Развитие систем автоматизированного проектирования очень тесно связано с развитием тех задач, которые они призваны решать. Зависимость прямая - чем сложнее становятся задачи, тем более комплексными становятся решения. Можно сказать, эти процессы жёстко взаимосвязаны. Влияние систем проектирование на отрасль в целом можно охарактеризовать как значительное и положительное, поскольку в конечном итоге именно благодаря новым возможностям САПР удается наладить более эффективное и рентабельное производство.
Еще 15-20 лет назад основной целью создания ПО для проектировщиков было наладить автоматизированный выпуск чертежей, чтобы избавить специалистов от рутинной работы, связанной со стандартизацией и оформлением. Через некоторое время появились новые технологии - трехмерные. Они уже были ориентированы на облегчение непосредственно самого процесса проектирования: рассматривая 3D-модель, куда проще оценивать внешний вид изделия, искать коллизии и формировать сложные поверхности, чем на отдельных чертежах в различных разрезах и проекциях.
После начала распространения 3D появилась возможность проведения конечно-элементного анализа моделей, а также создания управляющих программ для станков с ЧПУ для обработки сложных 3D моделей. Заказчики стали накапливать массивы данных в электронном виде, которые можно обрабатывать и анализировать, использовать повторно. Так стали появляться первые "тяжелые" САПР. Первоначально они были не приспособлены для настольных компьютеров и работали исключительно на специализированных ЭВМ, но постепенно все стали поддерживать работу с ПК. К этому же периоду относится появление программ для управления проектами, которые сегодня известны как PDM. Их основными потребителями были предприятия со сложным производственным циклом, преимущественно относящиеся к оборонной и авиационной промышленности.
Такое развитие привело на сегодняшний день к тому, что те системы автоматизированного проектирования, которые когда-то создавались как "тяжелые", преимущественно стали нишевыми продуктами и используются для решения узкоспециальных и комплексных задач. А те САПР, которые изначально применялись для подготовки чертежей (как, например, AutoCAD), накопили дополнительную функциональность и позволяют решать весьма широкий спектр задач, которые стоят перед предприятием.
Сегодня одной из основных тенденций развития систем автоматизированного проектирования является применение технологии цифровых прототипов. Ее использование позволяет создавать и анализировать виртуальный объект, который вплоть до мелочей воспроизводит будущий физический аналог. Цифровой прототип предоставляет проектировщику значительный объем дополнительной информации, помимо визуальной. Это данные о материалах, результатах испытаний и особенностях функционирования изделия в определенных условиях, а также многое другое. К программам, использующим эту технологию (например, Autodesk Inventor) уже не вполне корректно применять термин "3D-проектирование". Иногда говорят даже о "4D-проектировании"
Этап назначения материалов в Showcase
Дальнейшее развитие САПР сегодня связано с новыми технологическими возможностями. Ярким примером могут служить "облачные" вычисления, использование которых стало возможным благодаря значительному росту компьютерных мощностей и пропускной способности интернет-каналов. Если раньше чертеж был и основным документом и носителем информации для цеха и производства, то сегодня все данные о проекте размещаются и обрабатываются в общем хранилище на сервере, доступ к которому может осуществляться не только с ПК, но и с мобильных устройств - коммуникаторов или планшетов.
У последних в области САПР весьма радужное будущее. Мобильные устройства в перспективе могут стать хорошей заменой бумаги, особенно если принять во внимание, что сам характер проектных данных тоже претерпел изменения - это отнюдь не только чертеж. Сюда включаются и 3D-модели: они более наглядны, информативны и их легче читать.
Однако развитие "облачных" технологий требует создания на предприятии соответствующей инфраструктуры. Возможно, поэтому в России, в отличие от Запада, где "облака" - актуальная тенденция, - они пока не получили должного развития. Среди других причин можно также назвать недостаточное развитие IT-инфраструктуры в регионах и опасение за безопасность данных и коммерческой тайны.
СПРАВКА
"Облачные" вычисления (англ. cloud computing) - технология распределенной обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как интернет сервис. Термин "Облако" используется как метафора, основанная на изображении Интернет на диаграмме компьютерной сети, или как образ сложной инфраструктуры, за которой скрываются все технические детали. Согласно документу IEEE, опубликованному в 2008 году, "Облачная обработка данных - это парадигма, в рамках которой информация постоянно хранится на серверах в интернете и временно кэшируется на клиентской стороне, например, на персональных компьютерах, игровых приставках, ноутбуках, смартфонах и т. д.".
Тем не менее, российские предприятия формируют информационные базы проектных решений. Современные САПР и PDM-системы позволяют обрабатывать накопленный массив данных, чтобы повысить процент взаимозаменяемых деталей или даже использовать элементы уже спроектированных конструкций, узлов и механизмов в новых изделиях. Это стало возможным благодаря тому, что те данные, которые раньше рассчитывались, фактически, на бумаге и калькуляторе, сегодня формируются программой автоматически в цифровом виде. Все эти зависимости можно описать и применить к новым проектам, 3D-моделям, цифровым прототипам, сборкам, для того чтобы они были более информативными и актуальными. С одной стороны это повышает качество проектирования изделия, что сказывается на цене всего проекта и его себестоимости. А с другой стороны это позволяет на начальных стадиях проектирования перебрать больше вариантов и возможностей для поиска оптимального решения.
Это означает, что в начале проектирования мы можем, во-первых, найти более экономный вариант, а во-вторых, избежать массы ошибок. Существует целый класс систем, которые позволяют проверять работу конструкторов и технологов - так называемые "чекеры". Они позволяют настроить правила и условия, на соответствие которым будет проанализирована модель. Это может быть проверка с технологической точки зрения: соответствует ли радиус скругления детали стандарту, принятому на предприятии, или совместима ли она сама с уже существующим оборудованием. Можно выполнить и проверку качества самой трехмерной геометрии: нет ли в модели разрывов, которые помешают ее обработке в других аналитических программах. Многие компании, занимающиеся внедрением, даже создают специальные библиотеки подобных правил.
Программа Autodesk Inventor
Однако предприятия, как правило, предпочитают использовать ограниченный набор вариантов создания геометрии - для того, чтобы можно было в дальнейшем легко их менять, редактировать, и вносить изменения. Сегодня это одно из ключевых требований к проектированию, так как при существующей процедуре все данные сначала должны формировать 3D-модель, и только потом попадать на чертеж. Это позволяет сохранять данные в актуальном состоянии и видеть проект в том состоянии, в котором он находится на производстве, а также иметь перед собой актуальную документацию. Наличие качественной документации и 3D-модели уже стало часто встречающимся требованием заказчиков, которые приобретают сложные технические изделия.
Это принципиально важно потому, что многие предприятия работают со своими зарубежными партнерами, которые требуют предоставления не только чертежей, спецификаций и описаний, но и трехмерной модели. Многие изделия требуют достаточно сложного обслуживания, а без полноценной информативной трехмерной модели оно сильно затруднено - с ее помощью можно создать инструкции, альбомы, которые позволяют описать все узлы изделия и операции обслуживания.
Технологии проектирования развиваются сообразно растущим возможностям техники и задачам, которые призваны решать САПР. При этом чем сложнее становятся программы, тем сложнее становятся новые задачи, для решения которых, в свою очередь, требуются еще более сложные продукты. Предприятия, которые находятся на острие этого прогресса, сегодня являются лидерами отрасли, но для этого им приходится создавать новую инфраструктуру и заново формировать рабочие процессы. Но даже те, кто не готов к столь глобальным переменам, но придерживаются выбранного темпа развития, получают значительные конкурентные преимущества в виде сокращения сроков и стоимости проекта и увеличения его качества и эффективности работ.
В качестве примера хочу привести телекоммуникационную и банковскую отрасли. В этих отраслях IT-технологии, программное обеспечение являются ключевым источником получения прибыли. Именно современные технологии позволяют развиваться этим секторам. Уверен, что промышленный сектор может не менее эффективно извлекать прибыль от использования современных технологий проектирования. Пожалуй, главным препятствием сейчас является время, которое необходимо на осознание того, где и как можно извлечь выгоду из использования современных технологий САПР. Над многими ещё довлеет стереотип "автоматизированной подготовки чертежей". А ведь эта задача уже давно не является основной для систем проектирования.