История программного обеспечения САПР
 | этой статьи Начальный раздел может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать ключевые моменты . ( январь 2022 г. ) |
Компьютерное проектирование — это использование компьютеров для создания, изменения, анализа или оптимизации проекта. Конструкторы использовали компьютеры для вычислений с момента их изобретения. [1] [2] [3] [4] Программное обеспечение САПР было популяризировано и обновлено в 1960-х годах, хотя в период с середины 1940-х по 1950-е годы были сделаны различные разработки. Цифровые компьютеры использовались для анализа и оптимизации энергосистем еще в прототипе « Вихря » 1949 года . Схема [5] Теория проектирования или методология энергетических сетей были алгебраическими , символическими и часто векторными .
1940–1950-е годы [ править ]
Между серединой 1940-х и 1950-ми годами в области компьютерного программного обеспечения были сделаны различные разработки . Некоторые из этих разработок включают серводвигатели, управляемые генерируемым импульсом (1949 г.), цифровой компьютер со встроенными операциями для автоматической координации преобразований для вычисления векторов, связанных с радаром (1951 г.), а также графический математический процесс формирования формы с помощью цифровой машины. инструмент (1952). [6]
В 1953 году Массачусетского технологического института исследователь Дуглас Т. Росс увидел «оборудование для интерактивного отображения», используемое операторами радаров, полагая, что это именно то, что нужно его SAGE связанной с группе по сокращению данных, . Росс и другие исследователи из лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института были единственными пользователями сложных систем отображения, установленных для системы Кейп-Код до SAGE. Росс заявил в интервью, что они «использовали его как свою личную рабочую станцию». [7] Разработчики этих первых компьютеров создали служебные программы, позволяющие программистам отлаживать программное обеспечение, используя блок-схемы на дисплее и логические переключатели, которые можно было открывать и закрывать во время сеанса отладки. Они обнаружили, что могут создавать электронные символы и геометрические фигуры для создания простых принципиальных схем и блок-схем. [8] Эти программы также позволяли воспроизводить объекты по желанию; также можно было изменить их ориентацию, связь ( потоковую , механическую , лексическую область видимости ) или масштаб. Это открыло перед ними множество возможностей.
Росс ввел термин «компьютерное проектирование» (САПР) в 1959 году. [9] [10]
1960-е годы [ править ]
Изобретение 3D CAD/CAM часто приписывают французскому инженеру Пьеру Безье ( Arts et Métiers ParisTech , Renault). Между 1966 и 1968 годами, после своих математических работ по поверхностям, он разработал UNISURF , чтобы упростить проектирование деталей и инструментов для автомобильной промышленности. Затем UNISURF стал рабочей базой для следующих поколений программного обеспечения САПР.
Параллельно французский автопроизводитель Citroen разработал свою систему проектирования SPAC (система автоматической автоматизации Citroen) как часть своего решения CAD/CAM SADUSCA (вспомогательные системы для определения и обработки поверхностей кузова), основанные на математических работах 1959 года Поль де Кастельжо . В 1968 году для пакетных заданий использовался IBM 360-40, затем 360-65, но уже имелся графический интерфейс с прототипом IBM 2250. [11] [12]
Тем не менее, CAD, возможно, использовался ранее в Boeing , когда он использовался для проектирования внешней поверхности самолета Boeing 727 (который был выпущен в 1962 году). [13] Основываясь на рисунках кабины человеческого фактора, Уильям Феттер из Boeing в 1960 году ввёл термин «компьютерная графика». [14] Отдел компьютерной графики был основан в 1962 году, а к 1965 году он начал снимать фильмы на компьютере. [13]
В 1960-е годы технологические разработки в авиастроении, автомобилестроении, промышленном управлении и электронике обеспечили прогресс в области построения трехмерных поверхностей, NC-программирования и анализа конструкции. Большинство этих разработок были независимы друг от друга и часто публиковались гораздо позже. Некоторые работы по математическому описанию кривых были разработаны в начале 1940-х годов Робертом Исааком Ньютоном. [ нужна ссылка ] В своем романе 1957 года «Дверь в лето » Роберт А. Хайнлайн намекнул на возможность создания робота- чертежа Дэна . Однако более существенную работу над полиномиальными кривыми и скульптурной поверхностью провел математик Поль де Кастельжау из Citroen ; Пьер Безье из Renault; Стивен Энсон Кунс из Массачусетского технологического института; Джеймс Фергюсон из Boeing ; Карл де Бур , Джордж Дэвид Биркгоф и Гарибедиан из GM в 1960-е годы; и У. Гордон и Р. Ризенфельд из GM в 1970-х годах.
Разработка системы SKETCHPAD в MIT [15] [16] , Ивана Сазерленда создал компанию по графическим технологиям который позже вместе с Дэвидом Эвансом , стал поворотным моментом. [15] Отличительной особенностью SKETCHPAD было то, что он позволял дизайнеру графически взаимодействовать со своим компьютером; Дизайн можно перенести в компьютер, нарисовав его на ЭЛТ- мониторе пером световым . По сути, эта функция SKETCHPAD стала прототипом графического пользовательского интерфейса , незаменимой функции современных САПР. В 1963 году под руководством научного руководителя Клода Шеннона свою докторскую диссертацию « Эскизный блокнот: человеко-машинная графическая система связи» Сазерленд представил на совместной компьютерной конференции . В своей статье он сказал: [17]
Для рисунков, где движение рисунка или анализ нарисованной проблемы имеют значение для пользователя, Sketchpad превосходен. Для повторяющихся рисунков или рисунков, требующих точности, Sketchpad работает достаточно быстрее, чем традиционные методы, и поэтому его стоит использовать. Для рисунков, которые просто связаны с магазинами, наверное, лучше использовать обычную бумагу и карандаш.
Со временем усилия будут направлены на то, чтобы рисунки дизайнеров взаимодействовали не только с магазинами, но и с самими инструментами цеха ; однако прошло много времени, прежде чем эта цель была достигнута.
Первые коммерческие применения САПР были в крупных компаниях автомобильной и аэрокосмической промышленности, а также в электронике. Это произошло потому, что только крупные корпорации могли позволить себе компьютеры, способные выполнять необходимые вычисления. Известные проекты компании включали совместный проект Патрика Дж. Ханратти из GM Дуга Росса MIT и Сэма Матса, научного сотрудника APT из IBM , по разработке прототипа системы для инженеров-конструкторов, DAC-1 (Design Augmented by Computer) 1964, Lockheed проекты , Bell GRAPHIC 1 и Renault .
Одним из наиболее влиятельных событий в развитии САПР стало основание компании Manufacturing and Consulting Services Inc. (MCS) в 1971 году Патриком Дж. Хэнратти , [18] который написал систему Automated Drafting And Machining (ADAM), но, что более важно, поставлял код таким компаниям, как McDonnell Douglas ( Unigraphics ), Computervision ( CADDS ), Calma , Gerber , Autotrol и Control Data .
Поскольку компьютеры стали более доступными, применение САПР постепенно распространилось на новые области. Разработка программного обеспечения САПР для персональных настольных компьютеров послужила толчком к практически универсальному его применению во всех областях строительства.
1970-е годы [ править ]
Другие примечательные события 1960-х и 1970-х годов включают основание CAD-систем United Computing , Intergraph , IBM и Intergraph IGDS в 1974 году (что привело к созданию Bentley Systems MicroStation в 1984 году), а также Applicon в 1969 году и коммерческих CAD-систем из Японии. производители Seiko и Zuken в 1970-е годы. [19]
Реализации САПР претерпели значительные изменения с момента этой ранней разработки. Первоначально, с появлением 3D в 1970-х годах, САПР обычно ограничивалось созданием чертежей, похожих на чертежи, нарисованные вручную. Достижения в области программирования и компьютерного оборудования, [20] [21] в первую очередь твердотельное моделирование в 1980-х годах позволило более универсально использовать компьютеры в проектной деятельности.
1980-е годы [ править ]
В 1981 году ключевыми продуктами были пакеты твердотельного моделирования — Romulus (ShapeData) и Uni-Solid (Unigraphics) на базе PADL-2 — и средство моделирования поверхностей CATIA ( Dassault Systemes ). Autodesk была основана в 1982 году Джоном Уокером, что привело к созданию двухмерной системы AutoCAD . [22] Следующей вехой стал выпуск Pro/ENGINEER в 1987 году, который ознаменовал более широкое использование методов моделирования на основе функций и параметрического связывания параметров функций; это ознаменовало введение параметрического моделирования . [23]
1990-е годы [ править ]
Также важным для развития САПР была разработка в конце 1980-х и начале 1990-х годов ядер твердотельного моделирования B-rep (движков для манипулирования геометрически и топологически согласованными трехмерными объектами), Parasolid (ShapeData) и ACIS (Spatial Technology Inc.). Эти разработки были вдохновлены работой Яна Брейда. Впоследствии это привело к выпуску пакетов среднего уровня, таких как SolidWorks и TriSpective (позже известные как IRONCAD ) в 1995 году, Solid Edge (тогда Intergraph ) в 1996 году и Autodesk Inventor независимое ядро геометрического моделирования в 1999 году. В России развивается . с 1990-х годов. [24]
2000-е [ править ]
Доступность бесплатного программного обеспечения САПР с открытым исходным кодом и высокая стоимость передового программного обеспечения 3D САПР могут сдерживать рост рынка программного обеспечения САПР. [25] Бесплатные пакеты САПР с открытым исходным кодом включают FreeCAD , [26] [27] [28] BRL-CAD, разработанный для армии США, [29] [30] QCAD Community Edition , [31] LibreCAD [32] и другие. [33]
Хронология [ править ]
Программное обеспечение САПР:
- 1963: Альбом для рисования
- 1968: САДУСКА
- 1968: УНИСЕРФ
- 1977: КАТИЯ
- 1978: Unigraphics, Solid Edge
- 1982: Автокад
- 1982: Идеи SDRC
- 1983: БРЛ-КАД [29]
- 1995: СОЛИДВОРС
- 1999: ККАД
- 2002: FreeCAD
- 2007: НХ
- 1987: Профессионал/ИНЖЕНЕР
- 2009: Я думаю
- 2011: Либрекад
Ссылки [ править ]
- ^ «История CAD/CAM» . КАДАЗ. 2004.
- ^ Пиллерс, Мишель (март 1998 г.). «MCAD-ренессанс 90-х» . Журнал Каденс. Архивировано из оригинала 22 апреля 2007 г.
- ^ Боздок, Мариан (2003). «История САПР» . iMB.
- ^ Карлсон, Уэйн (2003). «Критическая история компьютерной графики и анимации» . Университет штата Огайо. Архивировано из оригинала 5 июля 2004 г.
- ^ иллюстрированная символическая схема Файл: Biquad Circuit.gif
- ^ Зюскинд, Альфред Крисс; Макдонаф, Джеймс О. (март 1953 г.). «Фрезерный станок с числовым программным управлением» (PDF) . Обзор оборудования ввода и вывода, используемого в вычислительных системах . Международный семинар по управлению знаниями в области требований . Нью-Йорк: Американский институт инженеров-электриков . п. 136. LCCN 53-7874 . Проверено 24 февраля 2015 г.
- ^ "oh178dtr.pdf" (PDF) . umn.edu .
- ^ Херст, Дж. (1989) Ретроспективы II: Первые годы компьютерной графики , стр. 39–73 в SIGGRAPH 89 Panel Proceedings, ACM Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, ISBN 0-89791-353-1 дои : 10.1145/77276.77280
- ^ Росс, Дуглас Т. (17 марта 1961 г.). Компьютерное проектирование: формулировка целей . MIT USAF 8436-TM-4.
- ^ Йост, младший, изд. (весна 2007 г.). «Дуглас Т. Росс, 1929–2007» (PDF) . Информационный бюллетень ЦБИ . Том. 29, нет. 1. п. 14.
- ^ Крауттер, Джин; Паризо, Серж (октябрь 1971 г.). «Система поддержки для определения и обработки поверхностей кузова». Инженеры-автомобилестроители . Полет. 44, нет. 10. с. 581.
- ^ Пуату, Жан-Пьер (1989). Тридцать лет CAD во Франции . п. 30-31.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Сандерс, Норман. «Возможное первое использование CAM/CAD» . HAL Портал Инрия . Проверено 30 октября 2023 г.
- ^ Брейча, Барт (22 февраля 2020 г.). «Прошлое, настоящее и будущее САПР» . Дизайнерский двигатель . Проверено 28 марта 2024 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ярес, Эван (13 февраля 2013 г.) 50 лет САПР . ДизайнМир
- ^ «Оглядываясь назад: компьютер TX-2 и блокнот 82» (PDF) . Журнал лаборатории Линкольна . 19 (1). 2012. Архивировано из оригинала (PDF) 7 ноября 2012 г.
- ^ Вайсберг, Делавэр (2008). «Сильные корни компьютерного проектирования в Массачусетском технологическом институте» (PDF) . Революция инженерного дизайна . п. 3–20.
- ^ «Основатель MCS: Патрик Дж. Хэнратти, доктор философии, президент и основатель» . mcsaz.com . Архивировано из оригинала 9 февраля 2005 г.
- ^ «1970-е: появляются инструменты САПР» (PDF) . Музей истории полупроводников Японии . Проверено 27 июня 2019 г.
- ^ Экли, Курт (1981) Проблемы и направления для графических аппаратных ускорителей. Архивировано 19 октября 2014 г. в Wayback Machine . Цифровая лаборатория Eurographics, diglib.eg.org.
- ^ Компьютерная графика (5 апреля 1984 г.) . archive.org
- ^ Сатиш Гопи, сентябрь 2009 г. Основы гражданского строительства. Пирсон Образовательная Индия. п. 309. ISBN 978-81-317-2988-5 .
- ^ Эллиот Дж. Гиндис, 2011. Работа с AutoCAD 2012: 2D- и 3D-черчение и моделирование. Академическая пресса. п. 716. ISBN 978-0-12-387031-5 .
- ^ Ярес, Эван (апрель 2013 г.). «Русский САПР» . Мир дизайна . 8 (4). ISSN 1941-7217 . Архивировано из оригинала 30 января 2015 г. Проверено 21 февраля 2019 г.
- ^ «Объем рынка программного обеспечения САПР, доля | Отчет об отраслевом анализе, 2023 г.» . www.psmarketresearch.com . Проверено 31 августа 2019 г.
- ^ Уоллен, Джек (1 ноября 2011 г.). «Сделай сам: попробуйте FreeCAD, кроссплатформенное решение САПР» . Проверено 28 августа 2019 г.
- ^ «Linux сегодня — FreeCAD — программное обеспечение для 3D-моделирования и проектирования для Linux» . www.linuxtoday.com . Проверено 28 августа 2019 г.
- ^ Бенчофф, Брайан (6 февраля 2014 г.). «3D-печать: создание вещей в FreeCAD, часть I» . Хакадей . Проверено 28 августа 2019 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «BRL-CAD, старейшая в мире система программного обеспечения с открытым исходным кодом» . www.army.mil . Проверено 28 августа 2019 г.
- ^ «Linux Today — бесплатное программное обеспечение САПР с открытым исходным кодом для Linux» . www.linuxtoday.com . Проверено 28 августа 2019 г.
- ^ Александр Прокудин (27 мая 2013 г.). «QCAD Community Edition снова в строю» . Свободное искусство . Проверено 29 декабря 2023 г.
- ^ Уоллен, Джек (27 января 2012 г.). «Сделай сам: LibreCAD предлагает базовые инструменты САПР бесплатно» . Техреспублика . Проверено 28 августа 2019 г.
- ^ Васкес, Джошуа (29 мая 2015 г.). «Потустороннее программное обеспечение САПР родом из параллельной вселенной» . Хакадей . Проверено 28 августа 2019 г.