САПР в учебном заведении, день сегодняшний

Автор: content Четверг, Апрель 10th, 2008 Нет комментариев

Рубрика: Software

Люди, интересующиеся современными технологиями в промышленности, достаточно часто встречаются с таким понятием как САПР. Напомним, что Система Автоматизированного ПРоектирования (САПР) — это организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования и предназначенная для такой автоматизации. Наверное, ни у кого не вызовет сомнений тот факт, что эффективное развитие таких систем во многом определяет будущее промышленности. И не только будущее. Ведь на многих предприятиях уже довольно продолжительное время для проектирования конструкций и технологий используются такие системы. Все это говорит о том, что для современного производства требуются квалифицированные специалисты, которые, кроме необходимых знаний по базовой специальности, имеют хорошую подготовку как в области общего знания современной вычислительной техники, так и в умении работать со специальными программными средствами, обеспечивающими необходимый уровень автоматизации выполняемых работ.

В данной статье планируется рассмотреть те аппаратные и программные средства САПР, которые используются или могут быть использованы в процессе подготовки специалистов в высших и средних учебных заведениях. Конечно, степень оснащенности их как компьютерной техникой, так и программными средствами для автоматизированного проектирования может быть различной, в силу чего данный обзор не может отразить со стопроцентной достоверностью состояние дел во всех учебных организациях. Однако, по мнению автора, описанная ситуация все-таки будет характерна для большинства учебных заведений.

Имеющаяся техника

В настоящее время для обеспечения учебного процесса в большинстве ВУЗов и средних учебных заведений используется весьма разнообразная компьютерная техника, которую условно можно разделить на несколько категорий. Достаточно большой процент от всех имеющихся компьютеров составляют уже устаревшие на сегодняшний день машины следующей конфигурации:
Процессор: Intel Pentium 100/133 МГц.
Материнская плата: чипсет Intel 430VX/TX.
Объем оперативной памяти: 16/32 Мб (в основном модули SIMM).
Винчестер: 0,8/1,7 Гб (часто сетевые компьютеры винчестеров не имеют).
Видеоплата: S3 64V+/ S3 64V2.
Монитор: sVGA, 14″ (вероятно, Samsung или Gold Star (LG)).

Вполне сбалансированная система для своего времени. Процессор Intel Pentium с частотой 100 МГц был достаточно производительным и прекрасно работал в связке с материнскими платами на чипсете i430VX или i430TX, обеспечивающими очень хорошую работу с памятью и завидную стабильность. Винчестеры в большинстве своем тоже не вызывали особых нареканий, за исключением разве что печально известных гигабайтных дисков Western Digital, надолго подмочивших репутацию известной компании. Видеоадаптеры от компании S3 зарекомендовали себя в свое время как одни из самых производительных и надежных, опережая многих конкурентов, например, таких как изделия от Trident и Cirrus Logic. Сегодня мониторы с размером диагонали 14″ выглядят очень непривлекательно. Максимальное разрешение, с которым на них можно было работать при приемлемо безопасной частоте кадров, составляло 800×600, а выпуклость трубы была очень заметна. Многие из компьютеров с такой конфигурацией работают под Windows 95/98, некоторые еще под DOS/Windows 3.11. Таким образом, несмотря на минимальную диагональ мониторов и то, что данную конфигурацию при всем желании нельзя назвать соответствующей сегодняшнему дню, определенные задачи таким компьютерам вполне по силам.

Применение операционной системы Windows 3.11 на компьютерах с процессором Intel P100 и 16 Мб оперативной памяти позволяет в полной мере использовать пакет Microsoft Office 4.3, включающий в себя все еще достаточно функциональные, хотя и далеко не последних версий, приложения Word 6.0, Excel 5.0 и Access 2.0. Что же касается пакетов, автоматизирующих процесс проектирования, то на таких машинах неплохо себя чувствует, например, система AutoCAD 12, рассчитанная на работу под DOS.

В отдельную категорию можно выделить компьютеры, по конфигурации во многом схожие с описанными выше, однако имеющие более мощные процессоры, такие как Intel Pentium MMX c тактовыми частотами 166/233 МГц, и больший объем оперативной памяти, составляющий 32/64 Мб. Конечно, широко разрекламированная в свое время Intel технология MMX не оказывает особого влияния на производительность системы. В то же время увеличение тактовой частоты уже позволяет говорить о приемлемой работе на таких машинах систем AutoCAD 14 и КОМПАС 5, функционирующих, как известно, уже под управлением операционной системы Windows 95/98.

И третью условную категорию компьютеров составляют машины, конфигурация которых будет следующей:
Процессор: Intel Celeron 300/700 МГц (Pentium III встречается крайне редко, наверное, в силу своей высокой цены).
Материнская плата: чипсет Intel 810/815.
Объем оперативной памяти: 64/128 Мб (Модули DIMM, PC100 или PC133).
Винчестер: 6,4/20 Гб (вероятнее всего, имеющий 5400 об/мин, недорогие модели Fujitsu, Seagate).
Видеоплата: имеющийся на материнской плате видеоадаптер Intel 740/752.
Звук: встроенный аудиоконтроллер AC’97 и аудиокодек.
Монитор: 15″/17″ (чаще всего, все тот же Samsung).

Процессор Intel Celeron снискал себе славу очень надежного и вместе с тем достаточно производительного устройства. Конечно, не является секретом тот факт, что процессоры AMD Duron при равной тактовой частоте несколько быстрее и немного дешевле, однако, если основными критериями являются надежность и совместимость, то процессорам от Intel нет равных. Последнее можно сказать и про материнские платы на чипсетах Intel 810/815, заметив при этом, что их стоимость существенно ниже аналогичных платформ от VIA/AMD/SIS для Duron/Athlon, что нивелирует разницу в цене процессоров. Кроме того, отличительной чертой Intel всегда являлась хорошая проработка своих чипсетов, что не всегда можно сказать о VIA. А для учебного учреждения самыми главными факторами являются не максимальная производительность и поддержка всех последних нововведений, а обеспечение надежной и безотказной работы в сочетании с обеспечением максимальной совместимости как с аппаратным, так и с программным обеспечением. Объем оперативной памяти в 64 Мб для таких систем, учитывая ситуацию с ценами на память, безусловно, можно считать минимально возможным. А вот наличие 128 Мб оперативной памяти уже позволяет решать большинство современных задач — как офисных, так и с использованием программ для автоматизированного проектирования.

Несмотря на то, что в настоящее время в активе всех компаний, производящих жесткие диски, имеются производительные модели с частотой вращения пластин 7200 об/мин, для установки в учебные компьютеры представляется более рациональным использование менее скоростных, но более надежных бюджетных дисков с меньшей частотой вращения. Это обусловлено тем, что отличия в производительности жестких дисков с разными частотами вращения пластин не столь велики, чтобы оказать кардинальное влияние на скорость функционирования используемых приложений, в то же время фактор надежности и здесь выходит на первый план. Установленный на таких материнских платах встроенный видеоадаптер, конечно, не может удовлетворить искушенного пользователя, ожидающего производительности на уровне устройств от nVidia. Еще одной отрицательной чертой встроенного видеоадаптера от Intel является присутствие эффекта легкого «замыливания» картинки, проявляющегося на некоторых платах уже в стандартных для 17″ мониторов разрешениях, таких как 1024х768. Впрочем, для разрешения 800×600 на мониторах с диагональю 15″ такого эффекта не наблюдается. Все это говорит о том, что встроенный видеоадаптер является далеко не лучшим выбором для программ автоматизированного проектирования, одним из требований эффективной работы в которых является получение четкой картинки в высоких разрешениях. А ведь львиная доля систем автоматизации проектирования конструкторской документации в большей степени рассчитана на создание чертежных документов больших форматов, таких как А1 или А2. Неотъемлемым атрибутом эффективной работы с системами автоматизированного проектирования является также наличие монитора с большой диагональю и хорошими частотными характеристиками.

Таким образом, третья категория компьютеров представляет собой уже вполне современные системы, способные оказать проектировщику помощь в решении достаточно сложных задач, однако узким местом в их конфигурации часто становится видеосистема. На таких компьютерах обычно установлена операционная система Windows 98, что позволяет использовать весь спектр созданных под нее приложений для автоматизированного проектирования.

Программное обеспечение САПР
AutoCAD

Начать необходимо с описания одного из самых известных пакетов для автоматизированного проектирования — графической системы AutoCAD, разработанной компанией Autodesk (www.auto-desk.com). По сути дела, эту систему можно назвать стандартом в данном виде программ. Форматы данных AutoCAD, такие как DWG, DXF, DWF были широко признаны в качестве основных форматов для обмена графической информацией.
Первая версия данной системы была разработана еще в 1982 году и к настоящему времени прошла долгий эволюционный путь, развиваясь и совершенствуясь вместе со всей компьютерной индустрией. С точки зрения автора, особо следует обратить внимание на следующие версии данной программы: AutoCAD 12 для работы под DOS и AutoCAD14/2000 для работы под Windows 95/98.

Сегодня AutoCAD 12 представляет интерес лишь с точки зрения системы, способной достаточно эффективно функционировать на устаревших компьютерах, работающих под DOS. Вместе с тем, в этой версии пакета заложено большинство основополагающих возможностей, получивших развитие в дальнейшем. Так, была реализована система падающих меню, а также развитое экранное меню. Для ввода команд, кроме системы меню, может служить командная строка, реализованная еще в первых версиях пакета и сохранившаяся как неотъемлемый атрибут AutoCAD в последней версии программы. Таким образом, благодаря поддержанию максимальной преемственности различных версий AutoCAD, становится возможным быстрое освоение новых версий программы на основе опыта, полученного при работе с более ранними. В то же время нужно заметить, что пакет AutoCAD 12 — полноценный продукт, пусть и отстающий функционально от последующих версий, однако вполне способный обеспечить необходимый уровень автоматизации проектирования.

Выход системы AutoCAD 14 ознаменовал начало создания целой серии новых программных продуктов от компании Autodesk, работающих под управлением операционной системы Windows 9X. С точки зрения автора, именно 14-я версия AutoCAD является наиболее приемлемой для использования в учебных заведениях. Причин этому несколько, и главная из них состоит в том, что данная версия обеспечивает разумный компромисс между такими важными факторами как системные требования и высокая функциональность, обеспечивающая возможность удобной и комфортной работы с пакетом.

В подтверждение этих слов можно привести системные требования, необходимые для функционирования системы AutoCAD 14:
Операционная система Windows 95 или Windows NT 3.51.
Процессор 486, лучше процессор класса Pentium.
Объем оперативной памяти 32 Мб.
Объем дисковой памяти 50 Мб для установки и 64 Мб для swap-файла.
Видеоплата, обеспечивающая работу в Windows.
Монитор VGA или лучший.
Мышь или другое устройство указания.
Привод CD-ROM для инсталляции.

Эти требования, реальность которых подтверждена практикой, можно назвать достаточно мягкими по меркам сегодняшнего дня, что дает возможность широко использовать AutoCAD 14 для нужд образования.

Результатом дальнейшего развития системы стала разработка пакета AutoCAD 2000. Эта версия не ознаменовала столь значительного прорыва в развитии системы, как это было с AutoCAD 14, однако заключала в себе много существенных улучшений, значительно облегчающих процесс создания и редактирования чертежа. Основываясь на собственном опыте, автор может предположить, что, даже недолго поработав с AutoCAD 2000 в качестве эксперимента, проектировщик в полной мере оценит удобство этой системы, после чего вряд ли вернется обратно к 14-й версии. Однако ложкой дегтя в бочке меда является то, что системные требования у новой версии пакета стали серьезнее.

Приведем их:
Операционная система Windows 95 или Windows NT 3.51 или 4.0.
Процессор Intel Pentium 133 или более мощный.
Объем оперативной памяти минимум 32 Мб, рекомендуется 64 Мб и более.
Объем дисковой памяти: 130 Мб для установки и 64 Мб для swap-файла.
Монитор VGA или лучший.
Мышь или другое устройство указания.
Привод CD-ROM для инсталляции.

Исходя из практического опыта можно сказать, что это уже значительно более требовательная к аппаратному обеспечению версия программы. Имея компьютер, соответствующий минимальным требованиям, использовать для проектирования AutoCAD 2000 представляется нерациональным. Удовлетворение от такой работы вряд ли удастся получить в силу достаточно медленного функционирования системы. Что в свою очередь является главным препятствием на пути использования данного пакета в образовательных целях.

Наконец, самым последним продуктом из серии является пакет AutoCAD 2002. Он обеспечивает очень широкие возможности как для двухмерного проектирования и оформления чертежей, так и для твердотельного моделирования.

По заявлению самой компании, в процессе тестирования скорость выполнения большинства операций у AutoCAD 2002 оказалась выше, чем у его предшественников — пакетов AutoCAD 14 и 2000. Если основываться на результатах разработанного международной группой пользователей Autodesk теста AutoGauge Benchmark, то можно говорить о повышении скорости работы пакета AutoCAD 2002 на 6-38% по сравнению с предыдущими версиями в зависимости от используемой конфигурации компьютера.

Теперь о системных требованиях. Вот они:
Операционная система Windows 98/2000/ME или Windows NT 4.0.
Процессор Intel Pentium II, AMD K6II 450 МГц или выше.
Объем оперативной памяти 128 Мб.
Объем дисковой памяти не менее 200 Мб.
Монитор VGA или лучший, рекомендуемое разрешение 1024×768.
Мышь или другое устройство указания.
Привод CD-ROM для инсталляции.

Таким образом, системные требования стали еще более жесткими. Конечно, новые компьютеры, приобретенные в последнее время, вполне адекватны данным системным требованиям, чего никак нельзя сказать про старое оборудование. Заметим, что компания Autodesk не является новатором в вопросе серьезного ужесточения системных требований для каждой последующей версии программного продукта. Скорее моду диктуют более крупные и известные компании, основываясь не только на собственных интересах, но и на общих темпах развития компьютерной индустрии, которая в последние годы набрала очень высокие обороты. И, судя по всему, данные тенденции будут в будущем не только сохраняться, но и усиливаться.

В складывающейся ситуации следует обратить пристальное внимание на программные продукты для автоматизированного проектирования, созданные российскими компаниями, очень хорошо понимающими специфику требований отечественных пользователей данных систем.

Система КОМПАС

Основным предназначением САПР КОМПАС (КОМПлекс Автоматизированных Систем) явилась автоматизация проектирования в различных отраслях (машиностроение, архитектура, строительство). Первые версии системы разрабатывались компанией АСКОН (www. ascon.ru) из Санкт-Петербурга еще в конце 80-х годов и были ориентированы на работу под DOS. Начиная с 1995 года компания начала активные работы по разработке принципиально новой версии системы — пакета КОМПАС 5, ориентированного на платформу Windows 95. Учтя пожелания пользователей более ранних версий КОМПАС и взяв из них все лучшее, в новом продукте удалось воплотить многие новшества, направленные на повышение удобства работы с системой, а также значительно расширить ее функциональные возможности.

Например, пакет КОМПАС версии 5.5, вышедшей в июне 1998 года, включает в себя следующие элементы: графический редактор КОМПАС-ГРАФИК 5.5; инструментальные средства разработки приложений; готовые параметрические библиотеки, содержащие типовые элементы и изображения; специальные конструкторские приложения для проектирования деталей типа тел вращения (приложение КОМПАС-SHAFT) и пружин (приложение КОМПАС-SPRING) с возможным последующим оформлением чертежей на соответствующие детали; средства обмена с другими CAD/CAM-приложениями через стандартные форматы DXF и IGES.
Рассмотрим системные требования к пакету КОМПАС 5.5:
Операционная система Windows 95/98 или Windows NT 3.5/4.0.
Процессор 486DX2-66 для эффективной работы Pentium 100 и выше.
Объем оперативной памяти 16 Мб, лучше 32 Мб.
Объем дисковой памяти не менее 35 Мб.
Графический адаптер sVGA с видеопамятью 512 Кб, рекомендуется 1 Мб и более. Разрешение должно быть не хуже 800x600x16 цветов.
Цветной монитор sVGA.
Манипулятор мышь, совместимый с MS Mouse.
Привод CD-ROM для инсталляции.

По мнению автора, описанный выше пакет AutoCAD 14 и КОМПАС 5.5 можно назвать наиболее приемлемыми для использования в качестве базовых систем обучения в ВУЗе. Несмотря на то, что эти системы имеют вполне сопоставимые системные требования, руководствуясь практическим опытом работы, можно сказать, что пакет КОМПАС 5.5 более оптимизирован для функционирования на уже не новой технике, которая в достаточном количестве имеется в учебных заведениях.

Хотелось бы рассмотреть и другой аспект. Конечно, никто не сможет оспорить утверждение, что компания Autodesk, имеющая уже более чем солидный опыт на рынке систем автоматизированного проектирования и выпустившая описанный выше пакет AutoCAD 14, создала действительно отличный продукт, что подтверждается многочисленными положительными оценками проектировщиков. Однако, по мнению автора, данная система несколько уступает пакету КОМПАС 5.5 от АСКОН по такому важному параметру как направленность на конкретного отечественного пользователя. Ведь, действительно, заявление компании АСКОН о позиционировании системы КОМПАС как пакета, рассчитанного на быстрое и удобное выполнение чертежей в полном соответствии с ГОСТами ЕСКД, не пустые слова. Отметив превосходство AutoCAD в функциональности, нельзя не заметить, что в КОМПАС некоторые действия при проектировании можно выполнить быстрее и легче, что свидетельствует о качественной работе над системой. В свете сказанного заявление компании АСКОН о тщательном изучении замечаний пользователей также не вызывает сомнений. К преимуществам системы КОМПАС 5.5 можно отнести также понятный русскоязычный интерфейс и хорошо развитую систему помощи на русском языке, что не всегда можно сказать даже про локализованные версии AutoCAD.

Немаловажным фактором, свидетельствующим в пользу использования системы КОМПАС, является дружественная политика, проводимая компанией АСКОН в отношении учебных заведений. Прямым подтверждением этому служит создание некоммерческой системы КОМПАС-ГРАФИК LT 5.8, доступной для свободной загрузки на сайте компании. Несмотря на то, что эта система не имеет всех функциональных возможностей, присущих полноценному коммерческому пакету, она достаточно эффективно может быть использована в учебных целях. Свободно распространяется также работающий под MS-DOS пакет КОМПАС-ШКОЛЬНИК 4.5, который может быть эффективно использован на порядком устаревших компьютерах класса 286/386, еще довольно часто встречающихся в отечественных учебных заведениях.

В заключение описания программных продуктов компании АСКОН нельзя не сказать о выпущенной не так давно системе трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D. Данная система (рис.4), явившаяся результатом развития хорошо зарекомендовавшего себя пакета КОМПАС 5, предназначена для формирования трехмерных моделей деталей, являющихся источниками данных для многих расчетных систем, и создания конструкторской документации на разработанные детали. Важным дополнением, доступным в последних версиях КОМПАС-3D, стала возможность осуществлять моделирование сборок. Следует также заметить, что даже пользователи более ранних версий, например, версии 5.9 могут воспользоваться процедурой бесплатного обновления системы, получив тем самым возможность использования средств моделирования сборок.

Некоторые итоги

Исходя из ситуации, имеющейся на сегодняшний день, автор возьмет на себя смелость считать наиболее рациональным подходом использование в качестве базовых программных продуктов для обучения студентов высших и средних учебных заведений двух пакетов: AutoCAD 14 от компании Auto-desk и КОМПАС 5 от АСКОН. Основными факторами, подтверждающими это, являются приемлемые системные требования, в большинстве случаев соответствующие имеющейся на настоящее время в учебных учреждениях технической базе, при достаточной функциональности данных систем, дающей возможность использовать их в процессе обучения целому ряду дисциплин. Например, автор видит их успешное применение в таких преподаваемых им дисциплинах по специальности «Технология, оборудование и автоматизация машиностроения» как САПР и САПР технологических процессов.

Для учебных учреждений, имеющих относительно слабое оснащение компьютерной техникой, выходом из положения станет использование в учебном процессе более ранних версий данных систем — таких как AutoCAD 12 и КОМПАС-ГРАФИК 4, работающих под DOS. Благодаря преемственности этих продуктов, навыки, полученные при работе с их ранними версиями, впоследствии окажут большую помощь при переходе к использованию последних разработок данных компаний. Особенно эффективным представляется обучение с использованием данных систем в школах, что обеспечит закладку необходимого фундамента знаний, полезных в случае возможного дальнейшего продолжения образования в высших и средних учебных заведениях.

Наконец, имея надлежащее техническое обеспечение, представляется возможным ввести в учебный процесс самые последние разработки данных компании, позволяющие использовать новейшие тенденции в области автоматизированного проектирования. Возможно также дополнительное использование и других пакетов автоматизированного проектирования. В качестве примера можно назвать такие системы среднего класса как SolidWorks от одноименной компании или российскую T-FLEX. Однако освоение систем среднего класса потребует больших временных затрат, которые не могут быть обеспечены в силу наличия жестких временных рамок, регламентируемых учебным процессом. Исходя из этого наиболее рациональным представляется знакомить студентов лишь с демонстрационными роликами, дающими общее представление об области применения и методах работы с такими системами.

Автор надеется, что некоторые замечания, основанные на личном опыте и высказанные в данном обзоре, окажут посильную помощь в деле организации обучения специалистов с использованием систем автоматизированного проектирования.

Автор: Ярослав Акулич

Оставить комментарий

Чтобы оставлять комментарии Вы должны быть авторизованы.

Похожие посты