Počítačem podporovaný design (CAD) zahrnuje vytváření počítačových modelů definovaných geometrickými parametry. Tyto modely se na monitoru počítače obvykle zobrazují jako trojrozměrné znázornění součásti nebo systému součástí, které lze snadno změnit změnou příslušných parametrů. Systémy CAD umožňují návrhářům prohlížet objekty pod širokou škálou reprezentací a tyto objekty testovat simulací skutečných podmínek.
Počítačem podporovaná výroba (CAM) využívá data geometrického návrhu k řízení automatizovaných strojů. CAM systémy jsou spojeny s systémy počítačového numerického řízení (CNC) nebo přímého numerického řízení (DNC). Tyto systémy se liší od starších forem numerického řízení (NC) tím, že geometrická data jsou kódována mechanicky. Jelikož CAD i CAM používají počítačové metody pro kódování geometrických dat, je možné, aby byly procesy návrhu a výroby vysoce integrovány. Počítačem podporované konstrukční a výrobní systémy se běžně označují jako CAD / CAM.
PŮVODY CAD / CAM
CAD měl svůj původ ve třech samostatných zdrojích, které také slouží ke zvýraznění základních operací, které CAD systémy poskytují. První zdroj CAD byl výsledkem pokusů o automatizaci procesu navrhování. Tento vývoj byl průkopníkem General Motors Research Laboratories na počátku 60. let. Jednou z důležitých výhod časově úsporného modelování počítače oproti tradičním metodám kreslení je, že první lze rychle opravit nebo manipulovat změnou parametrů modelu. Druhým zdrojem CAD bylo testování návrhů pomocí simulace. Použití počítačového modelování k testování produktů bylo průkopníkem v high-tech průmyslových odvětvích, jako je letecký a polovodičový průmysl. Třetím zdrojem vývoje CAD bylo úsilí o usnadnění přechodu z procesu návrhu do výrobního procesu pomocí technologií číslicového řízení (NC), které se do poloviny šedesátých let těšily širokému použití v mnoha aplikacích. Byl to tento zdroj, který vyústil ve spojení mezi CAD a CAM. Jedním z nejdůležitějších trendů v technologiích CAD / CAM je stále užší integrace mezi fázemi návrhu a výroby výrobních procesů založených na CAD / CAM.
Vývoj CAD a CAM a zejména propojení mezi těmito dvěma překonalo tradiční NC nedostatky v nákladech, snadném použití a rychlosti tím, že umožnilo provedení a výrobu dílu pomocí stejného systému kódování geometrických dat. Tato inovace výrazně zkrátila dobu mezi návrhem a výrobou a výrazně rozšířila rozsah výrobních procesů, pro které bylo možné automatizované stroje ekonomicky využívat. Stejně důležité je, že CAD / CAM poskytl konstruktérovi mnohem přímější kontrolu nad výrobním procesem a vytvořil tak možnost zcela integrovaného procesu návrhu a výroby.
Rychlý růst v používání technologií CAD / CAM po začátku 70. let byl umožněn vývojem sériově vyráběných křemíkových čipů a mikroprocesoru, což vedlo k dostupnějším počítačům. Vzhledem k tomu, že cena počítačů nadále klesala a zlepšoval se jejich výpočetní výkon, rozšířilo se používání CAD / CAM z velkých firem využívajících techniky hromadné výroby ve velkém na firmy všech velikostí. Rozšířil se také rozsah operací, na které byl aplikován CAD / CAM. Kromě tvarování dílů tradičními procesy obráběcích strojů, jako je lisování, vrtání, frézování a broušení, CAD / CAM začaly být využívány firmami zabývajícími se výrobou spotřební elektroniky, elektronických součástek, lisovaných plastů a mnoha dalších produktů . Počítače se také používají k řízení řady výrobních procesů (například chemického zpracování), které nejsou striktně definovány jako CAM, protože kontrolní data nejsou založena na geometrických parametrech.
Pomocí CAD je možné simulovat pohyb součásti výrobním procesem ve třech rozměrech. Tento proces může simulovat rychlosti posuvu, úhly a rychlosti obráběcích strojů, polohu upínacích svorek dílů, stejně jako rozsah a další omezení omezující provoz stroje. Pokračující vývoj simulace různých výrobních procesů je jedním z klíčových prostředků, kterými se CAD a CAM systémy stále více integrují. Systémy CAD / CAM také usnadňují komunikaci mezi osobami zapojenými do návrhu, výroby a dalších procesů. To je zvláště důležité, když jedna firma uzavře smlouvu s jinou, aby buď navrhla nebo vyrobila součást.
VÝHODY A NEVÝHODY
Modelování pomocí systémů CAD nabízí řadu výhod oproti tradičním metodám kreslení, které používají pravítka, čtverce a kompasy. Například vzory lze měnit bez mazání a překreslování. Systémy CAD také nabízejí funkce „zoomu“ analogické s objektivem fotoaparátu, přičemž návrhář může zvětšit určité prvky modelu, aby usnadnil kontrolu. Počítačové modely jsou obvykle trojrozměrné a lze je otáčet na libovolné ose, stejně jako je možné otáčet skutečný trojrozměrný model v ruce, což umožňuje návrháři získat plnější smysl pro objekt. CAD systémy se také hodí k modelování výřezů výkresů, ve kterých je odhalen vnitřní tvar dílu, a k ilustraci prostorových vztahů mezi systémem dílů.
Pro pochopení CAD je také užitečné pochopit, co CAD nemůže dělat. Systémy CAD nemají prostředky k pochopení skutečných konceptů, jako je povaha navrhovaného objektu nebo funkce, které bude objekt sloužit. Systémy CAD fungují podle své schopnosti kodifikovat geometrické koncepty. Proces návrhu pomocí CAD tedy zahrnuje přenos návrhářské myšlenky do formálního geometrického modelu. Úsilí vyvinout počítačovou „umělou inteligenci“ (AI) se zatím nepodařilo proniknout za hranice mechanické - reprezentované geometrickým (na pravidlech založeném) modelování.
Další omezení CAD jsou řešena výzkumem a vývojem v oblasti expertních systémů. Toto pole je odvozeno z výzkumu provedeného v AI. Jeden příklad expertního systému zahrnuje začlenění informací o povaze materiálů - jejich hmotnosti, pevnosti v tahu, pružnosti atd. - do CAD softwaru. Zahrnutím těchto a dalších informací by systém CAD mohl „vědět“, co ví odborný inženýr, když tento inženýr vytvoří návrh. Systém by pak mohl napodobit myšlenkový vzor inženýra a skutečně „vytvořit“ více designu. Expertní systémy mohou zahrnovat implementaci abstraktnějších principů, jako je povaha gravitace a tření, nebo funkce a vztah běžně používaných dílů, jako jsou páky nebo matice a šrouby. Expertní systémy mohou také změnit způsob ukládání a načítání dat v systémech CAD / CAM a nahradit hierarchický systém takovým, který nabízí větší flexibilitu. Všechny takové futuristické koncepty však do značné míry závisí na našich schopnostech analyzovat lidské rozhodovací procesy a pokud možno je překládat do mechanických ekvivalentů.
Jednou z klíčových oblastí vývoje v CAD technologiích je simulace výkonu. Mezi nejběžnější typy simulace patří testování reakce na napětí a modelování procesu, při kterém může být součást vyrobena, nebo dynamické vztahy mezi systémem součástí. V zátěžových testech jsou povrchy modelu zobrazeny mřížkou nebo sítí, které se deformují, protože součást je vystavena simulovanému fyzickému nebo tepelnému namáhání. Dynamické testy fungují jako doplněk nebo náhrada za vytváření funkčních prototypů. Snadnost, s jakou lze změnit specifikace dílu, usnadňuje vývoj optimální dynamické účinnosti, a to jak z hlediska fungování systému dílů, tak i výroby kteréhokoli daného dílu. Simulace se také používá v automatizaci elektronického návrhu, kdy simulovaný tok proudu obvodem umožňuje rychlé testování různých konfigurací komponent.
Procesy návrhu a výroby jsou v určitém smyslu koncepčně oddělitelné. Proces návrhu však musí být proveden s pochopením podstaty výrobního procesu. Je například nutné, aby konstruktér znal vlastnosti materiálů, z nichž by se součást mohla vyrábět, různé techniky, kterými by se součást mohla tvarovat, a rozsah výroby, který je ekonomicky životaschopný. Koncepční překrývání mezi designem a výrobou naznačuje potenciální výhody CAD a CAM a důvod, proč jsou obecně považovány společně za systém.
Nedávný technický vývoj zásadním způsobem ovlivnil užitečnost systémů CAD / CAM. Například neustále rostoucí výpočetní výkon osobních počítačů jim dal životaschopnost jako prostředku pro CAD / CAM aplikace. Dalším důležitým trendem je směřování k zavedení jediného standardu CAD-CAM, aby bylo možné vyměňovat různé datové balíčky bez zpoždění výroby a dodání, zbytečných revizí designu a dalších problémů, které nadále vyvracejí některé iniciativy CAD-CAM. Nakonec se software CAD-CAM nadále vyvíjí v oblastech, jako je vizuální reprezentace a integrace modelových a testovacích aplikací.
PŘÍPAD PRO CAS A CAS / CAM
Koncepčně a funkčně paralelní vývoj s CAD / CAM je CAS nebo CASE, počítačově podporované softwarové inženýrství. Jak definuje SearchSMB.com ve svém článku „PŘÍPAD“, „PŘÍPAD“ the je použití metody podporované počítačem k organizaci a řízení vývoje softwaru, zejména u velkých a složitých projektů zahrnujících mnoho softwarových komponent a lidí. “ CASE sahá do 70. let, kdy počítačové společnosti začaly aplikovat koncepty ze zkušeností CAD / CAM k zavedení větší disciplíny do procesu vývoje softwaru.
Další zkratkou inspirovanou všudypřítomnou přítomností CAD / CAM ve výrobním sektoru je CAS / CAM. Tato fráze znamená počítačově podporovaný prodej / počítačově podporovaný marketingový software. V případě CASE i CAS / CAM je jádrem těchto technologií integrace pracovních toků a aplikace osvědčených pravidel na opakující se proces.
BIBLIOGRAFIE
Ames, Benjamin B. „Jak to CAD usnadňuje.“ Novinky v designu . 19. června 2000.
„CAD software funguje se symboly ze stránky CADDetails.com.“ Síť s novými produkty . 11. ledna 2006.
'PŘÍPAD.' SearchSMB.com. K dispozici na adrese http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html. Citováno dne 27. ledna 2006.
Christman, Alan. „Technologické trendy v CAM softwaru.“ Moderní dílna . Prosinec 2005.
Leondes, Cornelius, ed. „Počítačem podporovaný design, inženýrství a výroba.“ Sv. 5 z Návrh výrobních systémů . CRC Press, 2001.
je steven r mcqueen gay
'Co myslíš?' Strojírenství - CIME . Listopadu 2005.
