книги / Основы САПР. CAD CAM CAE

2.2. Конфигурация аппаратных средств

Графические устройства, описанные в предыдущем разделе, редко используются

поодиночке. Чаще всего они объединяются в I<ластер того или иного рода, рас­ считанный на обслуживание множества пользователей. Существует три основ­

ных варианта конфигурации такого кластера.

Первая конфигурация состоит из мейнфрейма (mainfгame) и множества гра­ фических устройств (рис. 2.12). Графические устр01'kтва подключаются к мейн­ фрейму точно так же, как алфавитно-цифровые терминалы в обычных вычис­

лительных центрах. К нему же подключаются и устройства вывода, такие как принтеры и плоттеры. Поскольку такая конфигурация может рассматриваться как естественное расширение существующей вычислительной среды, она с го­

товностыо принималась большинством крупных компаний, у которых уже были

мейнфреймы. Этот подход до сих пор используется производителями автомо­

билей и кораблей, у которых имеются огромные базы данных, обрабатываемые

централизованно. Однако он обладает некоторыыи недостатками. Он требует

больших начальных вложений в аппарю;ное н программное обеспечение, да и

обслужнвание эксплуатируемой системы тоже стоит недешево. Обслуживание

мейнфрейма всегда включает в себя расширение системной' памяти и жесткого

диска, что для мейнфрейма обходится гораздо дороже, чем для небольших ком­ пыотеров. Более того, обновление операционной системы тоже оказывается не­ простой задачеi:'J. Программы CAD/CAM/CAE требуют довольно частой замены в связи с выходом новых, гораздо более мощных версий и альтернатив, а также

из-за ошибок при первичноы выборе программнаго обеспечения. Программы

CAD/CAM/CAE для ыейнфреймов стоят намного дороже, чем аналогичные

программы для меньших компьютеров. Еще одним серьезным недостатком цен­

трализованных вычислений является нестабильность времени отклика системы. В конфигурации с мейнфреймом приложения пользователей, относящиеся к разным графическим устройствам, конкурируют друг с другом за вычислитель­

ные ресурсы меiiнфрейма. Поэтому время отклика для любого конкретного гра­

фического устройства зависит от того, какие задачи были запущены с другого устройства. Иногда время отклика может быть слишком большим для интерак­

тивной работы с графикой, особенно когда другие пользователи решают слож­

ные вычислительные задачи, например проводят анализ методом конечных эле­

ментов.

Плопер

Рис. 2.12. Мейнфрейм с графическими устройствами

Вторая конфигурация состоит из автоматизированных рабочих мест проекти­ ровщика (рабочих станций - workstatioвs), объединенных в сеть (рис. 2.13). К той же сети подключаются устройства вывода - плоттеры и принтеры. Рабо­ чая станция - это графическое устройство с собственными вычислительными

ресурсами. Такой подход в настоящее время используется очень широко, потому

что в области технологий изготовления рабочих станций прогресс идет огромны­ ми темпами, да и вообще имеется тенденция к распределению вычислений. Про­ изводительность рабочих станций удваивается каждый год при сохранении их цены. Данный подход обладает и другими преимуществами~ Пользователь мо­ жет работать с любой станцией сети, выбирая ее в соответствии со своей задачей, причем системные ресурсы не будут зависеть от задач других пользователей. Еще одно преимущества - отсутствие необходимости в крупных первичных вложе­ ниях. Количество рабочих станций и программных пакетов может увеличивать­ ся постепенно, по мере роста потребности в ресурсах CAD/CAM/CAE. Это очень выгодно, потому что стоимость оборудования постоянно падает.

Плоттер

Рис. 2.1 3. Рабочие станции, объединенные в сеть

Третья конфигурация аналогична второй за тем исключением, что вместо рабо­

чих станций исnользуются переовальные компьютеры с операционными систе­

мами Windows 95 и NT. Конфигурации на базе переанальных компьютеров по­ пулярны в небольших компаниях, особенно если выпускаемые nродукты состоят из небольшого количества деталей ограниченной сложности, а также в компани­

ях, использующих системы CAD/CAM/CAE главным образом для построения

чертежей. По мере тоrо как различие между переанальными компьютерами и ра­

бочими станциями сглаживается, стирается и различие между вторым и третьим

типами конфигурации.

2.3. Программные компоненты

Согласно определению, данному в главе 1, любая программа, используемая в жизненном цикле продукта для сокращения времени и стоимости разработки проДукта, а также для повышения его качества, может быть отнесена к классу CAD/CAM/CAE. В основе лежат программы CAD, позволяютис конструктору

создавать формы и манипулировать ими на мониторе в интерактивном режиме,

сохраняя результаты в базе данных. Однако в прющипе любая ирограмма, об­

легчающая процесс разработки, может быть названа программоl1 CAD. Напри­

мер, специализнрованнос приложение, предназначенное для автоматизации про­

ектирования конкретноii детали или механизма, также считается приложеннем

CAD. В качестnе примера приведем пример чертежа механизма (рис. 2.14, а),

...

б

в

Рис. 2.14. Пример использования системы автоматизированной разработки чертежей (благодаря любезности Autodesk; чертежи построены в системе AutoCAD Release 13)

48 Глава 2. Компоненты САПР

PowerMILL- зарегистрированная торговая марка Delcam International Inc. Pro/ENGINEER- зарегистрированная торговая марка Parametric Technology Corp. SolidDesigner- зарегистрированная торговая марка Hewlett-Packard Company. Solid Edge - зарегистрированная торговая марка Intergraph Corporation. SolidWorks - зарегистрированная торговая марка SolidWorks Corporation.

VERICUТзарегистрированная торговая марка CGТech.

VersaCAD -зарегистрированная торговая марка T&W Systems, Inc.

Unigraphics - Unigraphics Solutions, Inc.

2.4. САПР на базе Windows

Когда рынок программнога обеспечения CAD/CAM/CAE достиг зрелости, си­

туация на нем радикально изменилась. Инженеры и производители свыклись с

тем, что им нужно нечто большее, нежели просто средства построения двумер­ ных чертежей. Они давно ждали появления гибких систем построения трехмер­ ных чертежей, которые могли бы использоваться на всех этапах, от проектирования

до производства. До недавних пор промышленные приложения доминировали на

рынке традиционных средств CAD высшего класса. К счастью, переанальные ком­

пьютеры со временем стали невероятно быстрыми и мощными, а многие разра­ ботчики программнаго обеспечения начали выпускать хорошие программные про­

дукты, использующие преимущества превосходной графической среды Microsoft Windows 95 и NT. Первые программные продукты этой категории были выпуще­ ны в 1995 г., а первые версии большинства продуктов датированы 1996 г.

Все новые продукты обладали следующими общими особенностями. Во-первых,

они разрабатывались с максимальным использованием функций Windows 95 и Windows NT, и потому их интерфейсы получались схожими с интерфейсами других программ Microsoft. Фактически эти программы были похожи на другие продукты Microsoft для автоматизации конторского труда, поэтому пользовате­

ли чувствовали себя комфортно в знакомой среде и быстро осваивали их. Кроме

того, новые программы поддерживали фуикцuu виедреиия u связываиия обьектов

( Object Linking and Embedding - OLE), характерные для офисных пакетов Micro-

soft. Таким образом, любое изображение трехмерной детали или устройства, соз-

'

данное в пакете геометрического моделирования, может использоваться другими

программами Microsoft. Представьте, насколько удобна эта возможность при

подготовке пользовательской документации. Вы просто копируете трехмерное представление деталей из системы CAD и вставляете его в нужное место тексто­

вого файла, созданного и редактируемого в текстовом процессоре. В настоящее

время эта функция OLE расширяется с целью включения поддержки трехмер­

ных данных1 , что значительно облегчит передачу данных между разными систе­

мами CAD.

Во-вторых, в новых системах использовался компонентный подход, согласно ко­ торому важнейшие компоненты программнога обеспечения выбираются из до-

1 Новая возможность называется OLE for Design & Manufacturing - OLE для nроекти­

рования и nроизводства.

после чего он сможет изменять форму, варьируя эти размеры. Такая функция

системы называется моделuроваиuем по размерам (dimension-driven modeling).

Это означает, что геометрия определяется размерами детали и может быть легко

изменена переопределением этих размеров. В таких системах пользователь мо­

жет также указывать отношения между размерами, которые будут сохраняться

при изменении самих размеров. Это один из механизмов, позволяющих сохра­

нить идеи разработчика в конечном продукте. Однако задать все ограничения, определяющие геометрию, может быть достаточно затруднительно, особенно для

сложной детали. В таких ситуациях системам, поддерживающим параметриче­

ское и вариационное моделирование, требуются дополнительные сведения для

проектирования.

Наконец, в системы встраивается поддержка совместного проектирования через

Интернет. Эта поддержка позволяет удаленным пользователям работать над

одной и той же деталью, имея перед глазами ее модель на своих экранах. Разра­

ботчики могут также проверять проект в цело!\!, сравнивая свои детали с деталя­ ми других разработчиков. Для того чтобы воспользоваться этой возможностью,

нужно как минимум описать деталь в формате VRML. В прилоЖении М сравни­

ваются возможности систем CAD для Windows.

Вопросы и задачи

1. Перечислите компоненты графического устройства и объясните назначение

каждого из них.

2. Объясните, почему необходимо обновление экрана векторного или растрово­

го графического устройства.

3.Объясните, каким образом в векторных устройствах реализуется анимация.

4.Объясните, почему независимо от сложности растрового изображения оно не

мерцает на растровом устройстве.

5.Сколько цветов можно одновременно отобразить на растровом графическом

устройстве с 12-разрядными плоскостями (4-разрядные плоскости для крас­ ного, 4-разрядные для зеленого и 4-разрядные для синего)?

6.Перечислите преимущества аппаратной конфигурации, состоящей из объеди-

ненных в сеть рабочих станций.

7.Перечислите доступные вам программы для построения двумерных чертежей.

8.Перечислите доступные вам системы геометрического моделирования.

9.Перечислите доступные вам системы САМ. Коротко опишите функции каж­

дого программнога продукта.

10. Перечислите доступные вам программы САЕ. Коротко опишите функции ка­

ждого программнаго продукта.