Основные определения САПР ТП
Метод квазистационарных концентраций или метод Боденштейна.
Применяется для описания кинетики сложных химических рекций.
k1 k3
A+B↔C→D
k2 →F
k4
dCa/dt=-k1CaCв+k2Cc=dCв/dt
dCд/dt=k3Cc
dCf/dt=k4Cc
dCc/dt=-k3Cc-k4Cc-k2Cc+ k1CaCв
Для описания кинетики, предложенной сложной реакции надо решить систему дифференциальных уравнений, поэтому при изучении таких реакций используют приближения. Один из них- метод Боденштейна. Он применяется при изучении цепных, последовательных, параллельных, каталитических реакций, т.е. реакций, в которых образуются короткоживущие частицы.
Рассмотрим применение этого метода на примере последовательной реакции 1-го порядка.
к1 к2
А→В→Д к1 > к2
В- малоустойчивое соединение
С самого начала реакции выполняется условие : скорость образующегося вещества В равна скорости его расхода. Это является физической основой метода Боденштейна.
Wобр.В=WрасхВ
dCв/dt=k1Cа-k2Св=0
Св=const
Замена дифференциальных уравнений на алгебраические, из которых можно найти Св является математической основой метода Боденштейна.
k1 k2
А+В↔С→Д
к3
dCд/dt=k3Cc, Cc-? ее нужно заменить на концентрацию исходных веществ или продуктов, которые легко определяются. Для этого воспользуемся методом Боденштейна:
dCc/dt=k1CaCв-k2Cc-k3Cc=0
k1CaCв-Cc(k2+k3)=0
Cc=(k1/ k2+k3)*CaCв
dCд/dt=k3(k1* CaCв/ k2+k3)=kэксперим.* CaCв
Жизненный цикл промышленных изделий включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи нового продукта до утилизации по окончании срока его использования. Основные этапы жизненного цикла изделия представлены на рис. 1.3
Приведем основные определения CAD/CAE/CAM/PDM/PLM систем.
CAD(Computer Aided Design) - система автоматизированного проектирования (САПР) — программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Современные системы автоматизированного проектирования обычно используются совместно с системами автоматизации инженерных расчётов и анализа CAE (Computer-aided engineering). Данные из CAD-систем передаются в CAM (Computer-aided manufacturing) — система автоматизированной разработки программ обработки деталей для станков с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем).
Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение. Следует отметить, что русский термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем «CAD» — он включает в себя CAD, CAM и CAE.
CAE(Computer-aided engineering) — общее название для программ или программных пакетов, предназначенных для инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов. Расчётная часть пакетов чаще всего основана на численных методах решения дифференциальных уравнений, таких как: метод конечных элементов, метод конечных объёмов, метод конечных разностей и др. Позволяют при помощи расчетных методов оценить, как поведет себя компьютерная модель изделия в реальных условиях эксплуатации. Помогают убедиться в работоспособности изделия, без привлечения больших затрат времени и средств.
Современные системы автоматизации инженерных расчётов (CAE) применяются совместно с CAD-системами (зачастую интегрируются в них, в этом случае получаются гибридные CAD/CAE-системы).
CAM(Computer-aided manufacturing) — подготовка технологического процесса производства изделий, ориентированная на использование ЭВМ. Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами.
Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства. Фактически же технологическая подготовка сводится к автоматизации программирования оборудования с ЧПУ (2- осевые лазерные станки), (3- и 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ; токарные станки, обрабатывающие центры; автоматы продольного точения и токарно-фрезерной обработки; ювелирная и объемная гравировка).
PDM.
Следует отметить, что как правило, большинство программно-вычислительных комплексов совмещают в себе решение задач CAD/CAM, CAE/САМ, CAD/CAE/CAM.
PDM(Product Data Management) — система управления данными об изделии — организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные сложные технические объекты (корабли и автомобили, самолёты и ракеты, компьютерные сети и др.). PDM-системы являются неотъемлемой частью PLM-систем.
В PDM-системах обобщены такие технологии, как:
· управление инженерными данными (engineering data management — EDM)
· управление документами
· управление информацией об изделии (product information management — PIM)
· управление техническими данными (technical data management — TDM)
· управление технической информацией (technical information management — TIM)
· управление изображениями и манипулирование информацией, всесторонне определяющей конкретное изделие.
Базовые функциональные возможности PDM-систем охватывают следующие основные направления:
· управление хранением данных и документами
· управление потоками работ и процессами
· управление структурой продукта
· автоматизация генерации выборок и отчетов
· механизм авторизации
С помощью PDM-систем осуществляется отслеживание больших массивов данных и инженерно-технической информации, необходимых на этапах проектирования, производства или строительства, а также поддержка эксплуатации, сопровождения и утилизации технических изделий. Такие данные, относящиеся к одному изделию и организованные PDM-системой, называются цифровым макетом. PDM-системы интегрируют информацию любых форматов и типов, предоставляя её пользователям уже в структурированном виде (при этом структуризация привязана к особенностям современного промышленного производства). PDM-системы работают не только с текстовыми документами, но и с геометрическими моделями и данными, необходимыми для функционирования автоматических линий, станков с ЧПУ и др, причём доступ к таким данным осуществляется непосредственно из PDM-системы.
С помощью PDM-систем можно создавать отчеты о конфигурации выпускаемых систем, маршрутах прохождения изделий, частях или деталях, а также составлять списки материалов. Все эти документы при необходимости могут отображаться на экране монитора производственной или конструкторской системы из одной и той же БД. Одной из целей PDM-систем и является обеспечение возможности групповой работы над проектом, то есть, просмотра в реальном времени и совместного использования фрагментов общих информационных ресурсов предприятия.
PLM (Product Lifecycle Management) — технология управления жизненным циклом изделий. Организационно-техническая система, обеспечивающая управление всей информацией об изделии и связанных с ним процессах на протяжении всего его жизненного цикла, начиная с проектирования и производства до снятия с эксплуатации. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные сложные технические объекты (корабли и автомобили, самолёты и ракеты, компьютерные сети и др.). Информация об объекте, содержащаяся в PLM-cистеме является цифровым макетом этого объекта.
PLM - является практически синонимом CALS- технологии .