CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) — система автоматизированного проектирования (САПР) французской фирмы Dassault Systemes.
Это комплексная система автоматизированного проектирования (CAD), технологической подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (САЕ), включающая в себя передовой инструментарий трёхмерного моделирования, подсистемы программной имитации сложных технологических процессов, развитые средства анализа и единую базу данных текстовой и графической информации.
Система позволяет эффективно решать все задачи технической подготовки производства - от внешнего (концептуального) проектирования до выпуска чертежей, спецификаций, монтажных схем и управляющих программ для станков с ЧПУ.
Предлагается на рынке компанией IBM и ее партнерами.
Компания Dassault Systemes изначально была частью известной авиастроительной компании Dassault Aviation, и создавала авиастроительную CAD-систему для собственных нужд.
Затем благодаря развитым возможностям моделирования (особенно поверхностного) и грамотной политики завоевала рынок CAD для авиастроения еще в конце 80-х.
В настоящее время CATIA занимает около 70% мирового рынка систем автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства в авиакосмической промышленности и более 45% -- в автомобилестроении.
В число крупных пользователей системы входят такие компании, как Boeing, Airbus, Renault, Merсedes-Benz, BMW, Chrysler, Volvo, Peugeot, Fiat, Ferrary, Volkswagen, Black&Decker, Motorola, GoodYear, Electrolux и многие другие. В настоящий момент ее используют 14 из 20 крупнейших автомобилестроительных компаний.
Cреди российских пользователей - ГАЗ, ВАЗ, ЗИЛ, УралАЗ, ВПК МАПО-МИГ, Подольский и Белгородский машиностроительные заводы, Саратовский авиазавод, ГСС, ВСМПО, фирма КАМОВ, Красноярский комбайновый завод и многие другие.
История CATIA
В 1975 г. Avions Marcel Dassault (основанная Марселем Дассо Dassault Aviation) приобрела лицензии на программное обеспечение CADAM (Computer-Augmented Drafting and Manufacturing) у Lockheed и таким образом стала одним из первых поставщиков CADAM.
В 1977, Avions Marcel Dassault поставила перед командой инженеров цель – создать трехмерную, интерактивную программу, предшественницу CATIA (Computer-Aided Three-Dimensional Interactive Application). Главным достижением перед CADAM было применение 3D - моделирования.
1981 - Создана компания Dassault Systems, анонсирована CATIA V1.
1982 - Как специальный продукт для 3D проектирования поверхностного моделирования и разработки программ для ЧПУ официально представлена система CATIA V1.
1984 - В CATIA добавлены возможности черчения, обеспечивающие ей независимость от CADAM.
1985 - Анонсирована вторая версия CATIA с полностью интегрированными функциями черчения, твердотельного моделирования и управления изготовлением. CATIA становится лидером CAD-приложений в области авиастроения.
1988 - Представлена система CATIA 3 с возможностями архитектурного проектирования. CATIA портирована на UNIX RISC System/6000 от IBM.
В 1991 году компания Microsoft разрабатывает графическую библиотеку Open GL для использования её на платформе Windows NT. Open GL является API-процедурным программный интерфейс для работы с 3D графикой и включает примерно 120 команд для рисования различных примитивов, таких как точки, отрезки и полигоны. Также включает поддержку тонирования, наложения текстур, атмосферных эффектов. Open GL, разработанный Silicon Graphics, является стандартом для программирования 3D графики и рендеринга.
1992. Dassault Systems решает совместно с IBM передать ответственность за CADAM фирме Dassault Systems of America, компании созданной в 1992 как дочерняя компания, находящаяся в полной собственности материнской компании Dassault Systems. IBM соглашается приобрести участие в капитале компании, не составляющем контрольного пакета в Dassault Systems. С тех пор, CATIA и CADAM постепенно унифицируются путем слияния лучших технологических достижений обоих систем.
1993. Анонсирован выход CATIA-CADAM Solutions 4. Это значительно улучшенная линия продуктов, надежная, с открытой архитектурой, производительная и простая в использовании.
Новые "решения" позволяет перекомпоновать индивидуальные программные продукты вновь, на основе пользовательских конфигураций соответствующих продуктов. Новое программное обеспечение CATIA позволяет выполнять несколько операций одновременно, таких как проектирование в трех измерениях, создание чертежной документации, анализ деталей или сборок, с отображением их в виде тонированных изображений и тем самым, ускоряет процесс производства.
1995. Анонсирована CATIA-CADAM AEC Plant Solutions (проектирование предприятий) - следующее поколение систем объектно-ориентированного моделирования промышленных предприятий предоставляющее технические возможности, которые разительно упрощают процесс проектирования, строительства и эксплуатации предприятия.
Dassault Systems выпустила ProCADAM, облегчённую версию CATIA для использования на платформе NT.
1996. CATIA-CADAM Solutions версия 4 стала доступна на платформах Silicon Graphics, Hewlett Packard и Sun.
1999. Dassault Systems представляет CATIA V5 для Windows NT и UNIX. CATIA V5 отличается полной совместимостью с Windows.
Dassault Systems приобретает SAFEWORK. Благодаря этому SAFEWORK становится компанией, входящей в Dassault Systems, и предоставляющей услуги по расширенному моделированию человеческой инфраструктуры с помощью CATIA 5. Она становится также передовым центром компетенции по эргономическому моделированию для брендов Dassault Systems: CATIA, DENEB и ENOVIA. SAFEWORK может также предоставлять решения под ключ для дополнения программных решений консультационным сервисом по эргономичности процессов в различных производствах.
2000.
Dassault Systemes объявила о готовности CATIA Solutions release 3(b) (V5R3) для платформы Microsoft Windows 2000.
Корпорация Spatial Inc. анонсировала ACIS 3D Toolkit and Husks, release 6.2, с улучшенной производительностью и дополнительной функциональностью. Это был последний выпуск ядра ACIS под именем Spatial, потому что затем, продукт будет куплен Dassault Systems и о неожиданной сделке заговорить весь изумленный мир CAD.
14 июля 2000 вышла новая CATIA версия 5 release 4.
Dassault Systemes объявила, что она планирует интегрировать Microsoft Visual BASIC в свои продукты, включая SolidWorks, CATIA, SmarTeam, ENOVIA, и DELMIA.
После выхода 5-й версии Dassault Systemes придерживается практики сохранения неизменной основы системы - собственно CATIA V5. Новые возможности добавляются за счёт выхода новых релизов.
Последний релиз пятой версии CATIA, 18-й по счёту, был официально представлен 25.09.2007.
Основная ставка, как всегда, сделана на сотрудничество между инженерами и клиентами, а также на ускорение процесса проектирования. Добавлен новый продукт - 3DLive for CATIA. Он призван обеспечивать всех пользователей в масштабах распределенного предприятия необходимой информацией о жизненном цикле изделий, способствуя тем самым анализу, сотрудничеству и принятию решений внутри единой среды.
В 18-м релизе улучшены возможности работы с печатными платами, система назначения допусков и посадок, модуль трассировки электропроводки.
Постепенно, как и другие старые производители инженерных систем проектирования, Dassault Systemes ликвидирует отставание в области создания фотореалистичных изображений на основе готовых моделей. Для этого в 18-й релиз добавлена новая версия модуля для создания фотореалистичных изображений Photo Studio.
2008. В феврале 2008 года Dassault Systemes анонсировала новую версию системы -
CATIA V6. V6 будет поддерживать программы моделирования для всех инженерных
дисциплин и коллективные бизнес-процессы на протяжении жизненного цикла изделия.
Новая концепция фирмы получила название "PLM 2.0 на платформе V6".
Суть концепции - трёхмерное моделирование и коллективная работа в реальном
времени. Для связи между людьми, находящимися в разных точках мира, предусмотрены
средства простого подключения к Интернету.
PLM 2.0 - общее название второго поколения средств управления жизненным циклом
изделия, предложенное компанией Dassault Systemes в 2008 г. для маркетинга версии
V6 своих PLM-продуктов (CATIA, ENOVIA, DELMIA, SIMULIA, 3DVIA).
По аналогии с известным термином Web 2.0, используемым для обобщенного
названия нового поколения Интернет-сервисов (блоги, вики, социальные сети),
отличительной особенностью которых является создание контента непосредственно
самими пользователями, PLM 2.0 позиционируется как "объединяющая коллективная
интеллектуальная обстановка для онлайновых сообществ", где универсальным языком
общения служит 3D, а основной целью провозглашена поддержка всего пути от идеи
будущего продукта до его внедрения в жизнь.
По словам президента концерна Бернара Шарлья (Bernard Charles), PLM 2.0
открывает возможность использовать интеллектуальные плоды онлайн-взаимодействия.
Каждый пользователь может придумывать, разрабатывать продукты и обмениваться
информацией о них на универсальном 3D-языке. Пользователи смогут в наглядной
форме оперировать одновременно виртуальными и реальными объектами.
В PLM-решение V6 войдут системы CATIA для автоматизации проектирования,
ENOVIA для управления инженерными данными и коллективной работы, SIMULIA для
инженерного анализа и DELMIA для цифрового производства. Решения PLM V6 для
малого и среднего бизнеса разрабатываются израильским филиалом фирмы Dassault
Systemes Israel (SMARTEAM).
Основными конкурентами являются NX от Siemens PLM Software и Pro/ENGINEER
от Parametric Technology Corporation.
2010. Произошло объединение с IBM PLM
Описание САПР CATIA V5
CATIA V5 – CAD/CAM/CAE - система для описания изделия и его моделирования на разных этапах жизненного цикла. Разработана в 1998 году на основе нового ядра CNEXT, содержащего средства как для описания геометрии изделия, так и для описания процессов его создания, с возможностью сохранять и накапливать используемые при этом приемы и методы в виде корпоративных знаний.
Линейка программных продуктов CATIA предназначена для семи основных отраслей промышленности:
аэрокосмической,
автомобильной,
судостроительной,
машиностроительной,
электронной,
строительства заводов,
производства товаров широкого потребления
Первоначально ориентированная на большие предприятия, CATIA превратилась в масштабируемое решение и сейчас также становится лидером для компаний малого и среднего размера.
Хотя в данный момент стоимость CATIA (особенно по сравнению с отечественными продуктами) слишком высока для её использования малыми предприятиями, особенно в условиях нашей страны.
Портфель продуктов CATIA V5 в настоящее время включает более 300 функциональных модулей, которые могут быть классифицированы и сгруппированы по следующим параметрам:
платформы;
области применимости (домены);
конфигурации;
отдельные продукты.
Платформы представляют собой некоторые подмножества продуктов, которые позволяют решать одни и те же задачи разработчиков на разном уровне функциональности, производительности и, соответственно, с разным уровнем затрат. Определены три платформы: P1, P2 и P3.
Платформа P1 представляет собой набор модулей классической «средней» CAD/CAM-системы, которая, однако, является частью единой PLM-среды и в любое время может быть дополнена продуктами из других платформ с целью повышения производительности и функциональности решений.
Вместе с PDM-системой ENOVIA-SmarTeam, продукты CATIA V5 на основе платформы P1 являются относительно дешевыми PLM-решениями для малых и средних предприятий.
Возможно также использование платформы P1 как решения начального уровня для больших предприятий. В этом случае по мере развития бизнеса платформа может быть модифицирована до более высокого уровня.
Платформа P2 – это высокоразвитая «тяжелая» CAD/CAM/CAE-система класса high-end. Она обеспечивает коллективную разработку изделий различной степени сложности. Также в платформе P2 используется технология накопления знаний и управления цифровым макетом изделия (DMU – Digital Mock-Up).
Платформа P3, в свою очередь, включает специализированные модули наивысшей производительности для целевого использования в различных отраслях промышленности.
Наличие различных платформ в CATIA V5 является уникальным средством для расширения ее пользовательской базы по принципу «одна система – разные возможности» и для быстрого наращивания производительности.
Области применимости (домены) – объединяют в себе программные продукты, характерные для решения конкретной совокупности задач в процессе жизненного цикла изделия. Выделяются следующие семь областей применимости:
Машиностроительное проектирование (Mechanical Design);
Разработка дизайна изделий (Shape Design and Styling);
Системный синтез промышленных изделий (Product Synthesis);
Проектирование систем и коммуникаций (Equipment and Systems
Engineering);
Инженерный анализ (Analysis);
Программирование обработки на станках с ЧПУ (NC Manufacturing);
Управление проектированием и обменом данными (Infrastructure).
Кроме продуктов CATIA, составляющих эти области, существуют многочисленные специальные продукты , предназначенные для работы вместе с продуктами CATIA и разработанные партнерами Dassault Systemes, а также продукты для программ обучения пользователей (HEAT) и продукты для разработки приложений (CAA-RADE).
Конфигурация – это заранее сформированный и неделимый при поставке набор модулей, предназначенный для решения конкретных задач из какой либо области применимости и лицензируемых как один продукт.
При этом стоимость конфигурации значительно ниже суммы стоимости входящих в него модулей при их раздельной продаже. Конфигурации существуют для всех трех платформ и являются основой каждого рабочего места CATIA V5, которое потом может дополняться любым количеством отдельных продуктов.
Отдельные продукты – это модули, которые продаются отдельно в виде дополнений к конкретным конфигурациям. это программный компонент системы.
Каждый модуль CATIA V5 соответствует определенной платформе и области инженерной деятельности. При этом модуль, в зависимости от его назначения, может участвовать в различных конфигурациях как данной области, так и других областей.
Некоторые модули не входят ни в одну из конфигураций и могут добавляться к нужной конфигурации при необходимости. Существует так называемая «матрица пререквизитов», определяющая условия совместной работы данного продукта с другими продуктами и конфигурациями.
При выполнении этих условий отдельный продукт может быть добавлен к имеющейся конфигурации одним из возможных способов:
в виде прикрепленного продукта (Add-one);
в виде свободного продукта (Shareable).
Прикрепленный продукт становится частью данной конфигурации и не может быть перенесен в другую конфигурацию. Свободный продукт может свободно перемещаться по рабочим местам с различными конфигурациями, но его цена в 1,5 раза выше, чем у прикрепленного.
Внешний вид интерфейса
Окно проектирования, режим «работа со сборкой»
Слева – дерево модели, справа – инструменты для работы со сборкой,
Снизу – панель форматирования, сверху – стандартная.
В рабочее поле выведены панель графических пропорций и панель работы с кинематикой.
Нажата кнопка «старт» на стандартной панели управления
Видно меню выбора модуля (справа) и дерево инструментов.
Галочкой подсвечен активный на данный момент продукт, виден список недавних документов.
Описание модулей
Infrastructure
Инфраструктура и администрирование
Mechanical Design
Проектирование механических конструкций
Shape Design & Freestyle
Поверхностное моделирование и дизайн
Analysis & Simulation
Прочностной и частотный анализ конструкций
AEC Plant
Проектирование заводской инфраструктуры
NC Manufacturing
Инструменты для создания управляющих программ ЧПУ
Digital Mockup
Работа с электронно-цифровыми макетами изделий
Equipment & Systems Engineering
Cредства проектирования оборудования и систем
Digital process for Manufacturing
Управление информационными процессами на производстве
Ergonomics Desighn & Analysis
Создание манекенов, эргономический анализ позы и движений
Knowledgeware
Средства работы с базами знаний
Преимущества и недостатки:
+ Огромные возможности расчёта (в т.ч. прочностного) методом конечных элементов
+ Отлично реализованы функции работы с поверхностями
+ Продвинутая возможность трассировки внутренней проводки, трассировки систем
+ Удобно совместного проектирования (если участвует более 1 разработчика)
+ Продуманная система отображения структуры сборки
+ Облегчает подготовку к стадии быстрого прототипирования, поддерживается конвертация в STL
+ Отличная система проектирования деталей, гнутых из листового металла
+ Возможность кинематического анализа механизмов
+ Имеется возможность эргономического анализа, как позы, так и движения.
Продвинутый контроль поля зрения, зон досягаемости, усилий управления
+ Красивый, продуманный и достаточно удобный интерфейс
- Систему непросто достать, стоит дорого даже для предприятий - 200 000 у.е. за 5 рабочих мест
- Локализованная версия встречается редко
- Учебной литературу на русском почти нет
- Требуется долгое обучение, сложно привыкнуть, особенно после Автокада
- Для управления требуются хитрые сочетания нажатий кнопок мыши, интерфейс сложноват и немного непривычен
- Модуль создания чертежей слабоват
- Система сложная, и «тяжёлая», не для новичков.
- Требует значительных ресурсов ПК
- Возможности системы построения фотореалистичного изображения невысоки
- Наши ГОСТы поддерживаются не полностью
- Косяки с модификацией импортированных моделей
Резюме:
Итак, CATIA – созданная специально для авиастроителей система с огромным количеством возможностей.
Типичные решаемые задачи - нагружение балки, сложная сборка с трассировкой систем, температурное распределение и т.д.
Научиться работать в ней непросто, привыкнуть к интерфейсу тоже получается не у всех и не сразу.
Поэтому если есть время и деньги – запишитесь на курсы по изучению этой системы. «На дому» и «методом тыка» изучить её в необходимом объёме невозможно.
Самый лучший вариант – найдите человека, работающего в этой системе, и заплатите ему за уроки.
Кстати, найди работу в авиационной индустрии, зная CATIA, значительно легче.
Подходит ли CATIA для самодеятельного конструктора? Сложный вопрос. Решайте сами, стоит ли искать относительно редкую и сложную прогу, чтобы потом долго на неё переучиваться.
На мой взгляд, если Вы решили работать в авиастроительной индустрии или открывать свою собственную фирму – покупать и изучать «Катю» стоит. Такое решение упростит совместную разработку и позволит получить точный результат расчётов.
Если же требуется выполнить несложный расчёт или сделать пару комплектов чертежей – лучше выбрать что-то более лёгкое.
Знаете ли Вы, что методы Рунге - Кутты - это важное семейство численных алгоритмов решения обыкновенных дифференциальных уравнений и их систем. Данные итеративные методы явного и неявного приближённого вычисления были разработаны около 1900 года немецкими математиками К. Рунге и М. В. Куттой. Формально, методом Рунге - Кутты является модифицированный и исправленный метод Эйлера, они представляют собой схемы второго порядка точности. Существуют стандартные схемы третьего порядка, не получившие широкого распространения. Наиболее часто используется и реализована в различных математических пакетах (Maple, MathCAD, Maxima) стандартная схема четвёртого порядка. Иногда при выполнении расчётов с повышенной точностью применяются схемы пятого и шестого порядков. Построение схем более высокого порядка сопряжено с большими вычислительными трудностями. Методы седьмого порядка должны иметь по меньшей мере девять стадий, в схему восьмого порядка входит 11 стадий. Хотя схемы девятого порядка не имеют большой практической значимости, неизвестно, сколько стадий необходимо для достижения этого порядка точности. Аналогичная задача существует для схем десятого и более высоких порядков.
CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) — система автоматизированного проектирования (САПР) французской фирмы Dassault Systemes. 
