CAD

CAD (анг. computer-aided design) монг. компьютерын тусламжтай зураг эсвэл компьютерын тусламжтай зохион бүтээх гэдэг нь ямар нэг бүтээгдэхүүнийг цахим мэдээллийн боловсруулалтыг (ЦМБ) ашиглан зохион бүтээхийг хэлнэ.[1][2] Анхандаа CAD гэдэг нэршлийг хэрэглэхдээ компьютерыг туслах материал болгон техникийн зураг зурахыг хэлдэг байв. Өнөөдөр CAD-хэрэглээний программуудын мэргэжилтний систем нь техникийн зохион бүтээх шийдэл гаргахад хэрэглэгдэж байна. Өнөө үед бараг бүх CAD-хэрэглээний программуудад 3 дахь хавтгай (3D - огторгуй) нэмэгдсэн. Тиймээс CAD-г мөн огторгуйн биетийн хийсвэр загварыг компьютерын туслалцаатай гаргах сургалт ч хэмээн нэрлэдэг. Энэ загвараас техникийн зургаа хөрвүүлэн гаргаж авдаг. Үүний давуу тал бэлэн болсон 3D загвараа техникийн зураг болгон хөрвүүлэхдээ дурын хавтгайд олон дахин давтан проекцлох боломж юм.[3][4] CAD-н хэрэглээ нь техникийн ихэнх салбарт хэрэглэж байна. Үүнд: архитектор, барилгын инженерийн салбар, механик инженерийн салбар, цахилгаан техник гэх мэт мэргэжлийн салбар болон эдгээрийн хослолоос эхлэн бүр шүдний эмчилгээний техник хүртэл орно.

Tехникийн үндэс

CAD техникийн зураг: 2D-CAD

CAD бол анх техникийн зураг зураx туслах хэрэгсэл байсан. Техникийн объектыг зөвхөн компьютерын туслацаатай зурах биш харин 3-тэнхлэг бүхий хавтгайд биетийн загварыг гарган, 2D-г нэмэлт техникийн зураг зурах зориулалттайгаар хэрэглэх болсон.

2D-CAD-системийн тусламжтайгаар зураг зурах процесс нь яг л гараар зурахтай адил биетийн харагдац болон зүсэлтийг л хийдэг бөгөөд ялгаа нь орон зайн хувьд сунасан буюу хязгаарлагдахгүй зурах боломжтой.

Урьд нь гараар зурдаг байсан янз бүрийн техникийн зургийн зурааснууд CAD-системд мөн үндсэн элемент болон хэрэглэгддэг. Үүнээс "урьдчилан" бэлдсэн системийн суурь объектууд болох шулуун, тойрог, эллипс, поли шулуун (олон өөр өөр чиглэлтэй шулууны нийлэмж), сплайн зэрэг бүрдэнэ. Эдгээр объектуудын дотоод дүрслэл нь вектор чиглэлд суурилдаг учир тэдгээрийн зөвхөн параметр л хадгалагдана (жишээ нь нэг шулууны зөвхөн 2 төгсгөлийн цэг эсвэл тойргийн төв цэг болон радиус).[5][6][7] Энэ маягаар компьютерын хадгалаx багтаамжийн хэрэглээг бага байлгадаг (пиxелграфикаас яг эсрэгээр гэсэн үг). Тиймээс объект маш бага мэдээллийн сангаас (анг. ''Date'') бүрдэнэ.

Объектед мөн өнгө, зураасны төрөл болон зураасны өргөн гэх мэтийг сонгон нэмэх боломжтой. Техникийн зургийг CAD-р зурах явцад зурах багаж гэж нэрлэгдэx хэрэгслээр зургийг өөрчлөх, хэмжилт хийх эсвэл бичиглэх зэрэг нь гараар зураг зурахтай бараг л адил. Багажнууд нь объектийг үүсгэх, байршуулах, өөрчлөx болон устгах, туслах шулуун ашиглан зурах, тодорхойлсон цэгүүдийг олох (жишээ нь шулууны эхлэл болон төгсгөлийн цэг эсвэл шулууны төв цэг, тойргийн төв цэг, радиус г.м.), перпендикуляр шулуун зурах, тангент болон зүсэлтийн талбайн тэмдэглэгээ зураас гэх мэтийг зурахад хялбарчлах боломжуудыг олгодог. Зургийн нарийвчлалын хэмжээс өндөртэй (жишээ нь 0,0001 нарийвчлалтай) учир сонгодог зураг аргаас (гараар зураx) давуу талтай. Тодорхой шулуун шууд бусаар зурсан тохиолдолд түүний хэмжээсийг тооцон олох шаардлагагүй харин техникийн зургаас шууд харах боломжтой.

Дүрслэлийн стандарт болон давтагдах хэсгийг бэлэн загварын санд (''библиотек'') оруулж болох ба тэндээс шууд татан авч хэрэглэх буюу нэмж оруулах боломжтой. Хэсэгчилсэн томруулалт (zoom) хийн дүрслэx боломжтой бөгөөд энэ нь дэлгэцийн бага нягтралд (1600x1200 пиксел нь CAD-хэрэглээнд бага нягтралд орно) ямар нэг сөрөг нөлөө байхгүй.

Техникийн зураг:  2½D-CAD

Орон зайд биетийг зураасаар дүрслэн харуулж болно. Ийм зураасыг жишээ нь квадратын ирмэг гэж нэрлэнэ. Гэхдээ биетийг илүү сайн тодорхойлон харуулахын тулд эзэлхүүн болон гадаргуугийн талбай мөн физик шинж чанарууд хэрэгтэй. Эдгээр шинж чанарыг агуулаагүй зурагдсан зургийг ихэвчлэн 2½D-загвар гэж нэрлэдэг. Жишээ нь квадрат зурахдаа зөвхөн ирмэгийн зураас ашиглан зурах, түүнд ямар нэг гадаргуугийн талбай байхгүй, дотор тал нь хоосон хөндий зураг гэсэн үг. Шулууныг тодорхойлоxдоо биегүй, гэхдээ утас гэж нэрлэж болно. Тиймээс энэ төрлийн энгийн зураx CAD-загварчлалын аргыг шугаман- эсвэл ирмэгийн загвар гэхээс гадна утсан загвар (анг. ''wireframе'') ч гэж нэрлэдэг.

3D-CAD

Гагнаасын бүдүүвч зураг:
Опел Астра-кароссери

3D-CAD-аар зурсан зураг нь хавтгайд (2D CAD) эсвэл орон зайд зурсан (2½D CAD) зургуудтай харьцуулахад харьцангуй өндөр шаардлага тавигддаг. Компьютерт эхлээд огторгуйд хийсвэр загвараа үүсгэнэ. Ингэхдээ зөвхөн геометрийн шинж чанараас гадна физик шинж чанарыг оруулаx шаардлагатай. Геометрийн дүрслэлийг ''эзэлхүүний загвар'' (анг. ''Volumenmodell'') гэх ба үүнд физик шинж чанар болох нягт, уян харимхайн коэффициент, зөвшөөрөгдөх хэлбэржилт- болон бутралын хүчдэл, дулаан болон цахилгаан дамжуулаx чадвар, дулааны суналтын коэффициент болон бусад шинж чанарыг тодорхойлж өгсөний дараа ''биет-загвар'' гэж нэрлэдэг.

Биет загвар нь мөн бүтэц бүхий гадаргуугийн хавтгай болон харагдах шинж чанаруудыг агуулна. Ийм тодорхой тогтоож өгсөн биет загвар нь хийсвэрээр жигнэх, уян харимхай, хатуулаг болон дулааны өөрчлөлтөөр хувирах боломжтой. Түүний материалын шинж чанарыг тогтоож өгсөнөөр төгсгөлөг элементийн программаар (анг. ''Finite-Element-Programm'') хэлбэржилт болон бутралыг судлан шинжлэх боломжтой. Хэлбэржилт болон бутралыг гэрэлтүүлэх буюу өнгөөр илэрхийлэн шинж чанарыг судлан тогтоож болно.

Загварчлалын хөгжил

Загвар гаргах арга барил

Зарчим	Тодорхойлолт
Ирмэг загвар / Утсан загвар	Биетийн ирмэгийг математикийн аргаар утсан-загвар байдлаар дүрсэлдэг. Хэмжээ томтой талбайд харагдах хавтгай тотолжсон утас хэлбэрийг үүсгэнэ. Хийсвэрээр тухайн биетийн ирмэг буюу тулгуур утсан холбоосууд дээр торон хийц буюу даавуугаар бүтээсэн гэж сэтгэвэл тухайн биетийн гадаргуугийн талбайг дүрсэлж болно.
Хавтгайн загвар	Биетийн хязгаарлагдаx хавтгайнуудыг математикийн аргаар дүрслэн гаргадаг. Үүн дээр нэмэгдэн тухайн хавтгайн бүтцийг хадгална жишээ нь ямар хавтгай ямар өөр хавтгайтай хиллэж байна гэх мэт.
Эзэлхүүний загвар	Биетийн тодорхойлогдсон талбайгаас гадна аль талд нь ямар талбай болон матер оршиж байгаа (ямар нэг талбай нь тухайн нийт эзэлхүүнд тодорхой хязгаарлах талбайгаар хязгаарлагдан оршдог) талаарx мэдээллийг хадгалдаг. Эзэлхүүн гэсэн тодорхойлолтод тухайн биетийг нэвтрэн гарах эзэлхүүн болон дүрсэлсэн биетийн өөрийн эзэлхүүнээр тодорхойлогдоно.
Биетийн загвар	Эзэлхүүний загвар дээр нэмэлт материал болон гадаргуугийн бүтцийн талаар мэдээлэлтэй бол биет загвар болно. Тэгэхээр биет-загвар нь ирмэгүүд, талбайнууд болон эдгээрт хамаарах эзэлхүүн бүхий геометрийн бус мэдээллүүдээс бүрдэнэ. Ийм загварууд нь физикийн загварчлалын (анг. simulation) үндэс болох бөгөөд орчин үеийн бүхий л CAD-програмын багцад модул болон багтсан байдаг.
Параметрийн моделл	Энэ тохиолдолд тухайн геометр объектууд нь түүний бүрэлдэхүүн хэсэг болох цэг, шулуунууд, муруй, эзэлхүүн, биет болон талбай нь хоорондоо тодорхой нөхцөл биелүүлэн түүнийхээ дагуу хоорондоо хамааралтайгаар харилцаанд орохыг параметрийн загвар гэдэг. Ингэснээр моделл нь өөрөө параметр хамааралд орох буюу өөр нэг биетийн параметр өгөгдлийн дагуу мөн өөрчлөгдөх боломжтой гэсэн үг. Жишээ нь ганцхан шураг зураад түүний бүрдүүлж бүх геометрийн бүрэлдхүүн хэсгийг ганцхан эрээсний диаметрээс хамааралтай болгон параметр бичээд тухайн шурагийг том жижиг хэмжээтэйгээр үүсгэх боломжтой. Энэ нь цаг хэмнэх, хадгалах зайг бууруулахаас гадна стандарт эд ангийн санг бий болгон түүнээс хэрэгтэй эд ангиа түргэн шуурхай авч хэрэглэх боломжуудыг олгодог. Параметр-моделлийн бас нэг чухал шаардлага нь хийсэн хийцээ шинээр өөр хэмжээтэй хийх боломжийг маш түргэн хугацаанд шалгах боломж юм. Үүний тулд тухайн биетийн параметрийг алдаагүй сайн бодож төлөвлөсөн байх нь хэрэглэгчийн буюу зохион бүтээгч инженерээс шууд хамааралтай.
Хийцийн түүхтэй параметрийн загвар	Зохион бүтээх явцад тухайн объектыг үүсгэх олон алхам (нэгтгэх, зүсэх г.м.) болон геометрийн үндсэн элемент квадрат, цилиндр, конусаас гарган авдаг. Энэ бүх алхмууд нь тухайн биетийг зурсан түүх болон хадгалагдаж үлддэг. Үүнийг загварчлал гэдэг. Ийм загварчлалын ашигтай тал нь өөрчлөлт хийхэд уян хатан учир тухайн нэг алхамд буцан очиж засвар хийх боломжтой. Мөн энэ маягаар нэг хийцэд ганц хоёрхон өөрчлөлт хийн эцсийн бүтээгдэхүүний олон өөр вариантыг гаргах боломжтой бөгөөд энэ нь тухайн CAD-систем болон түүний зохион бүтээсэн логикоос ихээхэн хамааралтай.

CAD-Программ

CAD-программууд нь хэрэглээ болон түүнийг хэрэглэх үйлдлийн системээс хамааран маш олон төрөл байдаг. 

Механик хийц

Mеханикийн CAD-Программуудыг дараах салбаруудад хэрэглэдэг:

• Барилга
• Архитектор (CAAD)
• Модон хийцийн үйлдвэрлэл
• Инженерчлэл
• Түүхэн хийцийг сэргээн засварлах
• Хот байгуулалт
• Усны инженерчлэл
• Зам тээврийн инженерийн сүлжээ
• Хэмжих техник
• Бүтээгдхүүний дизайн
• Мод, модон бүтээгдхүүн
• Машин үйлдвэрлэлийн инженер
• Үйлдвэрийн байгууламжийн үйлдвэрлэл
• Автомашин үйлдвэрлэл
• Онгоцны үйлдвэрлэл
• Хэвний үйлдвэрлэл болон багаж хэрэгслийн үйлдвэрлэл
• Баглаа, боодлын үйлдвэрлэл болон нүхлэх хэвний үйлдвэрлэл
• Хөтлөх техник
• Гидравлик хэлхээний схем
• Xийн урсгалын (пневматик) хэлхээний схем
• Механик симуляц мөн төгсгөлөг-элементийн-аргыг (FEM) үзнэ үү
• Цахилгаан техникийн хэлхээний схем
• Усан онгоцны үйлдвэрлэл
• Шүдний эмнэлгийн техник
• Гоёл чимэглэл болон хувцас дизайны үйлдвэрлэл

Цахилгааны холболт

Дараагийн нэг хэрэглээний салбар бол цахилгаан холболт юм. Хамаарах программууд нь ихэвчлэн еCAD буюу EDA гэсэн нэр томьёонд харьяалагдана. Ялангуяа электроникийн ялтас, дамжуулагч эх хавтан, суурилуулалтын техник болон микросистем техник ихээр хэрэглэдэг.

Файлын формат

Системээс хамааран мэдээлэл солилцоход бүх мэдээллийг дамжуулах боломжгүй. Цэвэр техникийн зургийн хувьд асуудал байхгүй боловч бичиглэл, хэмжээс, зүсэлтийн талбайн тэмдэглээ болон нарийн хийцтэй дүрслэлийн солилцоо хүндрэлтэй, яагаад гэвэл нэгдсэн стандарт байхгүй учир. Аж үйлдвэрлэлийн салбаруудын хооронд ч ихээхэн ялгаатай учир түүнийг нэгтгэсэн стандарт гаргах ихэд хүндрэлтэй байдаг. 

Ихэнх зургийн программ өөрийн гэсэн файлын өргөтгөлтэй байдаг. Тиймээс өөр өөр төрлийн CAD-программын хооронд файл солилцоход байнга асуудал дагалддаг. Зургийн файл солилцох, баримт болгон архивлах зэрэгт ихэнхдээ DXF гэсэн форматыг хэрэглэх ба энэ нь дэлхийн зах зээлд тэргүүлэгч Autodesk-н хэрэглэдэг формат юм. Файлуудын форматыг хооронд нь CAD-саармаг систем болон CAD-тусгай системийн гэж ангилдаг. CAD-саармаг системийн файлын форматад VDAFS, IGES, SAT, IFC, STEP болон онцгой хэрэглээний STL-интерфейс зэрэг орно. Файлын форматын тайлбар:

• DXF-формат нь техникийн зураг мэдээллийн сан солилцоонд хэрэглэх ба энэ нь бүх CAD-системд хэрэглэж болох цорын ганц формат учир аж үйлдвэрийн стандарт болгон хэрэглэдэг.
• DWF (анг. Design Web Format) формат нь Autodesk-ээс анх интернэтээр мэдээлэл солилцоход зориулан гаргасан хэдий ч энэ нь төдийлэн өргөн хүрээнд хэрэглэгдэж чадаагүй.
• VDA-FS - талбайн мэдээлэл солилцооны формат, германы автомашин үйлдвэрлэгчдийн холбооноос (герм. Verband Deutscher Automobilbauer'') гаргасан формат ба энэ салбартаа үндсэндээ стандарт формат байсан.
• IGES - 2D болон 3D (гадаргуу) файлын солилцооны формат бөгөөд ихэнх CAD-хэрэглээнд мэдээлэл солилцооны форматаар ашиглаж байна.
• STL - Гурвалжингийн талууд дээр суурилсан загварууд. Ихэвчлэн Rapid Prototyping системийн мэдээлэл солилцоонд хэрэглэдэг.
• STEP - Стандартчилагдсан файлын солилцооны формат ба олон улсын хооронд мэдээллийн солилцоо хийхэд зориулан хөгжүүлсэн. STEP формат нь геометр мэдээлэлд хамгийн тохирсон формат юм. Түүгээр ч зогсохгүй өнгө, эд ангийн нийлэмжийн бүтэц, харагдацууд болон загварын шинж чанаруудыг (Attribut) дамжуулан өгөх чадвартай. Гэхдээ техникийн зураг дамжуулах процесст л ашиглах зохистой.
• VRML97 - ISO/IEC 14772 нь анх интернэтэд зориулан 3D-Стандарт болгон хөгжүүлсэн. Ихэнх 3D-загварчлалын багаж нь VRML-файлын импорт болон экспортыг хийх боломжтой.

Tүүх

"Computer-Aided Design" гэдэг нэр томьёолол анх 1950-д оны сүүлээр программчлах системтэй (АПТ=автомат программчлалын багаж) холбоотойгоор бий болсон. Энэхүү программ нь тооцоолуурын тусламжтай NC-Машины (анг. ''numerical control'') программ бичихэд зориулагдсан байв.

Эх сурвалж

1. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: CAD-Technik. Lehr- und Arbeitsbuch für die Rechnerunterstützung in Konstruktion und Arbeitsplanung. Hanser, München / Wien 1984, ISBN 3-446-13897-8, S. 16.
2. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. Springer, Berlin / Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 1.
3. Gerhard Pahl: Konstruieren mit 3D-CAD Systemen. Grundlagen, Arbeitstechnik, Anwendungen Springer, Berlin / Heidelberg 1990, ISBN 3-540-52234-4, S. 5.
4. IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 24.
5. Siegmar Haasis: Integrierte CAD-Anwendungen. Rationalisierungspotenziale und zukünftige Einsatzgebiete. Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg 1995, ISBN 3-540-59145-1, S. 2.
6. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München / Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 434.
7. Gerhard Pahl: Konstruieren mit 3D-CAD-Systemen. Grundlagen, Arbeitstechnik, Anwendungen. Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg, 1990, ISBN 3-540-52234-4, S. 7.

Техникийн зураг зүй

Ус тээвэрлэx төхөөрөмжийн
дүрслэл ойролцоогоор 1205 оны үе

Техникийн зураг зүй нь тодорхой техникийн стандарт шаардлага хангасан архитектор, барилгын мэргэжилтэн, техникийн мэргэжилтэн, техникийн бүтээгдэхүүний дизайнер (анг.: technical product designer), зохион бүтээх инженер, барилгын инженер, болон дизайнерууд зурсан техникийн зураг орно.  

Техникийн зураг зүйн түүx

Техникийн зургийг гараар зурж байсан үеийн түүх

Техникийн зургийн үндэс суурь болох олон олон геометрийн хуулиудыг МЭӨ үеийн алдарт математикчид болох Самосын Пифагор эсвэл Александрын Евклидын нээн судалж байсан байна.

Дундад зууны үеэс 18-р зуун хүртэл

Архитектор, техникийн зураг зүйн эхлэл нь дундад зуунд буюу дундад зууны өмнөх үеэс эхлэн хэрэглэж ирснийг нотлох баримтууд байдаг. Үүнээс арай эртний хөтлүүрийн зураг бол Ал-Жазарын зурсан зургийг оруулах ба үүний хийц нь дүүжин жингийн зарчим дээр ажилладаг машины зураг бий. Техникийн зураг зурах чухал нөхцөлүүдийн нэг нь Филиппо Брунеллешийн 1420 онд нээсэн нээлт буюу төвийн проекцын арга юм. Энэ дүрслэлийн аргыг дэлгэрүүлэхэд Албрехт Дюрерын гүйцэтгэсэн үүрэг их[1]. 15-р зуунд Такколагийн зурсан усан тээрмийн зураг болон өөр бусад техникийн зургуудыг нэрлэж болно. Үүний дараа техникийн зургийг илүү нарийн болгон хөгжүүлсэн хүмүүсийн тоонд Леонардо да Винчи зүй ёсоор орно. Тэрээр машин болон машины эд ангийн зургаа зөвхөн бодитоор нь зурах бус харин хүнд ойлгомжтой болгох үүднээс зурсан зургууддаа нэмэлт харагдац нэмэн оруулдаг байв. 

Таккола тээрэм 1430 он хавьцаа

Яг техникийн зураг зүй гэдэг салбарыг хөгжүүлэхэд үнэтэй хувь нэмэр оруулсан хүний нэг Георгиус Агрикола бөгөөд тэрээр уул уурхай болон ашигт малтмалыг боловсруулах талаар өөрийн бичсэн металл судлал "De re metallica libri XII" номдоо (1555 онд хэвлэгдсэн) техникийн зургаар тайлбар хийсэн байдаг[1]. 

Дараагийн алхмыг хийсэн хүн нь Леонхард Кристоф Стурмсын 1718 онд бичсэн "Тээрэм барих урлаг" хэмээх номдоо анх удаа масштаб хэрэглэн зурсан байдаг. Мөн хэрэглэх материалын талаар ч энэ номдоо дурдсан байдаг байна[1].

Техникийн зураг зүй 19-р зуунд

Техникийн зургийн дараагийн хөгжлийн үеийн баримт нотолгооны нэг нь 19-р зууны эхээр патентлагдсан бүтээлүүд орно. Хамгийн анхны патентыг Англид 13-р зуунд өгч байсан учир патентын жагсаалтад бүр эртний техникийн зураг байх магадлал ч бий. Техникийн зураг зүйн шинжлэх ухаан нь өнөөдрийн түвшинд хүртлээ олон зуун жилийн турш хөгжин боловсрогдсоор ирсэн.  

Техникийн зураг зүй 20-р зуунд

20-р зууны эхэн үед (бараг 1965 он хүртэл) зураг зурахад харандаа болон тушээр нэвт харагддаг цаасан дээр л зурдаг байв. Дараа нь зургийн налуу ширээ гарсан ба үүн дээр цаас тогтоогч төмөр хадаасаар тогтоон хэрэглэдэг байв.  

Орчин үе буюу компьютерын туслалцаатай техникийн зураг зурах

1960-аад оны дундаас эхлэн компьютер лүү аажмаар шилжин, CAD-программ (анг.: computer-aided design [kəmˈpjuːtə ˈeɪdɪd dɪˈzaɪn], монг.: компьютерын тусламжтай зохион бүтээх) болон зураг хэвлэгчийг (монгол улсад энэ төрлийн зургийн программ сүүлд 2000 оноос хойш өргөнөөр хэрэглэж эхэлсэн) хэрэглэх болсон. Эдгээр программууд нь анхандаа зөвхөн хавтгайд зуран түүнийгээ олон талаас проекцлох боломжтой байв. Үүгээр үндсэндээ цаас харандааг дижитал хадгалах системээр сольсон. Программ ашиглан зураг зурах арга барил нь анхандаа гараар харандаа барин зурахтай бараг адил байсан ба харин давуу тал нь зургаа хурдан хугацаанд өөрчлөлт хийн олноор хувилах байв. Мөн зурсан зургаас хэсэгчлэн хуулж өөр зурагт хэрэглэх буюу хуулах арга барил (Copy & Paste) шинээр нэмэгдэн гарч ирсэн нь зураг хугацааг богиносгоx мөн түүнийг маш энгийн аргаар олноор олшруулах гэх мэт давуу талуудтай. Орчин үеийн техникийн зураг нь үндсэндээ компьютерын дэлгэцийн өмнө л бий болж байна. 

Техникийн зургийн программыг дараагийн шатанд гаргасан нэгэн шинэчлэл бол 1980-д оны дундуур гарч ирсэн 3D-дүрслэл юм. Энэ дүрслэлийн арга нь хуучны программтай адил техникийн зураг зурах биш харин объектын 3D-загвар (моделл) гарган түүнээ техникийн зураг болгон хувиргадаг. Өнөөдөр энэ төрлийн программууд дээр төрөл бүрийн зургийн харагдац, дурын өнцгөөр зүсэлт хийх, дурын проекцлол хийсэн техникийн зургийг анхны загвараасаа хувирган гаргах боломжтой. 

CAD техникийн зураг

Холхивч

1990 оны дунд үеэс эхлэн орчин үеийн техник технологийн хөгжил техникийн зургийн систем болох CAD, CAM-систем (анг. Computer-aided manufacturing, монг. компьютерын тусламжтай үйлдвэрлэл) улам боловсрон хөгжсөн.  

Техникийн зураг зүйн дүрэм болон норм

Зураасны төрөл

Техникийн зурагт хэрэглэх олон төрлийн зураас нь өөр өөр гэсэн утга агуулгатай байна. Үүнийг ISO 128 нормоор түүний утга болоод хэрэглээг маш тодорхой тогтоож өгсөн байдаг. Жишээ нь өргөн зураасаар биетийг дүрслэх зураас буюу зах буланд ашиглах бол нарийн зураасаар зүсэлт, хэмжээсний зураас, арааны шүдний хөлийн тойрог гэх мэтэд ашиглана. Харин тасархай зураасаар харагдахгүй байгаа биетийн булан болон хүрээг, гараар татсан зураасаар урт биетийг дундуур нь тасалсан богиносгон дүрсэлснийг илэрхийлнэ.  

Эскиз хийх

Эскиз бол эцсийн үр дүн байхаар зориогүй, түргэн гүйцэтгэгддэг, гараар зурсан зураг юм. Ерөнхийдөө эскиз хийнэ гэдэг бол өөрийн санаагаа дараа ашиглах зорилгоор буулган авах түргэн арга. Архитектурчийн эскиз нь голдуу өөр санаануудыг хэрэгжүүлэхэд болон эцсийн үр дүн болсон ажлыг гүйцэтгэхийн өмнөх суурь зохиомжийг хийхэд хэрэглэгддэг.  

Гар аргаар буюу багажаар

Зураглалын үндсэн журам бол хэсэг цаасыг тэгш өнцгүүдтэй, тэгш талуудтай шулуун гадаргуу (зураглалын самбар) дээр байрлуулах юм.  

Ном зүй

• Hans Hoischen, Wilfried Hesser: Technisches Zeichnen. 31. Auflage. Cornelsen Verlag, Berlin 2007, ISBN 3-589-24130-6

Эх сурвалж

1. Günther Bayerl: Technik in Mittelalter und Frühzeit Konrad Theiss, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-534-25232-9.
   

Машин үйлдвэрлэл

Машин үйлдвэрлэл нь (мөн машин судлал) аж үйлдвэрийн сонгодог салбар буюу инженерийн сонгодог шинжлэх ухаан юм. Энэ салбар нь машины хөгжил, хийц ба үйлдвэрлэлийг дотроо агуулдаг.

Машин үйлдвэрлийн салбарт

• Эрчим хүчний байгууламж, эрчим хүчний машин (уурын машин, хөдөлгүүр, турбин)
• Үүсгүүр, металлург, үйлдвэрийн байгууламж, дахин боловсруулалт, хаягдал шатаах байгууламж, түүхий эд олборлолт

Машин үйлдвэрлэлийн түүх

Механик инженер нь хамгийн эртний шинжлэх ухаан бөгөөд түүний суурь шинжлэх ухаан нь сонгодог физик (ялангуяа сонгодог механик) юм. XVIII зуунаас эхлэн инженерийн бие даасан мэргэжил болон хөгжсөн. Байгалийн шинжлэх ухааны ололт нээлтүүд нь механик инженерийн салбарт хэрэглээгээ олдог байлаа. Аж үйлдвэрийн хувьсгалын цаг үеэс эхлэн дэлхийг богино хугацаанд асар хурдацтайгаар өөрчилсөн.

МЭӨ машин үйлдвэрлэл

• Ойролцоогоор МЭӨ 700 он: Бабилоны усан тээрэм, механик инженерийн хийц
• Ойролцоогоор МЭӨ 550 он: Эргэх машин, анхны фрезерийн эргэх суурь машин
• Ойролцоогоор МЭӨ 340 он: Аристотелийн тодорхойлолт: Хөшүүрэг, шурагийг машин хэмээн нэрлэж эхэлсэн
• Ойролцоогоор МЭӨ 200 он: Алексдриагийн Герон анхны дулааны хүчний машин

Машин үйлдвэрлэл, инженерийн шинжлэх ухаан

Хамаарал

Механик инженерийн салбарыг инженерүүд, техникчид болон мэргэжсэн ажилчид бүрдүүлдгээрээ онцлог юм. Эдгээр хүмүүс нь тухайн компанийн хэр зэрэг өргөн хүрээтэй үйлдвэрлэл явуулдгаас шалтгаалан машин болон машины эд хэсгийн шинэ санаа, анхны загвар, тооцоо, дизайн, хийц загвар, сайжруулалт, судалгаа болон хөгжүүлэлт, үйлдвэрлэлт болон худалдаа борлуулалтад ажиллана. Энэ бүтээгдэхүүн нь жижиг машины эд хэсгээс эхлээд тоног төхөөрөмж эсвэл маш нарийн хийцтэй үйлдвэрлэлийн шугам бүр цаашлаад бүхэл бүтэн үйлдвэр фабрикийг төлөвлөн, зохион бүтээн, угсрах болон ашиглалтад оруулдаг байж болдог. Өнөө үед техникийн тоног төхөөрөмжийг CAD-программын тусламжтай компьютерт зурж тооцоолж байна. Үүгээр бий болгосон CAD-файлыг ашиглан түүний шинж чанарыг симуляц хийн шалгаад (үүнд ялангуяа төгсгөлөг элементийн арга орно) CNC-Машинаар үйлдвэрлэж байна. Дараагийн бас нэг арга нь урвуулан инженерчлэх (анг. Reverse Engineering) бөгөөд энэхүү инженерчлэл нь тухайн байгаа бодит биетээс комьпютерын моделл үүсгэн үүнээ цааш нь боловсруулах буюу сайжруулах ажлыг хийдэг. Жишээлбэл автомашины гаднах их биеийн чөлөөт хэлбэрийн гадаргуу эсвэл турбин болон шахагч сэнснүүд. Автоматжуулалт нэмэгдэх хэрээр тоног төхөөрөмжийг нарийн хийцтэй хэмжих- болон удирдах- тохируулах техникээр тоноглох болсон бөгөөд энэ тоноглолыг ч мөн механик инженерүүд хийцийг нь гаргадаг.

Үндсэн мэдлэг

Машин үйлдвэрлэлийн их сургуулиуд заадаг үндсэн мэдлэгт байгалийн шинжлэх ухааны хичээлүүд болох математик, физик, хими, техникийн механик, материал судлал, зохион бүтээх техник, цахилгаан техник, термодинамик, урсгал судлалын механик болон хэмжилт-, удирдлага- болон тохируулгын техник, үйлдвэрлэх техник, үйлдвэрлэлийн технологи, машины эд хэсэг зэрэг орно.

Математик

Математик бол машин үйлдвэрлэлийн шинжлэх ухаанд чухал үүрэгтэй. Математикийн загваруудыг алгебр болон анализ (Ньютон болон Лайбнитзаар эхлээд Гауссын комплекс тоогоор өргөснө), дифференциал тэгшитгэл болон векторын анализ (чухал мэдлэг болох Лаплас, Бернауль, Стокес-ийн хуулиуд) эсвэл тооцоолон бодох аргаар бэлтгэнэ.

Материал судлал

Материал судлалын шинжлэх ухаан нь инженерийн шинжлэх ухааны салбар бөгөөд материалын бүтэц, шинж чанарын хоорондын хамаарлыг хэрэглээндээ тохируулах арга технологийг судалдаг юм. Үүний үндсэн дээр тухайн материалын бүтцийг зорилготойгоор өөрчилдөг жишээлбэл төмөр-нүүрстөрөгчийн холимог хайлшийг хатаах, хатуулгийг нэмэгдүүлэх болон нэмэлт хайлш хийн хүссэн ган болон болдыг гаргаж авах. Машин үйлдвэрлэлд хамгийн ихээр хэрэглэдэг хайлшнуудыг гагнах боломжоос эхлэн амархан хэлбэрт орох гэх мэтээр түүний нүүрсний агуулгаар тохируулан гаргаж авна. Мөн цаашлаад зэврэлтийг багасгахын тулд нэмэлтээр хайлш хольж өгдөг. Жин чухал зарим салбарт (ийм салбарт жишээ нь: агаарын болон сансрын тээвэр) төмрийн хайлшны оронд хөнгөн цагааны хайлш болон нийлмэл бодисуудыг сонгон хэрэглэдэг. Материалын чухал үзүүлэлтэд түүний суналтын хязгаар, суналтын бат бэх бол уян налархайн коэффициент Е-модуль орно.

Техникийн термодинамик

Термодинамик, мөн дулаан судлал ч гэж нэрлэдэг, нь сонгодог физикийн нэг салбар хэсэг юм. Энэ салбар нь 19-р зуунд Жэймс Прэскотт Жоуль, Николас Леонард Сади Карнот, Жулиус Роберт фон Майер болон Херманн фон Хелмхолц нарын хийсэн ажлын суурь дээр үндэслэгдэн бий болсон. Түүний судлах зүйл нь энерги болон энергийн хэлбэрээс ажил болон хувиргах чадвар, процессыг судална. Мөн хими, биологи болон техникийн хэрэглээний салбаруудад түүнийг өргөн хүрээтэйгээр ашиглах боломжтой нотлогдсон. Термодинамикийн тусламжтайгаар жишээлбэл зарим нэг химийн урвал хэвийн нөхцөлд явагддаг хэр нь зарим нь яагаад явагддаггүй талаарx тайлбарыг мэдэж болно. Техникийн термодинамик нь тухайн системийн физик шинж чанарын зөвхөн макро төлөв байдлыг л авч үздэг. Тиймээс нь энэ нь маш хэмнэлттэй онол бөгөөд учир нь түүний жижиг хэсгүүд болох атом, молекулын хөдөлгөөнийг тооцолгүйгээр зөвхөн түүний дундаж хэмжээс болох даралт, температурыг авч үздэг.

Техникийн механик

Техникийн механик нь инженерийн шинжлэх ухааны нэг салбар хэсэг юм. Түүний байгалийн шинжлэх ухааны үндэс нь сонгодог механик юм. Сонгодог механик нь өөрөө физикийн нэг салбар хэсэг юм. Техникийн механикийн судлах зүйлийн жишээнд статик, бат бөхийн онол, кинематик, хэв гажилтын механик болон машины динамикийн ачааллын талаар судалдаг. Техникийн механикийн гүйцэтгэх үндсэн үүрэгт хүчний үйлчлэл, тэдгээрийн момент болон бусад ачааллын (жишээ нь материалын шинжлэх ухаан болон барилга, механик инженерийн салбарт хэрэглэх материалын ачаалал) тооцооны онол болон гаргалгааны арга ухааныг бэлтгэж өгөх. Ингэж тооцоолсны дараа тухайн хийцийн эд материал хэмжээг сонгох боломжийг олгодог учир техникийн механик нь хэрэглээнд их ойр туслах шинжлэх ухаан юм.

Зохион бүтээх техник

Зохион бүтээх онол буюу -техник нь зохион бүтээцийн үндсийг агуулах ба үүнд анализ-, синтез-, үнэлгээ- болон сонгон шалгаруулах ажлыг шаардах бөгөөд тодорхой техникийн даалгаврыг тодорхой цаг хугацаанд хамгийн зөв шийдэл гаргах арга юм.^[1] 

Зохион бүтээх арга барилын хүрээнд ялангуяа системтэйгээр шинэ санаа олох, нэгдсэн шийдэл болон хувилбарын үнэлэмж гаргах аргуудыг сурч авдаг. Жишээ нь: Зохион бүтээх хөгжлийн процесс, бүтээгдэхүүний амьдралын тойргийн менежмент (анг. Product-Lifecycle-Management) эсвэл компьютерын тусламжтай инженерчлэл (анг. Computer-aided-engineering = CAE). Эдгээр нь хамгийн оновчтой олон төрлийн шийдлийн сонголт олоход тусалдаг.

Эдгээр шийдлээс зөв зүйтэйг сонгохын тулд зохион бүтээгч инженерт байх ёстой үндсэн мэдлэгт болох механик хийц өөрөөр хэлбэл машины эд хэсэг, түүний хэмжилт угсралт суурилуулалт мөн үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн талаарх мэдлэг чадвар зайлшгүй чухал. Үүнээс гадна энэ хийцийн шийдлээ зөв зохистой баримтжуулах явдал нь дараа дараагийн шийдэл гаргах ажлыг ихэд хөнгөвчлөх сайн талтай. Баримтжуулалтад мөн техникийн зураг зүй орох бөгөөд түүнд зориулсан олон олон техникийн стандартууд байдгийг мөн л зохион бүтээх техникийн хүрээнд буюу түүний нэг хэсэг болох дүрслэх геометрээр (туслах багаж хэрэгсэл нь CAD) олж авдаг.

Үйлдвэрлэх техник

Үйлдвэрлэх техник нь механик инженерийн чухал хэсэг бөгөөд энд эд ангийн үйлдвэрлэх арга техникийн талаар судлах ба ялангуяа эд хэсгийн хүлцлийг яаж тэнцвэртэйгээр үйлдвэрлэх түүнийг үйлдвэрлэх процессыг яаж хямд төсөр сонгох талаар судална. Үйлдвэрлэлийн технологийг германд DIN 8580 (герм. Deutsche Industrie Normung, монг. германы аж үйлдвэрлэлтийн стандарт) стандартаар стандартчилсан байдаг. Үүнд:

• Анхны хэлбэржүүлэлт
• Хэлбэрт оруулах
• Салгах
• Нийлүүлэх
• Бүрхэлт
• Бүрхэлт

Цахилгаан техник

Цахилгаан техникийг системтэйгээр техник хэрэглэх, мөн гүйдэл болон хүчдэлийн учир шалтгаан түүний нөлөө нөлөөлөл, дан ялангуяа техникт түүний хэрэглээ. Галвани, Волта болон Ампер нар цахилгаан гүйдэл, хүчдэлийн талаар онолыг нээсний дараа Ом тэдгээрийн хоорондын чухал пропорциональ холбогдлыг нээн, Омын хуулиар тэрхүү холбогдлыг харуулдаг. Үүний дараах нээлт, жишээ нь соронзон орон болон богино долгион нь гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэлд ихээр хэрэглэн, өдөр тутмын амьдралыг энэ төрлийн багаж хэрэгсэлгүйгээр төсөөлөхөд бэрх болсон. 

Сургалт ба их сургууль

Их, дээд сургууль

Их дээд сургуулиудад (мөн техникийн их дээд сургууль) ирээдүйн инженер болохын тулд машин үйлдвэрлэлээр сурах нь гурван сонгодог инженерийн сургалтын нэг (нөгөө хоёр нь цахилгааны инженер болон барилгын инженер) юм.

Машин, түүний эд анги болон материалын тухай нарийвчлан сурахаас гадна тэдгээрийн хоорондын хамаарал болон асуудлыг шийдэх арга замыг олох аргачлалыг суралцана. Ирээдүйн инженерүүдэд системээр нь бодож тунгаах, энэ системийг таньж мэдэх түүнээ задлан ойлгож сурах арга барилыг чухалчлан заадаг. Ингэснээр нарийн төвөгтэй систем болох цахилгаан станц, автомашин, эсвэл онгоцыг түүний задрах бүх жижиг хэсэгт нь задлан, түүндээ оновчтой шийдэл олсны дараа түүнээ буцаан бүтэн систем болгон үйлдвэрлэх ур чадварт суралцдаг. Суралцаж дуусаад Bachelor of Science / Master of Science эсвэл Bachelor of Engineering / Master of Engineering (монг. Бакалавр инженер / Магистр инженер) инженерийн диплом авах ба үүний дараа академийн Bachelor / Master of Science (B.Sc. / M.Sc.) эсвэл Bachelor / Master of Engineering (B.Eng. / M.Eng.) цолыг нэрийнхээ өмнө цоллуулах эрхийг албан ёсоор хүлээж авна. 

Техникийн дунд сургууль

Герман хэлтэй улс оронд их дээд сургуулийн инженерийн сургалтаас гадна механик инженерийн техникчдийг бэлтгэх мэргэжлийн сургуулиуд нь эртний уламжлалт сургалтын хэлбэрүүдийн нэг юм. Энэ төрлийн сургалтад хоёр жил зөвхөн мэргэжлийн хичээл үзэх бөгөөд төгсөхдөө улсаас шалгагдсан техникч болох бөгөөд хүсвэл их дээд сургуульд инженерийн мэргэжлээр сурах эрхтэй болдог. Австри болон Швейцарт ч мөн ийм төрлийн мэргэжлийн сургалтууд байдаг.

Ном зүй

• Karl-Heinrich Grote, Jörg Feldhusen: Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau. 23. Auflage. Springer, Berlin 2012, ISBN 978-3642173059. (Standardwerk)
• Alfred Böge: Handbuch Maschinenbau: Grundlagen und Anwendungen der Maschinenbau-Technik. 19., überarb. und. erw. Auflage. Vieweg, Braunschweig 2009, ISBN 978-3-8348-0487-7.
• Ekbert Hering, Karl-Heinz Modler: Grundwissen des Ingenieurs. 14., aktualisierte, Auflage. Fachbuchverlag Leipzig, Leipzig 2007, ISBN 978-3-446-22814-6.
• Horst Czichos, Manfred Hennecke: Hütte. Das Ingenieurswissen. 33. Auflage. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-20325-4.
  

Эх сурвалж 

1. Rudolf Koller, Konstruktionslehre für den Maschinenbau 3. Springer-Verlag Berlin 1994. ISBN 3-540-57928-1 Хуудас XVIII