,
аспирант МГТА
Анализ основных возможностей современных CAD систем и пути их влияния на экономическую эффективность и конкурентоспособность предприятий
В настоящее время на предприятиях машиностроения повсеместно используются системы автоматизированного проектирования (САПР) различных типов. За многолетнюю историю использования они доказали свою эффективность и экономическую целесообразность. Однако, большинство производителей систем так и не могут дать четкого и однозначного ответа, какой экономический эффект принесет покупка их программного обеспечения? В статье сделана попытка получить такой ответ.
Ключевые слова: САПР, CAD, эффективность, информационные технологии.
Свое начало существования термин САПР берет в 70-х годах прошлого столетия. САПР расшифровывается как Система автоматизированного проектирования. В качестве англоязычного эквивалента обычно приводят CAD (Computer-aided Design), несмотря на то, что понятие САПР более широко. Далее речь пойдет именно о CAD-системах, но для упрощения восприятия и краткости продолжим называть их «САПР».
Система автоматизированного проектирования предназначена для выполнения или создания проектных работ с помощью компьютерной техники, которая позволяет создавать технологическую и конструкторскую документацию на отдельные здания, сооружения, изделия [1].
Область применения системы САПР очень велика. Возможности САПР во многом определяются программным обеспечением, которое зачастую делят на уровни, опираясь на сложность системы и область ее возможностей [2].
САПР нижнего уровня в основном применяются при выпуске конструкторской документации, включая документы (экспликации, спецификации и т. п.) текстовые, сборочные, подсборочные. Применяются такие системы в создании проектов с различной степенью сложности в области строительства, архитектуры, геодезии, генплана, машиностроения и других.
САПР среднего уровня обеспечивает поверхностное и твердотельное моделирование в трехмерном пространстве, а также выпуск документации на проектируемые модели. Область применения САПР этого уровня – машиностроение (трехмерное проектирование), архитектура, геодезия и многое другое. Оно позволяет инженерам-конструкторам, которые работают в различных областях электроники, механики, архитектуры сильно повысить производительность контроля, документирования и проектирования изделий.
САПР верхнего уровня позволяет производить комплексное решение задач в моделировании объектов, выпуске конструкторской документации, расчетов, помогает решить специфические прикладные задачи. Примером может послужить расчет и прокладка газового трубопровода. Системы САПР верхнего уровня применяются в различных областях архитектуры, строительства, машиностроения и многих других.
По данным нескольких опросов (рис.1, 2, 3) в России на рынке САПР лидируют САПР нижнего и среднего уровня двух компаний: Autodesk и АСКОН.
Рис.1. Выбор САПР для проектирования строительных конструкций по опросу пользователей портала dwg. ru [7] (более 50% опрошенных используют продукты Autodesk).
Рис.2. Результаты маркетинговых исследований компании Softline в УрФО.
Отчасти такая популярность этих продуктов связана с образовательными программами, проводимыми данными компаниями в ВУЗах страны. В рамках популяризации своих продуктов компании, разрабатывающие САПР, предоставляют учебным заведениям бесплатные лицензии для установки их на учебные компьютеры, а также проводят обучающие курсы для всех желающих. Как показал опрос среди студентов (рис.3), большинство из них еще на этапе обучения пользуются продуктами вышеуказанных компаний.
Рис.3. Используемые студентами CAD системы [3].
Основными пользователями САПР в России являются проектно-строительные организации (рис.2). Больше половины подобных организаций пользуются пакетами программ компании Autodesk, такими как AutoCAD Architecture, Revit Structure, AutoCAD Structural Detailing, AutoCAD Civil 3D (рис.1).
При выборе той или иной системы трудно однозначно понять, какое решение будет наиболее подходящим для организации и зачем вообще необходимо внедрение САПР? Для ответа на эти вопросы нужно, прежде всего, определить факторы, за счет которых достигается экономическая эффективность внедрения и использования системы, а также обратиться к мировому опыту использования САПР.
По результатам исследований международного исследовательского агентства Aberdeen Group, основными экономическими факторами, влияющими на экономическую эффективность использования САПР, являются время и денежные затраты на разработку прототипов продукции машиностроительных организаций, а также время и затраты на внесение изменений в прототипы и выпускаемые продукты [4] .
Компании-участники исследования были также опрошены по поводу основных факторов, которые на их взгляд, являются самыми значимыми предпосылками использования средств автоматизированного проектирования. Большинство респондентов поставили на первое место сокращение времени проектирования изделий. На втором месте с 38% – сокращение затрат на проектирование, а далее следуют: увеличение технологичности проектируемых продуктов (30%), ускорение доработок изделий в соответствии с требованиями заказчиков (кастомизация продуктов) – 15%.
Таблица 1. Показатели эффективности от внедрения САПР SolidWorks на машиностроительном предприятии [6].
Промышленное внедрение SolidWorks | Показатели эффективности | ||
Перечень задач | Полученные результаты | Сокращение сроков проектирования | Снижение затрат на производство |
Проектирование и модификация конструкций деталей и узлов. | Быстрое ассоциативное изменение деталей, технологической оснастки и чертежей. | Более чем в 10 раз | В 2-3 раза |
Создание Конструкторской документации, интерактивных электронных технических руководств. | Повышение качества документации и сокращение сроков ее разработки. | В 3-5 раз | |
Работа с большими сборками. | Повышение производительности работы. | В 5-10 раз | |
Анализ прочности и кинематики, моделирование сложных аэрогидродинамических процессов. | Сокращение количества натурных испытаний и снижение стоимости изготовления опытных образцов. | В 10 раз | В 2-3 раза |
Оценка динамических зазоров, анализ размерных цепей, оптимизация размеров. | Обеспечение 100%-й собираемости изделия. | В 3-4 раза | На 70% |
Изготовление деталей сложной формы на станках с ЧПУ по единой твердотельной модели. | Оперативная передача (в сквозном цикле) моделей для создания управляющих программ для СЧПУ. | На 80% | |
Централизованное хранение и управление данными, электронный документооборот. | Введение технологии сквозного проектирования, обеспечивающей оперативность проверки и согласования КД и исключающей дублирование данных. | Более, чем в 3 раза | На 40% |
Международный опыт компаний, так или иначе связанных с проектированием и конструированием, говорит о том, что в наше время профильные предприятия, игнорирующие существование САПР, не выдержат конкуренции. Сегодня мало кто будет сотрудничать с компанией, которая до сих пор использует кульманы для создания конструкторской документации, или вообще обходится без неё. К сожалению, в нашей стране такие места еще остались. Например, некоторые предприятия оборонной промышленности, которые знают, что государство в любом случае закажет их продукцию, не слишком торопятся с инновациями.
Рассмотрим роль CAD систем в современных производственных предприятиях на примере компании, производящей автоаксессуары двумя методами – без использования САПР (и конструкторской документации, в частности) и с использованием САПР. Результаты такого анализа приведены в табл. 2.
Табл. 2. Создание спецоснастки для производства подкрылок и крыльев автомобилей.
Показатели эффективности и качества работ. | Автоматизированное проектирование | Полностью ручное изготовление |
1.Минимальный срок от начала разработки до приемки комплекта готовых изделий. | 23 раб. дней (1 конструктор) | 40 раб. дней (1 модельщик) |
2.Создание КД (3д модели, чертежи и др.) |
|
|
3. Минимальный срок создание дубликата спецоснастки (негативная форма). |
| 14 раб. дней |
4. Минимальный срок создание дубликата спецоснастки (позитивная форма). | 5 раб. дней |
|
5. Среднее кол-во примерок до приемки | 1-3 | 1-4 |
6. Возможность изготовления крыльев |
|
|
7. Возможность создания изделия при получении от заказчика чертежей/3д моделей изделий |
|
|
8. Возможность разработки изделия при получении от заказчика данных сканирования автомобиля. |
|
|
Кроме указанных в таблице параметров следует учесть, что изделия, разработанные конструктором, более технологичны и в среднем на 30% лучше прилегают к рабочим поверхностям автомобиля (подкрылки, полимерные коврики). Такие факторы конкурентоспособности очень важны, когда дилеры выбирают себе поставщика.
Если же речь идет о поставках продукции на конвейер российского автопрома, то наличие полного набора КД (включая 3D модели) просто необходимо. Международные автопроизводители, такие как GM или PSA, также уделяют внимание САПР. В требования, которые они предъявляют профильным российским компаниям, входит обязательное наличие и использование для производства САПР среднего или высокого уровня. И хотя экономический эффект, на первый взгляд, не ярко выражен (эффективность автоматизированной разработки выше ручной на 10-17% в конкретном случае), а в некоторых случаях может даже, на первый взгляд, отсутствовать, продукция, произведенная с применением грамотно выбранной САПР, обязательно найдет свое место на рынке.
А это значит, что использование на отечественных предприятиях современных информационных технологий на базе САD/САМ/САЕ-систем различного уровня является непременным условием создания высококачественной, конкурентоспособной продукции и позволяет перенести решение многих технических вопросов из стадии освоения технологических процессов на стадию проектирования, где поиск рациональных решений не связан с существенными материальными затратами.
Литература
1. Ресурс интернет: http://nanocad. ru/help/words. php? ELEMENT_ID=26419&phrase_id=981637
2. , Панченко указания к выполнению экономической части дипломного проекта для студентов специальности 230104 – «Системы автоматизированного проектирования» всех форм обучения. Брянск, 2006.
3. Какие САПР используют студенты и почему? 2012г. Ресурс интернет: http://isicad. ru/ru/articles. php? article_num=15150
4. Aberdeen Group, Beyond Engineering: New Applications of 3D Drive Top Line Growth (Проектирование без границ. Рост доходов благодаря применению 3D-технологий), Август 2007г. http://www. /Aberdeen-Library/4130/RA-extending-3d-engineering. aspx
5. Интернет-журнал old. cio-world. ru.
6. Баринов автоматизированного проектирования механических перемешивающих устройств в среде SolidWorks. Москва, 2010.
7.Ресурс интернет: http://forum. dwg. ru/showthread. php? t=59824
8. Ресурс интернет: http://www. finval. ru/finval_industry/partners/Solid_Works. php
