Как правильно выбрать САПР

Реалии экономической жизни ставят перед отечественными машиностроителями сложную задачу. Если они хотят остаться на рынке и выжить, то должны в корне менять технологию проектирования своих изделий. Только современные CAD/CAM/CAE-системы могут обеспечить нужное качество проектирования, свободное от дорогостоящего процесса доводки натурных образцов изделия, сократить сроки и обеспечить выполнение проекта меньшим, но более квалифицированным коллективом инженеров. Сегодня эта необходимость не оспаривается, вопрос только в том, какой путь выбрать? О трудностях, стоящих на этом пути, типичных ошибках, заблуждениях и хотелось бы поговорить, поделиться собственным опытом и наблюдениями. Надеюсь, это поможет читателю при выборе САПР.

Для чего вам нужна новая САПР?

Итак, вы решили обновить свою старую систему проектирования или, что бывает реже, перейти от традиционного кульмана к современным методам работы. Первый вопрос, который встает перед вами, для чего необходима САПР? Кажется, ответ тривиален, однако это не так. Нужно точно установить, для каких конкретных задач вы берете систему. Анализ задач полезен сам по себе. Он дает возможность по-новому увидеть ситуацию на предприятии, проанализировать узкие места существующего процесса проектирования.

Начало массового использования компьютеров в проектировании приходится на 80-е годы. Компьютер, как инструмент проектирования, периферийное оборудование и языки программирования были доведены до уровня, когда их использование в промышленности стало не только возможным, но и экономически оправданным делом. Первой откликнулась оборонная промышленность и ее авангард - авиация. Во всех авиационных КБ, как грибы после дождя, стали появляться отделы и отделения САПР. В каждом таком отделе висел большой плакат "Система автоматизированного проектирования ОКБ ...". Плакат состоял из большого количества блоков, от которых отходило еще большее количество стрелок. Блоки символизировали подразделения или типовые задачи, а стрелки - информационные связи между ними. Плакат олицетворял благую идею "полной и окончательной" автоматизации. За многие годы ни один из них не превратился в реальность. Такой результат был объективно предрешен логикой развития САПР, которые переживали этап пионерского романтизма. Жизнь оказалось сложнее: формальные, плохо продуманные связи не работали, средства моделирования не могли адекватно отражать сложные объекты проектирования, технические средства были не совершенны.

Означает ли это, что первая волна автоматизации потерпела полное фиаско? Отнюдь нет. Методы автоматизированного проектирования заняли ту экологическую нишу, которая для них подходила - трудоемкие, но хорошо формализованные задачи построения внешних поверхностей самолетов и автомобилей, прочностные расчеты, программирование станков с ЧПУ, а чуть позднее и создание чертежей. Такая автоматизация получила за рубежом название "Point Application". Она работает на ограниченном проектном пространстве и была локализована в рамках одного подразделения, а иногда и отдельного рабочего места. Польза от нее несомненна, но такая автоматизация способна повысить общую эффективность процесса проектирования на 15-20%, не больше. Самый большой резерв лежит в области взаимодействия между техническими дисциплинами, и для реальной постановки таких задач необходимо было подождать десять лет.

При определении области использования будущей САПР думайте в первую очередь о решении, которое позволит кооперировать работу нескольких подразделений. Приоритет таких решений должен быть выше, чем задача "местной" автоматизации в отделе. Оставайтесь реалистами, современные возможности САПР хоть и неизмеримо возросли, но еще не могут быть панацеей от всех проблем. Не ставьте задачу, решение которой может растянуться на много лет. "Железо и математика" развиваются столь быстро, что идеи, заложенные в ваше будущее решение, могут безнадежно устареть. И главное, вы должны быстро получить отдачу от вложенных средств.

Отбор претендентов

Мощные современные графические станции и быстро догоняющие их по производительности ПК, с одной стороны, и математические методы моделирования геометрии твердого тела, с другой, создали реальную предпосылку подъема возможностей САПР на качественно новую ступень. На рынке появилось несколько систем, возможности которых вызывают заслуженное восхищение. К сожалению, приходится констатировать, что среди этих систем нет отечественных разработок. Впрочем, такая ситуация характерна для всей компьютерной индустрии. Среди систем высшего уровня можно назвать 5-6 названий, достойных внимания. Детальное изучение каждой из этих систем по принятой сегодня практике обычно состоит из предварительного знакомства на выставке, проведения семинара на базе вашего предприятия и, возможно, временной инсталляции сроком на 1-2 месяца. Для полного изучения 5-ти систем требуется не меньше года. Когда вы закончите знакомство с последней системой, фирма, первой предоставившая свой образец, заявит о выходе новой версии с новыми возможностями, и весь цикл можно повторять заново. Я уже не говорю о том, что на экспертную оценку систем были отвлечены далеко не самые худшие интеллектуальные силы вашего завода. Правда, все-таки имеются "заказчики", идущие этим путем, но их больше интересует процесс выбора сам по себе.

Ясно, что такой путь неприемлем. Из всех кандидатов на первом этапе должны быть отобраны два, максимум три претендента. Какие критерии здесь подходят? Ознакомление с рекламными материалами, с информацией об инсталляционной базе и главных заказчиках системы дает первое представление о компании. Следует обратить внимание на источники получения прибыли и оценить стабильность компании на рынке. Внедрение новой САПР - долгосрочная инвестиция, вы должны быть уверены, что выбранная система будет развиваться и вы не окажетесь через несколько лет перед необходимостью нового выбора. Хорошо, если у вас есть возможность изучить обзоры признанных независимых экспертов: Gartner Group, CIMData, Daratech. Например, обзоры Gartner Group содержат интегральную оценку системы на поле конкуренции в системе координат "функциональность-надежность" и вероятность присутствия системы среди лидеров рынка САПР в ближайшие пять лет. Лучше пользоваться оригинальными отчетами. Парадокс в том, что каждый поставщик САПР может процитировать первоисточник наиболее выгодным для себя способом, хотя до фальсификации дело доходит редко.

В начале 90-х годов, после ослабления ограничений на экспорт стратегических товаров, в России появились САПР высшего уровня. Их названия были на слуху, но внутреннее содержание окутано дымкой загадочности и привлекательности. При таком положении дел старт всех систем на российском рынке был приблизительно равен. И все системы, которые могли заинтересовать заказчика, получили на первом этапе исходную инсталляционную базу. Вот эта база и может служить одним из наиболее надежных источников получения предварительной информации о системах. Узнайте адреса российских компаний и свяжитесь с ними. От них вы получите наиболее объективную информацию и о возможностях системы, и, что самое главное, о качестве ее сопровождения в России. Обязательно ознакомьтесь со всеми кандидатурами, но не тратьте на это слишком много времени. Главные критерии здесь - уверенность в перспективах развития, доказанное на практике качество сопровождения в России, примеры успешного использования системы предприятиями вашего профиля, контакт с российскими пользователями.

Техническая экспертиза

На функциональную оценку возможностей САПР безусловно влияют специфичные требования вашего предприятия, но есть и некоторые общие моменты. Ядром всех современных САПР является модуль геометрического моделирования, который дает возможность построить корректное описание проектируемого продукта, что является базой для всех остальных задач, решаемых в рамках системы. Современная САПР обязана иметь возможность моделировать геометрию твердого тела методом Brep. Метод получил название от сокращения термина Boundary Representation - описание тела с помощью представления границ или точного аналитического задания граней, ограничивающих тела. Это единственный метод, позволяющий создать точное, а не приблизительное представление геометрии тела. Сегодня трудно встретить систему, которая бы не имела или не декларировала бы наличие методов твердотельного моделирования. Однако функциональные возможности методов построения твердого тела в двух системах могут сильно отличаться друг от друга. Следует обращать внимание на функциональную полноту, возможность решать топологические сложные задачи: перекрывающиеся скругления переменного радиуса, построение тонкостенного тела с изменением топологии, взаимосвязь методов построения поверхностей и твердого тела, возможность параметризации и изменения модели.

Необходимыми атрибутами моделирования сборок является графический навигатор, взаимосвязь геометрических моделей, возможность построения элементов и взаимная ориентация компонентов в контексте сборки. Создание сборочной модели, состоящей из многих сотен и тысяч деталей, открывает возможность построения полной цифровой модели изделия. Современные системы САПР обычно не ограничивают количество компонентов, участвующих в сборке. Однако чудес не бывает: чем больше в сборке деталей, тем больше вычислительных ресурсов требуется от вашей рабочей станции. И рано или поздно они будут исчерпаны. Хорошая САПР должна обладать специальными функциями, которые дают возможность бороться с подобными проблемами: фильтры загружаемых компонентов, возможность переключения между полным и упрощенным представлением геометрии.

Модули инженерного анализа должны иметь удобный интерфейс, возможность быстрого проведения многовариантных расчетов. Однако система анализа не может быть всеобъемлющей. Всегда существуют расчетные задачи, для решения которых необходимо привлечение специальных расчетных программ, не входящих в САПР. Оцените удобство передачи данных в виде расчетной сетки и твердотельной геометрической модели в те системы анализа, которые вы собираетесь использовать.

Анализ возможностей технологических модулей очень специфичен и зависит от используемого станочного парка, технологических процессов и т. п. Общих критериев здесь не существует, кроме, пожалуй, одного: изготовление "железа" не прощает ошибок и внутренних противоречий в модели. Поэтому отзыв о работе системы от пользователей очень полезен и может быть объективным показателем возможностей системы.

Лучший способ знакомства - инсталляция на базе вашего предприятия сроком на 2-3 месяца, но польза от такого способа изучения зависит от реальной готовности ваших специалистов воспринять возможности системы. Зачастую здесь не обойтись без обучения, и лучше, если вы купите это обучение у компании, предлагающей САПР. Польза здесь двойная: во-первых, плата за обучение служит лакмусовой бумажкой серьезности намерений купить САПР, во-вторых, даже если вы выберете другую систему, деньги не будут потрачены зря. Эффективность освоения выбранной системы прямо зависит от квалификации специалистов, а она, безусловно, вырастет.

Заблуждения

Соберите первичную информацию о всех системах САПР, которые присутствуют на рынке. Мне известны случаи, когда выбор делался в пользу явно не самой лучшей системы, при этом другие даже не рассматривались. Удивительно, но стоимость слабой САПР была при этом практически такой же, как и стоимость систем, достойных выбора. Если вы покупаете САПР, чтобы выжить в острой конкурентной борьбе, то такое поведение ничем не оправдано.

Довольно типична ситуация, когда, казалось бы, после окончательного выбора системы проигравшая сторона подбрасывает троянского коня в виде дополнительной бесплатной установки своей системы на неопределенное время. Как водится, на предприятии появляются группы сторонников каждой из конкурирующих систем. Результат может быть самым плачевным - часть данных хранится в одной системе, часть в другой. Ни о каком сокращении сроков проектирования и повышения его качества речи быть не может. Если вас интересует процесс выбора как таковой, то милости просим, но эта дорога ведет в тупик. Если уж вы остановили выбор на одной из систем, то после этого все интеллектуальные ресурсы должны быть направлены на максимально быстрое и эффективное внедрение. Как бы совершенны ни были сегодняшние САПР, вдохнуть в них жизнь, наполнить их знаниями "ноу-хау", можете только вы. Только тогда окупятся затраты на ее приобретение, в противном случае целесообразнее купить вагон "SNICKERS" и разбежаться в разные стороны.

Иногда заказчик планирует приобретение двухуровневой системы, так называемой комбинации легкого и тяжелого САПР. Никто не оспаривает необходимость оценки возможностей интеграции уже существующей и новой системы проектирования. На старую уже затрачены средства, обучены специалисты, для нее накоплены прикладные решения. Но помните о соотношении резервов эффективности отдельной задачи (20%) и взаимодействие группы разработчиков (80%). Помните о том, что двухуровневая система похоронит все надежды на эффективные обратные связи и настоящий параллельный процесс разработки новых изделий. Если принять во внимание существенное снижение и выравнивание цен на аппаратные средства для обеих САПР, то выбор в пользу единой современной системы будет очевиден. Такое решение, при правильной оценке затрат и отдачи, будет экономически более выгодным.

Как насчет Unigraphics?

Теперь, основываясь на высказанные замечания и предложенную схему, проведем экспресс оценку на примере одной из систем САПР - Unigraphics компании EDS, как наиболее известной мне.

Оценка экспертов. Система занимает верхний правый квадрат диаграммы, где расположены лидеры рынка (Gartner Group). Признана лучшей CAM-системой по опросу среди компаний-производителей систем САПР (CimData). Высоко оценивается другими экспертами.

Инсталляционная база. Крупнейшие промышленные компании мира: Boeing, Pratt and Wittney, General Electric, Opel, Bosh, Moulinex, Phillips, Bell Helicopter и т. п., список можно продолжать довольно долго, но ограничим его самым крупным в истории САПР контрактом с концерном General Motors - 10 000 мест одновременно.

Устойчивость финансового положения. В 1996 году компания имела оборот в 12 млрд. долл. Ее background сформирован на обширной и надежной инсталляционной базе в лице крупнейших американских и транснациональных компаний, например контракт на полное информационное обслуживание с Rolls Royce - это 10 млрд. долл. Имеется большое количество долгосрочных правительственных заказов. Это дает возможность компании тратить большие средства на развитие системы.

Инсталляционная база в России. Авиационные предприятия - КБ Сухого и Ильюшина, автомобильная промышленность - ВАЗ, предприятия нефтяного и газового машиностроения, авиационное двигателестроение, всего более 40 заказчиков, общее количество рабочих мест приближается к 500. В статистике не учитываются бесплатные инсталляции для учебных заведений: ХАИ, МАИ, МВТУ, КАИ и бесплатные тест-инсталляции. Система заслужила высокую оценку от российских пользователей. Повторные заказы на расширение и модернизацию конфигурации были получены от ОКБ им. Ильюшина, Казанского вертолетного завода и ВАЗ.

Техническая экспертиза. Полностью интегрированная система твердотельного параметрического моделирования с полным набором необходимых расчетных и технологических модулей. Большое количество специальных приложений.

Похоже, что такая система имеет все шансы пройти первый этап выбора - 5 лет присутствия на российском рынке дают свои плоды.