Лекция 4. Основные разработчики CAD/CAM/CAE-систем

Autodesk

Autodesk основана в 1982 году Джоном Уолкером и двенадцатью другими сооснователями. Штаб-квартира — в Сан-Рафеле.

Первым продуктом компании стал разработанный в 1982 году AutoCAD — система автоматизированного проектирования, предназначенная для работы на устройствах, известных в то время как «микрокомпьютеры», включая восьмиразрядную операционную систему CP/M и новые шестнадцатиразрядные IBM PC. Она позволяла создавать детализированные чертежи и была доступна для многих небольших компаний.

В 1985 году компания стала публичной, осуществив первичное размещение.

В начале 1990-х Autodesk начала активно разрабатывать специализированные версии AutoCAD для разных отраслей, включая архитектуру, гражданское строительство и машиностроение; а также была проведена реструктуризация компании: созданы 5 самостоятельных подразделений, занимавшихся разработкой 5 главных продуктовых линеек компании. В апреле 1992 года компанию возглавила Кэрол Барц (англ. Carol Bartz), до того занимавшая пост вице-президента Sun Microsystems. Барц стала одной из двух женщин-президентов крупнейших технологических компаний^[3]. После своего назначения она стремилась достичь следующих основных целей: довести стоимость Autodesk к 1999 году до $ 1 млрд и снизить ее зависимость от AutoCAD как основного источника доходов.

В том же 1992 году Autodesk остановила разработку новых версий AutoCAD для Unix и Apple Macintosh, а в 1997 году — для MS-DOS, сосредоточившись исключительно на среде Microsoft Windows.

В начале 2000-х компания также добавила в свой портфель ряд продуктов, не основанных на AutoCAD, такие как систему информационного моделирования зданий Revit и основу технологии цифрового прототипа Inventor.

В 2004 году AutoCAD стал наиболее широко используемой в мире САПР среди двухмерных неспециализированных приложений^[4]. Форматы файлов DWG и DXF, разработанные специально для него, также стали широко применяться для обмена данными между различными САПР.

1 мая 2006 года Autodesk возглавил Карл Басс^[5], до того бывший операционным директором (COO) компании. Кэрол Барц заняла пост первого исполнительного председателя совета директоров, который оставила в начале 2009 года, став CEO компании Yahoo!.

Продукты и решения

Всего Autodesk в настоящее времявыпускает порядка ста программных продуктов. Разработкой занимаются 4 подразделения, возглавляемых старшими вице-президентами:

«Машиностроение и промышленность» - Роберт Кросс;

«Архитектура и строительство» - Джей Бхатт;

«Анимация и графика'» - Марк Пети;

«Базовые решения и развитие бизнеса» (Амар Ханспал).

AutoCAD

AutoCAD — система автоматизированного проектирования для двухмерного и трехмерного проектирования и черчения. Ранние версии AutoCAD оперировали элементарными объектами, такими как круги, линии, дуги и др., из которых составлялись более сложные объекты. Однако на современном этапе программа включает в себя полный набор средств, обеспечивающих комплексное трёхмерное моделирование, в том числе работу с произвольными формами, создание и редактирование 3D-моделей тел и поверхностей, улучшенную 3D-навигацию и эффективные средства выпуска рабочей документации. Начиная с версии 2010, в AutoCAD реализована поддержка параметрического черчения, то есть возможность накладывать на объект геометрические или размерные зависимости. Это гарантирует, что при внесении любых изменений в проект, определённые параметры и ранее установленные между объектами связи сохраняются.

Появление Lisp

(http: //habrahabr.ru/company/nanosoft/blog/234221/)

Но AutoCAD был не безнадежен, у него имелся встроенный интерпретатор LISP. Ну да, среди нас только повернутые на проблематике искусственного интеллекта были знакомы с LISP, но этот язык исключительно прост синтаксически и его можно было освоить за пару дней. Как говорили, это язык для истинных адептов ИИ, потому что “искусственным интеллектом занимаются те, кому своего не хватает”. В первоначальной реализации от Autodesk LISP был чудовищно медленным, падучим. Было ясно, что ничего серьезного на нем написать невозможно. Но позже он стал именно тем оружием, которое позволило AutoCAD затоптать конкурентов в нише САПР для PC. И это оружие победы выковали для Autodesk два российских научных сотрудника по фамилии Петров и… Петров.

Петров в квадрате и Ричард Хендисайд

Осенью 89 года на территории Конференц-центра АЗЛК, тогда еще вполне себе живого завода, высадился десант Autodesk в сопровождении цирка дрессированных партнеров. Командовал этой операцией один из основателей Autodesk Ричард Хендисайд. Очередь из инженеров, студентов и аспирантов технических ВУЗов на эту выставку была длиннее, чем к мавзолею Ленина. Для тех, кто там побывал, это было первое знакомство с интерактивным САПР, пусть убогим, но реально существующим. Дисплеи 20”, плоттеры и дигитайзеры и все это работает не со шкафами СМ4 или ЕС ЭВМ, а с серой коробкой IBM PC, стоящей на стандартном советском столе-парте из ДСП. Оказывается для AutoCAD уже есть компании, которые пишут программы на LISP, расширяющие его функционал до уровня параметрического проектирования (Cyco Software), неужели LISP на что-то годится? На большинство неискушенных советских инженеров это производило впечатление не меньшее, чем блеск бус на папуаса. Но некоторые поняли, что в этом есть большие возможности, что можно начинать писать программы, которые будут использовать AutoCAD как интерактивный графический редактор, а расчетные программы, ранее требовавшие сложного ввода массивов исходных данных получат их непосредственно из чертежа и результат тоже будет на этом чертеже. Вот только LISP…

Одним из таких разработчиков был Петр Петров, работавший в слегка закрытом НИИ над созданием сквозной САПР для специфической отрасли машиностроения. У него был приятель, тоже по фамилии Петров, по имени — Юрий. И так получилось, что они до этого имели опыт в разработке компиляторов. В общем посмотрели они на этот LISP в AutoCAD и поняли, что для того, чтобы его использовать для более-менее серьезных приложений у него должна быть возможность преобразовывать исходный код в нечитаемый для всех вид (закрыть его), а лучше компилировать в непосредственно выполняемые команды. То есть сделать специализированный компилятор LISP для AutoCAD. Идея не лучше и не хуже большинства других, рождающихся за рюмкой чая на посиделках программистов и научных сотрудников. И может быть так она и осталась в виде прототипа, который существовал бы в недрах слегка закрытого НИИ, но все уже менялось в СССР. Появилось СП (совместное предприятие) Параллель, которое стало первым партнером Autodesk. Сотрудники Параллели переводили AutoCAD на русский язык и начали его внедрять.

Возможно, что такого распространения AutoCAD в России не получил бы, если бы не талант Ричарда Хендисайда собирать вокруг себя интересных людей. Он верил, что для того, чтобы хорошо продать товар недостаточно его продемонстрировать, работе с ним надо научить. А так как у самого Autodesk тогда было совсем мало ресурсов, то надо искать партнеров, чем больше, тем лучше, надо расширять круг тех, кто поможет приспособить AutoCAD к местным условиям. И он стал помогать местным разработчикам показывать свои программы на выставках. Для этого Autodesk предоставлял места на своих стендах небольшим фирмам, которые предлагали то, что помогало AutoCAD. Это были производители графической периферии и программного обеспечения, комплиментарного AutoCAD. В СССР это были программы, железо “Сделано в СССР” было совсем не передовым. В один из приездов Ричарда его познакомили с парой Петровых. У них на тот момент не было законченного решения для компиляции и выполнения LISP-программ для AutoCAD, но они гарантировали, если получат доступ к внутренним функциям AutoCAD, то смогут сделать это в очень ограниченные сроки. Даже если они не получат доступ, то тоже смогут, но это будет чуть дольше.

А дальше было вот что. Ричард обсудил эту идею с другими отцами-основателями и двое Петровых отправились в Сосалито, Калифорния доводить свое решение до релиза. Надо сказать, что они уже к этому времени взломали код AutoCAD и смогли подключать откомпилированные модули LISP напрямую, но об этом Ричарду не сказали. Все, что требовалось, это на самом деле была скорее отладка, чем доработка. В общем они сделали все за рекордный срок и в основном посвятили свою длительную командировку изучению жизни аборигенов Кремниевой долины.

Возможно это был первый случай, когда Autodesk заплатил российским разработчикам за использование их программных компонентов в AutoCAD. Но самое интересное, что это был не последний контракт Петровых по продаже Autodesk компонентов для работе с AutoLISP. То, что было сделано, обеспечило защиту исходного кода сторонних разработчиков. Они теперь могли продавать свои программы, написанные на LISP не опасаясь, что результаты их труда можно будет легко скопировать. Число энтузиастов AutoCAD начало стремительно расти, стало зарождаться международное сообщество разработчиков AutoCAD. Благодаря компилятору LISP-программы выполнялись намного быстрее и с их помощью стало возможным совершать вполне серьезные вычисления. А два русских парня по фамилии Петров, каждый по своему преодолевали начало эпохи перемен. Тихая заводь, которой был СССР, превратилась в бурлящий водоворот 90-х, когда преподаватели кафедр, кандидаты технических наук по САПР торговали на рынках в свободные от посещений дни, открывали кооперативы по продаже персональных компьютеров, тушенки, сигарет и до последнего пытались получить хоть какое-то финансирование своих проектов от родного государства или зарубежных компаний, но в конце-концов просто уезжали из страны, пополняя русскую диаспору в Parametric Technologies, Microsoft, Apple…

Autodesk Петровых не забывал, контракт на техническую поддерку с ними по началу не был подписан, поэтому они еще несколько раз получали заказы на адаптацию своего кода под каждую следующую версию AutoCAD. Не удивлюсь, если окажется, что такой выгодный для Петровых контракт и слегка невыгодный — для Autodesk был сделан Ричардом Хендисайдом намеренно, поскольку в то время никто в СССР не имел ни малейшего понятия, сколько на самом деле стоит их квалификация. И чтобы те три копейки, полученные по первоначальному контракту не стали бусами для папуасов, взамен за которые был получен золотой слиток, Хендисайд подложил небольшую бомбу под финансовый департамент Autodesk, в результате чего временный творческий коллектив Петров+Петров получал все более серьезные контракты на доработку однажды проданного кода.

Это мои домыслы, но Ричард Хендисайд — это один из немногих бизнесменов, с кем меня сталкивала судьба, и который вызывал чувство безусловного уважения как человек, поэтому возможно, что все было именно так.

VisualLISP или Петров возвращается

Удивительным в этой истории с Петровым и Autodesk является то, что она не закончилась с появлением программного интерфейса к AutoCAD на языке С, AutoLISP выжил. Даже переход AutoCAD с DOS на Windows и использование большого числа инструментов, имеющихся в Windows, не превратил LISP в пережиток прошлого. Слишком много разработчиков и продвинутых пользователей AutoCAD “подсели” на LISP. Они научились обходить ограничения, присущие реализации AutoLISP, поняли преимущества, которые дает интерпретируемый язык, оценили его гибкость при абсолютном минимуме синтаксиса.

Dassault Systemes/IBM

Компания Dassault Systemes является одним из лидеров мирового рынка CAD/CAM-систем. Ее история началась в 1975 г., когда фирма Avions Marcel Dassault (AMD) приобрела лицензии на ПО CADAM (Computer-Augmented Drafting and Manufacturing) у компании Lockheed и, таким образом, стала одним из первых поставщиков системы CADAM в мире. В 1981 г. была создана компания Dassault Systemes (которую возглавил Франсис Бернар), а в 1982г. на рынке появилась система CATIA 1 ( Computer Aided Three-dimensional Interactive Application ) как специальный продукт для трехмерного проектирования, поверхностного моделирования и разработки программ для ЧПУ. В 1984 г. в систему CATIA были добавлены возможности черчения, обеспечивающие ей независимость от ПО CADAM. В 1985 г. была выпущена вторая версия CATIA с полностью интегрированными функциями черчения, твердотельного моделирования и управления изготовлением деталей (с этого момента CATIA стала лидером CAD-приложений в области авиастроения).

В 1992 г. компании Dassault Systemes и IBM решили передать ответственность за ПО CADAM фирме Dassault Systemes of America, дочерней компании, находящейся в полной собственности материнской компании Dassault Systemes. IBM согласилась приобрести участие в капитале компании, не составляющем контрольного пакета в Dassault Systemes. С тех пор ПО CATIA и CADAM постепенно унифицируются путем слияния лучших технологических достижений обеих систем.

По условиям партнерского соглашения с Dassault, компания IBM распространяет во всем мире продукты CATIA, осуществляет их поддержку и маркетинг. В октябре 1997 г. Dassault Systemes и IBM открыли в Сеуле центр по поддержке пользователей CAD/CAM/CAE-системы CATIA. Кроме того, компании выпустили Web-браузер на основе Java для мониторинга через Интернет систем автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства. Общий доход компании Dassault Systemes/IBM в 2000 финансовом году составил 632, 4млн евро.

CAD/CAM/CAE-система CATIA

CAD/CAM/CAE-система верхнего уровня CATIA (с ядром ACIS) разрабатывается компанией Dassault Systemes и продвигается компанией IBM. Она предназначена для автоматизированного проектирования, твердотельного моделирования, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ, технологической подготовки производства, оформления чертежей и конструкторской документации, инженерного анализа. Изначально CATIA создавалась для работы на мэйнфреймах. Начиная с третьей версии она стала доступна на рабочих станциях фирмы IBM, а с четвертой версии и на рабочих станциях других производителей (Hewlett-Packard, Sun Microsystems, Silicon Graphics). С 1999г. с выходом пятой версии CATIA стала работать как на рабочих станциях под UNIX, так и на рабочих станциях (ПК) под управлением ОС MS Windows NT/9X.

Система CATIA первоначально разрабатывалась для проектирования в авиационной промышленности, однако впоследствии сфера ее применения была существенно расширена.

В настоящее время около 75% рабочих мест CAD-систем в мировой авиационной промышленности и около 50% рабочих мест CAD-систем в мировой автомобильной промышленности занимает именно система CATIA. В последнее время сфера внедрения системы расширяется, охватывая все новые отрасли общего машиностроения, химическое и нефтехимическое машиностроение, проектирование заводов и промышленных установок, производство товаров потребления, судостроение и др.

Особое внимание уделяется судостроению. Начиная с 1995-1996гг. разработка и внедрение судостроительных приложений становится стратегически приоритетным направлением развития системы CATIA. Работу этого направления возглавляет один из руководителей Dassault Systemes, член Совета директоров компании. Помимо большой группы непосредственных разработчиков, направление поддерживается развитой маркетинговой организацией Dassault Systemes/IBM, включающей центры компетенции в Париже и в США, дополнительную группу европейской поддержки и консультантов-представителей в Японии и Корее. Пользователями системы CATIA в отрасли судостроения стали, в частности, Шербурская верфь CMN во Франции (высокоскоростные военнные корабли, пассажирские паромы и прогулочные яхты), Meyer Werft в Германии (пассажирские лайнеры высшего класса, различные типы паромов), Delta Marin в Финляндии (дизайн внутренних судовых помещений, двигательные установки), ВМС Нидерландов, Министерство обороны Великобритании, General Dynamics Bath Iron Works (военные корабли, эсминцы), General Dynamics Electric Boat и Newport News Shipbuilding (атомные подводные лодки класса Virginia), Lockheed Martin GES, верфи Litton-Ingalls Shipbuilding, Naval Sea System Command, ВМС Австралии и др.

В настоящее время в мире насчитывается более 13000 пользователей системы CATIA с общим количеством рабочих мест около 120000. Около десятка корпоративных пользователей имеют более 1000 рабочих мест. Среди пользователей CATIA такие компании, как Boeing, Chrysler, BMW, Honda, Volvo, FIAT, Peugeot-Citroen, Renault, Daimler-Benz, Motorola и др.

Cистема постоянно развивается и наращивает свою функциональность. В марте 2001 г. вышел релиз CATIA V5.6. Его основным новшеством является набор модулей анализа антропологического манекена. Все проекты в машиностроении теперь можно населять и действующими лицами. Это достигается с помощью антропологического манекена, живущего в модуле Human Builder, который определятся сотней независимых связей и 104 антропологическими переменными (соответствующих европейскому, американскому или азиатскому типу антропометрических параметров). Манекен управляется таким образом, что пользователь может точно предсказывать его положения в пространстве. Манекен поддерживает различные типы моделирования зрения (бинокулярное, периферийное) и позволяет моделировать взаимодействие с механизмами (при этом учитываются такие возможности, как ограничение действий человека при максимальной нагрузке или иной экстремальной ситуации).

26 июня 2001 г. был выпущен релиз CATIA V5R7. Существует мнение отраслевых аналитиков, что, начиная со следующих релизов, дальнейшее расширение CAТIA V5 будет идти за счет специализированных отраслевых решений.

Примеры внедрения CATIA

Руководство компании Goldman Industries (поставщика производственного оборудования для автомобильной и авиационной промышленности) ожидает суммарного снижения времени проектирования и подготовки производства на 70% в результате перевода своих предприятий на технологию управления жизненным циклом изделия IBM PLM. Данная технология реализуется на базе следующих систем: CATIA V5 (CAD/CAM/CAE), SmarTeam (PDM), Baan5 (ERP) и Lotus Notes V5 (документооборот). Для пилотного проекта выбраны 4 компании из промышленной группы Goldman Industrial Group в Вермонте. Все оборудование поставлено компанией IBM и включает серверы AS/400 mod.730 и Netfinity eServer, рабочие станции NetVista и Intellistation, ноутбуки ThinkPad 390xs.

Европейский консорциум Airbus использует 2500 рабочих мест CAD/CAM/CAE-системы CATIA и PDM-систему ENOVIA для разработки самолета проекта A3XX. Это будет крупнейший из когда-либо построенных в мире самолетов, рассчитанный на 550 пассажирских мест. Первый полет самолета планируется в 2004г. В свою очередь, компания Boeing выбрала CATIA в качестве основной CAD/CAM/CAE-системы для следующей фазы программы JSF (Boeing Joint Strike Fighter) инженерной проработки и подготовки производства.

Альянс DD21 Alliance (создан в 1998 г. компаниями Bath Iron Works и Littons Ingalls Shipbuilding) использует системы CATIA V5 и ENOVIA для обеспечения управления жизненным циклом изделия при создании и эксплуатации нового корабля огневой поддержки проекта DD21 (Land Attack Destroyer).

В автомобилестроении существует подотрасль, где процесс проектирования наиболее динамичен, и модель за сезон претерпевает изменения до 70%. Эта подотрасль создание гоночных автомобилей. Из 12 фирм участников Формулы 1 семь используют CATIA, и восемь из десяти разработчиков двигателей для них также работают в CATIA. В частности, компания BMW Motosport использовала систему CATIA для разработки силового агрегата V10, которым были оснащены машины команды BMW.WilliamsF1 во время гонок Formula 1 в 2001 г.

По мнению руководителей компании, использование CATIA позволило группе разработчиков V10 сократить общее время создания силового агрегата на 75%.

Канадская компания Кардианов (Cardianove Inc.) с помощью системы CATIA разработала помпу, предназначенную для работы в искусственном сердце при операциях трансплантации. CATIA использовалась не только для конструирования, но и для трехмерного моделирования. Кардиохирурги получили помпу толщиной в палец (22мм), которую можно встраивать внутрь человеческого сердца для поддержания жизни на период поиска необходимого трансплантата. Существуют данные, что в настоящее время более 4000 жителей США ждут операции по пересадке сердца, а 1998 г. 8500 пациентов умерли, так и не дождавшись ее. Потребность рынка в подобного рода устройствах сегодня оценивается в $2, 5 млрд.

Французская компания Smoby Groupe переходит на CATIA V5 для проектирования и производства новых игрушек Smoby. Ожидается, что внедрение CATIA V5 позволит компании снизить время проектирования изделий и технологической оснастки на 20%. До приобретения CATIA Smoby использовала несколько различных, порой несовместимых между собой, CAD/CAM/CAE-систем.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒