Obiectivele şi posibilităţile proiectării asistate de calculator

Activitatea inginerească, în general, are ca finalizare realizarea de obiecte tehnice, care se materializează în urma unor procese de producţie complexe. Etapele principale ale realizării unui produs tehnic sunt: definirea unui concept general al produsului, realizarea proiectului tehnic, stabilirea tehnologiei de fabricaţie, realizarea modelului experimental şi omologarea produsului, fabricaţia propriu-zisă.
Se iau în considerare costurile directe şi indirecte, calitatea, gradul de inovaţie, tipul producţiei şi pieţele de desfacere, determinându-se, astfel, nivelul competiţiei între diferite companii industriale.
Competiţia conduce la necesitatea de accelerare a procesului de creare a unui produs complet nou sau a unuia bazat pe experienţa anterioară. Adaptarea companiei la mediul concurenţial în care activează ia în considerare schimbările tehnologice care se produc în tehnologia de proiectare a produselor, în tehnologia procesului de fabricaţie şi în cea a sistemelor informatice.
Proiectarea asistată de calculator (CAD – Computer Aided Design) este, în prezent, din ce în ce mai des utilizată în domenii foarte diverse, unii specialişti fiind de părere că şi-a atins maturitatea. Totuşi, transformările recente ale principalelor sisteme de proiectare asistată dovedesc faptul că domeniul CAD se află încă în plină evoluţie. Aceasta priveşte atât arhitectura generală şi adăugarea de funcţii şi instrumente noi de modelare în sistemele de proiectare existente, cât şi posibilitatea acestora de a crea nu numai simple schiţe 2D cu haşuri şi cote, ci, mai ales, modele geometrice solide şi suprafeţe, pe baza parametrilor indicaţi de inginerul proiectant.
Într-un sistem de proiectare asistată, interfaţa operator - calculator prezintă o importanţă fundamentală atât la intrarea în sistemul considerat, cât şi la ieşire din acesta.
Astfel, spre exemplu, la intrarea în sistem se pune problema stabilirii valorilor (raza unui cerc, distanţa liniară între două entităţi etc.), introducerea coordonatelor punctelor în două sau trei dimensiuni, alegerea unei operaţii şi identificarea unei entităţi în vederea modificării geometriei, a poziţiei spaţiale, a orientării etc.
La ieşire se pune, în general, problema vizualizării obiectelor obţinute, într-o formă obişnuită (proiecţii, perspectivă), sau prin prezentarea arborelui de concepţie al acestora.
Complexitatea în continuă creştere a produselor conduce la unele dificultăţi în proiectare şi fabricaţie.
Există mai multe soluţii la această caracteristică a producţiei moderne, cea mai utilizată fiind realizarea de noi instrumente şi tehnologii care să permită abordarea proiectului fără a afecta semnificativ timpul de realizare sau calitatea obţinută. Astfel, se impun îmbunătăţiri în procesele de proiectare, de calcul şi de optimizare, de simulare a fabricaţiei, sau în modul de administrare al informaţiilor. Între toate, proiectarea asistată reprezintă o verigă hotărâtoare.
Scurtarea duratei ciclului de realizare a produsului este posibilă când proiectarea şi fabricaţia sunt din ce în ce mai integrate. Aceasta necesită un flux informaţional intens, foarte important datorită abordării iterative a proceselor de proiectare, de analiză şi a proceselor de fabricaţie. Din acest punct de vedere, se poate considera că proiectarea nu mai este o creaţie intuitivă, determinată de experienţa proiectantului. Ea conţine, de asemenea, activităţi de analiză, de simulare, de optimizare şi de reprezentare a rezultatelor.
Totodată, complexitatea produselor actuale necesită implicarea unor specialişti din mai multe domenii ale proiectării şi realizării fabricaţiei. Prin utilizarea calculatoarelor, ingineria a primit aportul a numeroase instrumente software pentru facilitarea acţiunilor de proiectare şi de realizare a unui produs.
În termeni generali, proiectarea asistată poate fi definită ca fiind procesul de transformare al unui set de specificaţii funcţionale şi cerinţe într-o reprezentare completă a produsului sau sistemului fizic, care satisface, cât mai bine, acele cerinţe şi specificaţii.
În timpul procesului de transformare, inginerul proiectant ia decizii legate de formă, proprietăţi de material, tehnologii de fabricaţie etc., bazate pe informaţii preluate din îndrumare, standarde, analize numerice, experienţa companiei în care îşi desfăşoară activitatea, intuiţia şi cunoştinţele sale de specialitate etc.
Evoluţia sistemelor de proiectare asistată a scurtat ciclul creării unui produs, i-a crescut complexitatea şi performanţele, a demarat o adevărată competiţie pentru realizarea de produse fiabile, la preţuri cât mai reduse. În primul rând, competiţia a însemnat noi oportunităţi pentru inginerii proiectanţi şi graficienii din domeniul proiectării asistate.
Proiectarea asistată de calculator utilizează, cu prioritate, software grafic interactiv, cele mai folosite sisteme CAD fiind: CATIA, AutoCAD, Inventor, Solid Works, Solid Edge, ProEngineer, Unigraphics etc.
Sistemele moderne de proiectare asistată oferă posibilitatea efectuării unor calcule matematice şi evaluări complexe, punând la dispoziţia utilizatorilor biblioteci cu metode de calcul algebric, statistic, calcul automat pentru suprafeţe şi volume, determinarea momentelor de inerţie, calcule de rezistenţă cu elemente finite etc.
Având un domeniu larg de utilizare, metoda elementelor finite reprezintă o modalitate modernă şi rapidă de analiză tehnică, aplicându-se în ingineria mecanică, cu prioritate la determinarea stării de eforturi şi a deformării corpurilor solide, în calcule de câmp termic, la simulări în hidrodinamică, în general acolo unde este necesară evaluarea pas cu pas a valorilor unor mărimi care variază continuu.

un articol scris de Ing. Ionuţ Ghionea
Revista Pro Management nr.1 noiembrie 2007