Większości z nas komputer kojarzy się głównie z takimi aplikacjami jak edytor tekstów, arkusz kalkulacyjny, czy baza danych. Istnieją jednak jego znacznie bardziej specjalistyczne zastosowania, takie jak np. wspomaganie procesów tworzenia i opracowywania dokumentacji technicznej. Spróbujmy nieco przybliżyć ten właśnie problem.

Szczypta historii

Pierwszy program CAD powstał w latach sześćdziesiątych. Ówczesne programy były stosunkowo proste, zbudowane najczęściej wokół jakiejś bazy wiedzy, np. norm mechanicznych lub bibliotek typowych, często powtarzających się elementów i stanowiły narzędzie, ułatwiające prace projektowe. W miarę rozwoju narzędzi programistycznych, coraz łatwiej tworzono coraz bardziej skomplikowane programy CAD, wyposażone w bazy danych z wielu dziedzin wiedzy. Zaczęto wyposażać je także w pakiety obliczeniowe (solvery), co znacznie ułatwiło prace konstrukcyjne.

Następna generacja CAD-ów wykorzystująca duże komputery, z powodu niebagatelnych kosztów sprzętu i oprogramowania znalazła zastosowanie przede wszystkim militarne, ale także w dziedzinach wytwarzania dużych urządzeń np. stocznie, energetyka, itp.

Prawdziwa ich eksplozja nastąpiła jednak dopiero w połowie lat 80. po zmianie filozofii interfejsu użytkownika. Powstały wtedy rozbudowane systemy graficznej komunikacji z użytkownikiem, a komputery osobiste mocą obliczeniową zaczęły dorównywać wielu swoim "poważnym" przodkom. To właśnie żywiołowy rozwój komputerów osobistych zainspirował twórców oprogramowania i zaczęły masowo powstawać programy CAD jako narzędzia dla różnych dziedzin twórczości inżynierskiej.

Różnorodność

CADów jest ogromna. Prostsze programy, pracujące w technice rastrowej stanowią rodzaj wygodnych "desek kreślarskich" przydatnych wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba szybkiego rozwiązywania niezbyt skomplikowanych problemów. Nie można, za ich pomocą rozwiązywać wszystkich problemów inżynierskich, ale za to zadowalają się one stosunkowo prostym sprzętem z niezbyt wyszukaną konfiguracją. Najczęściej ich głównym atutem są bogate biblioteki łatwo dostępnych, typowych elementów projektowych.

Programy pracujące w technice wektorowej, poza bibliotekami typowych elementów, wyposażane są dodatkowo w moduły, służące do różnorakich obliczeń. Projektant jest zwolniony z wykonywania żmudnych obliczeń wytrzymałościowych, przekrojów różnych belek i rur czy zastosowanych łożysk. Wbudowane w program nrzędzia same dobierają właściwy element, bez konieczności ingerencji projektanta.

Wiele programów wyposażono w możliwość fotorealistycznej prezentacji projektowanych obiektów. Dzięki niej projektanci mogą w pełni zaprezentować nie istniejące jeszcze w rzeczywistości obiekty, obejrzeć je dokładnie ze wszystkich stron i ewentualnie sprawdzić, jak zachowują się w ruchu. Ale nie tylko, narzędzia projektowe umożliwiają wizualizację rozkładów obciążeń współpracujących ze sobą elementów mechanicznych, rozkłady temperatur czy wreszcie symulacje zmęczeniowe elementów konstrukcji.

Rozszyfrowanie skrótu CAD nie jest jednoznaczne; pod tym pojęciem kryją się dwa rodzaje narzędzi: Computer Aided Drafting - programy będące w zasadzie jedynie sprawnymi narzędziami kreślarskimi oraz Computer Aided Design. To drugie znaczenie obejmuje programy rozbudowane o dodatkowe narzędzia, zwalniające projektantów od żmudnych obliczeń i pozwalające na zajęcie się wyłącznie procesem tworzenia ostatecznego kształtu projektu. Wiele z programów potrafi "przy okazji" generować aplikacje sterujące pracą obrabiarek biorących udział w produkcji zaprojektowanych elementów, zaś stopień skomplikowania zadań, do których zostały napisane wymaga stosowania bardzo sprawnych komputerów i dużej pamięci. Nawet jednak te, które zadowalają się sprzętem PC lub trochę lepszym, i tak mogą służyć nieocenioną wprost pomocą swoim użytkownikom.

Przykłady

Typowe programy CAD to:

- AutoCAD, program przeznaczony głównie do zastosowań mechanicznych, wyposażony w obszerne biblioteki z wielu dziedzin mechaniki

- węgierski ArchiCAD, działający w środowisku Macintosh - program przeznaczony dla architektów, pozwalający na automatyzację projektowania, wyposażony w dużą liczbę bibliotek, które użytkownik może sam rozbudowywać i powiększać. Dodatkowo istnieje możliwość kreowania fotorealistycznych obrazów, zawierających zaprojektowane obiekty

- Sonata, potężne narzędzie, umożliwiające wielu projektantom pracę nad tym samym projektem jednocześnie, wyposażone w narzędzia do tworzenia fotorealistycznych obrazów w każdej niemal fazie projektowania. Działa w środowisku unixowym i wymaga stacji roboczych Silicon Graphics

- programy ułatwiające projektowanie i wykonywanie obwodów drukowanych - OrCAD i REDUC, które poza ułatwianiem rysowania obwodów, dokonują optymalizacji połączeń, redukując pasożytnicze sprzężenia indukcyjne i pojemnościowe

- Schema - chyba pierwszy zaawansowany program, ułatwiający projektowanie obwodów elektrycznych, zawiera biblioteki elementów i norm, pozwala na automatyczną kontrolę zaprojektowanych połączeń z wykrywaniem zwarć oraz polaryzacji przewodów. Umożliwia też automatyczną zmianę norm.

Pojawiają się również polskie programy. Wymienić należy GRAF 2000 - program będący sprawną deską kreślarską dla inżynierów z wielu dziedzin, od budownictwa poprzez automatykę aż po kolejnictwo.

ArchiDRAW to program dla architektów. Pozwala na sprawne projektowanie i jako jeden z nielicznych ma narzędzia do automatycznych obliczeń przenikalności cieplnej.

Propozycje można by wymieniać w nieskończoność, bowiem z wykorzystywaniem oprogramowania typu CAD wiąże się konieczność stosowania przeróżnych nakładek i pomocników, takich jak np. programy służące do wektoryzacji planów i rysunków, czy specjalistyczne biblioteki uzupełniające, itd.

Na marginesie

Burzliwy rozwój informatyki, po początkowym zachłystywaniu się łatwością stosowania różnego rodzaju algorytmów, zaczął przynosić możliwości innego rodzaju. Zaczęły powstawać coraz bardziej użyteczne (nawet dla zwykłego śmiertelnika, nie zaznajomionego ze sztuką programowania) i coraz bardziej skomplikowane programy, wspomagające różnego rodzaju procesy twórcze. Ukuto dla nich ogólną nazwę CAD - Computer Aided Design, chociaż większość z nich powinna nosić nazwę Computer Aided Drafting.