با تشکر از مهندس عدالت جعفری

معرفی نرم افزار  Catia : 

قوی ترین نرم افزار طراحی، مهندسی ( تحلیل ) و تولید با کمک کامپیوتر

 کتیا

   نرم افزار کتیا نرم افزاری قوی برای طراحی به کمک کامپیوتر ( CAD )، مهندسی ( تحلیل ) به کمک کامپیوتر ( CAE ) و ساخت به کمک کامپیوتر ( CAM ) از سیستمهای مطرح روز دنیا در صنایع هوافضا ( هواپیما سازی )، دریائی، عمران (ساختمانی)، خودرو سازی،  طراحی سازه، ادوارات صنعتی، کارخانجات لوازم خانگی و ... که از این نرم افزار در پرسه های طراحی صنعتی خود استفاده می کنند. از نتایج استفاده این نرم افزار میتوان کاهش زمان طراحی، کاهش خطا در طراحی، بهینه کردن طرح کاهش زمان تولید، افزایش کیفیت محصول و افزایش سود دهی را نام برد.

   در ایران این نرم افزار ابتدا توسط شرکتهای خودروسازی ایران خودرو (IRAN Khodro) و سایپا (SAIPA) خریداری شد. پس از یاد گیری این نرم افزار توسط مهندسین این شرکتها این نرم افزار به محبوب ترین نرم افزار مهندسی کشور در میان مهندسین و دانشجویان مبدل شد به طوری که هم اکنون از این نرم افزار در صنایع مختلف در ایران استفاده می شود.

کاتیا یا کتیا

    کتیا ویرایش 5 ( CATIA V.5 ) یک یکپارچگی مناسب و قدرتمندی بین منابع انسانی و ابزارها و روشها و منابع های طراحی، مهندسی و ساخت در یک فرآیند کامل را ایجاد می کند. از توانمندیهای برجسته دیگر این نرم افزار: پرورش خلاقیت و نوآوری، به اشتراک گذاشتن دانش فنی در فرآیندها ارتباط مستقیم بین طرح سه بعدی مجازی و محصول واقعی و کاهش حلقه های طراحی و ساخت را نام برد.

کلید واژه : CATIA ، PLM ، مدل ، 3D, 2D ، طراحی، مهندسی، ساخت

• مقدمه  

PLM Solutions ( Product Lifecycle Management )

به مجموعه ابزارها و روشهائی اطلاق میگردد که هدف آن حمایت از چرخه حیات تولید در زمینه های مختلف طراحی ، مهندسی و ساخت می باشد. این چرخه میتواند از یک یا چند فاز زیر تشکیل شده باشد:

بازاریابی، اتود زدن، نمونه اولیه، مدل کردن، آنالیز کردن، ساخت، بازنگری مهندسی، تبادل اطلاعات در کار تیمی فروش.

PLM ارائه شده توسط شرکت Dassault System ارائه شده توسط نرم افزارهای این شرکت قابل دست یابی است ، شامل نرم افزارهای زیر میباشد:

CAA V.5 ، SmarTeam ، ENOVIA ، DELMIA ، CATIA

DELMIA: Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application

ENOVIA: Enterprise in Ovation VIA

CAA V5: Component Application Architecture Version .5

که نرم افزار CATIA پایه و اساس دیگرنرم افزارهای بالا میباشد و حجم زیادی از فعالیت PLM در این نرم افزار صورت می گیرد که در این مقاله به این موضوع پرداخته شده است.  

در تولید سنتی وقتیکه یک طرح تعریف میشود، ابتدا باید یک طراحی مقدماتی صورت بگیرد تا یک نمونه اولیه از آن در کارگاه ساخته شود و بعد این طرح باید چندین بار دوباره طراحی و بهینه و . . . روی آن صورت گیرد تا رضایت مشتری یا نیاز بازار تأمین شود؛ که این سیکل زمان و هزینه زیادی را در برخواهد داشت. اما با استفاده از راه حل PLM میتوان کل سیکلها را به دو سیکل رساند( شکل1 ). چون کل طرح را میتوان در نرم افزار پیاده کرد و با امکاناتی که نرم افزار در اختیار میگذارد یکبار از ابتدا مطرح شدن طرح، طراحی، بهینه سازی و . . . حتی بازاریابی محصول را در دنیای مجازی نرم افزار با دقت و سرعت بالا انجام گیرد و بعد از جلب رضایت مشتری یا رفع نیاز بازار، طرح را برای ساخت به خط تولید واقعی ارسال نمود؛ حتی میتوان مشکلات حین طراحی و ساخت محصول و حتی خط تولید آن و تبلیغات و . . . را در این نرم افزار یافت،و نیز برای کاهش هزینه، وزن ، کاهش ضایعات و طراحی نسل بعدی محصول را برنامه ریزی نمود. در کل کاهش زمان طراحی و ساخت، عرضه سریع محصول به بازار رقابت از اثرات مهم این روش میباشد. 

3 تعریف:  

• CAD : طراحی و مدلسازی بکمک کامپیوتر. در اختیار قرار دادن ابزارهای بسیار قدرتمند مدلسازی احجام ( Solid ) و رویه ( Surface ) و . . .

• CAM : ساخت بکمک کامپیوتر. تهیه برنامه های ماشینکاری برای انواع ماشینهای CNC در محیطی سه بُعدی و قدرتمند و . . .

• CAE : مهندسی باکمک کامپیوتر. ارائة ابزارهای شبیه سازی و رفتارهای فیزیکی محصول، خط تولید و مونتاژ و تحلیل های مهندسی آنان و . . .  

 

                                                شکل-نمودار رشد CATIA V5  

ویژگیهای اصلی نرم افزار:

• نگهداری تاریخچة تهیة مدل ( History ) : این امر سبب میگردد تا بتوان با حداکثر قدرت به ساخت و مدیریت مدلها پرداخت ( میتوان مکان عملیات را جابجا و یا آنان را موقتاً بی اثر نمود. بعنوان مثال میتوان اثر یک فیلد را خنثی کرد. )

• برخورداری از قابلیت پارامتریک و فرمول پذیری ( Parametric ) : با این خاصیت میتوان ابعاد یک مدل را بصورت وابسته به مقادیر دیگر ترسیم نمود و در صورت تغییر در پارامترهای اولیه مدل بهنگام میگردد.

• سرعت بالا ( Real Time ) : مشاهده شدن تغییرات بصورت همزمان. بعنوان مثال تغییر در سایز یک مکعب و یا دوران آن در حالت Shade در هنگام اجراء سایر دستورات.

• هوشمندی ( Intelligent ) : سبب میگردد تا با بکارگیری الگوریتمهای پیشرفته کمک شایانی به کاربر نماید تا با حداقل عملیات به هدف مورد نظر دست یابد.

• گرافیک بسیار بالا ( Advance Interface ) : یکی از ایرادهای اصلی اکثر نرم افزارها، نداشتن محیط راحت و قوی گرافیکی است. محیط راحت و کاربرپسند کتیا سبب میگردد تا کاربر براحتی خواسته های خویش را مهیا سازد. 

• از دیگر ویژگیها میتوان قابلیت جابجائی آسان و سریع بین محیط ها، سرعت بالای واکنش نرم افزار در برابر عملیات صورت گرفته، مدیریت بر فعالیتهای مربوط به طراحی، خروجی با فرمتهای مختلف، قابلیت تبادل اطلاعات بین دیگر نرم افزارهای CAD و حتی کاربر میتواند یک محیط دلخواه کاری با آیکونهای مورد نیاز خود، طراحی کند. 

قابلیت های نرم افزار کتیا شامل:

• طراحی قطعات

• مونتاژ قطعات

• طراحی سطوح

• نقشه کشی

• شبیه سازی

• ورق کاری

• طراحی سازه

• قالب سازی

• ماشین کاری

• تهویه مطبوع

• ایجاد روابط ریاضی

• برنامه نویسی

• لوله کشی

• مدیریت پروژه ها

• مدیریت کارخانجات

• و ...

برای آشنائی بیشتر با قابلیت های نرم افزار باید ابتدا با محیط های این نرم افزار آشنا شوید:

محیطهای نرم افزار CATIA V.5 را میتوان به دسته بندیهای اصلی زیر تقسیم نمود :

• Mechanical Design

• Shape Design & Styling

• Product Synthesis

• Analysis

• Equipment & Systems Engineering

• NC Manufacturing

• Plant  

1- Mechanical Design

در این دسته محیط کاربر میتواند با دستورات خیلی ساده و کاربردی طرح را مدل ( 3D/2D ) کند البته بصورت حجم، چه یک قطعه باشد یا یک مجموعه مونتاژی بزرگ مثل هواپیما این دسته محیط شامل بیش از 10 محیط کاربردی میباشد که مهمترین آنها؛ مدلسازی قطعه و مونتاژ آنها، تهیه نقشة 2D از مدل 3D یا رسم نقشة 2D ، ورقکاری، طراحی سازه، تلرانس گذاری،طراحی جوش و طراحی قالبهای پلاستیکی و... . در زیر شرح مختصر بعضی از این محیطها بیان شده است.   

1.1. Sketcher

     در این محیط طرح دو بعدی اولیه هر مدلی تولید می شود به نحوی که برای طراحی هر مدلی ابتدا باید وارد این محیط شد و نقشه دو بعدی مدل را ترسیم کرد.

1.2. Part Design  

  

 این محیط شبیه به محیط های مدل سازی در سایر نرم افزار های طراحی مکانیکی می ماند و در آن قطعه از نظر خصوصیات مکانیکی به صورت سه بعدی طراحی می شود.  کاربر با امکاناتی که این محیط در اختیارش گذاشته است به آسانی میتواند با سریعترین روش از یک قطعه طراحی شده، مدل 3D تهیه نماید تا در محیط های دیگر از آن نمای 2D و 3D مونتاژی تهیه نماید یا آنالیز روی آنها صورت گیرد. از توانمندیهای این محیط کاربری آسان و کاربردی، محیط قابل لمس برای کاربر، قابلیت ویرایش و بازسازی آسان و سریع، قابلیت جابجائی دو طرفه با محیط های 3D دیگر نرم افزار و قابلیت ذخیره سازی با فرمتهای مختلف نام برد.   

1.3.Assembly Design  

کاربر میتواند قطعات طراحی شده در محیط Part Design را در این محیط با دستورات آسان و کاربردی، مجموعه را مونتاژ نماید همانند یک کارگاه مونتاژکاری حتی میتوان از این محیط به محیط تهیه مدل برگشت تا مدل را ویرایش کرد و دوباره برگشت بدون آنکه از محیط CATIA خارج شد. این امر برای طرحهائیکه بصورت ابداع و اختراع میباشند و قطعات متناسب همدیگر باید طراحی شوند، خیلی کاربردی خواهد بود.

کاربر براحتی ( چه دستی و چه حرفه ای ) قطعات طراحی شده ( مدل شده ) را به این وارد کند تا کارهای مونتاژ روی آنها انجام دهد. یکی از این فعالیتها، آنالیز حجمی روی مجموعه میباشد مانند برخوردها، تماسها و لَقی های بین قطعات میباشد. دارای کتابخانه قطعات استاندارد میباشد و حتی کاربر هم نیز میتواند برای خودش یک کتابخانه از قطعات تهیه نماید. تهیه خودکار لیست قطعات بهمراه مشخصات آنها از دیگر تانمندیهای این محیط میباشد.

 

1.4. Sheet Metal Design

    کاربر در اینجا میتواند یک طرح ورقکاری شده را مدلسازی نماید و در انتها هم میتواند گستردة ورق بکار رفته را محاسبه نماید. در این محیط انواع دستورات خم و استمپهای موجود میباشد و حتی کاربر میتواند برای طرح خود سنبه و ماتریس طراحی کرده و در این محیط بکار برد.

    محیط اصلی طراحی بدنه هواپیما می باشد. این محیط توسط مهندسین هوافضا برای طراحی قطعات مختلف هواپیما نیز مورد استفاده قرار می گیرد. 

1.5. Drafting

کاربر میتواند در این محیط نقشه های 2D مورد نیاز خود را تهیه نماید که به دو روش زیر صورت میگیرد:

Generative : در این حالت با موجود بودن مدل 3D ، کاربر هر نمای دلخواه و استاندارد مورد نیاز خود را تهیه نماید و با هوشمند خود محیط، کاربر هر نوع برش و عملیات دیگر را روی نقشه ها میتواند انجام دهد و حتی با تغییر در مدل 3D ، این تغییرات در نقشه بطور خودکار انتقال داده میشود. در این روش عملاً رسم نقشه مفهوم نداردو خود نرم افزار رسم مینماید.

Interactive : در این حالت کاربر میتواند با توجه به امکانات رسم، نقشۀ 2D مورد نیاز را رسم نماید و حتی محیط نیز خودش به کاربر کمک میکند که نماها رسم شده را کامل نماید. مثلاً با رسم سه نمای استاندارد نمای ایزومتریک را تهیه کرد.  

1.6. Structure Design 

  

محیط طراحی سازه یکی دیگر از محیط های جذاب و کاربردی این نرم افزار میباشد.کاربر به آسانی و سرعت زیاد میتواند طرحهای سازه ای خود را در آن مدل کند. کاربر با انتخاب مقطع سازه خود از کاتالوگ مربوطه و انتخاب محل قرار گرفتن سازه، خیلی سریع و با دقت بالا طرح خود را مدل کند. استانداردهای موجود DIN, AISC, EN, OTUA شامل انواع مقاطع استاندارد میباشد.

     این محیط،  بیشتر توسط مهندسین عمران برای طراحی سازه ها بصورت استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد و به جهت قابلیت گرافیکی بالای این نرم افزار در جهان به شدت مورد استقبال مهندسین عمران قرار گرفته است. 

 

1.7. Mold Tooling Design

طراحی قالبهای پلاستیکی از دیگر محیط های این نرم افزار میباشد که دارای کاتالوگی از انواع استانداردهای قالب سازی میباشد. مانند : Dme, Dme-America, Eoc, Futaba, Hasco, Measburger, Pcs, Pedrotti, Rabourdin, Strack. و حتی کاربر قطعه ای که طراحی و مدل کرده است را به این محیط منتقل کرده و با توجه به ابعاد و حجم آن قطعه، قالب مورد نیاز آنرا تهیه میکند. در این محیط امکاناتی چون راه گاهها، میله راهنماها، میله پران ها و . . . در اختیار کاربر قرار گرفته است و حتی آنالیز حجمی نیز میتواند انجام دهد و نحوة عملکرد قالب را نیز یتواند مشاهده نماید.   

ایران نگارش 4.2.2 توسط شرکتهای خودروسازی سایپا و ایران خودرو با هزینة بالا وارد شد. هماکنون در کشورمان نرم افزارهای زیادی از قبیل AutoCAD ، Solid Works ، Pro/Engineer ، IDES و . . . در زمینة CAD استفاده میشوند. اما هریک از این کاربران که با نرم افزار CATIA V.5 آشنا میشوند مشتاقانه بسمت آن گرایش پیدا میکنند. البته پیش بینی میشود که در آینده نزدیک در همة زمینه های نرم افزاری مشابه جای خود را به CATIA بدهند.