RAČUNALNIŠKO PODPRTO NAČRTOVANJE (CAD) IN RAČUNALNIŠKO PODPRTO IZDELAVO (CAM)

Računalniško podprto načrtovanje (CAD) vključuje ustvarjanje računalniških modelov, definiranih z geometrijskimi parametri. Ti modeli se na računalniškem monitorju običajno pojavijo kot tridimenzionalni prikaz dela ali sistema delov, ki ga je mogoče enostavno spremeniti s spreminjanjem ustreznih parametrov. CAD sistemi omogočajo oblikovalcem ogled predmetov v najrazličnejših predstavitvah in preizkušanje teh predmetov s simulacijo razmer v resničnem svetu.

Računalniško podprta proizvodnja (CAM) uporablja podatke o geometrijski zasnovi za nadzor avtomatiziranih strojev. Sistemi CAM so povezani z računalniško numeričnim krmiljenjem (CNC) ali neposrednim numeričnim krmiljenjem (DNC). Ti sistemi se od starejših oblik numeričnega upravljanja (NC) razlikujejo po tem, da se geometrijski podatki kodirajo mehansko. Ker tako CAD kot CAM uporabljata računalniške metode za kodiranje geometrijskih podatkov, je možno, da so procesi načrtovanja in izdelave zelo integrirani. Sistemi računalniško podprtega načrtovanja in izdelave se običajno imenujejo CAD / CAM.

IZVORI CAD / CAM

CAD izvira iz treh ločenih virov, ki služijo tudi poudarjanju osnovnih operacij, ki jih ponujajo sistemi CAD. Prvi vir CAD je nastal zaradi poskusov avtomatizacije postopka priprave osnutkov. Ta razvoj so v začetku šestdesetih let začeli raziskovalni laboratoriji General Motors. Ena od pomembnih prednosti računalniškega modeliranja pred tradicionalnimi načrti priprave, ki prihrani čas, je ta, da jih je mogoče hitro spremeniti ali z njimi spremeniti s spreminjanjem parametrov modela. Drugi vir CAD je bil v preizkušanju modelov s simulacijo. Uporabo računalniškega modeliranja za preizkušanje izdelkov so pionirji visokotehnoloških industrij, kot so vesoljska industrija in polprevodniki. Tretji vir razvoja CAD je rezultat prizadevanj za olajšanje pretoka od postopka načrtovanja do proizvodnega postopka z uporabo tehnologij numeričnega krmiljenja (NC), ki so bile sredi šestdesetih let široko uporabljene v številnih aplikacijah. Ta vir je povzročil povezavo med CAD in CAM. Eden najpomembnejših trendov v tehnologijah CAD / CAM je vedno tesnejše povezovanje med fazami načrtovanja in izdelave proizvodnih procesov, ki temeljijo na CAD / CAM.

Razvoj CAD in CAM ter zlasti povezava med njima sta premagala tradicionalne NC pomanjkljivosti pri stroških, enostavnosti uporabe in hitrosti, tako da sta lahko načrtovanje in izdelavo dela izvedli z istim sistemom kodiranja geometrijskih podatkov. Ta inovacija je močno skrajšala obdobje med načrtovanjem in izdelavo ter močno razširila obseg proizvodnih procesov, za katere bi se lahko avtomatizirani stroji ekonomično uporabljali. Prav tako pomembno je, da so CAD / CAM oblikovalcu omogočili veliko bolj neposreden nadzor nad proizvodnim procesom in ustvarili možnost popolnoma integriranih načrtovalnih in proizvodnih procesov.

Hitro rast uporabe tehnologij CAD / CAM po zgodnjih sedemdesetih letih je omogočil razvoj množično proizvedenih silicijevih čipov in mikroprocesorja, kar je povzročilo dostopnejše računalnike. Ko so cene računalnikov še naprej upadale in se njihova procesorska moč izboljševala, se je uporaba CAD / CAM razširila z velikih podjetij z uporabo obsežnih tehnik množične proizvodnje na podjetja vseh velikosti. Razširil se je tudi obseg operacij, za katere je bil uporabljen CAD / CAM. Poleg oblikovanja delov s tradicionalnimi postopki obdelovalnih strojev, kot so štancanje, vrtanje, rezkanje in brušenje, so CAD / CAM začela uporabljati podjetja, ki se ukvarjajo s proizvodnjo potrošniške elektronike, elektronskih komponent, oblikovane plastike in številnih drugih izdelkov. . Računalniki se uporabljajo tudi za nadzor številnih proizvodnih procesov (na primer kemične obdelave), ki niso strogo opredeljeni kot CAM, ker nadzorni podatki ne temeljijo na geometrijskih parametrih.

Z uporabo CAD je mogoče v treh dimenzijah simulirati gibanje dela skozi proizvodni proces. Ta postopek lahko simulira hitrosti pomika, kote in hitrosti obdelovalnih strojev, položaj objemk, ki držijo dele, pa tudi domet in druge omejitve, ki omejujejo delovanje stroja. Nenehni razvoj simulacije različnih proizvodnih procesov je eno ključnih načinov, s katerim se sistemi CAD in CAM vedno bolj integrirajo. CAD / CAM sistemi olajšajo tudi komunikacijo med tistimi, ki sodelujejo pri načrtovanju, proizvodnji in drugih procesih. To je še posebej pomembno, kadar eno podjetje najame drugo za načrtovanje ali izdelavo sestavnega dela.

PREDNOSTI IN SLABOSTI

Modeliranje s sistemi CAD ponuja številne prednosti v primerjavi s tradicionalnimi načrti priprave, ki uporabljajo ravnila, kvadrate in kompase. Na primer, modele lahko spremenite brez brisanja in prerisovanja. CAD sistemi ponujajo tudi funkcije povečave, analogne objektivu kamere, pri čemer lahko oblikovalec poveča elemente modela, da olajša pregled. Računalniški modeli so običajno tridimenzionalni in jih je mogoče zasukati na kateri koli osi, tako kot lahko v roki zasučete dejanski tridimenzionalni model, kar omogoča oblikovalcu popolnejši občutek predmeta. Sistemi CAD so primerni tudi za modeliranje risb, na katerih je razkrita notranja oblika dela, in za prikaz prostorskih razmerij med sistemom delov.

Za razumevanje CAD je koristno tudi razumeti, česa CAD ne more storiti. CAD sistemi ne morejo razumeti konceptov iz resničnega sveta, na primer narave predmeta, ki ga načrtujemo, ali funkcije, ki ji bo objekt služil. CAD sistemi delujejo po svoji zmožnosti kodiranja geometrijskih konceptov. Tako postopek oblikovanja s pomočjo CAD vključuje prenos ideje oblikovalca v formalni geometrijski model. Prizadevanja za razvoj računalniške 'umetne inteligence' (AI) še niso uspela prodreti dlje od mehanskega - predstavljenega z geometrijskim (na pravilih temelječem) modeliranju.

Druge omejitve CAD obravnavajo raziskave in razvoj na področju ekspertnih sistemov. To področje izhaja iz raziskav, opravljenih v AI. Primer strokovnega sistema vključuje vključitev informacij o naravi materialov - njihovi teži, natezni trdnosti, prožnosti itd. - v programsko opremo CAD. Z vključitvijo teh in drugih informacij bi lahko sistem CAD nato 'vedel', kaj zna strokovni inženir, ko ta inženir ustvari zasnovo. Nato lahko sistem posnema inženirjev miselni vzorec in dejansko 'ustvari' več zasnove. Strokovni sistemi lahko vključujejo izvajanje bolj abstraktnih načel, kot so narava gravitacije in trenja ali funkcija in razmerje pogosto uporabljenih delov, kot so vzvodi ali matice in vijaki. Strokovni sistemi lahko tudi spremenijo način shranjevanja in pridobivanja podatkov v sistemih CAD / CAM, nadomeščajo hierarhični sistem s sistemom, ki ponuja večjo prilagodljivost. Takšni futuristični koncepti pa so v veliki meri odvisni od naših sposobnosti za analizo človekovih procesov odločanja in, če je le mogoče, to pretvoriti v mehanske ustreznice.

Eno ključnih področij razvoja tehnologij CAD je simulacija zmogljivosti. Med najpogostejšimi vrstami simulacij sta testiranje odziva na obremenitve in modeliranje postopka, s katerim je mogoče izdelati del, ali dinamična razmerja med sistemom delov. V preskusih napetosti so modelne površine prikazane z mrežo ali mrežico, ki se popači, ko je del pod simuliranim fizičnim ali toplotnim stresom. Dinamični testi delujejo kot dopolnilo ali nadomestek za izdelavo delovnih prototipov. Enostavnost spreminjanja specifikacij dela olajša razvoj optimalne dinamične učinkovitosti tako pri delovanju sistema delov kot pri izdelavi katerega koli dela. Simulacija se uporablja tudi pri elektronski avtomatizaciji načrtovanja, pri kateri simulirani tok toka skozi vezje omogoča hitro testiranje različnih konfiguracij komponent.

Procesi oblikovanja in izdelave so v nekem smislu konceptualno ločljivi. Vendar je treba postopek oblikovanja izvesti z razumevanjem narave proizvodnega procesa. Na primer, da oblikovalec pozna lastnosti materialov, s katerimi bi lahko gradil del, različne tehnike oblikovanja dela in obseg proizvodnje, ki je ekonomsko upravičen. Konceptualno prekrivanje med načrtovanjem in izdelavo kaže na potencialne koristi CAD in CAM ter razlog, da jih na splošno obravnavamo kot sistem.

Nedavni tehnični razvoj je bistveno vplival na uporabnost sistemov CAD / CAM. Na primer, vedno večja procesorska moč osebnih računalnikov jim daje sposobnost preživetja kot sredstvo za uporabo CAD / CAM. Drug pomemben trend je k vzpostavitvi enotnega standarda CAD-CAM, tako da je mogoče izmenjati različne podatkovne pakete brez zamud pri izdelavi in dostavi, nepotrebnih revizij zasnove in drugih težav, ki še naprej ovirajo nekatere pobude CAD-CAM. Končno se programska oprema CAD-CAM še naprej razvija na področjih, kot sta vizualna predstavitev in integracija aplikacij za modeliranje in testiranje.

ZADEVA ZA CAS IN CAS / CAM

Konceptualno in funkcionalno vzporeden razvoj CAD / CAM je CAS ali CAS, računalniško podprto programsko inženirstvo. Kot je opredelil SearchSMB.com v članku o 'CASE', 'CASE' ¦ je uporaba računalniško podprte metode za organiziranje in nadzor razvoja programske opreme, zlasti pri velikih, zapletenih projektih, ki vključujejo številne komponente programske opreme in ljudi. ' CASE sega v sedemdeseta leta, ko so računalniška podjetja začela uporabljati koncepte iz izkušenj CAD / CAM, da bi v proces razvoja programske opreme vnesli več discipline.

Druga okrajšava, ki jo navdihuje vseprisotna prisotnost CAD / CAM v proizvodnem sektorju, je CAS / CAM. Ta stavek pomeni programsko opremo za računalniško podprto prodajo / računalniško podprto trženje. V primeru CASE in CAS / CAM je jedro takih tehnologij integracija delovnih tokov in uporaba preverjenih pravil v ponavljajočem se procesu.