CALS-технологии

Современные CAE-системы для компьютерного моделирования

Лекция 2

2.1 CALS-технологии

2.2 Современные САЕ-системы

2.2.1 ANSYS

2.2.2 MSC NASTRAN

2.2.3 LS-DYNA

2.2.4 ABAQUS

2.2.5 MSC Marc

2.2.6 CFX

2.2.7 Fluent

2.2.8 STAR-CD

2.2.9 ADAMS

2.3 Анализ динамики развития САЕ-систем

В конце восьмидесятых, начале девяностых годов прошлого столетия стал осуществляться массовый переход от освоения и при­менения языков программирования и операционных систем ЭВМ к внедрению проблемно ориентированных про­граммных систем и сред, создаваемых на базе по­следних достижений в компьютерном моделирова­нии, а также в пред­метных областях наук - механике, физике и т.д. По ус­тоявшейся терминологии наукоемкие программные системы относят к CAE-технологиям, составляющим естественно­научное ядро триады CAD-CAE-CAM-технологий в системе CALS-технологий.

Современный этап развития производства характеризуется сквозной автоматизацией всего жизненного цикла изделия. На практике это реализуется на основе использования компьютерных интегрированных производств.

Компьютерное интегрированное производство представляет собой сложную производственную систему, имеющую разветвленную структуру, обладающую развитыми функциями и взаимосвязями между подсистемами.

Система обеспечения функционирования компьютерного интегрированного производства определяется как совокупность взаимосвязанных автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую подготовку их производства и управление им.

Технологии комплексной компьютеризации сфер промышленного производства называют CALS-технологиями (Сomputer Аided Logistic Support – компьютерная поддержка процесса поставок).

Кроме термина САLS широкое распространение получили термины Product Life Сусlе Support (РLСS) или Рroduct Life Маnagement (РLМ) «поддержка жизненного цикла изделия» или «управление жизненным циклом изделия».

Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объёмы проектных работ, существенно облегчается решение проблем интеграции продукции в раз­личные системы, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации и т.п.

К основным аспектам, определяющим эффективность применения САLS-технологий относятся:

- компьютерная автоматизация, позволяющая повысить произ­водительность основных процессов и операций создания информации;

- информационная интеграция процессов, обеспечивающая со­вместное и многократное использование одних и тех же данных;

- переход к безбумажной организации процессов и применение новых моделей их организации.

При этом факторы, непо­средственно влияющие на экономические показатели производства, применяющего САLS-технологии:

- сокращение затрат и трудоёмкости процессов технической подготовки и освоения производства новых изделий;

- сокращение календарных сроков вывода новых конкуренто­способных изделий на рынок;

- сокращение доли брака и затрат, связанных с внесением изме­нений в конструкцию;

- увеличение объёмов продаж изделий, снабжённых электрон­ной технической документацией (в частности, эксплуатационной), в соответствии с требованиями международных стандартов;

- сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонты изделий, которые для сложной наукоёмкой продукции подчас равны или превышают затраты на её закупку.

Приведём некоторые количественные оценки эффективности внедрения САLS в промышленности США:

- прямое сокращение затрат на проектирование - 10... 30%;

- сокращение времени вывода новых изделий на рынок - 25...75%;

- сокращение доли брака -23... 73%;

- сокращение затрат на подготовку документации -до 70%;

- сокращение времени разработки изделий - 40... 60%.

CALS-технологии основаны на использование различных CAE/ CAD/ CAM /PDM-систем.

Первые из них называют системами расчётов и инженерного анализа или системами САЕ (Computer Aided Engineering).

Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design).

Проектирование технологических процессов составляет часть технологической подготовки производства и выполняется в системах САМ (Computer Aided Manufacturing).

Функции координации работы систем CAE/CAD/CAM, управления проектными данными и проектированием возложены на систему управления проектными данными PDM (Product Data Management).

Модули этих систем в рамках одного предприятия позволяют осуществлять управление проектом (PDM-системы), инженерные расчёты, анализ, моделирование и оптимизацию проектных решений (CAE-системы), проектирование деталей и сборочных единиц (CAD-системы), разработку технологических процессов, синтез управляющих программ для технологического оборудования с ЧПУ, моделирование процессов обработки (CAM-системы).

Функции CAD-систем в подразделяют на функ­ции двумерного и трёхмерного проектирования. К функциям 2D относят черчение, оформление конструкторской документации; к функциям 3D - получение трёхмерных геометрических моделей, мет­рические расчёты, реалистичную визуализацию, взаимное преобразо­вание 2D- и 3D-моделей. В ряде систем предусмотрено также выпол­нение процедур, называемых процедурами позиционирования, к ним относят компоновку и размещение оборудования.

Основные функции САМ-систем: разработка технологических процессов, синтез управляющих программ для технологического обо­рудования с ЧПУ, моделирование процессов обработки, в том числе построение траекторий относительного движения инструмента и заго­товки в процессе обработки, генерация постпроцессоров для конкрет­ных типов оборудования с ЧПУ, расчёт норм времени обработки.

Функции САЕ-систем довольно разнообразны, так как связаны с проектными процедурами анализа, моделирования, оптимизации проектных решений.