سیستم CAD/CAM

 CAD/CAM چیست؟

واژۀ “CAD/CAM” مخفف عبارت انگلیسی “Computer Aided Design & Computer Aided Manufacturing” می‌باشد و به معنای “طراحی به کمک کامپیوتر و ساخت به کمک کامپیوتر” است. این فناوری نوین حاصل چندین دهه تلاش افراد متعدد با هدف اتوماسیون نمودن روند تولید می‌باشد. این نرم افزار حاصل تفکر مبتکران، مخترعان، ریاضیدانان و ماشین سازانی است که همگی برای ساختن آینده‌ای بهتر و پیشبرد تولید با فناوری‌های نوین تلاش نموده‌اند.

بسیاری از افراد زمانی که دربارۀ یک نرم افزار برای ساخت وسایل به وسیلۀ دستگاه CNC صحبت می‌کنند، اصطلاح CAD/CAM را به کار می‌برند. در حقیقت، این نرم افزار برای طراحی و ساخت نمونه‌های اولیه، کنترل فرآیندهای تولید و دستیابی به محصولات نهایی استفاده می‌شود.

نرم افزار کاربردی CAD/CAM هم برای طراحی یک محصول و هم برای فرآیندهای تولید، به ویژه ماشین‌کاری با دستگاه CNC به کار برده می‌شود. جالب است بدانید، بخش CAM این نرم افزار از مدل‌ها و مجموعه‌های ایجاد شده در قسمت CAD استفاده می‌کند تا مسیرهایی را برای ماشین آلات کارخانه جهت تبدیل طرح‌ها به قطعات فیزیکی، به وجود آورد.

فناوری CAD/CAM چگونه بر صنعت ساخت و ساز تأثیر می‌گذارد؟

در حال حاضر کار با نرم افزار CAD/CAM نسبت به 40 سال پیش در دسترس‌تر و آسان‌تر شده است و این در حالی است که تنها حدود 10 سال پیش بود که مهندسان و متخصصان ساخت و ساز به طور گسترده شروع به استفاده از فناوری‌های مدل سازی نمودند. هرچند، با وجود این که هزینۀ نرم افزار و سخت افزارهای مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز مقرون به صرفه شد اما، اجرای فرآیندهای طراحی و ساخت نیز با پیچیدگی‌های بیشتری همراه گردید.

به عنوان مثال، کشورهای در حال توسعه و نیز توسعه یافته به طور یکسان به مسائل و مشکلات زیست محیطی می‌پردازند و شرکت‌های ساختمانی و طراحی را مجبور به رعایت نمودن و در نظر گرفتن این مسئله و نگرانی جهانی در دستور کار خود، می‌کنند. هرچند که استفاده از نرم افزار CAD/CAM به تنهایی می‌تواند مفید باشد اما، برای دستیابی به نتایج بهتر به کارگیری فناوری‌های دیگری نظیر BIM در کنار آن می‌تواند یک گزینۀ عالی باشد.

ورود فناوری‌های نوین CAD/CAM و BIM به بیشتر صنایع و استفادۀ بهینه از آن‌ها با هدف بهره‌مندی از منابع موجود با وارد نمودن حداقل آسیب به محیط زیست و همچنین تسهیل نمودن تمامی مراحل تولید یک محصول، از طراحی گرفته تا دستیابی به محصول نهایی، امری غیرقابل انکار است.

به عبارت دیگر، تنها بخش‌های عمران و یا ساختمان سازی از مزیت‌های این فناوری‌ها بهره‌مند نمی‌شوند. از اینرو، می‌توان گفت امروزه تسهیل فرآیند تولید در تمام صنایع یکی از اهداف متخصصان است و البته که در سال‌های اخیر فعالان صنعت ساخت و ساز بیشترین بهره را از آن برده‌اند.

نقش BIM در صنعت ساخت و ساز چیست؟

چندین ویژگی ارزشمند در رابطه با نرم افزار BIM وجود دارد که بهتر است آن را با شما به اشتراک بگذاریم. ابتدا این که در حال حاضر BIM تأثیر قابل توجهی در توسعۀ پروژه‌های ساختمانی، حتی بیشتر از نرم افزار CAD/CAM ایجاد می‌کند. مورد بعدی این که محیط BIM به صورت پیش فرض بیشتر بر روی اطلاعات تمرکز دارد تا طراحی و هدف آن مدیریت جزئیات پروژه مانند: توضیحات، مواد، ساختار، هندسه، هزینه‌ها و بودجه در یک رابطۀ کاربر پسند می‌باشد.

از طرفی دیگر، BIM امکان بهبود هماهنگی بین همۀ تیم‌ها از شروع تا پایان فرآیند ساخت را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، جهت اجرای هرچه بهتر مرحلۀ لوله کشی و برق کشی ساختمان، این امکان فراهم خواهد شد تا قبل از شروع به کار ساخت و ساز از بروز اشتباهات در طراحی آن‌ها جلوگیری شود. در نتیجه، با برنامه‌ریزی بهتر فرآیند، شبیه سازی ساخت و ساز، مدیریت ریسک می‌توان به افزایش بهره‌وری و کارایی و نیز بهبود فرآیند ساخت دست یافت.

نحوۀ کار CAD/CAM و BIM با یکدیگر را بیشتر درک کنیم!

اگرچه CAD/CAM و BIM را می‌توان مکمل یکدیگر دانست اما، این دو دارای اصول متفاوتی می‌باشند. طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) بر روند طراحی یک محصول نظارت و فرآیند آن را قابل استناد می‌کند. مفهوم CAM به معنای ساخت به کمک رایانه بوده و مشابه CAD به ایجاد مدل‌هایی برای خودکارسازی فرآیندهای تولید، می‌پردازد. فایل‌های به دست آمده از CAD اغلب نقشه‌ها یا مدل‌های دو بعدی یا سه بعدی می‌باشند و نتایج حاصل از یک فایل CAM مجموعه‌ای از کدهای G و M است که دستورالعمل‌هایی را جهت بهبود فرآیند تولید به وسیلۀ ماشین آلات، ارائه می‌دهد.

از سوی دیگر، مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM)، پایه و اساس تحول دیجیتال در صنعت ساخت و ساز، معماری و مهندسی است. BIM یکی از برنامه‌های اصلی مشترکی است که به طراحان، مدیران و متخصصان ساخت و ساز اجازه می‌دهد تا به طور همزمان روی یک مدل واحد مانند رسیدگی به جزئیات عملیاتی نظارت داشته و نیز بر روی آن کار کنند.

در حالی که CAD محدود به ایجاد خطوط برای ساخت اشیاء هندسی است، BIM ویژگی‌های پیچیده‌تری را به عناصری که به عنوان اشیاء هندسی نشان داده می‌شوند، اختصاص می‌دهد. به عنوان مثال، یک نمای ساختمان طراحی شده با نرم افزار CAD، در واقع یک شکل هندسی متشکل از خطوطی است که در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند و سپس طراحان بایستی بر روی طرح ایجاد شده به صورت جداگانه کار کنند.

از طرفی دیگر، مدل BIM به طراح اجازه می‌دهد تا ویژگی‌های لازم را به هر یک از الگوها و اشکال هندسی ایجاد شده به طور خاص اختصاص دهد تا آن‌ها با یکدیگر در تعامل باشند. اجازه دهید تا با یک مثال ساده این موضوع را برای شما توضیح دهیم.

یک مخزن آب را در نظر بگیرید که از بالا شبیه به یک دایره به نظر می‌رسد اما، اگر همان دایره دارای ابعاد و مواد باشد برنامه می‌تواند به طور خودکار نماهایی از تمام بخش‌ها و طرفین آن ایجاد کند. بنابراین، می‌توان گفت CAD/CAM و BIM با یکدیگر کار می‌کنند تا هم در زمان صرفه جویی کنند و هم از اشتباهات انسانی در نمایش پروفایل‌ها و نمای اشیاء مختلف جلوگیری کنند.

اثرات مثبت CAD/CAM و BIM در صنعت ساخت و ساز

طی 20 سال گذشته، نرم افزار CAD یکی از عناصر اصلی در پیشرفت صنعت ساخت و ساز بوده است. این نرم افزار دارای مزایای واضحی است که در اینجا به بعضی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد. نرم افزار CAD نسبت به سایر آن‌ها سریع بوده و به مهندسان و معماران اجازه می‌دهد تا در مدت زمان کم‌تری نقشه‌های معماری دقیقی را طراحی کنند.

آن‌ها این توانایی را خواهند داشت که در زمان اجرای پروژه نیز تغییراتی را در طرح خود ایجاد نمایند. به عنوان مثال، در صورت وجود هرگونه اشتباه در اندازه‌گیری‌ها قادر خواهند بود تا آن را اصلاح نموده و در عین حال، توانایی فعالیت در پروژه‌های پیچیده‌تر را نیز به دست آورند.

هرچند که هنوز قسمت CAM این نرم افزار در صنعت ساخت و ساز به نوعی ناشناخته است اما، می‌توان گفت که از آن می‌توان برای طراحی قطعات فولادی سفارشی استفاده نمود. یکی از راه‌های رایج تولید از طریق مدل‌های CAM با استفاده از پرینترهای سه بعدی می‌باشد. همچنین، یکی دیگر از روش‌های متداول برای استفاده از مدل‌های CAM را می‌توان ساخت و ساز به روش مدولار دانست.

ساخت و ساز از پیش مهندسی شده در سراسر جهان در حال افزایش می‌باشد، چرا که در بیشتر موارد مقرون به صرفه است و برای تولید قطعات به انرژی و مواد کم‌تری نیاز خواهد بود. ساختمان‌های مدولار یک نمونۀ بارز از نتیجۀ ادغام صنایع ساخت و ساز می‌باشند. در حالی که CAD طرح‌های دو بعدی و مدل‌های سه بعدی را ایجاد می‌کند، کد G از نقشه‌های BIM استخراج شده و سپس CAM فرآیند تولید را تسهیل نموده و میزان ضایعات در حین ساخت قطعات را کاهش می‌دهد.

مزایای کلیدی مهندسی نرم افزار CAD/CAM

نرم افزار مهندسی CAD/CAM را می‌توان هم برای طراحی و هم جهت تولید محصولات به کار برد. زمانی که از CAD (طراحی به کمک رایانه) و CAM (تولید به کمک رایانه) استفاده می‌شود، مزایای بسیاری همچون افزایش دقت و کیفیت و نیز به حداقل رساندن ضایعات در روند تولید به چشم خواهد آمد. هرچند، این نرم افزار دارای مزایای دیگری نیز می‌باشد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

• دسترسی آسان به اطلاعات دریافتی از مشتریان
• برنامه نویسی قطعات دو بعدی و سه بعدی آسان تر
• تابع شبیه سازی مجازی
• کنترل هرچه بهتر فرآیند پروژه
• ادغام مرحلۀ طراحی و فرآیند ساخت
• افزایش دقت در طراحی و روند تولید
• حذف اشتباهات و ضایعات پر هزینه
• صرفه جویی در زمان مهندسی CAD/CAM
• ساده کردن گردش کار برنامه نویسی CNC
• بهره‌وری هرچه بیشتر از دستگاه CNC
• افزایش پتانسیل قطعه سازی CNC
• تبدیل هنر به برنامه‌های CNC و محصول نهایی

با توجه به موارد بالا و مزایای یاد شده می‌توان گفت که این فناوری نوین تأثیر بسزایی در روند کار در صنعت ساخت و ساز دارد و به کارگیری آن می‌تواند اثرات مثبتی بر فرآیند تولید، محیط زیست و استفاده از منابع داشته باشد.

دلیل محبوبیت نرم افزار CAD/CAM

درک نحوۀ کار نرم افزارهای CAD و CAM اولین قدم برای انتخاب برنامه‌ای است که متناسب با نیازهای زمینۀ کاری شما باشد. به طور کلی، CAD با هدف ایجاد یک مدل بصری بدون توجه به سیستم متریک یا ابعاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. تمام اجسام هندسی‌ای که با نرم افزار CAD ترسیم می‌شوند از ویژگی‌های مختص خود برخوردار بوده و با یکدیگر در تعامل می‌باشند اما، توجه داشته باشید که تعامل تنها میان طراحی‌ها بوده و ویژگی‌های آن‌ها کاملاً متمایز و بدون هیچ ارتباطی با یکدیگر خواهند بود. به عبارت ساده‌تر، هر جسم دارای یک ویژگی مختص به خود است.

مدل‌های CAM ساده‌تر هستند. تمامی خروجی‌های این نرم افزار مربوط به مواد، مقادیر و اندازه‌ها بوده و جهت استفاده در فرآیند تولید مورد استفاده قرار می‌گیرند. CAM اشکال هندسی حاصل از CAD را به یک سری کد با دستوراتی مشخص جهت استفاده در ماشین آلات تبدیل می‌کند تا جهت تولید محصول به کار گرفته شود. نرم افزار CAM بررسی ابعاد قطعات را برای تولیدکنندگان آسان نموده و در مدت زمان فرآیند تولید صرفه جویی می‌کند، تا از حوادث پیش بینی نشده و احتمالی در تولید جلوگیری شود.

چند نمونه از نرم افزارهای رایگان فناوری نوین CAD/CAM

برنامه‌های مدل سازی ساختمان و تولید تا حدودی ارزان قیمت هستند. با این وجود، نرم افزارهای رایگانی نیز وجود دارند که با این که ممکن است نسبت به نرم افزارهای پولی از کیفیت پایین‌تری برخوردار باشند اما، تعدادی از آن‌ها مانند: FreeCAD، Fusion 360 و nanoCAD برای کارآموزان مبتدی مناسب خواهند بود. بعضی سایت‌های مرجع همچون ” https://sourceforge.net/” که دارای چندین پیشنهاد جهت دانلود نرم افزار CAD/CAM بدون پرداخت هزینه می‌باشند.

البته توجه داشته باشید که بیشتر برنامه‌های رایگان برای مربیان، افراد مبتدی، دانش آموزان و استفاده در استارت آپ‌ها (Start-Ups) مناسب می‌باشند. بنابراین، افرادی که سعی در دانلود نرم افزار مورد نظر خود دارند، بایستی اطلاعات لازم در مورد مکان و یا آن چه بر روی آن در حال کار و مطالعه هستند را، جمع آوری نمایند.

فهرستی از نرم افزارهای CAD/CAM که بایستی خریداری شوند!

از معروف‌ترین نرم افزارهایی همچون AutoCAD، Sketchup و Revit که بگذریم (این نرم افزار آخری در کنار BIM مورد استفاده قرار می‌گیرد اما در صنعت ساخت و ساز نیز کاربرد زیادی دارد)، محبوب‌ترین نرم افزار برای طراحی‌های معماری و مهندسی CAD عبارتند از:

• Lumion: این برنامه با Revit و Sketchup ادغام شده و برای دستیابی به اهداف تجسمی و زیبایی شناسی بسیار کاربرد دارد.
• Rhino: می‌تواند به عنوان یک عامل تغییر دهنده شرایط برای کسانی که با سازه و محوطه سازی درگیر هستند و همینطور برای طراحان و مهندسان تولید، مفید باشد.
• ArchiCAD: بر BIM تمرکز دارد. این نرم افزار به طور گسترده‌ای جهت شناسایی مشکلات احتمالی آینده در مراحل اولیۀ فرآیند طراحی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• Dynamo: با Revit ادغام می‌شود و به معماران این امکان را می‌دهد تا کد سفارشی سازی شده‌ای را برای ترکیب داده‌ها و خودکار سازی وظایف ایجاد کنند. همچنین، این نرم افزار سبب بهبود عملکرد و صرفه‌جویی در زمان می‌شود.
• TinkerCAD: کاربر پسند و مقرون به صرفه است. این نرم افزار به طراح اجازه می‌دهد تا طرح‌های سه بعدی را با اشکال هندسی اولیه ایجاد کند. TinkerCAD برای شروع آموزش مبتدیان عالی است و در کلاس‌های آموزشی CAD بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• SolidWorks: این نرم افزار در نظر طراحانی که با قطعات پیچیدۀ صنعتی سر و کار دارند، بسیار محبوب است. افراد حرفه‌ای قادر خواهند بود که فرآیند مونتاژ را سریع‌تر انجام داده و در طول روند ارزیابی قطعات با یکدیگر همکاری نمایند.
• CATIA: مدل‌های ایجاد شده با نرم افزار CATIA با یکدیگر تعامل دارند و نتایج دقیق‌تری را ارائه می‌دهند. به طور کلی، این سیستم دارای CAD، CAM و CAE است و امکان همکاری بین متخصصان در یک پروژۀ یکسان را فراهم می‌کند. احتمالاً CATIA یکی از گران‌ترین نرم افزارهای CAM است که دریافت نسخۀ اصلی و مجوز لازم جهت استفاده از آن به صرف هزینۀ گزافی نیاز دارد.

فناوری‌های نوین؛ موتور محرک پیشرفت در صنعت ساخت‌وساز

ورود فناوری‌های جدید تحولات بسیاری در روند اجرای کار در صنایع مختلف داشته است. بنابراین، می‌توان گفت امروزه نیاز به استفاده از رایانه و تکنولوژی جهت تسهیل و بهبود فعالیت‌ها امری ضروری می‌باشد. در صورتی که شما یک فرد فعال و متخصص در صنعت ساخت و ساز و به دنبال پیشرفت هستید، پیشنهاد ما به شما این است که از استفاده از فناوری‌های نوین در کسب و کار خود غافل نشوید. هرچه جامعه با تکنولوژی‌های جدید سریع‌تر آشنا شود و خو بگیرد، مدت زمان دستیابی به اهداف و موفقیت‌های مد نظرتان در دسترس‌تر و آسان‌تر خواهد بود.