معرفی نرم افزار کتیا

نرم‌افزار کتیا

نرم‌افزار کتیا (CATIA : Computer Aided Three-dimensional Interactive Application به معنی نرم‌افزار ارتباط موثر سه بعدی به کمک رایانه) یک نرم‌افزار طراحی به کمک رایانه (CAD: Computer Aided Design)، مهندسی به کمک رایانه (CAE: Computer Aided Engineering) و ساخت به کمک رایانه (CAM: Computer Aided Manufacturing) است که توسط شرکت فرانسوی داسو سیستمز (Dassault Systems) تولید شده‌است. همچنین شرکت آی بی ام (IBM: International Business Machines Corporation که یک شرکت آمریکایی چند ملیتی فناوری و تولیدکننده و فروشنده نرم‌افزار و سخت افزار و ارائه دهنده خدمات مشاوره به شرکت های حوزه ای تی است) نیز در امور بازاریابی و فروش نرم‌افزار کتیا با داسو سیستمز همکاری دارد. نرم‌افزار CATIA یکی از نرم‌افزار‌های صنعتی محبوب دنیا است که در صنایع مختلف نظیر خودروسازی، هوافضا، لوازم خانگی، عمران، مکانیک دریایی و… کاربرد فراوان دارد.

برای ساخت یک قطعه صنعتی (که این قطعه می‌تواند به کوچکی یک مهره یا پیچ و به بزرگی یک هواپیما باشد) باید مراحل زیر به ترتیب طی شود:

• طراحی اولیه
• انجام تست‌های عملکردی و مقاومتی در نرم‌افزارهای مدل‌سازی
• طراحی ثانویه و اصلاح مشکلات طراحی اولیه
• انجام دوباره تست‌ها
• (در صورت لزوم) بخش‌بندی طرح قطعه صنعتی
• ارسال هر قسمت از طرح قطعه به دستگاه ساخت مدل
• انجام تست‌های واقعی عملکردی و مقاومتی
• تصحیح طراحی و بدست آوردن طراحی نهایی
• ساخت نهایی
• تست نهایی
• ساخت در تعداد بالا

که هر یک از عملیات بالا نیازمند کار با نرم‌افزار مخصوص خود است. نرم‌افزار کتیا یک نرم‌افزار جامع است که تمامی مراحل طراحی، تست و ارسال به دستگاه ساخت را انجام می‌دهد و به اصطلاح، قابلیت interactive بودن دارد. به همین دلیل نرم‌افزار CATIA در دنیای صنایع مختلف از محبوبیت زیادی برخوردار است. بطوری که تقریبا تمامی شرکت‌های هواپیمایی، شرکت‌های طراحی و تولیدکننده خودرو، شرکت‌های عمرانی و کارخانه‌ها از نرم‌افزار کتیا استفاده می‌کنند. نرم‌افزار CATIA یک ابزار مهندسی کامل را در یک محیط کاری واحد ارائه می‌دهد. همچنین در این نرم‌افزار می‌توان با استفاده از مواد مختلفی مانند کامپوزیت‌ها و یا مواد جامد سنتی، قطعات الکتریکی و دیگر قطعات صنعتی را (با دقیق‌ترین جزئیات) در یک رابط کاربری یکپارچه طراحی سه بعدی کرد. نرم‌افزار CATIA با C++ برنامه‌نویسی ‌شده‌است.

 

تاریخچه

در سال 1969 شرکتی با نام داسو در فرانسه دستگاهی به نام کتی (CATI: Conception Assistee Tridimensionnelle Interactive) برای نقشه کشی دو بعدی و ماشین‌کاری با کمک کامپیوتر پایه‌گذاری نمود. در سال 1977 شرکت هواپیمایی فرانسوی آوینز مارسل داسو (Avions Marcel Dassault) ، که در آن زمان مشتری نرم‌افزار CADAM (Computer Augmented Design And Manufacturing) بود، برای توسعه هواپیماهای جنگنده میراژ (Mirage fighter jet) این نرم‌افزار را ارتقاع داد و برای طراحی در محیط سه بعدی برنامه‌نویسی کرد. در آن زمان انجام پروژه ساخت مدل تونل باد برای یک شرکت هواپیمایی بطور معمول به 6 ماه زمان نیاز داشت اما این نرم‌افزار این زمان را به 4 هفته تقلیل داد. در سال 1981 بطور عمومی نام آن به CATIA تبدیل شد و در ژوئن همان سال شرکت ای بی ام نیز این شرکت را به‌ همراه نرم‌افزارش از بین نرم‌افزار‌های آمریکایی و ژاپنی برگزید. ای بی ام در نرم‌افزار CATIA یک فرصت مناسب دید و این کار را برای توسعه، گسترش، خدمت‌ رسانی و کسب درآمد در سراسر جهان انجام داد.

نسخه‌های منتشرشده

در سال ۱۹۸۴، شرکت هواپیماسازی بوئینگ (Boeing) نرم‌افزار کتیا نسخه وی 2(CATIA V2)  را به عنوان مهم‌ترین ابزار طراحی سه بعدی انتخاب کرد و بزرگ‌ترین مشتری این نرم‌افزار در آن دوره بود. تا سال 1988 نرم‌افزار CATIA تنها قابلیت اجرا بر روی ابر کامپیوترها را داشت اما در سال 1988 نرم‌افزار کتیا به نسخه‌ی وی 3 (CATIA V3) ارتقاع یافت که طی آن قابلیت اجرا روی سیستم‌های یونیکس (Unix) نیز به آن اضافه شد. ازین پس، شرکت‌ها و کارخانه‌های کوچک نیز می‌توانستند از این نرم‌افزار استفاده کنند. در سال 1990، شرکت کشتی سازی جی دی ای بی (GDEB: General Dynamics Electric Boat Corp شرکت ساخت کشتی‌های تجاری و نظامی و قایق‌های تفریحی و قایق‌های الکتریکی) کتیا را به عنوان مهم‌ترین ابزار طراحی سه بعدی خود برای طراحی زیردریایی کلاس ویرجینیای (Virginia Class Submarine) نیروی دریایی ایالات متحده آمریکا انتخاب کرد. همچنین از سال 1978، شرکت لاکهد (Lockhead Martin Group) از طریق روابط شرکت ای بی ام، سیستم‌های CADAM خود را به فروش رساند. در سال 1993 نرم‌افزار کتیا نسخه وی 4 (CATIA V4) منتشر شد که به علت حجم زیاد، تنها روی کامپیوترهای صنعتی (Work Stations) قابل اجرا بود که هزینه‌ی بالایی داشت.

آخرین نسخه نرم‌افزار کتیا؛ CATIA V5

در سال 1998، شرکت داسو سیستمز نرم‌افزار کتیا نسخه وی 5 (CATIA V5) را با قابلیتی کاملا گسترده‌تر نسبت به نسخه وی 4 به بازار جهانی عرضه کرد. این نسخه روی سیستم‌های یونیکس، ویندوز NT و ویندوز XP قابل اجرا بود. همچنین CATIA V5 توانسته بود نه تنها امکانات گسترده نسخه قبلی را حفظ کند، بلکه اصلی‌ترین مشکلی که کاربران نسخه قبلی داشتند، یعنی کاربری سخت آن را نیز برطرف کرده‌ بود. افزایش قدرت رابط کاربری گرافیکی در این نسخه توانست محبوبیت نرم‌افزار کتیا را دو چندان کند. البته در سال‌های پیش از 2000 ناسازگاری بین نسخه‌های وی 4 و وی 5 کتیا (CATIA V4 and V5) منجر به چندین سال تاخیر در پروژه‌ی ساخت هواپیمای ایرباس ای380 (Airbus A380) شد و به تبع آن، 6.1 میلیارد دلار به شرکت ایرباس ضرر رساند.

 

 

تا سال 2014، شرکت داسو سیستمز هر سال همان نسخه وی 5 نرم‌افزار کتیا را بروزرسانی می‌کرد تا در این سال، آخرین بروزرسانی خود را با نام 3DExperience Marketplaces برای ارتباط مستقیم طراحان و سازندگان منتشر کرد. در این نسخه قابلیت ارتباط شبکه بین سیستم‌ها و کاربرها نیز وجود دارد. این ویژگی باعث افزایش سرعت انتقال اطلاعات بین طراحان و سازندگان شد و از هزینه‌های انتقال اطلاعات جلوگیری کرد.

ویژگی‌های نرم‌افزار کتیا

همانطور که در بالا نیز گفته شد، نرم‌افزار کتیا بین مهندسان و طراحان از محبوبیت بالایی برخوردار است. دلایل این محبوبیت، ویژگی‌ها و قابلیت‌های نرم‌افزار CATIA است. در دسته‌بندی زیر به تعدادی از ویژگی‌های برجسته‌ی این نرم‌افزار اشاره شده‌است.

1. وجود رابط گرافیکی بسیار قدرتمند

هنگامی که یک نرم‌افزار (چه صنعتی و چه غیر صنعتی) طراحی و برنامه‌نویسی می‌شود، راحتی استفاده از آن نقشی کلیدی در پیشرفت آن دارد. اگر استفاده از این نرم‌افزار کاری پیچیده باشد و یا حتی نیاز به آموزش‌های طولانی و سخت داشته باشد، تعداد افراد یا شرکت‌هایی که از این نرم‌افزار استفاده خواهند کرد کم خواهد بود و بازار از این نرم‌افزار استقبال خوبی نخواهد داشت. به این ویژگی «کاربر پسند بودن» (User Friendly) نرم‌افزار گفته می‌شود. بنابراین نرم‌افزاری که ویژگی کاربر پسند بودن را نداشته باشد، نمی‌تواند در توسعه خود موفق باشد. این ویژگی یکی از اساسی‌ترین ویژگی هایی است که یک نرم‌افزار باید داشته باشد.

یکی از ویژگی‌های نرم‌افزار کتیا کاربر پسند بودن آن است. نرم‌افزار کتیا رابط گرافیکی بسیار قدرتمندی دارد که به هر کاربری، مبتدی یا حرفه‌ای، کمک می‌کند تا از نرم‌افزار، راحت‌تر و با کارایی بیشتری استفاده کند و بتواند ایده‌های خود را به راحتی با نرم‌افزار CATIA طراحی کند. همچنین تعداد ساعات لازم برای یادگیری کامل نرم‌افزار CATIA از 36 ساعت تجاوز نمی‌کند.

 

 

2. جامع بودن نرم‌افزار

با استفاده از نرم‌افزار کتیا می‌توان تقریبا هر نوع ساختار با هر جنس ماده را طراحی و تست مجازی کرد. می‌توان قطعات الکترونیکی را نیز به ساختار خود اضافه کرد. می‌توان تنش موجود در یک تیر را شبیه‌سازی کرد. و می‌توان یک جسم کامل از جنس دلخواه را تحت انواع نیروهای فشاری، تنشی و پیچشی قرار داد و رفتار این جسم را مشاهده کرد. به همین دلیل از نرم‌افزار CATIA در هر صنعتی استفاده می‌شود. نرم‌افزار کتیا توانایی ترسیم و تحلیل در اکثر گرایش‌های فنی مانند مکانیک، عمران، تاسیسات، برق صنعتی، الکترونیک و غیره را دارد. به عبارتی، نرم‌افزار کتیا مجموعه‌ی وسیعی از توانایی‌های لازم برای طراحی و ساخت را در اختیار دارد.

3. نمودار درختی

در نرم‌افزار CATIA، مراحل ایجاد ترسیم (مراحل طی شده برای طراحی قطعه‌ی مورد نظر) به شکل نمودار درختی قابل مشاهده است. بنابراین در صورت نیاز می‌توان به هر مرحله مراجعه کرد و تغییرات مورد نظر را به آن بخش اعمال نمود. برای مثال، اگر شما یک موتور را طراحی کرده‌ باشید و بخواهید در میل لنگ آن یک سوراخ ایجاد کنید، می‌توانید با مراجعه به نمودار درختی و انتخاب مرحله‌ای که در آن میل لنگ را طراحی کردید، تنها آن قسمت را برجسته کنید، تغییرات مورد نظر را ایجاد کنید و این تغییرات را ذخیره کنید. تغییرات مورد نظر بدون صدمه زدن به کل شکل در قسمت مورد نظر ایجاد می‌شوند.

 

 

4. توانایی ساخت مدل‌های پیچیده

می‌توان گفت بیشتر قطعاتی که در صنایع مختلف تولید می‌شوند از پیچیدگی نسبتا بالایی برخوردارند. بنابراین دو راه برای طراحی این قطعات وجود دارد: یا باید ابتدا هر جزء جداگانه طراحی شود و در انتها این اجزا کنار هم قرار گیرند، که این روش خود نیازمند نرم‌افزاری خواهد بود که بتواند این اجزا را کنار هم قرار دهد. و یا باید تمامی اجزا در آنِ واحد همراه با ساختار کلی طراحی شود. نرم‌افزار CATIA به هر دو روش می‌تواند قطعه مورد نظر را طراحی کند. همچنین ابزار‌های نرم‌افزار کتیا به کاربر این قابلیت را می‌دهند که بتواند بدون مشکل خاصی جزئیات طرح مورد نظر را با ظرافت بالایی طراحی کند.

یکی از مشکلاتی که اکثر نرم‌افزارهای طراحی دارند، این است که با پیچیده شدن طرح، دقت نرم‌افزار پایین می‌آید، شکل ها در هم تنیده می‌شوند و طرح، ساختار خود را از دست می‌دهد. همچنین حجم فایل طرح بسیار بالا می‌رود. همچنین با پیچیده شدن طرح، مقدار استفاده نرم‌افزار از CPU به شدت افزایش یافته و نرم‌افزار یا هنگ می‌کند یا سرعت آن به شدت پایین می‌آید. یکی از برتری‌های نرم‌افزار کتیا، نداشتن این مشکل است. آپدیت‌های نسخه وی 5 این نرم‌افزار مانند نسخه CATIA V5 3DExperience توانسته‌اند تا مقدار خوبی این مشکلات را کاهش دهند. بطوری که نرم‌افزار کتیا می‌تواند بدون مشکل خاصی پروژه‌های سنگین و حجم بالا را تحلیل کند و زمان تحلیل آن طولانی نباشد.

حداقل مشخصاتی که یک سیستم برای اجرای بدون مشکل نرم‌افزار CATIA باید داشته باشد به شرح زیر است:

• ویندوز XP / ویندوز 7 / ویندوز vista / ویندوز 8 / ویندوز 10
• CPU دو هسته ای
• رم 2GB
• کارت گرافیک GeForce 512
• حداقل فضای 8 گیگ برای کارکرد خوب نرم‌افزار
• 4 گیگ فضا برای نصب نرم‌افزار

 

 

5. نگهداری تاریخچه تغییرات (History)

همیشه چه در طراحی، چه در کد نویسی و چه در عملیات محاسباتی، احتمال خطا وجود دارد. بنابراین یکی از ویژگی‌هایی که یک نرم‌افزار مهندسی خوب باید داشته باشد این است که پروسه‌ی انجام‌شده و مسیر طی‌شده را ذخیره کند تا در صورت لزوم، بتوان به عقب برگشت و اشتباهات قبلی را اصلاح کرد و یا تغییری در مسیر پیشروی ایجاد کرد. نرم‌افزار کتیا با ذخیره‌سازی تاریخچه عملیات انجام شده، این نیاز را برطرف می‌کند. در صورت لزوم می‌توان به قسمت تاریخچه‌ی نرم‌افزار CATIA مراجعه کرد و مسیر طی شده را به عقب برگرداند تا تغییرات مورد نظر ایجاد شود. این ویژگی راحتی کاربر در استفاده از نرم‌افزار CATIA را افزایش می‌دهد و محیط کاربری بهتری را فراهم می‌کند.

از دیگر ویژگی‌های نرم‌افزار کتیا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• قابلیت شبیه‌سازی ورق‌کاری
• ساخت مدل‌های مرکب از سطح و حجم
• محیط مستقل تحلیل المان محدود

(Finite Line Analysis: روشی برای تحلیل ساختارهای گوناگون مهندسی تحت فشارها و نیروهای مختلف)

• امکان ماشین‌کاری و قالب‌سازی
• دارای امکانات طراحی لوله‌کشی
• امکان جابجایی سریع بین محیط‌های مختلف و برقراری ارتباط بین آن‌ها
• قابلیت تعریف ابعاد وابسته جهت استفاده در مدل‌های پیچیده
• مشاهده تغییرات آتی، در هنگام اضافه‌کردن مشخصه‌ی جدید
• و …

کاربردهای نرم‌افزار کتیا

بطور کلی، می‌توان کابردهای نرم‌افزار کتیا و اعمالی که در این نرم‌افزار می‌توان انجام داد را در 5 دسته خلاصه کرد که به شرح زیر هستند.

1. محیط‌های مدل‌سازی (Solid Model)

این قسمت در زیر مجموعه ماژول طراحی مکانیکی (Mechanical Design)  قرار دارد. از این گزینه برای مدل کردن قطعات صلب و تو پر (Solid)، نقشه‌کشی صنعتی، تلرانس‌گذاری و … استفاده می‌شود. این زیر مجموعه در کتیا حاوی مجموعه مونتاژی، مجموعه طراحی قالب و مجموعه طراحی مدل‌های ورق‌کاری (Sheet Model) نیز هست.

2. مدل‌سازی سطوح

بیشتر قطعات مورد نیاز در صنایع مانند یک مکعب یا کره سطح صافی ندارند. بلکه سطح آن و در کل، ظاهر آن قطعه خود دارای پیچیدگی‌هایی است که باید هنگام طراحی به آن‌ها توجه کرد. در نرم‌افزار CATIA از طریق قسمت مدل‌سازی سطوح، می‌توان سطوح پیچیده را طراحی کرد و روی ابر نقاط طرح مورد نظر و یا فایل‌های حاصل از اسکن سه بعدی عملیات مدل‌سازی را انجام داد.

 

 

3. محیط ماشین‌کاری

پس از طی کردن مراحل ساخت قطعه مورد نظر که در ابتدای این مقاله گفته‌شد، این قطعه باید ماشین‌کاری، ورق‌کاری، برش‌کاری و فرزکاری شود تا به یک قطعه قابل استفاده تبدیل شود. با استفاده از نرم‌افزار کتیا و به کمک قابلیت‌های محیط ماشین‌کاری به راحتی می‌توان این عملیات ماشین‌کاری را تعریف کرد و آن را به دستگاه ماشین‌کاری مورد نظر ارسال کرد. همچنین با استفاده از قابلیت انیمیشن‌سازی، می‌توان هر مرحله از ماشین‌کاری را به صورت متحرک (انیمیشن) در نرم‌افزار CATIA مشاهده کرد.

از قابلیت انیمیشن سازی نه تنها در ماشین‌کاری، بلکه در خیلی از قسمت‌های مرتبط با تست نمونه، از جمله تست ارتعاشی، تست شکست، تست خمش و تست‌های فشاری دیگر می‌توان استفاده کرد.

4. طراحی و تحلیل مکانیزم ها

می‌توان در نرم‌افزار کتیا یک مکانیزم متشکل از اجزای متحرک تشکیل داد و پس از تعریف اتصالات بین اجزای مختلف، حرکات مکانیزم را مشاهده و تحلیل کرد.

 

 

5. محیط تحلیل المان محدود (Finite Line Analysis Environment)

در خیلی از مواقع نیاز به این داریم که بدانیم تحت بارهای فشاری مختلف از زوایای مختلف، چه تنش و تغییر شکلی در قطعه مورد نظر ایجاد می‌شود. یا توزیع تنش در جسم به چه شکلی خواهد بود. محیط تحلیل المان محدود این اطلاعات را به ما می‌دهد. همچنین می‌توان با قابلیت انیمیشن‌سازی در نرم‌افزار CATIA، در هر بازه‌ی زمانی (Time Step) مورد نظر، شکل توزیع تنش را بدست آورد و با کنار هم گذاشتن این نمودارها، انیمیشنی از نحوه توزیع فشار بر حسب زمان بدست آورد.

 

 

از موارد دیگر کاربرد نرم‌افزار کتیا می‌توان به موارد زیر نیز اشاره کرد.

• طراحی و مدل‌سازی سطوح و قطعات پیچیده
• طراحی پروسه ماشین‌کاری
• طراحی و تحلیل مکانیزم‌ها، سیستم‌ها و تجهیزات هیدرولیکی،  پنوماتیکی، الکتریکی و…
• طراحی قالب و مدل‌های ورق‌کاری
• شبیه‌سازی مکانیزم‌ها و مدیریت پروژه‌ها

 

 

برای مهندسان، معماران، طراحان، کارخانه‌داران، تولیدکننده‌ها و حتی برای شرکت های صنعتی بزرگ مانند شرکت بوئینگ یا فورد، از افراد مبتدی تا پیشرفته، استفاده از نرم افزارهای طراحی و تحلیلی و مدیریتی یک نیاز است. نیازی که باید توسط برنامه‌های CAD، CAM و یا CAE برطرف شود. خود این برنامه‌ها نیز باید به بهترین شکل ممکن نیازهای مخاطبان خود را رفع کنند. باید در عین سرعت بالا از دقت بالا نیز برخوردار باشند. باید تا حد ممکن تمامی نیازهای مخاطب خود را پوشش دهند تا نیاز به استفاده از نرم‌افزارهای دیگر نباشد. باید بتوانند در صورت لزوم بین دیگر نرم‌افزارها منتقل شوند و اطلاعات خود را بدون خرابی انتقال دهند. و باید بتوانند قابلیت استفاده برای طراحی پیچیده‌ترین ساختارها را نیز داشته باشند. نرم‌افزار کتیا گزینه‌ی مناسبی برای این افراد است که می‌توان گفت تمامی ویژگی‌های ذکر شده در بالا را دربرگرفته‌است. و می‌توان گفت تقریبا هر چیزی که یک طراح یا مهندس به آن نیاز دارد در نرم‌افزار CATIA پیدا می‌شود.