Министерство образования Российской Федерации
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «Оборудование и технология пайки»
ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ВНЕДРЕНИЯ САПР
Курс лекций дисциплины «Компьютерные технологии и САПР» для студентов специальностей 120500, 120507, 120700 очной,
очно-заочной и заочной форм обучения.
Тольятти 2003 г.
УДК 621.52
Федоров А.Л. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ВНЕДРЕНИЯ САПР: Курс лекций дисциплины «Компьютерные технологии и САПР в инженерном деле» - Тольятти: ТГУ, 2003.
Рассмотрены вопросы экономического обоснования, выбора и внедрения САПР, по программе курса дисциплины «Компьютерные технологии и САПР в инженерном деле».
Для студентов технических вузов и инженерных работников.
© Тольяттинский государственный университет, 2003.
СОДЕРЖАНИЕ
1.1. Классификация по приложениям. 6
1.2. Классификация по характеру базовой подсистемы. 6
1.3. Классификация по видам обеспечения. 7
2. Решение о внедрении автоматизированного проектирования. 11
2.1. Возможные эффекты от внедрения САПР. 11
2.2. Расчет экономического эффекта от внедрения САПР на предприятии. 12
3. Подготовительный этап при внедрении САПР. 16
3.2. Обоснование конфигурации системы.. 18
3.3. Включение в САПР систем искусственного интеллекта. 21
3.4. Анализ рынка систем автоматизированного проектирования. 24
3.4.1. Рынок программного обеспечения. 24
3.4.2. Рынок информационного обеспечения. 32
3.4.3. Рынок технического обеспечения. 33
3.3. Выбор поставщика системы.. 35
3.4. Некоторые особенности заключения договора на поставку. 36
3.5. Подготовительные работы на предприятии. 41
4.1. Кадровое обеспечение проектных подразделений. 43
4.2. Кадровое обеспечение подразделений, обслуживающих систему. 44
4.3. Обучение персонала работе с системой. 45
4.5. Обеспечение защиты системы.. 46
Всеобщая информатизация затронула и такую сферу деятельности как проектирование. Применение систем автоматизированного проектирования (САПР) позволило существенно расширить интеллектуальные возможности проектировщиков. Одними из первых встали на путь автоматизированного проектирования самолето- и ракетостроение. Системы автоматизированного проектирования были применены в самолетостроении США еще в середине 50-х годов.
В настоящее время системы САПР первого поколения, реализующие автоматизацию проектного решения с помощью ЭВМ, сходят со сцены, уступая место САПР второго поколения, реализующим концепцию комплексного проектирования и включенным в единую систему управления производством. В САПР второго поколения автоматизация чертежных работ является только одной из многих функций, которые могут охватывать все области деятельности предприятия – от учета запросов рынка до распределения продукции заказчику.
Внедрение САПР является сложным стратегическим решением и сопряжено с безусловным риском, однако, при нынешней конкуренции риск, связанный с бездействием, превышает риск от шагов в сторону автоматизации. Во всяком случае неизвестны утверждения о том, что САПР это скоропреходящее увлечение. В то же время, самолетостроительные фирмы, в начале 50-х годов занявшие выжидательную позицию по отношению к реактивному двигателю, оказались в проигрыше.
Согласно стандарта САПР - это организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования. Возможности автоматизированного проектирования (в дальнейшем АП) весьма широки. Например, автоматизированная система технологической подготовки производства (АС ТПП) позволяет проектировать оснастку, необходимую для изготовления изделия, разрабатывать технологические процессы, синтезировать управляющие программы для технологического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), моделировать процессы обработки, в том числе строить траектории относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки, рассчитывать нормы времени обработки.
Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) затрагивает компьютерные методы, используемые для оказания помощи инженеру при выполнении проектной работы. Как правило, сюда относят аналитическое моделирование и имитационные средства. АСНИ позволяет не только проводить вычисление объема, массы, моментов инерции и многих других свойств спроектированного объекта, но и рассчитывать действие на него нагрузок, возникающих при эксплуатации, моделировать поля физических величин, в том числе анализировать прочность, чаще всего с помощью МКЭ, рассчитывать состояния и переходные процессы на макроуровне, проводить имитационное моделирование сложных производственных систем.
Автоматизированная система управления качеством (АСУК) позволяет контролировать качество на всей технологической цепочке разработки и производства изделия, в режиме реального времени отслеживать соответствие производимого объекта требованиям и вносить соответствующие изменения в технологию.
Для перечисленных типов автоматизированного проектирования на западе приняты следующие обозначения: САПР - CAD (Computer Aided Design); АСТПП - CAM (Computer Aided Manufacturing); АСНИ - CAE (Computer Aided Engineering); АСУК – САQ (Computer Aided Quality).
Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например, по приложению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы - ядра САПР.
По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются следующие группы САПР.
1. САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР.
2. САПР для радиоэлектроники.
3. САПР в области архитектуры и строительства.
Кроме того, известно большое число более специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих самостоятельную ветвь в классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т. п.
По масштабам можно классифицировать САПР следующим образом.
1. Уникальные САПР, имеющие межотраслевой характер и создаваемые для решения крупнейших хозяйственных задач.
2. Универсальные САПР отраслевого назначения с системой коллективного пользования, обеспечивающие проектирование всей номенклатуры технических изделий отрасли (подотрасли).
3. Специализированная САПР проектной организации, ориентированная на выполнение наиболее массовых проектных работ по конкретному изделию и реализованная на средних ЭВМ.
4. Индивидуальные САПР, реализованные на мини- и микро-ЭВМ, предназначенные для выполнения отдельных видов инженерных расчетов и проектных работ.
По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР.
1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основной процедурой проектирования является конструирование, т. е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. Поэтому к этой группе систем относится большинство графических ядер САПР в области машиностроения. В настоящее время появились унифицированные графические ядра, применяемые более чем в одной САПР (это ядра Parasolid фирмы EDS Unigraphics и ACIS фирмы Intergraph).
2. САПР на базе СУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных математических расчетах перерабатывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно встречаются в технико-экономических приложениях, например, при проектировании бизнес-планов, но имеют место также при проектировании объектов, подобных щитам управления систем автоматики.
3. САПР на базе конкретного прикладного пакета. Фактически это автономно используемые программно-методические комплексы, например, имитационного моделирования производственных процессов, расчета прочности по методу конечных элементов, синтеза и анализа систем автоматического управления и т. п. Часто такие САПР относятся к системам АСНИ. Примерами могут служить программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD.
4. Комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупности подсистем предыдущих видов. Характерными примерами комплексных САПР являются системы САПР/АСТПП/АСНИ в машиностроении или САПР БИС. Так, САПР БИС включает в себя СУБД и подсистемы проектирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов для проверки годности изделий. Для управления столь сложными системами применяют специализированные системные среды.
По видам обеспечения средства автоматизированного проектирования можно классифицировать следующим образом: техническое; математическое; программное; информационное; лингвистическое; методическое; организационное.