созданием единой виртуальной цифровой модели. Благодаря WAVE появилась возможность создавать полное электронное представление любого сложного изделия, состоящего из большого числа деталей, поддерживать его параллельное проектирование, эффективно управлять изменениями в процессе проектирования и создания конечного изделия.

Технология WAVE является базой для параметрического моделирования изделия любой сложности. Механизм управляемой ассоциативной связи между геометрическими моделями дает возможность объединить концептуальное проектирование и детальное конструирование таким образом, чтобы изменения на концептуальном уровне автоматически отражались бы на уровне не только отдельных деталей, но и вторичных технологических моделей. Технология WAVE позволила связать управляемой системой параметров все входящие в сборочную модель детали: между собой и с технологическим процессом их изготовления. Несколько позже появилась возможность формализовать знания, накопленные на предприятии, и широко использовать их в дальнейшей работе.
По этой технологии все управление проектом сконцентрировано в так называемой «управляющей структуре», которая состоит из нескольких наиболее важных параметров, задающих функциональные характеристики изделия и связанных со всей моделью посредством многоуровневых управляемых ассоциативных связей. Задействовав технологию WAVE при создании сборочной модели, можно изменить ассоциативную модель в течение нескольких минут после изменения исходной детали.

Достоинства этой технологии заключаются в том, что она открывает возможность совместной работы конструкторов и технологов и значительно ускоряет процесс проектирования. WAVE позволяет проводить оптимизацию конструкции на концептуальной упрощенной электронной модели изделия и транслировать изменения в результате оптимизации на детальную электронную модель сколь угодно сложного изделия.

Использование различных технологий при разработке высокосложных изделий. Рассмотрим возможные схемы и комбинации при применении указанных технологий с учётом особенностей проектировании разработки и производства высокотехнологичных (сложных) изделий машиностроения. Здесь под сложными изделиями понимается как наукоёмкая многокомпонентная продукция, так и продукция, для производства которой требуются сложные технологические процессы.

Рисунок 4 – Последовательная реализация технологии а) восходящего и б)нисходящего проектирования высокотехнологичного изделия-системы

На рисунке 4, а представлена схема последовательной реализации технологии восходящего проектирования, на рисунке 4, б – последовательной реализации технологии нисходящего проектирования. Передача данных между этапами проектирования (как информационные связи, так и последовательные итерации проектных процедур) отображены сплошными линиями со стрелками, процесс согласования и доработки отражен пунктирными линиями.
Полностью избежать возвратов при выполнении проектных процедур в этих двух случаях не удаётся, поскольку этапы выполняются последовательно. Выбранные проектные решения могут быть проверены и реализованы в последующих этапах лишь через несколько итераций, когда и будет сделано заключение об их оптимальности.

На рисунке 5 показана схема реализации метода сквозного нисходящего и восходящего проектирования.

На рисунке 6 – схема реализация технологии параллельного нисходящего проектирования. Параллельное взаимодействие различных групп проектировщиков и разработчиков на рисунке отражает полный граф информационных связей между всеми этапами проектирования. Сам же смысловой порядок завершения проектных процедур остаётся последовательным, т.к.для каждого изделия требуется соблюдение некоторой последовательности прохождения маршрута проектирования. Точнее было бы называть такое проектирование последовательно-параллельным. Однако будем пользоваться более часто употребляемым и более лаконичным термином – параллельное проектирование.
Что же касается применение объектной и WAVE-технологий, то при наличии соответствующего оборудования и программно-аппаратных средств их применение возможно и даже необходимо на нескольких или всех этапах проектирования и улучшит качество конечного сложного изделия.
Очевидно, что максимальное взаимодействие между различными этапами проектирования и отделами, выполняющими определённый вид работ, достигается при использовании технологии параллельного проектирования. А значит, при этом минимизируются возможные возвраты и доработки конечного изделия.

Рисунок 5 – Технология сквозного проектирования высокотехнологичного изделия-системы
а) восходящее проектирование

б) нисходящее проектирование

Рисунок 6 – Технология параллельного нисходящего проектирования высокотехнологичного изделия-системы

Остановимся теперь на принципах использования новых технологий проектирования в современных CAD/CAM/CAE/PDM-системах. На сегодняшний день существует множество развивающихся универсальных CAD/CAM/CAE/PDM-систем: Unigraphics [21], Pro/Engineer [23], I-DEAS Master Series [22], CATIA [18], SolidWorks [19], MSC/NASTRAN для Windows [14, 15], ANSYS [16], STAR-CD[17], UG/SOLID MODELING[20] и др.

В настоящее время важность проблем принятия технических и управленческих решений при проектировании высокотехнологичных изделий определяется: [1]

1. необходимостью решения задачи в реальном времени,

2. большим числом альтернативных вариантов решаемой задачи,

3. высокой сложностью каждого из вариантов принимаемых решений,

4. взаимозависимостью различных решений,

5. последствий и высокой стоимостью исправления проектных ошибок.

Организационно требуется обеспечить эффективное выполнение проектных работ, оформление которых и представление являются очень многоплановыми. К этому направлению относятся:

1. Создание технической базы для применения современных программных средств при проектировании, включающей современные компьютеры, высокоскоростную локальную компьютерную сеть с управляющими серверами, серверы накопления, обмена, хранения информации (справочной, нормативной, текущей, архивной и т.п.), быстродействующие устройства ввода и вывода информации, соответствующее системное программное обеспечение.

2. Организация эффективного информационного обеспечения процесса проектирования.

3. Эффективное управление процессом проектирования с использованием имеющихся технических, программных и информационных ресурсов.

4. Обучение проектировщиков методам и средствам компьютерного проектирования, новым информационным технологиям, возможностям применяемого и перспективного технического и программного обеспечения, методическое обеспечение дальнейшего развития информационных технологий.

5. Создание единого информационного пространства проектной организации, единой программной среды, соответствующей видам и объемам разрабатываемой и используемой информации.
Достижение такого уровня функциональности является задачей каждой современной системы автоматизированного проектирования технологической подготовки производства и инженерного анализа высшего уровня, а также системы управления проектом.

Перечислим те свойства, которыми должна обладать современная CAD/CAM/CAE/PDM-система, и новейшие технологии, которые должны быть при этом использованы. Все они частично или полностью реализованы в названных выше системах.

1) Способность CAD/CAM/CAE/PDM-системы быть полной, т.е. охватывать все этапы проектирования и весь жизненный цикл изделия, воплощать концепцию проектирования как непрерывной цепочки взаимосвязанных и взаимозависимых процессов проектирования.

Для этого, например в Unigraphics используются мастер-процессы (Wizard). Отталкиваясь от единой мастер-модели спроектированного изделия, работая с определенным набором программных модулей системы, используя соответствующий Wizard на одном рабочем месте, инженер-проектировщик последовательно проходит все этапы жизненного цикла изделия: от получения задания, непосредственного проектирования конструкции в целом и рабочих частей оснастки до анализа конструкции в целом и отдельных её деталей и получения управляющих программ для ЧПУ-обработки.

Система SolidWorks, сертифицированная на соответствие требованиям CALS-технологий [5], позволяет также осуществлять поддержку полного жизненного цикла изделия, включая создание интерактивной документации на изделие и обеспечение обмена данными с другими системами.

2) Обеспечение параллельной работы группы специалистов в режиме реального времени над совместным проектом, оптимальное использование Internet- и Intranet-технологий. Интегрированная система управления данными Data Management и модуль Master Assembly (I-DEAS Master Series) обеспечивает параллельную работу группы пользователей – заинтересованные разработчики имеют доступ к конструкции узла посредством стандартной библиотеки и возможностей управления данными. Информация у каждого из пользователей корректируется с учетом изменений, вносимых другими разработчиками. Имеется активная система уведомлений по стандартной электронной почте для информирования членов группы об изменениях состояния и создании новых версий объектов.

Все групповые работы в Pro/Engineer ведутся под руководством системы управления проектом Pro/PDM, реализуя технологию параллельного проектирования основного изделия. Для этого поддерживается система привилегий для каждого пользователя и определяется его рабочая зона (work area) - область проекта, откуда он может брать информацию. Pro/PDM координирует согласование и интеграцию совместных модификаций, гарантируя сохранение единства файлов и непротиворечивость базы данных.

В системе Unigraphics используется инженерная технология WAVE и разрабатывается программный продукт DesignKnet, способный обеспечить работу над совместным проектом в режиме реального времени.

3) Реализация гибкой параметризации данных и их доступность в любой момент для различного вида модификаций.
Все модели, создаваемые практически в каждой CAD/CAM/CAE/PDM-системе, являются автоматически параметризованными. Существут два вида параметризации – жёстко привязанная к порядку построения геометрии (Pro/Engineer и MSC/NASTRAN для Windows), и гибкая, позволяющая в любой момент времени переопределять связи, изменять порядок создания элементов в уже построенной модели (UG/SOLID MODELING, I-DEAS Master Series). Иногда допускается использование обоих видов параметризации (Unigraphics).

4) Поддержка полной ассоциативности всех прикладных модулей системы для обеспечения возможности гибкого управления версиями объектов и конфигурациями, а также управления процессом проведения вносимых изменений в проект.

Полная двунаправленная ассоциативность подразумевает свойство систем автоматизированного проектирования автоматически отслеживать любые изменения в рамках проекта, сделанные в каком угодно месте большого комплексного проекта на любой стадии его готовности. Например, полная ассоциативная связь чертежа с геометрической моделью в UG/SOLID MODELING позволяет всегда точно отслеживать их взаимоизменения.

Использование вариационных технологий в I-DEAS Master Series позволяют вносить изменения в процессе проектирования и обеспечить автоматический контроль всех вводимых данных согласно имеющейся в базах информации. Создание отчетов в Pro/PDM позволяет проследить полную историю модификации моделей и предсказать, как изменение объекта может отразиться на соответствующей информации по изделию (чертежи, данные по механообработке).

5) Обеспечение целостности проектных данных, которая не допускает существования несогласованных копий данных при их параллельной обработке.

Все данные, необходимые для процесса разработки механических деталей и сборок, хранятся, как правило, в единой электронной информационной модели (мастер-модели), с которой работают все модули системы. Эта модель называется по-разному и включает различные характеристики: технические и нетехнические данные. Использование единой информационной модели обеспечивает целостность данных и даёт основу для параллельного проектирования. Изменения, вносимые в модель детали, отражаются во всех связанных с ней приложениях. Такие модели используются в I-DEAS Master Series, Pro/Enginer, UG/SOLID MODELING, Unigraphics и др. системах.

6) Использование интеллектуальных средств для управления внутренней базой знаний, единой для всех приложений системы. Интеллектуальные элементы могут быть переопределены и переупорядочены при сохранении их взаимосвязи друг с другом на основе полной ассоциативности продукта. Это позволяет автоматически передавать по проекту все вносимые изменения, независимо от времени и места их появления.

Например, модуль Generative Machining и база знаний системы I-DEAS Master Series предоставляет интеллектуальные средства создания управляющих программ для станков с ЧПУ. Использование встроенной базы знаний помогает выбрать разумную стратегию и тактику обработки деталей.

Pro/Engineer обладает интелектуальной библиотекой конструкторских операций, которая может пополняться, что дает практически неограниченные возможности при адаптации под специфические задачи.

В системе Unigraphics развивается интеллектуальной базы знаний KBE (Knowledge Based Engineering) для создания баз знаний об объекте и процессах, связанных с его изготовлением.

7) Использование среды параллельного проектирования, сокращая таким образом сроки и снижая стоимость разработки изделия (при необходимости позволять изменять технологию проектирования отдельных элементов).

Например, в пакете I-DEAS Master Series существует возможность совместить этапы проектирования: имеются средства составления чертежной документации изделий (модуль I-DEAS Drafting) до полного окончания описания геометрии изделия.

Во многих системах (UG/SOLID MODELING, I-DEAS Master Series) существует возможность использовать технологии восходящего и нисходящего проектирования отдельных узлов. В некоторых случаях проектирование узла может начинаться при отсутствии или неполном наборе данных по геометрии отдельных подузлов. Архитектура систем дает возможность создать сборку любой глубины вложенности, состоящую из неограниченного количества компонент.

Система SolidWorks служит основой для построения интегрированного комплекса автоматизации предприятия и позволяет осуществить сквозной процесс проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения.

8) Наличие библиотек стандартных элементов, что позволит облегчить труд конструкторов.

Например, в I-DEAS Master Series имеются встроенные базы данных материалов и существуют возможности определения характерных элементов и создания каталогов стандартных конструкций и производственных деталей, специфических для каждого конкретного предприятия или отрасли.

9) Применение объектно-ориентированной технологии проектирования.
Большинство систем поддерживают работу с единой информационной моделью (см.выше). Она имеет свои характеристики (геометрические, топологические, вариационные размеры, состояние поверхностей, допуски и свойства материалов, чертежи, результаты моделирования и испытаний, информацию о механической обработке, иерархию сборки и взаимосвязи между деталями, служебная информация). Допускаются определённые операции над моделью, как и над любым другим объектом. Эти операции синхронизированы, упорядочены и при этом сохраняется целостность объекта, все его изменения одновременно становятся доступны всем исполнителям, выполняющим различные этапы проектных работ. Кроме того в отдельных подсистемах и модулях допускается использование и других объектов: например, в системе Pro/Engineer объектами являются так называемые конструктивные элементы – фичерсы.

10) Возможность проводить тестирование конструкций на ранних этапах проектирования, вносить изменения в предыдущие этапы проектных процедур и устанавливать более эффективную связь с различными видами проектной и расчетной деятельности.

Примером могут служить испытательные приложения I-DEAS Master Series. Вносимые после испытаний изменения автоматически через главную модель учитываются всей системой. Средства анализа функционирования механических узлов позволяют на ранних стадиях проектирования провести оценку качества создаваемых изделий.

11) Наличие гибкого графического интерфейса трехмерного моделирования, который расширяет возможности по интеграции промышленного предприятия, обеспечивая поддержку концепцию единой среды разработки изделия и доступа ко всем данным.
Например, система STAR-CD использует процедуру т.н. «скользящих сеток».

В программных комплексах I-DEAS Master Series на многих платформах поддерживается полный набор средств трехмерной визуализации, графические функции реализованы на аппаратном уровне, что повышает скорость вывода изображений. Система предвосхищает возможные действия пользователя, что позволяет с помощью поточной системы команд выполнять необходимые операции непосредственно на геометрической модели, не обращаясь к основному меню и наборам пиктограмм.

Совместно с Unigraphics разрабатывается система визуализации ProductVision – облегченный вариант передачи и обработки графических данных, свободно сопрягаемая с разными CAD-системами (Unigraphics, Solid Edge, CATIA, IDEAS, Pro/Engeneer).

12) CAD/CAM/CAE/PDM-система должна обладать свойством многоплатформенности (независимости от аппаратного обеспечения), позволяющим использовать CAD/CAM/CAE/PDM-систему в сочетании со всеми популярными аппаратными и программными платформами;

Например, система CATIA версии 5 работает как в среде UNIX, так и в среде Windows и опирается на современные стандарты STEP, JAVA, CORBA и OLE. Формат и структура производимых данных при этом не имеют различий.
Открытая архитектура системы I-DEAS Master Series обеспечивает возможность работы на различных компьютерных платформах: Sun, IBM, DEC, SGI, wintel и в гетерогенных сетях.

Средства Pro/Engineer предоставляют прикладной программный интерфейс к любой базе данных, поддерживающей SQL, а Pro/PDM может использоваться в сочетании с СУБД Oracle и со всеми популярными аппаратными платформами.

13) Cпособность управления гетерогенными данными (любого типа) об изделии для ускорения и упрощения доступа к ним, что позволяет облегчить обмен данными с другими CAD/CAM/CAE/PDM-системами или пользовательскими приложениями.

Например, препроцессор системы ANSYS и MSC/NASTRAN позволяет импортировать готовые геометрические модели из любой другой CAD-системы и производить перетрансляцию данных в геометрический формат ANSYS (MSC/NASTRAN). MSC/NASTRAN для Windows имеет прямой интерфейс с системой SolidWorks и может работать с готовыми конечноэлементными моделями, которые были созданы с помощью других систем инженерных расчётов и затем переданы в MSC/NASTRAN.

Специальные трансляторы, входящие в состав программного комплекса I-DEAS Master Series, обеспечивают преобразование чертежных и конструкторских данных из форматов I-DEAS в форматы IGES, DXF, VDA-FS, SET, STEP и обратно. I-DEAS Master Series имеют интерфейсы к расчетным системам ABAQUS, ANSYS и NASTRAN. Кроме того, пользователи имеют возможность подключения к I-DEAS своих собственных задач, для этого используется либо универсальный I-DEAS файл формата ASCII, либо интерфейсы прикладного программирования I-DEAS Open DATA и I-DEAS Open Link.

14) Наличие средств настройки или перерепрограммирования (допрограммирования) системы под конечного пользователя или задачу.
SolidWorks предоставляет возможность построения законченного комплекса автоматизации конструкторских и технологических работ, оптимизируя его состав и функциональность в соответствии с решаемыми задачами и финансовыми возможностями предприятия. Этот эффект достигнут благодаря включению в базовый модуль специальных API-функций для программирования прикладных задач. В результате, во многих популярных прикладных системах появились средства прямого доступа к моделям SolidWorks. Более того, специально для SolidWorks было создано большое число модулей, работающих непосредственно в его среде.

15) Cпособность к адаптации под специфические национальные, языковые и другие требования стандартизации различных стран (применительно к Российским условиям это – требования позволять создавать чертежи в соответствии с ЕСКД, иметь полную русскую локализацию, описание и обучающую программу на русском языке).

Система SolidWorks, например, полностью русифицирована. Все методические пособия и руководство пользователя SolidWorks, а также меню и пользовательский интерфейс реализованы на русском языке во всех версиях. SolidWorks полностью поддерживает стандарты ЕСКД в части оформления конструкторской документации.