Projektowanie komputerowe

Nowe konstrukcje określonych urządzeń powstają najpierw w wyobraźni inżynierów. Dalszy proces projektowania to obliczenia, badanie różnych możliwości oraz analiza i prezentacja kolejnych wariantów rozwiązań. Projektowanie wspomagane komputerowo (CAD — computer aided design) znacznie ułatwia i przyspiesza te fazy. Programy CAD umożliwiają inżynierowi wprowadzenie informacji o projekcie do komputera za pomocą urządzenia zwanego myszą. Ruchem myszy po biurku konstruktor ,,rysuje" swój projekt na ekranie, a naciskając przyciski myszy wydaje komputerowi odpowiednie komendy. Programy CAD zamieniają instrukcje projektanta na liczby, które po odpowiednich przekształceniach umożliwiają oglądanie rysunku na ekranie. Istnieją programy tworzące obrazy trójwymiarowe (3D CAD), które można oglądać z dowolnej strony pod dowolnym kątem. Dzięki temu inżynier porównuje obraz projektowanego obiektu ze swoją wizją. Po wybraniu najlepszej koncepcji projektant musi wykonać szczegółowe rysunki oraz listy elementów składowych projektu konieczne do wykonania projektowanego urządzenia. W tej fazie pracy stosuje się programy wykonujące rysunki dwuwymiarowe. Wykorzystują one dane albo z programów 3D CAD, albo uzyskane bezpośrednio od projektanta. Programy do projektowania wspomaganego komputerowo stosowane w komputerach osobistych wyparły już całkowicie deski kreślarskie w wielu laboratoriach przemysłowych. Po wykonaniu rysunków na ekranie inny program przekształca je w komplet instrukcji dla drukarki. Kolejne programy analizują poszczególne elementy i przewidują ich zachowanie się w trakcie pracy urządzenia. Możliwe jest na przykład obliczenie zmian kształtu obiektu pod wpływem obciążenia go ładunkiem. Odpowiednie programy mogą również obliczyć rozkłady przepływu ciepła lub prądu elektrycznego przez dany element czy też koszt wykonania tego elementu. Istnieje możliwość połączenia całych systemów CAD bezpośrednio z taśmą produkcyjną w fabryce w celu stworzenia pełnego cyklu projekt-produkt. Takie połączenia wprawdzie nie są jeszcze powszechnie praktykowane ze względu na koszty oraz złożoność operacji, ale w pewnych gałęziach przemysłu już dziś są niezbędne do osiągnięcia sukcesów handlowych. Przemysł samochodowy w Japonii od wielu lat stosuje takie systemy. Inżynierowie szkicują projekty, na podstawie których powstają szczegółowe rysunki. Komputer wykorzystuje swoją wiedzę o istniejących częściach, zapasach oraz maszynach i tworzy program pracy potrzebnej do realizacji projektu. Gdy jedna z maszyn jest gotowa do wykonania danego elementu, system wysyła sekwencję instrukcji kierującą jej pracą. Po skompletowaniu wszystkich elementów system informuje inżynierów, że można już zmontować urządzenie. Zastosowanie programów CAD znacznie obniża koszt prac badawczych i zmniejsza liczbę prototypów, które trzeba zrobić, aby uzyskać ostateczna wersję obiektu. Nie ulega wątpliwości, że w niedalekiej przyszłości nowoczesny przemysł będzie coraz częściej wprowadzać pełne, skomputeryzowane systemy projekt-produkt.