Дизайн cad что это
CAD-системы
CAD-система (сomputer-aided design компьютерная поддержка проектирования) – это система автоматизированного проектирования, предназначенная для выполнения проектных работ с применением компьютерной техники, а также позволяющая создавать конструкторскую и технологическую документацию на отдельные изделия, здания и сооружения.
Обычно, аббревиатура CAD считается стандартизированным англоязычным эквивалентом термина САПР. Однако понятие CAD не является полным эквивалентом САПР, как организационно-технической системы: так в ГОСТ 15971-90 это словосочетание приводится как стандартизированный англоязычный эквивалент термина «автоматизированное проектирование». Термин САПР на английский язык может также переводиться как CAD system, automated design system, CAE system.
В ряде зарубежных источников устанавливается определённая соподчиненность понятий CAD, CAE, CAM. Термин CAE определяется как наиболее общее понятие, включающее любое использование компьютерных технологий в инженерной деятельности, включая CAD и CAM. Для обозначений всего спектра различных технологий автоматизации с помощью компьютера, в том числе средств САПР, используется термин CAx (англ. computer-aided technologies).
Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, за счет автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства. Так, благодаря САПР, удается добиться:
— сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;
— сокращения сроков проектирования;
— сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
— повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
— сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.
В качестве входной информации САПР использует технические знания специалистов, которые вводят проектные требования, уточняют результаты, проверяют полученную конструкцию, изменяют ее и т.д.
Система автоматизированного проектирования реализуется в виде комплекса прикладных программ, обеспечивающих проектирование, черчение, трехмерное моделирование конструкций, плоских либо объемных деталей.
Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т.д.).
Классификация САПР по ГОСТ 23501.108-85:
— тип /разновидность объекта проектирования
— сложность объекта проектирования
— уровень автоматизации проектирования
— комплексность автоматизации проектирования
— характер выпускаемых документов
— количество выпускаемых документов
— количество уровней в структуре технического обеспечения
Классификация САПР (или подсистемы САПР) по целевому назначению:
— CAD (англ. computer-aided design/drafting) — средства автоматизированного проектирования, в контексте указанной классификации термин обозначает средства САПР, предназначенные для автоматизации двумерного и/или трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской и/или технологической документации, и САПР общего назначения.
— CADD (англ. computer-aided design and drafting) — проектирование и создание чертежей.
— CAGD (англ. computer-aided geometric design) — геометрическое моделирование.
— CAE (англ. computer-aided engineering) — средства автоматизации инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов, осуществляют динамическое моделирование, проверку и оптимизацию изделий.
— CAA (англ. computer-aided analysis) — подкласс средств CAE, используемых для компьютерного анализа.
— CAM (англ. computer-aided manufacturing) — средства технологической подготовки производства изделий, обеспечивают автоматизацию программирования и управления оборудования с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем)). Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства.
— CAPP (англ. computer-aided process planning) — средства автоматизации планирования технологических процессов применяемые на стыке систем CAD и CAM.
Многие системы автоматизированного проектирования совмещают в себе решение задач относящихся к различным аспектам проектирования CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM. Такие системы называют комплексными или интегрированными.
Общепринятая международная классификация CAD/CAM/CAE-систем:
— Чертежно-ориентированные системы, которые появились первыми в 70-е гг. (и успешно применяются в некоторых случаях до сих пор).
— Системы, позволяющие создавать трехмерную электронную модель объекта, которая дает возможность решения задач его моделирования вплоть до момента изготовления.
— Системы, поддерживающие концепцию полного электронного описания объекта (EPD Electronic Product Definition). EPD это технология, которая обеспечивает разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжении всего жизненного цикла изделия, включая маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическую подготовку, производство, эксплуатацию, ремонт и утилизацию.
Аббревиатура САПР в современной технической, учебной литературе и государственных стандартах расшифровывается как «Система автоматизированного проектирования», хотя более точно соответствует аббревиатуре САПР расшифровка «Система автоматизации проектных работ», но она более тяжеловесна для восприятия и используется гораздо реже. Часто можно услышать неверное толкование – «Система автоматического проектирования», что ошибочно по своей сути, так как понятие «автоматический» подразумевает самостоятельную работу системы, без участия человека, а в САПР часть функций выполняет человек, а автоматическими являются только отдельные проектные операции и процедуры. Не совсем верно и толкование «Программное средство для автоматизации проектирования», поскольку оно является слишком «узким»: безусловно, в настоящее время часто понимают САПР лишь как прикладное программное обеспечение для осуществления проектной деятельности. Однако, в отечественной литературе и государственных стандартах САПР определяется как более ёмкое понятие, включающее не только программные средства.
В настоящее время крупнейшими разработчиками CAD/CAM-систем являются компании:
How Industrial Designers Use CAD (Декабрь 2021).
Table of Contents:
В чем разница между CAD Drafter и CAD Designer? Прежде всего, это вопрос опыта и понимания. Дизайнер является неотъемлемой частью любой команды разработчиков, но для выполнения задач требуется большое руководство и ввод руководства. Дизайнеры САПР, с другой стороны, являются людьми, которые хорошо знакомы со стандартами и требованиями своей конкретной области разработки и могут быть доверены, чтобы собрать значительную часть любого проекта самостоятельно, с минимальным контролем и обзором.
Это справедливое описание, насколько это возможно, но что это значит? Это означает, что если вы являетесь лицензированным архитектором и вам нужно пересмотреть гимназию в школе, которую вы сейчас разрабатываете, объем работы, которую вам нужно будет внести в это изменение, зависит от того, будет ли человек, внесший изменения, дизайнера или дизайнера. Если они будут составителем, Архитектору необходимо будет тщательно разметить планы с примечаниями, размерами и пояснениями намерений дизайна, которые вы уже рассчитали. Преимущество работы с дизайнером САПР заключается в том, что архитектор освобождается от часов разработки деталей этого перепроектирования. Он может быть передан дизайнеру с простым заявлением, таким как: «Занятие в спортзале должно увеличиться на 50 человек». Дизайнер знаком с местным постановлением и управляющими кодами, которые определяют необходимый размер, выход, сидение и другой контроль критерии для такого изменения и могут сделать первоначальный дизайн и вернуть его архитектору для быстрого обзора и утверждения.
Вы можете понять, почему руководство по возможности предпочитает дизайнеров САПР.
Как туда добраться
Это помогло мне не только понять процесс, но этот инженер стал наставником для меня, и именно он дал мне мою первую дизайнерскую позицию САПР.
Дизайнеры САПР зарабатывают больше денег, чем составители, из-за их понимания конкретной отрасли, в которой они работают, но это не лучшая причина для того, чтобы стать одним из них. Дизайнеры получают уровень независимости и профессионального уважения, которых разработчики этого не делают. Даже лицензированные профессионалы будут консультироваться наравне с опытным дизайнером, потому что объем проблем, которые необходимо решать в современном дизайне, настолько велики, что даже лучший профессионал что-то упустит. Наличие CAD Designer для просмотра более широких штрихов дизайна позволяет профессионалу тратить больше времени на детали высокого уровня, которые, как правило, упускаются, когда им приходится работать в одиночку. Каждый работник должен стремиться к позиции дизайнера для простого уровня удовлетворенности, вы узнаете, что у вас есть подлинный, жизненно важный вклад в каждый проект, над которым вы работаете, вместо того, чтобы быть человеком, который привлек идеи других.
Что такое диспетчер САПР и что они делают?
Готовы ли вы подняться по лестнице и заняли должность менеджера САПР? Вот список ожиданий.
Что такое Smartwatch и что они делают?
3 Вещи, которые, по вашему мнению, делают вас лучшим менеджером, но на самом деле делают вас хуже
Будущее параметрического CAD’a
Сегодня невозможно представить проектирование зданий, сооружений или деталей механизмов без использования CAD-систем. 90-е годы принесли революцию в CAD-индустрию, когда компания PTC продемонстрировала параметрический подход, значительно упростивший работу инженера, избавив его от части рутинных процедур, которые возникали при минимальной модификации чертежа. Параметрический элементно-ориентированный (feature-based) подход стал стандартом де-факто, но многие вопросы остались нерешенными, в первую очередь, из-за сложности расчетов, возникающих при параметризации чертежа. Прошло почти 20 лет, но CAD-технологии, кажется, не продвинулись ни на шаг. Сейчас у нас есть мощные компьютеры, многократно превосходящие любые системы, доступные в начале 90-х, повсеместно применяются гетерогенные вычисления, последние видеокарты содержат тысячи потоковых ядер. Застывшим во времени CAD пришла пора меняться.
В этой статье я хотел бы познакомить вас с тем что такое параметрический CAD и какие проблемы он испытывает в настоящем, рассказать о наших исследованиях, и о тех решениях, которые способны в ближайшие годы кардинально изменить всю индустрию.
Для начала, хотелось бы вкратце описать что такое CAD вообще и что такое параметрический CAD в частности. Если вы знакомы с этими понятиями, то можете смело пропустить следующие два параграфа и перейти непосредственно к сути.
Что такое CAD?
Независимо от того, что вы собираетесь сделать – разработать сложный механизм, построить дом или просто переставить мебель в комнате – вам понадобится чертеж. При помощи чертежа можно визуализировать проект, чтобы найти его сильные и слабые стороны, противоречия. Ведь не всегда возможно все детально продумать «в голове». Кроме того, чертеж позволяет передать ваше видение какой-либо конструкции другим людям, и обмениваясь идеями постепенно ее совершенствовать.
Процесс создания чертежа называется черчением. Это целая наука, которая совершенствовалась многие столетия вместе с инженерным прогрессом, и к началу 20-го века она обросла большим количеством четких методологий и полезных инструментов, сделав создание чертежа более формализованным, отдалив его от изобразительного искусства и приблизив к чистой инженерии.
Традиционно процесс черчения начинается с того, что вы берете лист бумаги и закрепляете его на ровной поверхности или на специальном чертежном столе. Затем начинаете рисовать что-нибудь карандашом при помощи набора специальных приборов (рейсшина, линейки, лекала и т.д.).
Лично мне трудно провести прямую линию даже по линейке, поэтому в школе я имел определенные проблемы с черчением — любая ошибка и нужно все перерисовывать.
Еще в 60-х годах начались попытки использовать компьютеры для технического проектирования, но только в конце 70-х — начале 80-х годов вместе с лавинообразным распространением персональных компьютеров появились удобные для пользователей программы, позволившие перенести процесс черчения с кульманов на мониторы.
Такие системы (сначала программно-аппаратная связка, затем и просто программа) стали обозначать аббревиатурой CAD от английского Computer-Aided Design, что можно приблизительно перевести как проектирование при помощи компьютера. В России для таких систем утвердилась аббревиатура САПР (системы автоматизированного проектирования), что, однако, подразумевает не только CAD, но и CAE (Computer-Aided Engineering – инженерия, расчеты при помощи компьютера) и CAM (Computer-Aided Manufacturing – подготовка производства при помощи компьютера).
Параметрический CAD
Первоначально 2D CAD-системы были основаны на координатном подходе. Это значит, что, когда оператор создавал линии в 2D-чертеже, программа записывала координаты концевых точек каждой линии. Проблемы такого подхода проявляются тогда, когда вам нужно изменить чертеж (например, увеличить длину какой-нибудь линии) – даже маленькое изменение обычно требует обновления вручную многочисленных линий, на которых сказалось изменение в чертеже.
Параметрический подход позволяет инженеру мыслить в терминах размеров (линейных и угловых) и геометрических ограничений вместо того, чтобы привязываться к координатам. При этом подходе, вы рисуете геометрические примитивы (точки, линии, окружности, дуги и т.д.) и выставляете для них размерности и геометрические ограничения (например, параллельность, перпендикулярность, равенство длин и т. п.). Программное обеспечение самостоятельно строит систему уравнений, в которой координаты точек будут неизвестными, а размеры и геометрические ограничения будут уравнениями, которые определяют решение. При параметрическом подходе, если вы делаете какие-либо изменения, вам не нужно ничего «поправлять» в рисунке самостоятельно, система автоматически пересчитает координаты всех точек на основе заданных размеров и геометрических ограничений, после чего перерисует модель.
Проблемы параметрического подхода
Идея параметрического подхода очень простая, понятная и привлекательная. Представьте, что вы потратили несколько месяцев на чертеж большого здания (да еще и в нескольких разрезах с планами каждого этажа), принесли чертеж заказчику, а он попросил расширить оконные проемы на несколько сантиметров. Без параметризации это будет означать серьезную переделку, которая может потребовать много времени. Если же правильно выставить размеры и геометрические ограничения, то задача решается автоматически изменением всего лишь одного параметра.
К сожалению, не все так просто. В случае реальных чертежей — результирующая система уравнений может получиться очень большой и сложной. Она может содержать многие тысячи уравнений и миллионы переменных. Ни одна современная параметрическая CAD-система не в состоянии обрабатывать параметризованные модели такой сложности. Очень часто их поведение нестабильно уже для моделей, содержащих небольшое количество геометрических примитивов. Более того, даже если они будут способны обработать относительно большую модель, для получения результата может потребоваться много времени, что делает работу с такой моделью некомфортной.
Cheetah solver
В основе современных параметрических CAD-систем лежат алгоритмы, разработанные десятилетия назад и мало изменившиеся с тех пор. Они используют медленные архаичные математические методы и работают в одном потоке, не используя всю мощь современных многоядерных процессоров. Например, если в вашем компьютере стоит процессор Core i7, который содержит четыре настоящих ядра и восемь виртуальных (за счет hyper-threading), то любая современная CAD-система будет использовать процессор где-то на 15%.
Мы разработали алгоритм, который позволяет комфортно работать со значительно более сложными параметризованными моделями в тысячи раз быстрее, чем любая современная CAD-система. Наш алгоритм хорошо параллелится, поэтому его производительность может бесконечно масштабироваться под требуемый масштаб геометрической модели, посредствам увеличения числа вычислительных ядер в системе. Он может работать не только на многоядерных процессорах общего назначения, но также на видеокартах (NVIDIA CUDA), имеющих сотни и даже тысячи ядер, и картах Xeon Phi, имеющих 60 физических ядер и 240 виртуальных.
Наш плагин встраивается в AutoCAD и перехватывает все обращения к стандартному решателю. Таким образом, использование нашей технологии нисколько не меняет привычный пользовательский опыт. Более того, подключение нашего плагина не означает полный отказ от использования встроенного решателя, пользователь может легко переключаться между нашим и стандартным решателем. Переключение происходит мгновенно.
От слов к делу
Первый пример
Второй пример
Третий пример
Четвертый пример
Только с использованием Cheetah Solver удается адекватно трансформировать данные геометрические модели. Все остальные тестируемые CAD-программы демонстрируют очень нестабильное поведение – даже маленький сдвиг какой-нибудь точки часто приводит к непредсказуемым большим изменениям в чертеже.
Заключение
Сейчас мы находимся на стадии альфа-версии, стабильная бета ожидается в первом квартале 2015 года.
В первом квартале также планируется, что Cheetah Solver заработает на GPU NVIDIA с использованием CUDA (compute capability 3.5+). Мы ожидаем, что на наших тестовых машинах бета при использовании GPU должна работать на 2 порядка быстрее нынешней альфы.
Кроме того, в бете будут внесены некоторые изменения в алгоритм (тестируемые сейчас), которые должны сделать расчет еще стабильнее и, при прочих равных, быстрее в 2-3 раза.
Наша конечная цель – возможность свободно оперировать сотнями тысяч примитивов с сотнями тысяч ограничений.
Наши QA-специалисты усердно работают, но, тем не менее, любой отзыв от вас – наших будущих пользователей — будет чрезвычайно полезен. Речь идет не только о багах и проблемах, но и о возможных улучшениях функциональности. Мы создаем свою систему ограничений, соответственно, никак не связаны списком представленном в AutoCAD, Inventor, SolidWorks и т.д. Если вы часто сталкиваетесь с какими-то специфическими задачами для которых не хватает встроенных ограничений – расскажите нам и мы попробуем добавить их в следующей версии.
Мы заинтересованы в тесном общение с вами, так как мы хотим сделать параметрический CAD наиболее удобным и наиболее интуитивным для сегодняшнего пользователя.
Если у вас есть схемы и модели, которые вы хотели бы параметризовать (такие, с которыми не справляются стандартные CAD программы), и которыми вам не жалко поделиться – мы с радостью возьмем их в качестве тестового примера и будем использовать для отладки.
Кроме того, нам интересно было бы знать, какие CAD программы вы используете. Oт этого будет зависеть для какой программы мы разработаем наш следующий плагин. Сейчас мы выбираем между Autodesk Inventor и SolidWorks. К сожалению, наша команда слишком маленькая. Пока у нас не будет дополнительных ресурсов, нам придется выбирать что-то одно, и выбор зависит от вас.
На нашем сайте много полезной информации. Там также есть блог, где вы можете написать все свои мнения, предложения и замечания.
На нашем YouTube-канале периодически появляются новые видео, демонстрирующие работу Cheetah Solver. Там тоже можно оставлять комментарии (можно по-русски).
Еще по этой ссылке можно скачать альфа-версию плагина для AutoCAD 2015 с примерами, чтобы попробовать все самостоятельно.
В следующих статьях я постараюсь более подробно рассказать о наших исследованиях и о функционировании параметрических CAD, следите за нашими публикациями.
*Иллюстрации взяты из книги CAD History, а конкретно из второй главы.
Инструмент дизайнера и архитектора – CAD
В сегодняшнем рассказе мы вас познакомим с великолепным инструментом, который может помочь любому дизайнеру и инженеру при создании проекта будущего строения, необычного дома или инфраструктурного объекта. Давайте посмотрим на представленные фотографии и поближе познакомимся с этим уникальным программным обеспечением.
Офис современного архитектора кардинально отличается от того, что было ещё 20-30 лет назад. Прошли те дни, когда мастера проводили часы, склонившись над редакционным столом, с карандашом и ватманом в руках.
Хотя все мы любим блокноты и альбомы с чертежами, в настоящее время специалисты всё больше пользуются компьютерами и другими системами автоматизированного проектирования (CAD).
Это обеспечение было разработано примерно в 80-годы прошлого столетия, в современные дни оно является доступным и эффективным инструментом мастера. Эта компьютерная программа позволяет архитекторам создать цифровой проект, рисунок, план или спецификацию монтажа гораздо быстрее, чем с помощью карандаша и бумаги.
Однако важно помнить, что создание макета дома – это искусство, будь то вручную или с помощью специализированной программы. На то, чтобы научиться рисовать красивые и точные планы уходят годы, а эту способность компьютер не в силах заменить.
Утилита CAD представляет собой платформу, которая используется для цифровой разработки и рисования. Если вы хотите дублировать проект здания, изучить варианты дизайна или увидеть, как комната будет выглядеть в трёхмерном формате, на это у вас уйдёт несколько минут.
Прошли те времена, когда мастера ночами рисовали схемы и чертежи. Сейчас на рынке существует огромное количество инструментов, способных облегчить эту непростую задачу.
Как она может помочь вам?
С преимуществами архитектора от использования этого инструмента мы разобрались. Теперь перейдём к другому вопросу: для чего она нужда домовладельцам? Какие программы должен иметь ваш зодчий? Как они будут влиять на результат проекта?
Две наиболее часто используемых утилит в этой области – это AutoCAD и Vectorworks. Обе они сложны в освоении и обладают высокой стоимостью, но в руках опытного профессионала они могут помочь с лёгкостью составить множество вариантов дизайна интерьера, упрощая операций и сокращая время.
Продукт Vectorworks особенно популярен среди специалистов благодаря своей способности управлять каждым этапом проектирования и производственного процесса. Независимо от того, работает ли зодчий над формированием концептуальных эскизов или сложных строительных документов.
Ещё пару лет назад процесс составления планов и чертежей был трудоёмким и требовал наличия нескольких сотрудников и программ.
Современное обеспечение, такое как Vectorworks, способствует улучшению контроля проектирования и производства, что приводит в конечном счёте к экономии денежных средств и затрат времени.
Ранее многие домовладельцы любили нанимать несколько мастеров, чтобы иметь широкий выбор возможностей и идей декора. Однако в настоящее время этого не требуется. Такая инновационная утилита позволяет зодчему сформировать множество вариантов благодаря паре быстрых нажатий клавиш.
На следующем рисунке показано восемь возможных поэтажных планов для одного и того же сооружения. С их помощью клиент в любом случае сможет выбрать понравившийся вариант.
Дизайн представляет собой сложный процесс, который требует изучения нескольких идей, внесения множества изменений и постоянной адаптации к нормам, постановлениям и особенностям окружающей среды. Эти вопросы могут рассматриваться либо как препятствие, либо как вдохновение для воплощения в жизнь исключительного шедевра.
Просто помните, что при выборе архитектора, нужно обращать внимание не на то, какими утилитами он умеет пользоваться. Главное, что он обладает способностью слушать, общаться и понимать.
Мы рассказали вам о важном для любого зодчего и инженера инструменте – системе автоматизированного проектирования, которая позволяет значительно упростить процесс разработки планировки и архитектурной конструкции дома мечты. А вы умеете пользоваться такими утилитами?