कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) और कंप्यूटर एडेड मैन्युफैक्चरिंग (सीएएम)

कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (CAD) में ज्यामितीय मापदंडों द्वारा परिभाषित कंप्यूटर मॉडल बनाना शामिल है। ये मॉडल आम तौर पर एक कंप्यूटर मॉनीटर पर एक भाग या भागों की एक प्रणाली के त्रि-आयामी प्रतिनिधित्व के रूप में दिखाई देते हैं, जिसे प्रासंगिक मापदंडों को बदलकर आसानी से बदला जा सकता है। सीएडी सिस्टम डिजाइनरों को विभिन्न प्रकार के प्रतिनिधित्व के तहत वस्तुओं को देखने और वास्तविक दुनिया की स्थितियों का अनुकरण करके इन वस्तुओं का परीक्षण करने में सक्षम बनाता है।

कम्प्यूटर एडेड मैन्युफैक्चरिंग (सीएएम) स्वचालित मशीनरी को नियंत्रित करने के लिए ज्यामितीय डिजाइन डेटा का उपयोग करता है। CAM सिस्टम कंप्यूटर न्यूमेरिकल कंट्रोल (CNC) या डायरेक्ट न्यूमेरिकल कंट्रोल (DNC) सिस्टम से जुड़े होते हैं। ये प्रणालियाँ संख्यात्मक नियंत्रण (NC) के पुराने रूपों से भिन्न होती हैं, जिसमें ज्यामितीय डेटा यांत्रिक रूप से एन्कोडेड होते हैं। चूंकि सीएडी और सीएएम दोनों ज्यामितीय डेटा को एन्कोड करने के लिए कंप्यूटर-आधारित विधियों का उपयोग करते हैं, इसलिए डिजाइन और निर्माण की प्रक्रियाओं को अत्यधिक एकीकृत करना संभव है। कंप्यूटर एडेड डिजाइन और मैन्युफैक्चरिंग सिस्टम को आमतौर पर CAD/CAM कहा जाता है।

सीएडी/सीएएम की उत्पत्ति

सीएडी की उत्पत्ति तीन अलग-अलग स्रोतों में हुई थी, जो सीएडी सिस्टम द्वारा प्रदान किए जाने वाले बुनियादी संचालन को उजागर करने का काम भी करते हैं। सीएडी का पहला स्रोत प्रारूपण प्रक्रिया को स्वचालित करने के प्रयासों के परिणामस्वरूप हुआ। इन विकासों की शुरुआत 1960 के दशक की शुरुआत में जनरल मोटर्स रिसर्च लेबोरेटरीज ने की थी। पारंपरिक प्रारूपण विधियों पर कंप्यूटर मॉडलिंग के महत्वपूर्ण समय बचाने वाले लाभों में से एक यह है कि मॉडल के मापदंडों को बदलकर पूर्व को जल्दी से ठीक या हेरफेर किया जा सकता है। सीएडी का दूसरा स्रोत सिमुलेशन द्वारा डिजाइनों के परीक्षण में था। उत्पादों का परीक्षण करने के लिए कंप्यूटर मॉडलिंग का उपयोग एयरोस्पेस और अर्धचालक जैसे उच्च तकनीक वाले उद्योगों द्वारा किया गया था। सीएडी विकास का तीसरा स्रोत संख्यात्मक नियंत्रण (एनसी) प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके डिजाइन प्रक्रिया से निर्माण प्रक्रिया तक प्रवाह को सुविधाजनक बनाने के प्रयासों के परिणामस्वरूप हुआ, जिसका 1960 के दशक के मध्य तक कई अनुप्रयोगों में व्यापक उपयोग हुआ। यह वह स्रोत था जिसके परिणामस्वरूप सीएडी और सीएएम के बीच संबंध स्थापित हुआ। सीएडी/सीएएम प्रौद्योगिकियों में सबसे महत्वपूर्ण प्रवृत्तियों में से एक सीएडी/सीएएम-आधारित उत्पादन प्रक्रियाओं के डिजाइन और निर्माण चरणों के बीच सख्त एकीकरण है।

सीएडी और सीएएम का विकास और विशेष रूप से दो पारम्परिक एनसी कमियों के बीच संबंध, खर्च, उपयोग में आसानी, और गति में एक हिस्से के डिजाइन और निर्माण को सक्षम करके ज्यामितीय डेटा एन्कोडिंग की एक ही प्रणाली का उपयोग करके किया जा सकता है। इस नवाचार ने डिजाइन और निर्माण के बीच की अवधि को बहुत कम कर दिया और उत्पादन प्रक्रियाओं के दायरे का विस्तार किया जिसके लिए स्वचालित मशीनरी का आर्थिक रूप से उपयोग किया जा सकता था। उतना ही महत्वपूर्ण, CAD/CAM ने डिज़ाइनर को उत्पादन प्रक्रिया पर अधिक प्रत्यक्ष नियंत्रण दिया, जिससे पूरी तरह से एकीकृत डिज़ाइन और निर्माण प्रक्रियाओं की संभावना पैदा हुई।

1970 के दशक की शुरुआत के बाद सीएडी/सीएएम प्रौद्योगिकियों के उपयोग में तेजी से वृद्धि बड़े पैमाने पर उत्पादित सिलिकॉन चिप्स और माइक्रोप्रोसेसर के विकास से संभव हुई, जिसके परिणामस्वरूप अधिक आसानी से किफायती कंप्यूटर बन गए। जैसे-जैसे कंप्यूटरों की कीमत में गिरावट जारी रही और उनकी प्रसंस्करण शक्ति में सुधार हुआ, सीएडी/सीएएम का उपयोग बड़ी कंपनियों से बड़े पैमाने पर बड़े पैमाने पर उत्पादन तकनीकों का उपयोग करके सभी आकार की फर्मों तक विस्तृत हो गया। संचालन का दायरा जिसमें सीएडी/सीएएम लागू किया गया था, का भी विस्तार हुआ। स्टैम्पिंग, ड्रिलिंग, मिलिंग और ग्राइंडिंग जैसी पारंपरिक मशीन टूल प्रक्रियाओं द्वारा भागों को आकार देने के अलावा, CAD/CAM का उपयोग उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, इलेक्ट्रॉनिक घटकों, मोल्डेड प्लास्टिक और कई अन्य उत्पादों के उत्पादन में शामिल फर्मों द्वारा किया जाने लगा है। . कंप्यूटर का उपयोग कई निर्माण प्रक्रियाओं (जैसे रासायनिक प्रसंस्करण) को नियंत्रित करने के लिए भी किया जाता है जिन्हें सीएएम के रूप में कड़ाई से परिभाषित नहीं किया जाता है क्योंकि नियंत्रण डेटा ज्यामितीय मापदंडों पर आधारित नहीं होते हैं।

सीएडी का उपयोग करके, तीन आयामों में एक उत्पादन प्रक्रिया के माध्यम से एक भाग की गति का अनुकरण करना संभव है। यह प्रक्रिया मशीन टूल्स की फीड दरों, कोणों और गति, पार्ट-होल्डिंग क्लैंप की स्थिति, साथ ही मशीन के संचालन को सीमित करने वाली रेंज और अन्य बाधाओं का अनुकरण कर सकती है। विभिन्न निर्माण प्रक्रियाओं के अनुकरण का निरंतर विकास उन प्रमुख साधनों में से एक है जिसके द्वारा सीएडी और सीएएम सिस्टम तेजी से एकीकृत हो रहे हैं। सीएडी/सीएएम प्रणालियां डिजाइन, निर्माण और अन्य प्रक्रियाओं में शामिल लोगों के बीच संचार की सुविधा भी प्रदान करती हैं। यह विशेष महत्व का है जब एक फर्म किसी अन्य घटक को डिजाइन या उत्पादन करने के लिए अनुबंधित करती है।

फायदे और नुकसान

सीएडी सिस्टम के साथ मॉडलिंग पारंपरिक प्रारूपण विधियों पर कई फायदे प्रदान करता है जो शासकों, वर्गों और परकार का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, डिज़ाइन को बिना मिटाए और फिर से खींचे बिना बदला जा सकता है। सीएडी सिस्टम एक कैमरा लेंस के समान 'ज़ूम' सुविधाएँ भी प्रदान करते हैं, जिससे एक डिज़ाइनर निरीक्षण की सुविधा के लिए एक मॉडल के कुछ तत्वों को बढ़ा सकता है। कंप्यूटर मॉडल आम तौर पर तीन आयामी होते हैं और किसी भी धुरी पर घुमाए जा सकते हैं, जितना कि कोई एक वास्तविक तीन आयामी मॉडल को अपने हाथ में घुमा सकता है, जिससे डिजाइनर को वस्तु की पूरी समझ हासिल करने में मदद मिलती है। सीएडी सिस्टम खुद को कटअवे ड्रॉइंग मॉडलिंग के लिए उधार देते हैं, जिसमें एक हिस्से का आंतरिक आकार प्रकट होता है, और भागों की एक प्रणाली के बीच स्थानिक संबंधों को चित्रित करने के लिए।

सीएडी को समझने के लिए यह समझना भी उपयोगी है कि सीएडी क्या नहीं कर सकता। सीएडी सिस्टम के पास वास्तविक दुनिया की अवधारणाओं को समझने का कोई साधन नहीं है, जैसे कि डिज़ाइन की जा रही वस्तु की प्रकृति या वह कार्य जो वस्तु की सेवा करेगा। सीएडी सिस्टम ज्यामितीय अवधारणाओं को संहिताबद्ध करने की उनकी क्षमता से कार्य करता है। इस प्रकार सीएडी का उपयोग करने वाली डिजाइन प्रक्रिया में एक डिजाइनर के विचार को औपचारिक ज्यामितीय मॉडल में स्थानांतरित करना शामिल है। कंप्यूटर-आधारित 'कृत्रिम बुद्धि' (एआई) विकसित करने के प्रयास अभी तक यांत्रिक-ज्यामितीय (नियम-आधारित) मॉडलिंग द्वारा प्रस्तुत यांत्रिक से आगे बढ़ने में सफल नहीं हुए हैं।

सीएडी की अन्य सीमाओं को विशेषज्ञ प्रणालियों के क्षेत्र में अनुसंधान और विकास द्वारा संबोधित किया जा रहा है। यह क्षेत्र एआई में किए गए शोध से लिया गया है। एक विशेषज्ञ प्रणाली के एक उदाहरण में सीएडी सॉफ्टवेयर में सामग्री की प्रकृति के बारे में जानकारी शामिल करना शामिल है - उनका वजन, तन्य शक्ति, लचीलापन, और इसी तरह। इस और अन्य जानकारी को शामिल करके, सीएडी सिस्टम तब 'जान' सकता है कि एक विशेषज्ञ इंजीनियर क्या जानता है जब वह इंजीनियर एक डिजाइन बनाता है। सिस्टम तब इंजीनियर के विचार पैटर्न की नकल कर सकता था और वास्तव में डिजाइन का अधिक 'निर्माण' कर सकता था। विशेषज्ञ प्रणालियों में अधिक सार सिद्धांतों का कार्यान्वयन शामिल हो सकता है, जैसे कि गुरुत्वाकर्षण और घर्षण की प्रकृति, या आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले भागों के कार्य और संबंध, जैसे लीवर या नट और बोल्ट। विशेषज्ञ सिस्टम सीएडी/सीएएम सिस्टम में डेटा संग्रहीत और पुनर्प्राप्त करने के तरीके को बदलने के लिए भी आ सकते हैं, पदानुक्रमित प्रणाली को एक के साथ प्रतिस्थापित कर सकते हैं जो अधिक लचीलापन प्रदान करता है। हालांकि, इस तरह की भविष्यवादी अवधारणाएं मानव निर्णय प्रक्रियाओं का विश्लेषण करने और यदि संभव हो तो इन्हें यांत्रिक समकक्षों में अनुवाद करने की हमारी क्षमताओं पर अत्यधिक निर्भर हैं।

सीएडी प्रौद्योगिकियों में विकास के प्रमुख क्षेत्रों में से एक प्रदर्शन का अनुकरण है। सबसे आम प्रकार के सिमुलेशन में तनाव की प्रतिक्रिया के लिए परीक्षण और उस प्रक्रिया को मॉडलिंग करना है जिसके द्वारा एक भाग का निर्माण किया जा सकता है या भागों की एक प्रणाली के बीच गतिशील संबंध। तनाव परीक्षणों में, मॉडल सतहों को एक ग्रिड या जाल द्वारा दिखाया जाता है, जो कि विकृत हो जाता है क्योंकि भाग नकली भौतिक या थर्मल तनाव के अंतर्गत आता है। डायनेमिक्स परीक्षण कार्यशील प्रोटोटाइप के निर्माण के लिए एक पूरक या विकल्प के रूप में कार्य करता है। जिस आसानी से किसी भाग के विनिर्देशों को बदला जा सकता है, वह भागों की एक प्रणाली के कामकाज और किसी दिए गए हिस्से के निर्माण के संबंध में, इष्टतम गतिशील क्षमता के विकास की सुविधा प्रदान करता है। इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन ऑटोमेशन में भी सिमुलेशन का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक सर्किट के माध्यम से वर्तमान का नकली प्रवाह विभिन्न घटक विन्यासों के तेजी से परीक्षण को सक्षम बनाता है।

डिजाइन और निर्माण की प्रक्रियाएं, कुछ अर्थों में, अवधारणात्मक रूप से वियोज्य हैं। फिर भी उत्पादन प्रक्रिया की प्रकृति की समझ के साथ डिजाइन प्रक्रिया शुरू की जानी चाहिए। यह आवश्यक है, उदाहरण के लिए, एक डिजाइनर के लिए उन सामग्रियों के गुणों को जानना आवश्यक है जिनके साथ भाग बनाया जा सकता है, विभिन्न तकनीकें जिनके द्वारा भाग को आकार दिया जा सकता है, और उत्पादन का पैमाना जो आर्थिक रूप से व्यवहार्य है। डिजाइन और निर्माण के बीच वैचारिक ओवरलैप सीएडी और सीएएम के संभावित लाभों का संकेत है और इसका कारण उन्हें आम तौर पर एक प्रणाली के रूप में माना जाता है।

हाल के तकनीकी विकासों ने सीएडी/सीएएम प्रणालियों की उपयोगिता को मौलिक रूप से प्रभावित किया है। उदाहरण के लिए, पर्सनल कंप्यूटरों की लगातार बढ़ती प्रसंस्करण शक्ति ने उन्हें CAD/CAM एप्लिकेशन के लिए एक वाहन के रूप में व्यवहार्यता प्रदान की है। एक अन्य महत्वपूर्ण प्रवृत्ति एकल सीएडी-सीएएम मानक की स्थापना की ओर है, ताकि विभिन्न डेटा पैकेजों का आदान-प्रदान बिना निर्माण और वितरण देरी, अनावश्यक डिजाइन संशोधन और अन्य समस्याओं के बिना किया जा सके जो कुछ सीएडी-सीएएम पहलों को जारी रखते हैं। अंत में, सीएडी-सीएएम सॉफ्टवेयर दृश्य प्रतिनिधित्व और मॉडलिंग और परीक्षण अनुप्रयोगों के एकीकरण जैसे क्षेत्रों में विकसित हो रहा है।

सीएएस और सीएएस/सीएएम के लिए मामला

सीएडी/सीएएम के लिए एक अवधारणात्मक और कार्यात्मक रूप से समानांतर विकास सीएएस या केस, कंप्यूटर एडेड सॉफ्टवेयर इंजीनियरिंग है। जैसा कि SearchSMB.com ने 'केस' पर अपने लेख में परिभाषित किया है, 'केस' ¦ सॉफ्टवेयर के विकास को व्यवस्थित और नियंत्रित करने के लिए कंप्यूटर-सहायता प्राप्त पद्धति का उपयोग है, विशेष रूप से बड़ी, जटिल परियोजनाओं पर जिसमें कई सॉफ्टवेयर घटक और लोग शामिल हैं। मामला 1970 के दशक का है जब कंप्यूटर कंपनियों ने सॉफ्टवेयर विकास प्रक्रिया में अधिक अनुशासन लाने के लिए CAD/CAM अनुभव से अवधारणाओं को लागू करना शुरू किया।

विनिर्माण क्षेत्र में सीएडी/सीएएम की सर्वव्यापी उपस्थिति से प्रेरित एक और संक्षिप्त नाम सीएएस/सीएएम है। यह मुहावरा कंप्यूटर एडेड सेलिंग/कंप्यूटर एडेड मार्केटिंग सॉफ्टवेयर के लिए है। CASE के साथ-साथ CAS/CAM के मामले में, ऐसी तकनीकों का मूल कार्य प्रवाह का एकीकरण और एक दोहराई जाने वाली प्रक्रिया के लिए सिद्ध नियमों का अनुप्रयोग है।

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