Tietokoneavusteinen suunnittelu (CAD) sisältää geometristen parametrien määrittelemien tietokonemallien luomisen. Nämä mallit näkyvät yleensä tietokoneen näytössä kolmiulotteisena esityksenä osasta tai osajärjestelmästä, jota voidaan helposti muuttaa muuttamalla asiaankuuluvia parametreja. CAD-järjestelmien avulla suunnittelijat voivat tarkastella esineitä monenlaisissa esityksissä ja testata näitä esineitä simuloimalla todellisia olosuhteita.
Tietokoneavusteinen valmistus (CAM) käyttää geometrisia suunnittelutietoja automatisoitujen koneiden ohjaamiseen. CAM-järjestelmät liittyvät tietokoneiden numeerisiin ohjausjärjestelmiin (CNC) tai suoriin numeerisiin ohjausjärjestelmiin (DNC). Nämä järjestelmät eroavat vanhemmista numeerisen ohjauksen (NC) muodoista siinä, että geometriset tiedot koodataan mekaanisesti. Koska sekä CAD että CAM käyttävät tietokonepohjaisia menetelmiä geometristen tietojen koodaamiseen, on mahdollista, että suunnittelu- ja valmistusprosessit ovat hyvin integroituneita. Tietokoneavusteisia suunnittelu- ja valmistusjärjestelmiä kutsutaan yleisesti nimellä CAD / CAM.
CAD / CAM: N ALKUPERÄT
CAD oli peräisin kolmesta erillisestä lähteestä, jotka myös korostavat CAD-järjestelmien tarjoamia perustoimintoja. Ensimmäinen CAD-lähde johtui yrityksistä automatisoida luonnosprosessi. General Motors -tutkimuslaboratoriot olivat edelläkävijä 1960-luvun alussa. Yksi tietokonemallinnuksen tärkeistä aikaa säästävistä eduista perinteisiin luonnostekniikoihin verrattuna on, että ensimmäistä voidaan nopeasti korjata tai manipuloida muuttamalla mallin parametreja. Toinen CAD-lähde oli mallien testaaminen simulaatiolla. Tietokonemallinnuksen käyttö tuotteiden testaamiseen oli edelläkävijä korkean teknologian teollisuudessa, kuten ilmailu- ja puolijohteet. Kolmas CAD-kehityksen lähde johtui pyrkimyksistä helpottaa virtausta suunnitteluprosessista valmistusprosessiin käyttämällä numeerisen ohjauksen (NC) tekniikoita, joita käytettiin laajasti monissa sovelluksissa 1960-luvun puoliväliin mennessä. Juuri tämä lähde johti linkitykseen CAD: n ja CAM: n välillä. Yksi tärkeimmistä suuntauksista CAD / CAM-tekniikoissa on yhä tiukempi integraatio CAD / CAM-pohjaisten tuotantoprosessien suunnittelu- ja valmistusvaiheiden välillä.
CAD: n ja CAM: n kehittäminen ja erityisesti näiden kahden välinen yhteys voitti perinteiset NC-kustannusten, käytön helppouden ja nopeuden puutteet mahdollistamalla osan suunnittelun ja valmistuksen samalla geometristen tietojen koodausjärjestelmällä. Tämä innovaatio lyhensi huomattavasti suunnittelun ja valmistuksen välistä aikaa ja laajensi huomattavasti sellaisten tuotantoprosessien laajuutta, joihin automatisoituja koneita voitaisiin taloudellisesti käyttää. Aivan yhtä tärkeää CAD / CAM antoi suunnittelijalle paljon suoramman hallinnan tuotantoprosessista, mikä loi mahdollisuuden täysin integroituihin suunnittelu- ja valmistusprosesseihin.
CAD / CAM-tekniikoiden käytön nopea kasvu 1970-luvun alkupuolella mahdollisti massatuotettujen piisirujen ja mikroprosessorin kehittämisen, mikä johti entistä edullisempiin tietokoneisiin. Kun tietokoneiden hinta laski edelleen ja niiden prosessointiteho parani, CAD / CAM: n käyttö laajeni laajamittaista massatuotantotekniikkaa käyttävistä suuryrityksistä kaiken kokoisiin yrityksiin. Myös toiminnan laajuus, johon CAD / CAM sovellettiin, laajeni. Osien muotoilun lisäksi perinteisillä työstökoneilla, kuten leimaamalla, porattaessa, jyrsimällä ja jauhamalla, CAD / CAM on tullut käytettäväksi kulutuselektroniikan, elektronisten komponenttien, muovattujen muovien ja lukuisten muiden tuotteiden tuotannossa. . Tietokoneita käytetään myös useiden valmistusprosessien (kuten kemiallisen prosessoinnin) hallintaan, joita ei ole tarkasti määritelty CAM: ksi, koska ohjaustiedot eivät perustu geometrisiin parametreihin.
CAD: n avulla on mahdollista simuloida osan liikettä tuotantoprosessin kautta. Tämä prosessi voi simuloida työstökoneiden syöttömääriä, kulmia ja nopeuksia, osapidikkeiden sijaintia sekä etäisyyttä ja muita rajoituksia, jotka rajoittavat koneen toimintaa. Erilaisten valmistusprosessien simulaation jatkuva kehittäminen on yksi tärkeimmistä keinoista, joilla CAD- ja CAM-järjestelmät integroituvat yhä enemmän. CAD / CAM-järjestelmät helpottavat myös viestintää suunnittelun, valmistuksen ja muiden prosessien välillä. Tämä on erityisen tärkeää, kun yksi yritys tekee toisen sopimuksen joko suunnitella tai valmistaa komponentti.
HYÖDYT JA HAITAT
Mallinnus CAD-järjestelmillä tarjoaa useita etuja verrattuna perinteisiin piirustusmenetelmiin, joissa käytetään viivaimia, neliöitä ja kompasseja. Esimerkiksi malleja voidaan muuttaa poistamatta tai piirtämättä uudelleen. CAD-järjestelmät tarjoavat myös kameran linssiin analogisia zoomausominaisuuksia, jolloin suunnittelija voi suurentaa tiettyjä mallin osia tarkastuksen helpottamiseksi. Tietokonemallit ovat tyypillisesti kolmiulotteisia, ja niitä voidaan kääntää millä tahansa akselilla, aivan kuten kädessä voisi kääntää todellista kolmiulotteista mallia, jolloin suunnittelija voi saada täydellisemmän käsityksen kohteesta. CAD-järjestelmät soveltuvat myös leikkauspiirustusten mallintamiseen, joissa paljastuu osan sisäinen muoto, ja havainnollistamaan osajärjestelmän välisiä tilasuhteita.
CAD: n ymmärtämiseksi on myös hyödyllistä ymmärtää, mitä CAD ei voi tehdä. CAD-järjestelmillä ei ole keinoja ymmärtää reaalimaailman käsitteitä, kuten suunniteltavan kohteen luonnetta tai toimintoa, jota esine palvelee. CAD-järjestelmät toimivat kyvyllä koodata geometriset käsitteet. Siksi CAD-suunnitteluprosessissa suunnittelijan idea siirretään muodolliseen geometriseen malliin. Tietokonepohjaisen 'tekoälyn' (AI) kehittäminen ei ole vielä onnistunut tunkeutumaan mekaanisen (sääntöihin perustuvan) mallinnuksen edustaman mekaanisen ulkopuolelle.
Muita CAD-rajoituksia käsitellään tutkimus- ja kehitystyössä asiantuntijajärjestelmien alalla. Tämä ala on johdettu tekoälyn tutkimuksesta. Yksi esimerkki asiantuntijajärjestelmästä sisältää tietojen sisällyttämisen materiaalien luonteeseen - niiden painoon, vetolujuuteen, joustavuuteen ja niin edelleen - CAD-ohjelmistoihin. Lisäämällä tämä ja muut tiedot CAD-järjestelmä voisi sitten 'tietää', mitä asiantuntijainsinööri tietää, kun insinööri luo suunnittelun. Tällöin järjestelmä voisi jäljitellä insinöörin ajatusmallia ja todella 'luoda' enemmän suunnittelua. Asiantuntijajärjestelmiin voi sisältyä abstraktimpien periaatteiden, kuten painovoiman ja kitkan luonne, tai yleisesti käytettyjen osien, kuten vipujen tai mutterien ja pulttien, toiminta ja suhde. Asiantuntijajärjestelmät saattavat myös muuttaa tapaa, jolla tietoja tallennetaan ja haetaan CAD / CAM-järjestelmissä, korvaamalla hierarkkisen järjestelmän suuremmalla joustavuudella. Tällaiset futuristiset käsitteet ovat kuitenkin kaikki riippuvaisia kyvystämme analysoida ihmisen päätöksentekoprosesseja ja kääntää ne mekaanisiksi ekvivalenteiksi, jos mahdollista.
Yksi CAD-tekniikoiden kehityksen avainalueista on suorituskyvyn simulointi. Yleisimpiä simulaatiotyyppejä ovat stressin vasteen testaus ja prosessin, jolla osa voidaan valmistaa, tai mallien dynaamiset suhteet osajärjestelmän välillä. Rasitustesteissä mallin pinnat esitetään ruudukolla tai verkolla, joka vääristyy, kun osa joutuu simuloidun fyysisen tai lämpöjännityksen alaiseksi. Dynaamiset testit toimivat täydentäjinä tai korvaavina toimivien prototyyppien rakentamisessa. Osan eritelmien muuttamisen helppous helpottaa optimaalisten dynaamisten hyötysuhteiden kehittämistä sekä osajärjestelmän toiminnan että minkä tahansa osan valmistuksen suhteen. Simulaatiota käytetään myös elektronisessa suunnitteluautomaatiossa, jossa simuloitu virran kulku piirin läpi mahdollistaa eri komponenttikokoonpanojen nopean testauksen.
Suunnittelu- ja valmistusprosessit ovat jossain mielessä käsitteellisesti erotettavissa. Suunnitteluprosessi on kuitenkin toteutettava ymmärtämällä tuotantoprosessin luonne. Suunnittelijan on esimerkiksi tiedettävä niiden materiaalien ominaisuudet, joilla osa voidaan rakentaa, erilaiset tekniikat, joilla osa voidaan muotoilla, ja tuotannon laajuus, joka on taloudellisesti kannattava. Suunnittelun ja valmistuksen käsitteellinen päällekkäisyys viittaa CAD: n ja CAM: n mahdollisiin etuihin ja siihen, miksi niitä pidetään yleensä yhtenä järjestelmänä.
Viimeaikainen tekninen kehitys on vaikuttanut perusteellisesti CAD / CAM-järjestelmien hyödyllisyyteen. Esimerkiksi henkilökohtaisten tietokoneiden jatkuvasti kasvava prosessointiteho on antanut heille elinkelpoisuuden CAD / CAM-sovelluksen ajoneuvona. Toinen tärkeä suuntaus on kohti yhden CAD-CAM-standardin perustamista, jotta eri datapaketteja voidaan vaihtaa ilman valmistuksen ja toimituksen viivästyksiä, tarpeettomia suunnittelun tarkistuksia ja muita ongelmia, jotka edelleen haittaavat joitain CAD-CAM-aloitteita. Lopuksi, CAD-CAM-ohjelmisto kehittyy edelleen sellaisilla aloilla kuin visuaalinen esitys sekä mallinnus- ja testaussovellusten integrointi.
CAS: N JA CAS / CAMIN TAPAUS
Käsitteellisesti ja toiminnallisesti rinnakkainen kehitys CAD / CAM: n kanssa on tietokoneavusteinen ohjelmistosuunnittelu CAS tai CASE. Kuten SearchSMB.com on määritellyt artikkelissaan 'CASE', 'CASE' a on tietokoneavusteisen menetelmän käyttö ohjelmistokehityksen organisoimiseksi ja hallitsemiseksi, erityisesti suurissa, monimutkaisissa projekteissa, joihin liittyy monia ohjelmistokomponentteja ja ihmisiä. ' CASE juontaa juurensa 1970-luvulle, jolloin tietokoneyritykset alkoivat soveltaa CAD / CAM-kokemuksen käsitteitä tuomaan lisää kurinalaisuutta ohjelmistokehitysprosessiin.
Toinen lyhenne, jonka inspiroi CAD / CAM: n läsnäolo kaikkialla valmistussektorilla, on CAS / CAM. Tämä lause tarkoittaa tietokoneavusteista myyntiä / tietokoneohjattua markkinointia. CASE: n ja CAS / CAM: n tapauksessa tällaisten tekniikoiden ydin on työnkulkujen integrointi ja todistettujen sääntöjen soveltaminen toistuvaan prosessiin.
RAAMATTU
Ames, Benjamin B. 'Kuinka CAD pitää sen yksinkertaisena.' Suunnitteluuutiset . 19. kesäkuuta 2000.
'CAD-ohjelmisto toimii symboleilla osoitteesta CADDetails.com.' Tuoteuutisverkko . 11. tammikuuta 2006.
'CASE'. SearchSMB.com. Saatavilla osoitteesta http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html. Haettu 27. tammikuuta 2006.
Christman, Alan. 'CAM-ohjelmistojen tekniikan kehitys.' Moderni konepaja . Joulukuu 2005.
Leondes, Cornelius, toim. 'Tietokoneavusteinen suunnittelu, suunnittelu ja valmistus.' Voi. 5 / Valmistusjärjestelmien suunnittelu . CRC Press, 2001.
kenen kanssa james denton on naimisissa
'Mitä tarkoitat?' Konetekniikka-CIME . Marraskuu 2005.
