Информационное обеспечение сапр реферат

Обновлено: 06.07.2024

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Государственный комитет РФ по высшему образованию

Электромеханический факультет

Кафедра: Систем автоматизированного проектирования.

по теме: СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Выполнил студ.:

Проверил преп. : Столбов А.А.

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов - важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения науно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированого проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу. Это - современные средства вычислительньной техники, новые способы представления и обработки информа-ции, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимиза-ции. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и при-меняются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутин-ных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преоб-разование технических чертежей, построение графических изображений и т.д..

1.Понятие о системах CAD/CAM/CAE (сквозные САПР).

Сквозные системы - это всеобъемлющий набор средств для автоматизации процессов и технологической подготовки производства, а также различных объек-

тов промышленности.Системы включают в себя полный набор промышленно адап-

тированных и доказавших свою эффективность программных модулей, функцио-нально охватывающих анализ и создание чертежей, подготовку производства на всех этапах, а также обеспечивающих высокую функциональную гибкость всего цикла производства.

Данная система позволяет выполнять разработку самых сложных технических изделий: жгуты электропроводки, детали из пластмассы, различные механические

конструкции. Это достигается с помощью единного набора программных средств

удовлетворяющих специальным требованиям производства.

Системы представляют собой не просто объединенный набор отдельных програм-

мных решений, а целостную интегрированную систему взаимосвязанных инструме-нтальных модулей способных функционировать на различных технических плат-

формах, взаимодействовать с другим производственным оборудованием, обраба-тывать данные, полученные путем достижения разработок новейшей технологии.

Системы CAD/CAM/CAE позволяют в масштабе целого предприятия логически

связывать всю информацию об изделии, обеспечивать быструю обработку и дос-

туп к ней пользователей работающих в разнородных системах. Так же они поддер-

живают технологию параллельного проектирования и функционирования различных подразделений согласовано выполняющих в рамках единой компьютерной моде-ли операции проектирования, сборки, тестирование изделия, подготовку произ-водства и поддержку изделия в течение всего его жизненного цикла.

Создаваемая системой модель основывается на интеграции данных и представ-ляет собой полное электронное описание изделия, где присутствует, как конструк-

торская, технологическая, производственная и другие базы данных по изделию.

Это обеспечивает значительное улучшение качества, снижение себестоимости и сокращение сроков выпуска изделия на рынок.

Каждая система разрабатывается руководствуясь задачами объединения и опти-

мизации труда разработчиков и принимаемых при этом технологий в масштабах всего предприятия для поддержания данной системой стратегии автоматического

2. Классификация ЭВМ.

Технические средства и общее системное программное обеспечение являются инструментальной базой САПР. Они образуют физическую среду, в которой реализуются другие виды обеспечения САПР. Инженер, взаимодействуя с этой средой и решая различные задачи проектирования, осуществляет автоматическое

проектирование технических объектов. Технические средства и общее програм-мное обеспечение в процессе проектирования выполняют и решают такие задачи

а) ввода исходных данных описания объекта проектирования;

б) отображения введенной информации с целью ее контроля и редактиро-

в) преобразования информации;

г) хранение и оперативного общения проектировщика с системой;

и многие другие функции.

Для решения этих задач технические средства САПР должны содержать процес-соры, оперативную память, внешние запоминающие устройства, устройства ввода-

вывода информации, технические средства машинной графики и многие др. устрой-ства. На сегодняшний день существует очень много разнообразных ЭВМ. Основные технические характеристики по которым ЭВМ разделены на группы это: производи-тельность, емкость оперативного запоминающего устройства, пропускная способ-ность подсистемы ввода-вывода информации, надежность функционирования и др.

ЭВМ, используемые в САПР, можно разделить на две группы: 1) универсальные общего назначения; 2) специализированные.

Специализированные ЭВМ предназначены для решения узкого круга задач проектирования конкретных технических объектов. Можно условно разделить ЭВМ

на группы по цене/производительности, но очень быстрый прогресс в области разработки вычислительной техники размывают эту границу, превращая сегод-нящнюю супер-ЭВМ в простой калькулятор.

Разделяют вычислительные машины на супер-ЭВМ, ЭВМ высокой производи-тельности и ЭВМ средней производительности, они используются в основном для решения сложных вычислительных задач (например, моделирования, параметри-

ческой оптимизации и т.п.); мини-ЭВМ служат основой для создания типовых проблемно-ориентированных комплексов; персональные ЭВМ предназначены для

текущей повседневной работы инженера; микро-ЭВМ получили широкое распрост-ранение, поскольку легко встраиваются в различные устройства САПР. Приведем несколько примереров, где можно проанализировать технические характеристики

разных типов ЭВМ (таб.1) .

ЭВМ высо-кой произв.

В начале 90-х годов в нашу страну хлынул большой поток зарубежной вычисли-тельной техники, произошел резкий скачок в развитии Российского рынка компь-

терной и оргтехники. Нам стали доступны последние достижения в мире Hardware, Software, Multimedia. Так имея денежные средства можно без лишних усилий приобрести ЭВМ любого класса и любой конфигурации. Принцип открытой архитектуры, впервые используемый фирмой IBM, сделал самыми распрост-раненными IBM-совместимые компьютеры. По классам их можно подразделить на офисные компьютеры, сетевые рабочие станции, графические станции, файл-серверы, видео-серверы, компьютеры мультимедиа, Desktop, Laptop. Представители каждой группы имеют различные технические характеристики.

Эти небольшие на вид машины несут в себе огромный вычислительный поте-нциал, который нашел свое применение в системах автоматизированного прое-ктирования, анимации, банковского дела, образования и многих других сферах. Так, например, Cray Research единственная компания, выпускающая вычисли-тельную технику для научных высокопроизводительных вычислений. Современные дорогостоящие ЭВМ содержат по несколько десятков и даже сотен процессоров (например, MasPar MP-2 содержит 16000 процессоров) достигая при этом пиковой производительности в несколько сотен Мфлоп. Простые же ЭВМ содержат обычно один процессор ( процессоры условно подразделяют на поколения 286, 386, 486, 586”Pentium”), несколько мегабайт оперативной памяти (обычно она наращивает-ся), жесткий диск (постоянное запоминающее устройство - “винчестер”, емкость от нескольких Мб до нескольких Гбайт), адаптеры видео-, мульти- и др. (для поддер-жания работы различных устройств, как монитор, винчестер и т. д.). Все перечи-сленные устройства устанавливаются на материнскую плату, к ней от блока пита-ния подается электрическая энергия и ЭВМ может работать. Это конечно не пол-ный состав компьютера (на самом деле он намного сложнее), но уже достаточно, чтобы представить себе его сущность.

3. Организационное обеспечение САПР.

Стандарты по САПР требуют выделения в качестве самостоятельного компонента организационного обеспечения, которое включает в себя положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалифицированные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проект-ной организации и взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования. Функционирование САПР возможно только при наличии и взаимодействии перечисленных ниже средств:

а) математического обеспечения;

б) программного обеспечения;

в) информационного обепечения;

г) технического обеспечения;

д) лингвистического обеспечения;

е) методического обеспечения;

ж) комплектование подразделений САПР профессиональными кадрами.

Теперь кратко разберёмся с назначением каждого компонента средств САПР.

Математическое обеспечение САПР. Основа - это алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР. Среди разнообразных элементов математического обеспечения имеются инвариантные элементы-при-

нципы построения функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиски экстренума. Разрабтка математического обеспечения является самым сложным этапом создания САПР, от которого в наибольшей степени зависят произ-

водительность и эффективность функционирования САПР в целом.

Программное обеспечение САПР. Программное обепечение САПР представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. Программное обеспечение делится на общесистемное и специальное (прикладное) ПО. Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования техничес-ких средств, т. е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, о представлено различными операционными

системами. В специальном ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур.

Информационное обеспечение САПР. Основу составляют данные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений.

Техническое обеспечение САПР. Это создание и использование ЭВМ, графопо-строителей, оргтехники и всевозможных технических устройств, облегчающих процесс автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение САПР. Основу составляют специальные языковые средства (языки проектирования). предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения - языки общения человека с ЭВМ.

Методическое обеспечение САПР. Под методическим обеспечением САПР понимают входящие в её состав документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации. Причем документы, относящиеся к процессу создания САПР, не входят в состав методического обеспечения. Так в основном документы методического обеспечения носят инструктивный характер и их разработка является процессом творческим.

Комплектование подразделений САПР профессиональными кадрами. Этот пункт предписывает комплектование подразделений САПР проффесионально-гра-

мотными специалистами, имеющими навыки и знания для работы с перечислен-ными выше компонентами САПР. От их работы будет зависеть эффективность и качество работы всего комплекса САПР (может даже всего производства).

4. САПР плазаво-шаблонных работ.

Ранее в машиностроительном производстве все сложные детали изготавливали

плазово-шаблонным методом. С внедрением вычислительных средств, как большие, малые и микро-ЭВМ, чертежные автоматы, станки с ЧПУ появилась

возможность отказаться от этого трудоемкого с многими недостатками метода про-

изводства. На его его смену пришел расчетно-плазовый метод, это комбинирован-ный способ увязки, более прогрессивный, чем плазово-шаблонный метод, но ещё не достигший комплесной автоматизации. Расчетно-плазовому методу (РПМ) при-

сущи все черты будущего метода автоматизированного формообразования: широ-кое применение математического аппарата, комплексная нормализация и типиза-

ция конструкторского и технологического процессов, их естественное совмещение

и развитие, широе использование различных по мощности вычислительных средств и оборудования с ЧПУ во всех звеньях основного производства и его под-

готовки. С другой стороны, целые группы элементов конструкции и оснастки при этом методе проектируют, увязывают и изготавливают по традиционной, но модер-

низированной технологии плазово-шаблонного метода.

Сущность РПМ заключается в таком построении системы конструкторско-техно-логической подготовки производства, при котором обеспечивается единство исход-ной информации, используемой в процессе проектирования управляющих прог-рамм обработки деталей на станках с ЧПУ, с другой стороны, и при создании плазово-шаблонной и объёмной оснастки, с другой. Это достигается:

а) разработкой и применением единой исходной геометрической информации в виде математических, информационных и графических моделей коллективного пользования;

б) более полным проставлением размеров на чертежах с записью в них сведений, необходимых и достаточных для однозначного их чтения различными исполнителями;

в) внедрением широко варьируемой схемы параллельно-последовального формообразования объектов производства и их геометрической увязки, позволя-ющей согласовывать формы и размеры деталей в процессе их параллельного изготовления различными способами.

Особенности проектирования и задания поверхностей при РПМ заключается прежде всего в широком применении для этих целей современных вычислительных

и технических средств, что позволяет выдать в производство любое число точных и полноценных по объему информации расчетных таблиц. Важным звеном процесса

формообразования деталей является увязка поверхностей, которая представляет

собой их взаимное согласование по геометрическим параметрам. Увязка является одним из основных факторов моделирования геометрических объектов, обеспечи-вающим получение правильной информации. Графоаналитическая увязка при РПМ

является наиболее распрастраненным и рациональным способом согласования форм и размеров элементов конструкций. При расчётно-плазовом методе важным источником согласования стыкуемых участков поверхностей являются информа-ционные модели. Информационную модель обычно представляют в виде таблицы

координат точек и других геометрических параметров. При РПМ широко использу-ется возможность получения с ЭВМ и расчётных таблиц, и управляющей информа-ции для вычерчивания геометрической модели на чертёжном инструменте. При расчетно-плазовом методе сокращается общее число операций по переносу форм и размеров, тем самым уменьшаются потери точности, неизбежные при графиче-ских и визуальных способах передачи и оценки геометрической информации. Кроме того, автоматизируется процесс изготовления основных обводообразующих

шаблонов на базе математических моделей, ЭВМ и станков с ЧПУ, что также сок-

ращает количество вспомогательной оснастки. Точность изготовления шаблонов,

качество их взаимной увязки всё больше зависят от объективных факторов, под-

дающихся учёту и регулированию.

РПМ создаёт широкие перспективы для автоматизации технологических процес-сов не только в области подготовки производства, но и в сфере основного произ-

водства-заготовительного, сборочного и особенно механообработке. При РПМ тех-

нический и экономический эффекты достигаются благодаря:

а) сокращению сроков подготовки производства;

б) уменьшению технологического цикла изготовления опытных и серийных

в) повышению качества увязки и точности воспроизведения внешних форм

всех элементов каркаса;

г) улучшению геометрической взаимозаменяемости деталей и узлов агрегата .

Сокращение сроков подготовки производства и уменьшение производственного цикла обуславливается не только применением высокопроизводительного оборудо-

вания, но и возможностью заранее, еще до запуска очередного изделия, провести

большую работу по подготовке прикладного программного обеспечения.

Наряду с вышеперечисленным внедрение расчётно-плазового метода позво-ляет получить и другие положительные результаты:

а) последовательную ликвидацию тяжёлых работ и сокращение общей доли

физического труда в процессе подготовки основного производства;

б) стирание грани между физическим и умственным трудом, что находит вы-

ражение в появлении смешанных специальностей, например, инженера-настройщи-

ка, техника-оператора и др.;

в) разностороннее интелектуальное развитие рабочего, занятого обслужива-нием новейшей программно-управляемой и электронно-вычислительной техники;

г) создание более высокой культуры производства, лучших условий труда на

участках, оснащенных новым автоматическим оборудованием.

Одной из характерных особенностей РПМ является возможность широкой коопе-рации на всех стадиях проектирования и производства новых образцов техники, а

также гибкость, возможность широко варьировать организацию технологического процесса в целях максимального использования производственных мощностей и в

первую очередь - современного оборудования с ЧПУ.

РПМ является связующим звеном между двумя различными принципами формообразования и базой для последовательного перехода от традиционного,

но устаревшего плазаво-шаблонного метода к методу автоматизированного фор-

Системы автоматизированного проектирования, или САПР, имеют обширную классификацию [2]. Они делятся в зависимости от типа объекта проектирования (организационная система, программное изделие, объект строительства и т. д.), его разновидности и сложности (простые, средней сложности, сложные, очень сложные и очень высокой сложности в зависимости от числа составных элементов), уровня автоматизации (низкой, средней и высокой степени), степени комплексности (одноэтапные, многоэтапные и комплексные), характера и числа выпускаемых проектных документов (текстовые, текстово-графические и т. д.), а также по числу уровней в структуре технического обеспечения. Данная классификация постоянно обновляется и улучшается. Благодаря ей можно с легкостью выбрать необходимую систему автоматизированного проектирования, проанализировав требования к проектируемому объекту.

Одной из важнейших частей САПР является информационное обеспечение. Простыми словами, оно представляет собой данные, необходимые для проектирования. К этим данным относятся документы, проектные процедуры, проектные решения, типовые элементы и комплектующие изделия, материалы и другие данные, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов [1]. В совокупности все эти компоненты представляют из себя базу данных системы автоматизированного проектирования.

Базу данных можно рассматривать как подобие электронной картотеки, то есть хранилище или контейнер для некоторого набора файлов данных, занесенных в компьютер [5]. При этом пользователи могут выполнять множество операций над этими данными, например, добавлять новые пустые файлы в базу данных, вставлять новые данные в существующие файлы, получать данные из существующих файлов, удалять данные из существующих файлов, изменять данные в существующих файлах, удалять существующие файлы из базы данных. Сами же данные представляют собой сведения о каких-либо фактах, на основании которых можно сделать определенные выводы. Эти данные предоставляют информацию об объектах, характеризуя их некоторым набором атрибутов. База данных обладает большими преимуществами по сравнению с другими способами предоставления информации, такими, как компактность (огромные массивы данных размещаются на физических накопителях), быстродействие (при правильной настройке скорость работы компьютера с базой данных колоссально превышает аналогичные действия, выполняемые человеком вручную), низкие трудозатраты (практически всю нагрузку на себя забирает машина), актуальность (при необходимости всегда имеется доступ к точной и свежей информации), защита (ограничение несанкционированного доступа и исключение случайной потери). Помимо преимуществ самой базы данных есть достоинства, определяемые использованием базы данных. К ним относятся возможность совместного доступа к данных (с данными могут работать сразу несколько пользователей), сокращение избыточности данных (устранение повторяющейся информации за счет правильной организации и объединения), устранение противоречивости данных до некоторой степени (исключение противоречивости за счет представления факта только одной записью или программный контроль противоречивости за счет распространения обновлений), возможность поддержки транзакций (объединение нескольких операций базы данных в одну логическую единицу), обеспечение целостности данных (поддержка правильности данных в базе за счет введения ограничений целостности), организация защиты данных (установление различных правил для разных типов доступа к определенным данным), возможность согласования противоречивых требований (выбор наилучшего структурирования базы данных в сложившихся условиях), а также возможность введения стандартизации.

Одним из принципов построения системы автоматизированного проектирования является информационная согласованность частей ее программного обеспечения [4]. Оно достигается путем построения общей для согласуемых программ базы данных, в которой можно выделить три части, играющие важную роль в процессе проектирования. К первой относится так называемый справочник, содержащий справочные данные о ГОСТах, нормалях, унифицированных элементах, ранее выполненных типовых проектах. Второй частью является проект, который содержит сведения об аппаратуре, находящейся в процессе проектирования. Справочник и проект вместе представляют собой архив. К третьей же части относятся массивы переменных, значения которых важны только в процессе совместного решения конкретной задачи проектирования. Справочник называют постоянной частью базы данных, проект — полупеременной частью, а массивы переменных — переменной частью базы данных. В связи с этим существует несколько способов информационного согласования частей. Основными из них являются два, первый из которых предлагает при создании САПР сначала разработать централизованную базу данных, а затем программное обеспечение. Второй же предлагает построить систему, в которой несколько частных баз данных сопрягаются с помощью специального программного обеспечения. Однако куда более правильным решением является параллельная разработка информационного и программного обеспечения, так как для разработки базы данных необходимы сведения о алгоритмах проектирования, доведенных до машинной реализации, а для разработки пакетов прикладных программ необходимы сведения о структуре базы данных.

Взаимодействие частей информационного обеспечения представлено на рисунке 1. Как видно из рисунка, база данных общается с информационной системой, которая отгорожена от проектных модулей специально организуемым интерфейсом, а уже с самими проектными модулями общаются пользователи системы автоматизированного проектирования. В данной иерархии интерфейс играет важную роль, защищая проектные программные модули от влияния специфики программной реализации информационной системы и поддерживая тем самым независимость проектных операций от вида представления информации в базе данных. В функции этого интерфейса входит также согласование и сопряжение информационной системы и проектных модулей по форматам записей (информационный аспект), по кодам и обозначениям данных (содержательный аспект) и по программным средствам (программный аспект) [3].

Рис. 1. Взаимодействие частей информационного обеспечения

Информация, хранимая в базе данных системы автоматизированного проектирования, делится на несколько категорий по различным признакам. По степени изменения информация бывает статической и динамической, по виду представления — документальной, иконографической и фактографической [3], по типу использования — руководящей и справочной, по способу поступления — входной и выходной [7].

Особенностью статической информации является то, что она практически не изменяется. Примером информации, относящейся к данному виду, являются технические задания на проектирование. За создание, загрузку и изменение таких данных отвечает исключительно администратор базы данных [5] (лицо, обеспечивающее необходимую техническую поддержку для реализации решений, связанных с функционированием базы данных; он определяет концептуальную схему, внутреннюю схему, требования защиты и целостности данных, процедуры резервного копирования и восстановления, взаимодействует с пользователями, управляет производительностью и реагирует на изменяющиеся требования). Причиной этого являются строгие ограничения на выполнение любых действий со статической информацией, поэтому администратору базы данных приходится тесно работать со службой нормализации и стандартизации проектной организации.

Для динамической информации, в отличие от статической, характерны частые изменения. Она включает в себя данные, получаемые во время проектирования, а также результаты проектирования. Несмотря на внесение постоянных изменений в динамическую информацию, доступ к этому процессу имеют лишь конструктор-исполнитель и его руководитель.

Документальная информация представляет собой данные о документах, находящихся в базе данных. Это могут быть сведения о различных объектах проектирования, методиках проектирования и расчетов, а также других материалах, необходимых при работе системы автоматизированного проектирования.

К иконографической информации относится информация, содержащая различные графические изображения (например, фотографии или чертежи). Данная информация хранится на специальных носителях, и обычно ее поиск осуществляется с помощью сопровождающей ее документальной информацией.

Фактографическая информация включает в себя различные данные, необходимые для проектирования. Это специальные материалы для выполнения расчетов (таблицы, функции, коэффициенты), а также сведения о приспособлениях, ценах, изделиях и тому подобному.

Руководящая информация включает в себя отраслевые стандарты, документацию на процессы, специальные классификаторы, технологические нормативы, производственные инструкции по технике безопасности и промышленной санитарии, особые требования, а также данные о методах управления.

В состав справочной информации входят технологическая документация, схемы планировки производственных участков, описания методов изготовления и ремонта, каталоги, паспорта, справочники и альбомы.

Таким образом, роль информационного обеспечения в системах автоматизированного проектирования очень велика. Оно составляет основу системы, и благодаря ему выполняется крайне важная задача — предоставление пользователям САПР достоверной информации в определенном виде.

Основные термины (генерируются автоматически): автоматизированное проектирование, баз данных, данные, информационное обеспечение, база данных, информационная система, программное обеспечение, проектирование, динамическая информация, документальная информация.

Похожие статьи

Проектирование базы данных. Роль процесса в создании.

Разработка базы данных для автоматизированной. 5. Приведение модели базы данных ко второй нормальной форме.

Разработка информационного обеспечения.

Организация базы данных в автоматизированных системах

Принципы разработки и создания структуры базы данных

Методы и средства проектирования информационных систем

Разработка физической модели и программного обеспечения ИС.

Проектирование базы данных. Роль процесса в создании.

Именно о процессе проектирования базы данных, его особенностях, методах, этапах и.

Разработка базы данных для автоматизированной.

Использование современных СУБД в информационных.

Подсистема проектирования одежды промышленного.

Информационное обеспечение автотранспортных систем

Аннотация: В лекции показаны назначение, сущность и составные части информационного обеспечения САПР. Рассмотрены принципы построения базы данных и способы согласования программ при формировании базы данных.

Основное назначение лекции - представление информационного обеспечения САПР как составной части современных информационных технологий . Именно с этой позиции рассматриваются назначение, сущность и состав информационного обеспечения.

11.1. Назначение, сущность и составные части информационного обеспечения (ИО) САПР

Основное назначение ИО САПР - уменьшение объемов информации, требуемой в процессе проектирования от разработчика РЭС, и исключение дублирования данных в прикладном, программном и техническом обеспечении САПР .

ИО САПР состоит из описания стандартных проектных процедур , типовых проектных решений, типовых элементов РЭС, комплектующих изделий и их моделей, материалов, числовых значений параметров и других данных. Эти данные в закодированной форме записываются на машинных носителях: магнитных лентах и магнитных дисках.

Кроме того, в ИО САПР входят правила и нормы проектирования, содержащиеся в соответствующей нормативно-технической документации, а также информация о правилах документирования результатов проектирования. Структура и содержание ИО САПР , а также характер его использования зависят от степени развития банка данных .

Данные ИО обычно группируются в отдельные массивы, каждый из которых относится к определенному объекту описания. Такие массивы называются файлами . Вся совокупность файлов образует базу данных , которую можно многократно применять при проектировании различных РЭС для различных этапов и уровней.

Для создания, расширения, корректировки и коллективного использования данных создаются специальные системы управления базами данных ( СУБД ). Совокупность баз данных , систем управления файлами , а также относящихся к ним программных, языковых, технических и организационных средств называется банком данных . Следовательно, банки данных (БНД) являются составной частью ИО САПР и состоят из баз данных ( БД ) и систем управления базами данных ( СУБД ). БНД создаются как обслуживающие подсистемы САПР и предназначены для автоматизированного обеспечения необходимыми данными проектирующих подсистем САПР . По назначению СУБД является элементом информационного обеспечения, так как организует автоматизированное обеспечение проектировщика информацией, а по содержанию - это комплекс программ, то есть элемент программного обеспечения.

Состав БД определяют с учетом характеристик объектов проектирования (технических, метрологических, эксплуатационных), характеристик процесса проектирования ( типовые проектные решения , описания технологических операций с вариантами их реализации), действующих нормативных и справочных данных, ранее созданных в организации информационных массивов.

Основные требования к базам данных : установление многосторонних связей по производительности - пропускной способности ; минимальная избыточность по затратам на создание и эксплуатацию БД ; целостность и возможность поиска данных; безопасность и секретность от несанкционированного доступа; связь с разработанными и проектируемыми БД ; простота; возможность настройки и перемещения данных. Последние требования составляют концепцию автоматизированных информационных систем , обладающих адаптацией СУБД к данной предметной области с учетом динамики ее развития.

База данных характеризуется двумя аспектами: информационным и ма-нипуляционным. Первый отражает структуру данных, наиболее подходящую для данной предметной области ; второй - действия над структурами данных: выборку, добавление, удаление, обновление и преобразование данных .

При построении БД должен выполняться принцип информационного единства, то есть должны применяться термины, символы, условные обозначения, проблемно-ориентированные языки и другие способы представления информации, принятые в САПР . В качестве основных логических структур баз данных могут использоваться: иерархическая , сетевая , реляционная , смешанная (представляющая собой различные сочетания перечисленных выше структур ).

Содержание, структура и организация применения БД должны обеспечивать:

объединение любого числа БД любого объема, допускающее совместное использование общих данных различными подсистемами САПР для разных задач;
возможность наращивания БД, достоверность и непротиворечивость данных, минимальный объем памяти ЭВМ для их хранения;
защиту и регулирование возможности доступа к БД;
многократное использование данных.

Проблема согласования программ является прежде всего проблемой выбора структур данных и массивов в памяти ЭВМ. Если программы рассчитаны на работу с общими данными, сгруппированными по -разному, то такие программы не являются информационно согласованными и не могут непосредственно войти в сочетание программ, обслуживающих некоторый маршрут проектирования . Для обеспечения взаимодействия программ в маршрутах необходимо их информационное согласование , то есть приспособление к работе с информационными массивами одинаковой структуры .

Информационная согласованность программ обеспечивается построением общей для согласуемых программ БД , то есть совокупности всех тех данных, которые обрабатываются в более чем одной программе (модуле).

В БД можно выделить части, играющие различную роль в процессе проектирования.

Первая часть - СПРАВОЧНИК - содержит справочные данные о ГОСТах, нормалях, унифицированных элементах, ранее выполненных типовых проектах . Эта часть изменяется наименее часто, характеризуется однократной записью и многократным считыванием и называется постоянной частью БД .

Вторая часть - ПРОЕКТ - содержит сведения об аппаратуре, находящейся в процессе проектирования. В нее входят результаты решения проектных задач, полученные к текущему моменту (различного типа схемы, спецификации, таблицы соединений, тесты). ПРОЕКТ пополняется или изменяется по мере завершения очередных итераций на этапах проектирования и составляет полупеременную часть БД .

Часто СПРАВОЧНИК и ПРОЕКТ объединяют под общим названием АРХИВ.

Третья часть БД содержит массивы переменных, значения которых важны только в процессе совместного решения двумя (или более) программами конкретной задачи проектирования. Это переменная часть БД .

Первый способ информационного согласования программ - построение централизованной БД , общей для всех модулей программного обеспечения (рис. 11.1).

В соответствии с этим способом при создании САПР сначала разрабатывается БД , а затем - программное обеспечение .

Реализация централизованной БД - сложная задача, т. к. выбранная структура БД не всегда может обеспечить реализацию всех необходимых маршрутов проектирования.

Поэтому второй способ информационного согласования программ - построение системы, в которой несколько частных баз данных сопрягаются с помощью специального программного интерфейса , как показано на рис. 11.2.

Интерфейс представляет собой программы перекомпоновки информационных массивов из форматов и структур одной БД в форматы и структуры , принятые в другой БД .

Основные операции в БД - выборка данных прикладными программами , запись новых данных, удаление старых ненужных записей , перезапись файлов с одних машинных носителей на другие и так далее.

Для выполнения большинства из этих операций требуется специальное программное обеспечение .

Совокупность программ, обслуживающих БД , называется системой управления базой данных - СУБД . БД и СУБД вместе образуют БАНК ДАННЫХ.

Логическое представление БД отображает только состав сведений и связи между элементами сведений, хранящихся в БД .

Физическое представление БД отображает способ расположения информации на машинных носителях.

Структуру БД можно представить в виде графа. Каждая вершина графа отображает группу однотипных записей (группы взаимосвязанных элементов данных ), то есть каждой вершине можно поставить в соответствие таблицу, содержащую конкретные значения (экземпляры) записей .

БД , для логического представления которых используются графы, называют СЕТЕВЫМИ.Обычно в сетевых БД в графах, изображающих структуру , можно указать те или иные циклы.

В частном случае сетевых БД граф может представлять собой дерево . В частности, если устранить из БД все сведения, кроме одного номинального, то структура представляется деревом. Такую структуру называют ДРЕВОВИДНОЙ,или ИЕРАРХИЧЕСКОЙ.Реализация древовидной структуры проще, чем сетевой структуры общего вида, однако чаще реальные данные имеют сложные сетевые структуры .

Наряду с сетевым подходом к представлению БД существует другой подход, основанный на операции нормализации структуры . Этот подход приводит к логическому представлению БД в виде совокупности таблиц. Такие базы данных называют РЕЛЯЦИОННЫМИ БД .

Реляционная БД представляет собой совокупность таблиц при условии, что сведения о связях между таблицами удается включить в сами эти таблицы. Включение таких сведений обеспечивается нормализацией . Сетевые и реляционные базы данных имеют свои преимущества и недостатки. В настоящее время развиваются оба направления в логической организации БД .

Важным фактором ускорения научно-технического прогресса является создание и широкое внедрение в сферу производственной деятельности автоматизированных систем, в том числе систем автоматизированного проектирования (САПР).

Развитие САПР требует решения комплекса сложных научно-технических проблем, связанных как собственно с разработкой систем, предназначенных для проектирования конкретных объектов, так и с применением этих систем для решения практических задач в рамках целостной технологии автоматизированного проектирования.

Я думаю, что необходимым условием широкого и эффективного внедрения методов и средств автоматизации в практику проектирования является простота и доступность их использования проектировщиками. При этом наибольший эффект может быть достигнут, когда автоматизация не ограничивается рамками отдельных процедур или этапов процессов разработки, а охватывает всю деятельность проектно-конструкторских организаций, осуществляющих научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки. Также САПР является системой верхнего уровня, на базе которой формируются и решают возлагаемые на них задачи других систем более низких уровней. В роли таких систем выступают проектные модули, целеполагающими задачами для которых являются проектные операции.

Основные компоненты САПР

Таким образом, коллектив людей, участвующих в процессе проектирования, и вычислительная система являются основными составляющими САПР — автоматизированной системы, для которой исходной информацией являются технические требования к создаваемому изделию, а результатами функционирования — соответствующие этим требованиям проекты, имеющие к тому же наиболее высокие критериальные показатели.

Для реализации успешного взаимодействия двух названных составляющих в системе должны также присутствовать организационное и методическое обеспечения.

Необходимость наличия организационного обеспечения следует, в частности, из условия обобщения всех ресурсов вычислительной системы в процессе проектирования. Этот вид обеспечения предназначен для упорядочения использования имеющихся ресурсов при решении задач различными исполнителями. Простейшими примерами элементов организационного обеспечения являются документы, регламентирующие использование содержащейся в системе информации различными проектировщиками, а также расписание использования ресурсов системы для решения различных задач. В более сложных случаях организационное обеспечение может представлять собой данные о приоритетности решаемых в процессе проектирования задач для алгоритмов распределения ресурсов на основе принципов целевого планирования и управления.

Методическое обеспечение призвано нормализовать взаимодействия людей с вычислительной системой в процессе решения возлагаемых на них задач. Примерами методического обеспечения могут служить различного рода инструкции и руководства по использованию вычислительной системы, ориентированные на различные категории ее пользователей.

В дальнейшем коллектив людей, участвующих в процессе автоматизированного проектирования, будем определять как организационную систему, в которой заданы функции и взаимоподчиненность каждого члена этого коллектива. Вычислительная система представляется совокупностью входящих в нее составляющих, а именно: комплексом технических (аппаратных) средств, программным и информационным обеспечениями.

Если рассматривать организационное и методическое обеспечение как среду, через которую осуществляется упорядоченное взаимодействие организационной и вычислительной систем, то в таком случае их назначение в большой степени аналогично программному и информационному обеспечению как среды связи с комплексом технических средств. Поэтому в дальнейшем все названные виды обеспечений (организационное, методическое, программное, информационное) объединим понятием информационной среды, через которую происходит взаимодействие организационной системы с комплексом технических средств в процессе автоматизированного проектирования.

Очевидно, что организационная система, информационная среда и комплекс технических средств взаимосвязаны. Также очевидна их связь с проектной задачей, для решения которой их и объединяют в единую систему. Так, например, решаемая задача порождает необходимость в специалистах соответствующего профиля и квалификации, что должно найти отражение при определении состава организационной системы. Вычислительная трудоемкость решаемой задачи определяет необходимый для ее решения комплекс технических средств, а ее содержание — программное и информационное обеспечения, которые, в свою очередь, должны также отражать и методику ее решения. Если при этом задача достаточно сложна и требует участия нескольких проектировщиков, то это влечет за собой необходимость наличия соответствующего организационного обеспечения, определяющего, в частности, условия взаимодействия проектировщиков между собой. Эти условия могут контролироваться вычислительной системой и, соответственно, должны быть отражены в ее программном и информационном обеспечениях.

В дальнейшем будем считать, что каждая автоматизированная система определяется следующим набором взаимосвязанных компонент:

решаемой задачей;
организационной системой;
информационной средой в составе программного, информационного, методического и организационного обеспечений-
техническими средствами.

Отсутствие какой-либо из этих компонент делает описание системы неполным и не гарантирует ее успешное функционирование.

Информационное обеспечение САПР

представляет собой как данные о прошлом опыте, так и текущую информацию различного характера, выступающую в качестве исходной при реализации методик и программ. В частности, необходимость обращения к примерам решения проблем, аналогичных возникающим в ходе конкретного процесса проектирования, вызвана стремлением ускорить проектирование, уменьшить возможное число ошибок, повысить качество работ. Сами по себе эти сведения могут выступать лишь в качестве образцов для копирования. Большое значение имеет также наличие информации о физических явлениях и эффектах, используемых при выборе принципа действия проектируемой системы. Кроме того, значительную долю конкретной информации составляют текущие данные, характеризующие состояние проектируемого объекта и протекание процесса проектирования.

В соответствии с этим совокупность данных, входящих в информационное обеспечение САПР можно представить состоящей из двух больших групп элементов первого уровня:

данные постоянного характера;
данные временного характера.

Данные постоянного характера включают информацию, постоянно хранимую в САПР. Данные этого типа могут дополняться и обновляться. Они могут включать следующие четыре вида данных:

- справочную информацию — данные, необходимые для ведения проектирования (например, таблицы стандартов, нормалей, таблицы характеристик материалов, прототипов и аналогов разрабатываемого объекта, таблицы математических и физических формул);

- архивную информацию — редко используемые массивы данных, а также копии других видов данных, имеющихся в системе;

- библиографическую информацию — данные, необходимые для библиографического сопровождения проекта;

- системную информацию — данные, необходимые для обеспечения функционирования комплекса технических средств и работы служб сопровождения программного, информационного, методического и организационного обеспечений САПР.

- текущая оперативная информация по проекту — исходные, промежуточные данные и результаты ведущейся с помощью технических средств САПР работы;

- текущая организационная информация — данные, связанные с участием в работе по проекту различных подсистем САПР.

В состав программного обеспечения входят программы, инвариантные по отношению к характеру задач, решаемых в процессе проектирования, и совокупность прикладных программ, ориентированных на решение конкретных проектных задач.

Основными элементами проблемно-ориентированного ПО являются пакеты (библиотеки) программ, в которых содержатся в запрограммированном виде:

- математические модели, описывающие проектируемые изделия;

- стандартные математические методы решения различных классов задач численного анализа, оптимизации и т. д.;

- методы и методики выполнения различных проектных процедур.

Этапы построения сапр

организация автоматизированного проектирования на базе проектных модулей состоит из двух частей:

формирования проектирующей САПР;
функционирования сформированной САПР в процессе непосредственного проектирования.

Формирование САПР состоит в определении сбалансированной совокупности трудовых, материальных и информационных ресурсов, достаточных для реализации процесса проектирования в рассматриваемой ПКО. Данное формирование базируется, в основном, на оценках, вытекающих из анализа состава и структуры задач, которые необходимо решать в процессе проектирования соответствующих рассматриваемому ПКО изделий, а также ряда ограничений, накладываемых на этот процесс (лимита времени, отводимого на проектирование; достигнутого уровня развития средств вычислительной техники; лимитов по труду и фондов заработной платы, установленных для ПКО и т. п.). Все эти ограничения, как и сами объекты проектирования, с течением времени изменяются. В то же время формируемая САПР в контексте излагаемого подхода является системой с длительным периодом существования. Отсюда можно сделать вывод, что оценки, на базе которых производится формирование САПР, носят существенно прогнозный характер, а сам процесс формирования должен носить эволюционный характер и состоять как из процесса начального формирования, так и процессов модификации и развития существующей системы.

Формирование САПР начинается с обследования проектно-конструкторской организации, анализа процесса проектирования и формирования технического задания на САПР.

Важным этапом в процессе разработки САПР является построение модели процесса проектирования. Модель должна отражать состав типовых проектных работ и связей между ними для класса объектов, на которые ориентирована САПР, устанавливать структуру задач, решаемых на различных этапах проектирования, классифицировать работы, определять источники и характер информации, используемой в процессе проектирования, и т.д. Для анализа процесса проектирования можно использовать сетевые графики, с помощью которых показываются взаимосвязи между работами, исполнителями и затратами.

Читайте также: