CAE ( inginerie asistată de computer ) este un nume comun pentru programe și pachete software concepute pentru a rezolva diverse probleme de inginerie : calcule, analiză și simulare a proceselor fizice. Partea calculată a pachetelor se bazează cel mai adesea pe metode numerice pentru rezolvarea ecuațiilor diferențiale (vezi: metoda elementelor finite , metoda volumului finit , metoda diferențelor finite etc.).
Sistemele moderne de analiză inginerească (sau sistemele de automatizare a calculelor inginerești) (CAE) sunt utilizate împreună cu sistemele CAD (adesea integrate în acestea, caz în care se obțin sisteme hibride CAD / CAE).
Sistemele CAE sunt o varietate de produse software care permit utilizarea metodelor de calcul (metoda elementelor finite, metoda diferențelor finite, metoda volumului finit) pentru a evalua modul în care un model computerizat al unui produs se va comporta în condiții reale de funcționare. Ele ajută să vă asigurați că produsul funcționează, fără a cheltui mult timp și bani.
În rusă, există un termen CAD , care înseamnă CAD / CAM / CAE / PDM .
Istoria dezvoltării pieței de sisteme CAD/CAM/CAE poate fi împărțită mai degrabă condiționat în trei etape principale, fiecare dintre ele a durat aproximativ 10 ani.
Prima etapă a început în anii 1970 . În decursul acesteia s-au obținut o serie de rezultate științifice și practice, care au dovedit posibilitatea fundamentală de a proiecta produse industriale complexe. În timpul celei de-a doua etape ( anii 1980 ), au apărut sistemele CAD/CAM/CAE de aplicare în masă și au început să se răspândească rapid. A treia etapă a dezvoltării pieței (din anii 1990 până în prezent) se caracterizează prin îmbunătățirea funcționalității sistemelor CAD / CAM / CAE și distribuția ulterioară a acestora în industriile de înaltă tehnologie (unde și-au demonstrat cel mai bine eficacitatea).
În etapa inițială, utilizatorii sistemelor CAD/CAM/CAE lucrau pe terminale grafice atașate la mainframe -uri fabricate de IBM și Control Data sau minicalculatoarele DEC PDP-11 și Data General Nova . Majoritatea acestor sisteme erau oferite de firme care vindeau atât hardware cât și software (în acei ani, liderii pieței în cauză erau Applicon , Auto-Trol Technology , Calma , Computervision și Intergraph ). Mainframe-urile din acea vreme aveau o serie de dezavantaje semnificative. De exemplu, atunci când prea mulți utilizatori au împărțit resurse de sistem, sarcina CPU a crescut până la punctul în care a devenit dificil să lucrezi în modul interactiv. Dar la acel moment, utilizatorii sistemelor CAD / CAM / CAE nu aveau nimic de oferit decât sisteme de calculatoare voluminoase cu partajare a resurselor (prin priorități stabilite), deoarece microprocesoarele erau încă foarte imperfecte. Potrivit Dataquest , la începutul anilor 1980, o singură licență de sistem CAD costa până la 90.000 USD.
Dezvoltarea aplicațiilor pentru proiectarea șabloanelor de plăci de circuit imprimat și a straturilor de microcircuite a făcut posibilă apariția unor circuite foarte integrate (pe baza cărora au fost create sisteme informatice moderne de înaltă performanță). În anii 1980, a existat o tranziție treptată a sistemelor CAD de la mainframe la computere personale (PC-uri). La acea vreme, PC-urile erau mai rapide decât sistemele multitasking și erau mai ieftine. Până la sfârșitul anilor 1980, costul unei licențe CAD a scăzut la aproximativ 20.000 USD, potrivit Dataquest.
La începutul anilor 1980, a existat o stratificare a pieței sistemelor CAD în sectoare specializate. Segmentele CAD electrice și mecanice s-au împărțit în industriile ECAD și MCAD. Producătorii de stații de lucru pentru sisteme CAD bazate pe PC s-au separat și ei în două direcții diferite:
Performanța sistemelor CAD PC la acea vreme era limitată de adresarea pe 16 biți a microprocesoarelor Intel și MS-DOS . Drept urmare, utilizatorii care creează modele și structuri solide complexe au preferat să folosească stații de lucru grafice Unix cu adresare pe 32 de biți și memorie virtuală pentru a rula aplicații care consumă mult resurse.
La mijlocul anilor 1980, posibilitățile arhitecturii Motorola au fost complet epuizate. Pe baza conceptului avansat de arhitectură de microprocesor cu un set de instrucțiuni RISC trunchiat , au fost dezvoltate noi procesoare pentru stațiile de lucru sub sistemul de operare Unix (de exemplu, Sun SPARC ). Arhitectura RISC a îmbunătățit semnificativ performanța sistemelor CAD.
De la mijlocul anilor 1990, progresele în microtehnologie au permis Intel să reducă costurile de fabricație a tranzistorilor săi prin creșterea performanței acestora. Ca rezultat, a existat o oportunitate pentru o competiție de succes între stațiile de lucru bazate pe PC și stațiile de lucru RISC/Unix. Sistemele RISC/Unix au fost larg răspândite în a doua jumătate a anilor 1990, iar poziția lor este încă puternică în segmentul de proiectare a circuitelor integrate. Dar acum Windows NT și Windows 2000 domină aproape complet în etc.domeniile proiectării structurale și ingineriei mecanice, proiectării plăcilor de circuite imprimate De-a lungul anilor de la apariția sistemelor CAD / CAM / CAE, costul unei licențe pentru acestea a scăzut la câteva mii de dolari (de exemplu, 6.000 de dolari pentru Pro / Engineer ).
Principalele domenii ale CAE includ:
În general, există trei etape în orice problemă de proiectare asistată de computer:
Acest ciclu se repetă, adesea de multe ori, manual sau folosind software de optimizare.
Uneltele CAE sunt utilizate pe scară largă în industria auto . De fapt, utilizarea lor a permis producătorilor de automobile să reducă costurile și timpul de dezvoltare a produselor, îmbunătățind în același timp siguranța, confortul și durabilitatea vehiculelor pe care le produc. Puterea de predicție a CAE a progresat până la punctul în care o mare parte din verificarea proiectării se face acum folosind simulări computerizate (diagnosticare) mai degrabă decât testarea fizică a prototipului. Fiabilitatea CAE se bazează pe toate ipotezele adecvate ca intrări și ar trebui să identifice intrările critice. Deși există multe progrese în CAE și metoda este utilizată pe scară largă în domeniul dezvoltării, testarea fizică este încă necesară. Este folosit pentru a valida și actualiza modelul, pentru a determina cu exactitate sarcinile și condițiile la limită și pentru a finaliza prototipul .
În timp ce CAE și-a câștigat o reputație puternică ca instrument de validare, depanare și analiză, există încă percepția că rezultatele suficient de precise vin destul de târziu în ciclul de proiectare pentru a conduce cu adevărat un proiect. Se poate aștepta ca acest lucru să devină o problemă pe măsură ce produsele moderne devin mai complexe. Ele încorporează sisteme inteligente, ceea ce duce la o creștere a nevoii de analiză multifizică, inclusiv controale, și conțin noi materiale ușoare cu care inginerii sunt adesea mai puțin familiarizați. Companiile și furnizorii de software CAE caută în mod constant instrumente și îmbunătățiri de proces pentru a schimba acest lucru. În ceea ce privește producătorii de software, aceștia se străduiesc în mod constant să dezvolte soluții mai puternice, să utilizeze mai bine resursele computerului și să încorporeze expertiza inginerească în pre- și post-procesare. În ceea ce privește procesele, ei încearcă să obțină o mai bună aliniere între 3D CAE, 1D System Simulation și testarea fizică. Acest lucru ar trebui să crească realismul simulării și viteza de calcul. În plus, se încearcă o mai bună integrare a CAE în managementul ciclului de viață general al produsului . Astfel, designul produsului poate fi legat de funcționalitatea produsului, care este o condiție prealabilă pentru produsele inteligente. Acest proces avansat de inginerie se numește prognoză analitică. [1] [2]