САПР в энергетики

Введение

Взаимодействие между производственными и инженерными компаниями, равно как и взаимодействие между их подразделениями, осуществляется путём обмена файлами. Файлы могут пересылаться по электронной почте или с помощью служб экспресс-доставки.Обычно при создании с помощью САПР какой-то новой системы разрабатываются функциональные спецификации документов, технические спецификации и конструкторские файлы, которые необходимо пересылать в течение всего жизненного цикла проекта.Как известно, самая распространённая проблема, с которой сталкиваются специалисты в области САПР, – это изоляция систем друг от друга и от «окружающего мира», что объясняется большим разнообразием существующих форматов файлов САПР.Цель данной работы – рассмотреть обмен данными между системами САПР.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:- раскрыть понятие обмена данными САПР;- охарактеризовать содержание данных САПР и варианты обмена данными;- изучить прямой перевод модели;- рассмотреть нейтральный файловый обмен;- изучить сторонние переводчики.1. Понятие обмена данными САПРОбмен данными САПР — это метод обмена данными чертежей, используемый для перевода между различными авторскими системами автоматизированного проектирования (САПР) или между САПР и другими нижестоящими системами CAx. Многие компании используют разные системы САПР и обмениваются файлами данных САПР с поставщиками, заказчиков и субподрядчиков. Такие форматы часто являются проприетарными. Передача данных необходима для того, чтобы, например, одна организация могла разрабатывать модель САПР, а другая выполняла работы по анализу той же модели; в то же время за производство продукта отвечает третья организация. С 1980-х годов появился ряд различных технологий САПР. Они различаются целями своих приложений, пользовательскими интерфейсами, уровнями производительности, а также структурами данных и форматами файлов данных. Для целей взаимодействия требование точности в процессе обмена данными имеет первостепенное значение, и необходимы надежные механизмы обмена. Процесс обмена нацелен в первую очередь на геометрическую информацию данных САПР, но он также может быть нацелен на другие аспекты, такие как метаданные, 153 знания, производственная информация, допуски и структура сборки. Существует три варианта обмена данными САПР: прямой перевод модели, нейтральный обмен файлами и сторонние переводчики.2. Содержание данных САПР и варианты обмена даннымиПервоначально предназначенный для геометрической информации (каркас, поверхности, твердые тела и чертежи) продукта, в настоящее время из файла САПР можно извлечь и другие фрагменты информации: Метаданные – неграфические атрибуты, например: часть или номер детали автор уровня редакции чертежа, путь к файлу на компьютере или в сетевой системе хранения, информация о выпуске и т. д. данные о замысле проекта — например, деревья истории, формулы, правила, рекомендации; данные приложения — например, пути инструментов числового контроля, геометрические размеры и допуски (GD&T), планирование процесса и структура сборки. Различные типы информации о продукте, на которую нацелен процесс обмена, могут меняться на протяжении жизненного цикла продукта. На более ранних стадиях процесса проектирования.Существует как минимум три способа обмена данными между различными CAD-системами: через печатную копию или изображение (например, TIFF, GIF, JPEG, BMP или PCX, путем трассировки изображения), форматы, не зависящие от CAD, или сторонние трансляторы файлов CAD между проприетарные форматы файлов. Все они имеют свои преимущества и недостатки и могут быть подвержены ошибкам.3. Прямой перевод моделиПрямые трансляторы данных обеспечивают прямое решение, которое влечет за собой перевод данных, хранящихся в базе данных продукта, непосредственно из одного формата CAD-системы в другой, обычно за один шаг. Обычно в прямом трансляторе данных существует нейтральная база данных. Структура нейтральной базы данных должна быть общей, управляться минимально необходимыми определениями любого из типов данных моделирования и не зависеть от формата любого поставщика. Основные системы САПР, такие как SolidWorks, PTC Creo, Siemens NX и CATIA, могут напрямую читать и/или записывать другие форматы САПР, просто используя параметры «Открыть файл» и «Сохранить как». Этот вариант ограничен тем фактом, что большинство форматов САПР являются проприетарными, поэтому прямые трансляторы обычно однонаправлены, частично функциональны и не стандартизированы.4. Нейтральный файловый обменОбмен нейтральными файлами использует промежуточный нейтральный формат для перевода данных между системами САПР. Этот метод начинается с препроцессора, встроенного в исходную систему САПР, который создает нейтральный файл из исходного формата САПР. Целевая система САПР выполняет постобработку нейтрального файла и преобразует его в исходный целевой формат. Некоторые нейтральные форматы определяются организациями по стандартизации, такими как IGES и STEP, в то время как другие являются частными, но все еще широко используются и считаются квазиотраслевыми стандартами.Нейтральные форматы:DXF (Drawing eXchange Format) Разработан компанией Autodesk в 1982 году как решение для взаимодействия данных между AutoCAD и другими CAD-системами. DXF в основном основан на 2D, и его формат представляет собой представление данных с тегами всей информации, содержащейся в файле чертежа AutoCAD, что означает, что каждому элементу данных в файле предшествует целое число, называемое групповым кодом, указывающим тип следующего элемента данных. Поскольку большинство разработчиков коммерческого прикладного программного обеспечения выбрали поддержку родного формата Autodesk DWG в качестве формата для взаимодействия данных AutoCAD, DXF стал менее полезным. VDA-FS (Verband der Automobilindustrie — Flächenschnittstelle) Создан Немецкой ассоциацией автомобильной промышленности в 1982 году как метод взаимодействия для поверхностей произвольной формы. Этот формат отличается от других форматов тем, что он поддерживает только передачу данных кривых и поверхностей произвольной формы с соответствующими комментариями, но не поддерживает другие геометрические или негеометрические объекты. Следовательно, он ограничен представлениями параметрическими полиномами, но это охватывает подавляющее большинство систем САПР произвольной формы. Он включает типы тензорных произведений Безье, B-сплайнов и Кунса поверхностей и соответствующие кривые. Спецификация VDA-FS опубликована в немецком промышленном стандарте DIN 66301. PDES (Спецификация обмена данными о продуктах) Возникла в 1988 году в рамках исследования интерфейса данных определения продукта (PDDI), проведенного McDonnell Aircraft Corporation от имени ВВС США. PDES был разработан, чтобы полностью определить продукт для всех приложений в течение его ожидаемого жизненного цикла, включая геометрию, топологию, допуски, отношения, атрибуты и элементы, необходимые для полного определения детали или сборки деталей. PDES можно рассматривать как расширение IGES, куда были добавлены организационные и технологические данные. Фактически более поздние PDES содержали IGES. Разработка PDES под руководством организации IGES и в тесном сотрудничестве с Международной организацией по стандартизации (ISO) привела к рождению STEP. STEP (ISO 10303 – Стандарт обмена данными о моделях продуктов) Работа со стандартом ISO 10303 была начата в 1984 г. и первоначально опубликована в 1994 г. с целью стандартизировать обмен данными о продуктах между системами PLM. Это очень полный набор спецификаций, охватывающий множество различных типов продуктов и многие этапы жизненного цикла. STEP использует нейтральный формат ISO 10303-11, также известный как схема EXPRESS. EXPRESS определяет не только типы данных, но также отношения и правила, применяемые к ним. STEP поддерживает обмен данными, совместное использование данных и архивирование данных. Для обмена данными STEP определяет временную форму данных о продукте, которые должны передаваться между парой приложений. Он поддерживает совместное использование данных, предоставляя доступ и работу с одной копией одних и тех же данных о продукте более чем одному приложению, потенциально одновременно. STEP также может использоваться для поддержки разработки самих данных архивного продукта. STEP состоит из нескольких сотен документов, называемых частями. Каждый год добавляются новые детали или выпускаются новые версии старых деталей. Это делает STEP крупнейшим стандартом в рамках ISO. Части STEP серии 200 называются прикладными протоколами (AP), а конкретные части напрямую связаны с системами САПР:  (3D-проектирование механических деталей и сборок с контролируемой конфигурацией) — в основном используется для 3D-проектирования и структуры продукта. Подмножество AP214, но наиболее широко используемое.  (Электронная сборка, дизайн межсоединений и корпусов) – САПР для печатных плат.  (Электротехническое проектирование и монтаж) – САПР для электромонтажа и кабельных жгутов.  (Основные данные для процессов автомобильного механического проектирования) — Как STEP представлен в текстовом файле для обмена. (модель, интерпретируемая приложением STEP-NC для компьютеризированных числовых контроллеров) - информация о процессах обработки CAD, CAM и CNC. 242 (3D-инжиниринг на основе управляемой модели) — слияние двух ведущих прикладных протоколов STEP, AP 203 и AP 214. Parasolid XT Часть ядра геометрического моделирования Parasolid, первоначально разработанная Shape Data и в настоящее время принадлежащая Siemens PLM Software. Parasolid может представлять каркасные, поверхностные, твердотельные, ячеистые и общие модели без многообразия. Он хранит топологическую и геометрическую информацию, определяющую форму моделей в передаваемых файлах. Эти файлы имеют опубликованный формат, так что приложения могут иметь доступ к моделям Parasolid без обязательного использования ядра Parasolid. Parasolid может принимать данные из других форматов моделирования. Его уникальная функция толерантного моделирования может учитывать и компенсировать менее точные данные. IGES (начальная спецификация обмена графикой) Устаревший формат, появившийся в конце 1979 г. и первоначально опубликованный Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в 1980 г., до широкомасштабного внедрения технологии САПР в промышленности. Этот формат файла рассматривает определение продукта как файл сущностей, где каждая сущность представлена ​​в независимом от приложения формате. После первоначального выпуска STEP (ISO 10303) в 1994 г. интерес к дальнейшему развитию IGES снизился, и последним опубликованным стандартом стала версия 5.3 (1996 г.).5. Сторонние переводчикиНесколько компаний специализируются на программном обеспечении для перевода данных САПР, которое может считывать информацию из одной системы САПР и записывать информацию в формате другой системы САПР. Есть несколько компаний, которые предоставляют низкоуровневые программные инструменты для прямого чтения и записи основных форматов файлов САПР. Большинство разработчиков САПР лицензируют эти наборы инструментов, чтобы добавить в свои продукты возможности импорта и экспорта. Существует также значительное количество компаний, которые используют наборы инструментов для низкоуровневого перевода в качестве основы для создания автономных приложений для перевода и проверки конечных пользователей. Эти системы имеют собственный промежуточный формат, некоторые из которых позволяют просматривать данные во время перевода. Некоторые из этих трансляторов работают автономно, в то время как другим требуется один или оба пакета САПР, установленные на машине перевода, поскольку они используют код (API) из этих систем для чтения/записи данных. Некоторые компании также используют эти низкоуровневые наборы инструментов для создания подключаемых модулей импорта или экспорта для других приложений САПР.ЗаключениеТаким образом, типична ситуация, когда для обмена данными между работающими на предприятии САПР используется единственный существующий на сегодня способ - конвертор, причём данные конвертируются зачастую некорректно, часть же вообще теряется. Очень часто партнеры или поставщики компании не имеют возможности просмотреть файлы САПР вследствие несовместимости поддерживаемых ими форматов.Дело в том, что большинство САПР хранит данные в собственных форматах, разработанных специально для конкретных систем проектирования.Каждая САПР хранит данные в файлах определённого формата. Термин «формат файла» используется для описания структуры данных, записанных в компьютерном файле. Так как файл представляет собой последовательность битов (т.е. нулей и единиц), то компьютерные системы, сохраняющие данные в файле, должны как-то преобразовывать обрабатываемую ими информацию в последовательность битов и наоборот. Алгоритм этого преобразования, а также соглашения о том, как различные фрагменты информации после преобразования располагаются внутри файла, составляют то, что входит в понятие «формат файла».Для многих форматов файлов существуют опубликованные спецификации, в которых описана структура файлов данного формата, то, как программы должны кодировать данные для записи в этот формат и как декодировать их при чтении.
Список использованной литературы
Баженова, И.Ю. Языки программирования: Учебник для студентов учреждений высш. проф. образования / И.Ю. Баженова; Под ред. В.А. Сухомлин. — М.: ИЦ Академия, 2018. — 368 c.Божко, А.Н. Основы автоматизированного проектирования: Учебник / А.Н. Божко, С.В. Грошев, Д.М. Жук, В.Б. Маничев. - М.: Инфра-М, 2019. – 112 c.Ван, Тассел Д. Стиль, разработка, эффективность, отладка и испытание программ / Ван Тассел Д.. - М.: Мир, 2020. - 336 c.Кнут, Э.Д. Искусство программирования / Э.Д. Кнут. – М.: Вильямс, 2019. – 487 c.Обмен данными между САПР. - https://helpiks.org/9-69883.html (дата обращения: 24.06.2022).Обмен данными: вечная проблема? - https://vuzlit.com/964321/obmen_dannymi_vechnaya_problema (дата обращения: 24.06.2022).Серкова, Е.Г. Основы алгоритмизации и программирования: практикум / Е.Г. Серкова. – РнД: Феникс, 2019. – 189 c.