Стадии проектирования систем автоматизированного проектирования реферат

Обновлено: 05.07.2024

Название работы: Стадии проектирования САПР

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: Стадии проектирования САПР В России действует государственный стандарт на стадии проектирования САПР ГОСТ 34.60190. Существует и международный стандарт на стадии жизненного цикла программной продукции ISO12207:1995. Проектирование как процесс развивающийся во вр.

Дата добавления: 2013-07-08

Размер файла: 29 KB

Работу скачали: 26 чел.

Стадии проектирования САПР

В России действует государственный стандарт на стадии проектирования САПР - ГОСТ 34.601-90. Существует и международный стандарт на стадии жизненного цикла программной продукции ( ISO 12207:1995).

Проектирование как процесс, развивающийся во времени, расчленяется на стадии, этапы, проектные процедуры и проектные операции.

При проектировании технических объектов выделяют следующие стадии:

1) предпроектные исследования;

2) техническое задание;

6) рабочий проект;

Предпроектные исследования проводят на начальной фазе работы и они заключаются в анализе (обследовании) деятельности предприятия или целесообразности создания технического объекта. Стадии научно-исследовательских работ (1,2,3) определяют назначение, принципы построения технического объекта и формулируют (Т3) на его проектирование. На стадии опытно-конструкторских работ (4) проверяют корректность и реализуемость основных принципов и положений, определяющих функционирование будущего объекта, создается его эскиз. На стадии технического проекта всесторонняя проработка всех частей проекта, конкретизируются и детализируются технические решения. На стадии рабочего проекта формируется вся необходимая документация для изготовления объекта, который затем испытывается, и по результатам испытаний вносятся изменения в проектную документацию.

Этап проектирования часть процесса проектирования, включающая в себя формирование всех требующихся описаний объекта, относящихся к одному или нескольким иерархическим уровням или аспектам проектирования.

Составные части этапа проектирования проектные процедуры. Проектные процедуры формализованная совокупность действий, выполнение которых заканчивается получением проектного решения. Например, проектными процедурами являются оптимизация, расчет параметров, выбор типовой конструкции, компоновка оборудования, анализ кинематики. Различают проектные процедуры анализа и синтеза. Анализ заключается в определении функционирования объекта по его описанию, анализ необходим для оценки проектов. В противоположность этому, синтез состоит в создании описания объекта по заданному функционированию, т.е. при синтезе создаются проекты объектов.

Составными частями проектных процедур являются проектные операции действия или совокупность действий, которые неизменны для ряда проектных процедур. Например, проектными операциями являются вычерчивание типового графического изображения - рамки чертежа, вала, муфты; построение сетки, расчет внешних воздействий на систему или ее компоненты.

Таким образом, проектирование можно представить как реализацию некоторых последовательностей проектных процедур - маршрутов проектирования.

САПР объединяет следующие компоненты:
- технические или аппаратные средства (Совок аппар ср-в, по средствам которых ведется проектирование)
- математич. обеспечение (матем. методы, приёмы и модели, используемые в автоматизируемом проектировании)
- программное обеспечение (Совок программ, инструкции в т.ч. пакетов программ. Сост. На основе мат.обесп-я и предназначенная для реальзации проектных процедур на ЭВМ)
- информационное обеспечение
- лингвистическое обеспечение (совокупность языковых средств, которые позволяют разрабатывать программы.)
- организационное (совок док-тов устанавливающих структуру САПР, формы и порядок прохождения проектных документов)

- методическое (документы правила)

Классификация САПР.

По типу объекта проектирования:
- изделия машиностроения
- изделия приборостроения
- техпроцессы в машино и приборостроении
- объекты строительства
- технологические объекты в строительстве
- программные изделия
- организационные системы

По равноправности объекта проектирования

По сложности объекта проектирования
простые – до 100 компонентов
средней сложности 100-1000 компонентов
сложные 1000-10000
очень сложные 10000-1000000
суперсложные свыше 1000000

По уровню автоматизации проектирования
-низко автоматизированные – до 25% проектных процедур автоматизированы
-среднеавтоматизированы 25%-50%
-высокоавтоматизированные сывше 50%

По комплектности проектирования (какой этап проектирования автоматизирован)
-одноэтапные (всё делается за 1 этап)
-многоэтапные
-комплексные

По выпускаемым проектным документам
-на бумажных носителях и листах
-на машинных носителях
-на фотоносителях
-комбинированные
-резервные

По числу проектных документов
-САПР малые до 1000 документов в год
-средние 1000-100000
-высокой – больше 100000 документов

По числу уровней в структуре технологического обеспечения
-одно (наличие базового комплекса рабоч. станций и периферийного оборудования)

-двух (разделение этапа проектирования на 2 уровня)
-трёхуровневые

Этапы проектирования САПР, структура современной САПР.

1. Предпроектная стадия (НИР).

Изучаются потребности, анализируются ресурсы, основные принципы построения и формируется техническое задание для изделий.

В обязательном порядке проводится обследование всех литературных источников на данную тему, проводится полное патентное исследование, и анализируются все подобные системы.

2. Стадия эскизного проекта (ОКР).

ОКР - опытно-конструкторские работы, проверяется корректность и реализуемость основных принципов.

3. Стадия технического проекта.

Выполняется всесторонняя проработка всех частей проекта и детализируются все технические решения.

4. Стадия рабочего проекта.

Формируется вся необходимая документация для изготовления изделий.

5. Стадия испытаний.

6. Стадия опытной эксплуатации.

5 и 6 стадии позволяют выявить недостатки, и уточнить технические решения.

7. Стадия внедрения.

Передается вся необходимая документация для выпуска готового изделия. Каждый этап делится на процедуры, а они подразделяются на операции.

Различают две технологии проектирования:

Производится унификация отдельных процедур по изготовлению отдельных узлов, элементов, которые выполняются многократно. Инструментарии предназначаются для текстовой и графической информации.

Маршрут проектирования - это последовательность этапов и процедур для проектирования объекта. Маршруты для многих процессов могут быть одинаковыми. Это типовые маршруты.

Пример: построение любой БД начинается с построения информационной модели; далее - выбор СУБД; производится формирование логической структуры БД, проектирование физической структуры БД; и т.д.

Классификация типовых проектных процедур

1. Структурный синтез:

 выбор структуры принципов

 выбор технических режимов

2. Параметрический синтез:

формирование технических требований устройства и назначение

формирование параметров элементов

идентификация математической модели.

1. Одновариантный анализ:

 анализ частотной области

2. Многовариантный анализ:

 расчет выходных параметров

Функции, хар-ки и примеры CAE/CAD/CAM систем .

Системы CAE предназначены для прогнозирования, создания облика проектируемого изделия, мат. Моделирования и расчета задач кинематики, динамики и прочности оптимизации его параметров. В пакетах CAE особое место занимает прогр. Планирования, проведение и обработка автоматизир. экспериментов.

Система CAD предназначена для получения рабочих чертежей проектируемого объекта.

Система CAM осуществляет управление изготовл. произв. программы на станках с ЧПУ и обраб-х центрах производственной системы. Дальнейшее развитие связано непосредственно с разработкой технологических процессов изготовления изделий. Вкл-т разработку маршрутных и операционных карт, выдачу программ, для станков с ЧПУ и обраб-х центров производственной системы.

CALS-технологии (англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) — современный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции, заключающийся в использовании компьютерной техники и современных информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла изделия. За счет непрерывной информационной поддержки обеспечиваются единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала. Информационная поддержка реализуется в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными. Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объёмы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю технологий CALS. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т. п. Предполагается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим вне технологий CALS.

Техническое обеспечение

Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования.

o Применение тех. средств непосредственно на местах проектирования

o Обеспечение наибольших удобств и наглядности работы проектировщиков соотв. инструментами САПР.

o Возможность параллельной работы многих проектировщиков над одним проектом

o Эффективность вв, хранения и отображения проектной ин-ции

o Высокая скорость и точность вычислений

o Выдача результатов в виде проектной документации.

Структура комплекса технических средств и его состав

1. Одноуровневая система. Наиболее распространен вариант - одна суперЭВМ с большим количеством терминалов.

2. Многоуровневая система. Существует иерархия. Чаще всего на нижнем уровне - высокопроизводительные интеллектуальные терминалы (ПК). На втором уровне ставятся миниЭВМ, на верхнем уровне - большие, суперЭВМ.

3. Двухуровневая система. На верхнем (втором) - cуперЭВМ, на нижнем- индивидуальные терминалы, связь между которыми осуществляется на уровне файлов

Лингвистическое обеспечение

ЛО- совок языков проектирования, программирования и управления для выполнения автоматизированного проектирования.

Языки проектирования – это проблемно-ориентированные языки для обмена ин-цией между проектировщиком и ЭВМ в процессе проектирования. Они разделяются на Вх, Вых, промежуточные и внутренние.

Языки программирования необходимы для разработки и редактирования системного и прикладного ПО САПР.

Языки управления необходимы для формирования непоср команд описания их параметров и условий исполнения либо непоср аппаратной САПР, либо с помощью спец ПО вычисляющих или управляющий устройств

Рекомендации по проектированию корпоративных сетей

a. Информатизацию и автоматиз-ю деят-ти предприятия необходимо начинать с анализа процесса ф-я его подразделений. Следует выявить инф потоки между подразделениями, установить какие процессии требуют авт-и и компьютеризации и в какую очередь.

b. Если сеть создается заного целесообразен комплексный подход к проектированию кабельной системысети.

c. При выборе типа линий связи между отдельно стоящими зданиями необх провести сравнительный анализ проводных линий и радиоканалов

d. В наиб популярном вар-те кабельной системы и размещения компьютерного оборудования внутри здания рекомендуется под коммутац оборудование отводить помещение. Гориз проводку выполнять витой парой категории 5 или коаксиальным кабелем. Верт проводку – оптоволоконным или коаксиальным

e. Относит выбора одного из 2х популярных вариантов построения подсетей. Шинная или кольцевая топология однозн выводы отсутсвуют. Если нагрузки могут превышать 35% - кольцевую.

f. При выборе типов коммут оборудования полезней ориентироваться на ср-ва предост-е одной фирмой

g. Если сеть связывает удаленные друг от друга здания, то возможны варианты исп-я внеш каналов связи или сетей общего назначения

h. Для корректировки проекта сети нужно использовать имеющиеся ср-ва имитационного оборудования

i. Разрабатывается конф-я сети, все узлы сети распр-ся по рабочим группа а затем рабочие группы по подсетям. Исходя из оценок прогн-го графика и его характера, числа узлов, подсетей выбирается структура сети и типы сетевого оборудования

Структура и состав САПР

САПР объединяет следующие компоненты:
-технические или аппаратные средства (Совок аппар ср-в, по средствам которых ведется проектирование)
-математич. Обеспечение (матем. методы, приёмы и модели, используемые в автоматизируемом проектировании)
-программное обеспечение (Совок программ, инструкции в т.ч. пакетов программ. Сост. На основе мат.обесп-я и предназначенная для реальзации проектных процедур на ЭВМ)
-информационное обеспечение
-лингвистическое обеспечение (совокупность языковых средств, которые позволяют разрабатывать программы.)
-организационное (совок док-тов устанавливающих структуру САПР, формы и порядок прохождения проектных документов)

-методическое (документы правила)

Классификация САПР.

1. По типу объекта проектирования:
-изделия машиностроения
-изделия приборостроения
-техпроцессы в машинно и приборостроении
-объекты строительства
-технологические объекты в строительстве
-программные изделия
-организационные системы
2. По равноправности объекта проектирования
3. По сложности объекта проектирования
простые – до 100 компонентов
средней сложности 100-1000 компонентов
сложные 1000-10000
очень сложные 10000-1000000
суперсложные свыше 1000000
4. По уровню автоматизации проектирования
-низко автоматизированные – до 25% проектных процедур автоматизированы
-среднеавтоматизированы 25%-50%
-высокоавтоматизированные сывше 50%
5. По комплектности проектирования (какой этап проектирования автоматизирован)
-одноэтапные (всё делается за 1 этап)
-многоэтапные
-комплексные
6. По выпускаемым проектным документам
-на бумажных носителях и листах
-на машинных носителях
-на фотоносителях
-комбинированные
-резервные

7. По числу проектных документов
-САПР малые до 1000 документов в год
-средние 1000-100000
-высокой – больше 100000 документов
8. По числу уровней в структуре технологического обеспечения
-одно (наличие базового комплекса рабоч. станций и периферийного оборудования)
-двух (разделение этапа проектирования на 2 уровня)
-трёхуровневые

Этапы проектирования САПР, структура современной САПР.

1. Предпроектная стадия (НИР).

2. Стадия эскизного проекта (ОКР).

ОКР - опытно-конструкторские работы, проверяется корректность и реализуемость основных принципов.

3. Стадия технического проекта.

Выполняется всесторонняя проработка всех частей проекта и детализируются все технические решения.

4. Стадия рабочего проекта.

Формируется вся необходимая документация для изготовления изделий.

5. Стадия испытаний.

6. Стадия опытной эксплуатации.

5 и 6 стадии позволяют выявить недостатки, и уточнить технические решения.

7. Стадия внедрения.

Различают две технологии проектирования:

Классификация типовых проектных процедур

1. Структурный синтез:

 выбор структуры принципов

 выбор технических режимов

2. Параметрический синтез:

формирование технических требований устройства и назначение

формирование параметров элементов

идентификация математической модели.

1. Одновариантный анализ:

 анализ частотной области

2. Многовариантный анализ:

 расчет выходных параметров

4 Функции, хар-ки и примеры CAE/CAD/CAM систем .

Система CAD предназначена для получения рабочих чертежей проектируемого объекта.

Техническое обеспечение

o Применение тех. средств непосредственно на местах проектирования

o Обеспечение наибольших удобств и наглядности работы проектировщиков соотв. инструментами САПР.

o Возможность параллельной работы многих проектировщиков над одним проектом

o Эффективность вв, хранения и отображения проектной ин-ции

o Высокая скорость и точность вычислений

o Выдача результатов в виде проектной документации.

Структура комплекса технических средств и его состав

1. Одноуровневая система. Наиболее распространен вариант - одна суперЭВМ с большим количеством терминалов.

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.

* 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-

Читайте также: