1. CAD/CAM/CAE의 개요
가. CAD/CAM/CAE의 정의
일반적으로 CAD/CAM/CAE는 컴퓨터를 이용한 설계 및 생산과 해석을 의미한다. 즉, 과거에는 수작업으로 행하던 일들을 컴퓨터를 이용하여 제품의 설계와 생산과 해석을 자동화함으로써 생산성을 높이는 기술을 일컫는 것이다.
⑴ CAD(Computer Aided Design/전산응용설계) :
CAD는 컴퓨터를 이용하여 각종 디자인(설계)의 기획, 도면 작성, 수정 등을 최적의 상태로 수행하며 Database 구축으로 설계업무의 제반 사항을 신속, 정확하게 처리하여 주는 시스템으로 정의 할 수 있다. 넓은 의미로는 CAD란 설계 분야뿐만 아니라 생산 및 물류관리, 판매에 이르기까지의 모든 공정을 컴퓨터의 도움으로 발전시킨다는 개념으로 확대하여 볼 수도 있다.
CAD에서는 컴퓨터의 강력한 데이터 처리 능력을 이용하여 디자인(설계)에 필요한 자료를 그림의 형태로 나타내어 디자이너(설계자)의 이해를 돕게 해 주는 역할을 수행하기도 한다.
컴퓨터에 의해 만들어지는 이미지(image)작업은 컴퓨터를 사용하는 기법 가운데 가장 효율적으로 사용된 기법으로, 특히 컴퓨터에 의해 디스플레이(display)시키는 방법은 초기에는 입․출력 장치간에 생기는 문제를 해결하기 위해서 시작되었으며, 디스플레이(display) 기법과 컴퓨터 운용기법의 발전으로 사람과 기계사이의 대화식 (interactive) CAD로 발전을 가져와 CAD에 의한 결과를 이미지 형태로 나타내어 볼 수 있게 되었다.
Interactive Graphic Computer Aided Design이라는 단어에서 interactive는 "대화식"이라는 뜻으로 사람과 컴퓨터 시스템간의 의사전달 방식으로 마치 사람과 사람이 서로 말을 주고받는 것과 같은 방식을 나타내며, graphic이라는 단어는 이 같은 대화식에 의한 중개방식을 그림이라는 대상을 통해 수행되게 해주는 것이다. Computer Aided Design이라는 단어는 컴퓨터의 도움으로 설계할 대상을 컴퓨터와 사람이 동시에 이해할 수 있는 상태로 표현하는 것을 의미한다. 이처럼 단어가 뜻하는 바와 같이 장비 및 소프트웨어를 활용하여 실물과 같은 사실 감각을 느끼게 하는 것이다.
⑵ CAM(Computer Aided Manufacturing/전산응용가공) :
CAD가 설계와 제도 분야에 컴퓨터를 도입하여 작업을 효율적으로 수행하는 것이라면, CAM은 생산과 제조 분야에서 컴퓨터를 도입한 것으로 볼 수 있다. CAD에 의해 제품도, 부품가공도, 조립도 등의 최종 설계안이 확정되면 제품 제조단계에 들어가게 된다. 이때의 관련된 기술이 CAM이다. 일반적으로 CAM은 공정설계(Process Planning : 생산방법 및 순서결정), 생산관리와 MRP (Material Requirements Planning : 원재료에서 제품을 완성하는 데 필요한 자재의 흐름을 관리하여 제조 활동의 최적화를 이루려는 계획), 작업기술결정 (절삭양식 및 순서, 절삭조건, NC 프로그래밍), 가공, 검색, 조립 (산업용 로보트) 등의 제품 제조 전 과정에서 컴퓨터의 지원을 받는 기술의 총칭으로 정의되어지고 있다.
CAM은 컴퓨터 내에서 입력된 설계도 혹은 제작도 등을 디스플레이하고 생산 및 가공 단계에서 필요한 여러 가지 자료를 얻어내고 실행시킨다. 예를 들면 공구의 궤적을 지시하여 공작 기계의 작동을 지정 및 제어하는 NC프로그램을 작성함으로써 원하는 제품을 만드는 과정을 CAM 시스템에서 행한다. 즉, CAD/CAM은 단순한 대화형의 도형시스템이나 NC 프로그램 제작 시스템이 아니라 설계에서 제조에 이르는 다양한 생산기술 활동과 그 기술 정보의 흐름을 그래픽 환경을 제공하는 컴퓨터를 이용하여 종합적으로 처리하는 시스템화 기술인 것이다. 즉, 설계자, 제도기술자, 생산기술자의 업무를 위한 생산성을 개선하고 의사소통을 효율적으로 수행하는 컴퓨터의 이용 기술이다.
⑶ CAE(Computer Aided Engineering/전산응용해석) :
CAE는 컴퓨터를 이용한 해석, 분석 등의 과정을 의미하며, 흔히 공학 시뮬레이션(Engineering Simulation)으로 정의되어지고 있다. 컴퓨터 상에서 제품의 3차원 모델을 작성하고, 이를 기초로 기능 및 성능 평가를 수행하여 최적설계 및 도면작성의 수행을 의미한다.
즉, CAE는 제품의 설계, 개발 분야에 컴퓨터를 응용하는 새로운 기술로서 컴퓨터를 이용한 모의시험(시뮬레이션)을 통해 테스트 기간 및 비용을 대폭 감소시킬 수 있는 기술로서, 공학 해석, 비용 해석, 제품 계획, 공정 관리 등 제품 개발의 모든 과정을 통합하는 개념이다.
CAE의 적용이 확산되고 있는 배경에는 개발 품목이 다양화 및 고도화되고 개발기간의 단축에 대한 요구가 높아짐에 따라 숙련된 기술자의 부족, 중복 설계 빈발, 잦은 설계 변경 등에 의한 문제점을 최소화할 수 있는 엔지니어링 환경을 구현하고자 하는 데 있다.
가. CAD/CAM/CAE의 정의
일반적으로 CAD/CAM/CAE는 컴퓨터를 이용한 설계 및 생산과 해석을 의미한다. 즉, 과거에는 수작업으로 행하던 일들을 컴퓨터를 이용하여 제품의 설계와 생산과 해석을 자동화함으로써 생산성을 높이는 기술을 일컫는 것이다.
⑴ CAD(Computer Aided Design/전산응용설계) :
CAD는 컴퓨터를 이용하여 각종 디자인(설계)의 기획, 도면 작성, 수정 등을 최적의 상태로 수행하며 Database 구축으로 설계업무의 제반 사항을 신속, 정확하게 처리하여 주는 시스템으로 정의 할 수 있다. 넓은 의미로는 CAD란 설계 분야뿐만 아니라 생산 및 물류관리, 판매에 이르기까지의 모든 공정을 컴퓨터의 도움으로 발전시킨다는 개념으로 확대하여 볼 수도 있다.
CAD에서는 컴퓨터의 강력한 데이터 처리 능력을 이용하여 디자인(설계)에 필요한 자료를 그림의 형태로 나타내어 디자이너(설계자)의 이해를 돕게 해 주는 역할을 수행하기도 한다.
컴퓨터에 의해 만들어지는 이미지(image)작업은 컴퓨터를 사용하는 기법 가운데 가장 효율적으로 사용된 기법으로, 특히 컴퓨터에 의해 디스플레이(display)시키는 방법은 초기에는 입․출력 장치간에 생기는 문제를 해결하기 위해서 시작되었으며, 디스플레이(display) 기법과 컴퓨터 운용기법의 발전으로 사람과 기계사이의 대화식 (interactive) CAD로 발전을 가져와 CAD에 의한 결과를 이미지 형태로 나타내어 볼 수 있게 되었다.
Interactive Graphic Computer Aided Design이라는 단어에서 interactive는 "대화식"이라는 뜻으로 사람과 컴퓨터 시스템간의 의사전달 방식으로 마치 사람과 사람이 서로 말을 주고받는 것과 같은 방식을 나타내며, graphic이라는 단어는 이 같은 대화식에 의한 중개방식을 그림이라는 대상을 통해 수행되게 해주는 것이다. Computer Aided Design이라는 단어는 컴퓨터의 도움으로 설계할 대상을 컴퓨터와 사람이 동시에 이해할 수 있는 상태로 표현하는 것을 의미한다. 이처럼 단어가 뜻하는 바와 같이 장비 및 소프트웨어를 활용하여 실물과 같은 사실 감각을 느끼게 하는 것이다.
⑵ CAM(Computer Aided Manufacturing/전산응용가공) :
CAD가 설계와 제도 분야에 컴퓨터를 도입하여 작업을 효율적으로 수행하는 것이라면, CAM은 생산과 제조 분야에서 컴퓨터를 도입한 것으로 볼 수 있다. CAD에 의해 제품도, 부품가공도, 조립도 등의 최종 설계안이 확정되면 제품 제조단계에 들어가게 된다. 이때의 관련된 기술이 CAM이다. 일반적으로 CAM은 공정설계(Process Planning : 생산방법 및 순서결정), 생산관리와 MRP (Material Requirements Planning : 원재료에서 제품을 완성하는 데 필요한 자재의 흐름을 관리하여 제조 활동의 최적화를 이루려는 계획), 작업기술결정 (절삭양식 및 순서, 절삭조건, NC 프로그래밍), 가공, 검색, 조립 (산업용 로보트) 등의 제품 제조 전 과정에서 컴퓨터의 지원을 받는 기술의 총칭으로 정의되어지고 있다.
CAM은 컴퓨터 내에서 입력된 설계도 혹은 제작도 등을 디스플레이하고 생산 및 가공 단계에서 필요한 여러 가지 자료를 얻어내고 실행시킨다. 예를 들면 공구의 궤적을 지시하여 공작 기계의 작동을 지정 및 제어하는 NC프로그램을 작성함으로써 원하는 제품을 만드는 과정을 CAM 시스템에서 행한다. 즉, CAD/CAM은 단순한 대화형의 도형시스템이나 NC 프로그램 제작 시스템이 아니라 설계에서 제조에 이르는 다양한 생산기술 활동과 그 기술 정보의 흐름을 그래픽 환경을 제공하는 컴퓨터를 이용하여 종합적으로 처리하는 시스템화 기술인 것이다. 즉, 설계자, 제도기술자, 생산기술자의 업무를 위한 생산성을 개선하고 의사소통을 효율적으로 수행하는 컴퓨터의 이용 기술이다.
⑶ CAE(Computer Aided Engineering/전산응용해석) :
CAE는 컴퓨터를 이용한 해석, 분석 등의 과정을 의미하며, 흔히 공학 시뮬레이션(Engineering Simulation)으로 정의되어지고 있다. 컴퓨터 상에서 제품의 3차원 모델을 작성하고, 이를 기초로 기능 및 성능 평가를 수행하여 최적설계 및 도면작성의 수행을 의미한다.
즉, CAE는 제품의 설계, 개발 분야에 컴퓨터를 응용하는 새로운 기술로서 컴퓨터를 이용한 모의시험(시뮬레이션)을 통해 테스트 기간 및 비용을 대폭 감소시킬 수 있는 기술로서, 공학 해석, 비용 해석, 제품 계획, 공정 관리 등 제품 개발의 모든 과정을 통합하는 개념이다.
CAE의 적용이 확산되고 있는 배경에는 개발 품목이 다양화 및 고도화되고 개발기간의 단축에 대한 요구가 높아짐에 따라 숙련된 기술자의 부족, 중복 설계 빈발, 잦은 설계 변경 등에 의한 문제점을 최소화할 수 있는 엔지니어링 환경을 구현하고자 하는 데 있다.
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