Лекция № 5. Применение программного комплекса AutoCAD в строительстве

ü Основные понятия о системах автоматизированного проектирования (САПР)

ü Автоматизированное рабочее место (АРМ) проектировщика

ü Виды обеспечения САПР

ü Основные понятия о системах автоматизированного проектирования (САПР)

Система автоматизированного проектирования (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) - программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей.

Процесс проектирования на базе САПР можно разделить на следующие укрупненные этапы:

- поиск принципиальных проектных решений;

- разработка эскизного варианта конструкции и его оптимизация;

- уточнение и доработка выбранного варианта конструкции, выполнение полного детального расчета;

- разработка полного комплекта чертежей.

Системы автоматизированного проектирования должны:

- автоматически выявлять наилучшие проектные и проектно-технологические решения во всех случаях, когда оптимизационные задачи поддаются формализации;

- автоматически вводить в процессе работы системы информации во все взаимосвязанные программы, использующие соответствующую информацию в качестве исходной;

- автоматически проверять совместимость решений, принимаемых по разным частям и элементам проектируемого объекта, и осуществлять (когда это возможно) корректировку несовместимых решений без учета проектировщика;

- автоматически выдавать в привычной для проектировщика форме некоторые промежуточные результаты;

- выдавать любые промежуточные результаты по запросу проектировщика;

- предоставлять проектировщику возможность вносить произвольные коррективы в первоначально принятые системой решения;

- давать возможность изолированного решения отдельных задач по задаваемым проектировщиком исходным данным;

- накапливать опыт проектирования;

- выдавать по запросу любые сведения, хранящиеся в банке данных системы;

- обеспечивать возможность совершенствования и развития системы без ее коренной переделки.

В разнообразных по уровню организации, сложности и классу решаемых задач САПР эта особенность сохраняется. В настоящее время различают следующие системы автоматизированного проектирования:

Уникальные системы межотраслевого характера, создаваемые для решения крупнейших народнохозяйственных задач. Такие системы, как правило, имеют короткий “жизненный” цикл, определяемый временем проектирования уникального изделия.

Крупные системы отраслевого значения. Наиболее характерными отличительными особенностями ОСАПР являются:

- возможность решения определенного круга задач, возникающих при проектно-конструкторских работах с заданным классом объектов;

- наличие отраслевой базы данных, создание которой, как правило, оказывается возможным на основе специализированного банка данных;

- наличие единого проблемно-ориентированного языка проектирования, доступного соответствующим специалистам (проектировщикам, конструкторам) каждого предприятия отрасли;

- отработка единой отраслевой автоматизированной технологии принятия проектных решений на основе ОСАПР.

Разработка ОСАПР носит выраженную отраслевую специфику, что открывает возможность создания и развития инвариантного ядра отраслевой САПР. Это ядро можно представить как базовую систему автоматизированного проектирования (БаСАПР), позволяющую генерировать САПР конкретных объектов.

Существенным достоинством отраслевого принципа БаСАПР следует считать то обстоятельство, что создаваемые с ее помощью конкретные САПР будут построены в одном базисе, на единой методологической основе. Это обеспечивает возможность использования программного обеспечения различными САПР, обмена информацией между отдельными САПР, взаимной увязки проектных решений, распространения опыта специалистов внутри отрасли.

Уровни САПР. Техническое обеспечение современных САПР имеет иерархическую структуру. Принято выделять следующие уровни:

- центральный вычислительный комплекс (ЦВК),

- автоматизированные рабочие места (АРМ),

- комплекс периферийного программно-управляющего оборудования.

Центральный вычислительный комплекс предназначен для решения сложных задач проектирования. Представляет собой ЭВМ средней или высокой производительности с типовым набором периферийных устройств. Возможно расширение этого набора некоторыми средствами обработки графической информации. Для повышения производительности в ЦВК могут использоваться многопроцессорные или многомашинные комплексы.

Автоматизированные рабочие места предназначены для решения сравнительно несложных задач и организации эффективного общения пользователя САПР с комплексом технических средств.

Комплекс периферийного программно-управляющего оборудования предназначен для получения конструкторско-технологической документации и управляющих программ на машинных носителях для исполнительных технологических автоматов. В его составе исполнительное программно-управляющее оборудование , средства диалогового взаимодействия. В составе ЭВМ с большим объемом внешней памяти. Подобные комплексы обычно называют технологическими. На данном оборудовании решаются задачи редактирования, тиражирования, архивного сопровождения документации и др.

Система автоматизированного проектирования, призванная сегодня сыграть большую роль в совершенствовании методов архитектурно-строительного и градостроительного проектирования, стремится к достижению следующих целей:

- своевременная выдача проектно-сметной документации;

- обеспечение высокого технологического и эстетического качества проектных решений;

- учет всех имеющихся возможностей и ресурсов строительства для достижения наилучших результатов проектирования.

Система автоматизированного проектирования должна для этого обладать следующими возможностями:

- всеобъемлющего сопоставления конкурирующих вариантов проектных решений и их технико-экономических обоснований при определении оптимального варианта:

- исчерпывающего анализа задания на проектирование при выработке основной концепции проекта;

- максимально полного учета социально-экономических, природно-климатических, функционально-конструктивных и эстетических требований к организации пространства и объектам строительства;

- непрерывного осуществления комплексного процесса проектирования при постоянном общении архитекторов и инженеров со специалистами смежных областей знаний;

- максимального сокращения времени принятия проектных решений и их последующей разработки с учетом всех требований и факторов, рассматриваемых в контексте;

- оперативного получения справочно-нормативной информации по запросам проектировщиков в форме, удобной для немедленного ее усвоения и применения в ускоренном процессе проектирования объектов строительства;

- оперативной фиксации принимаемых проектных решений и комплектование технической документации в соответствии с требованиями технологии строительного производства.

ü Автоматизированное рабочее место (АРМ) проектировщика

Автоматизированное рабочее место (АРМ) можно определить как совокупность информационно-программно-технических ресурсов, обеспечивающую конечному пользователю обработку данных и автоматизацию управленческой предметной области.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) проектировщика представляет собой комплекс технических средств, который обеспечивает оперативный и легкий доступ оператора к ЭВМ и помогает реализации итерационных циклов проектирования при диалоговом режиме работы. АРМ позволяет обмениваться с ЭВМ информацией в графической форме.

Функционально АРМы могут использоваться в качестве основы автономных САПР или подсистем функционально-логического, схемотехнического, приборно-технологического, конструкторского проектирования различных САПР РЭА.

Комплексы АРМ могут быть использованы в качестве:

- одного из уровней многоуровневых САПР;

- рабочих мест на уровне ЦВК;

- технологических комплексов для адаптации конструкторского проекта к различному технологическому оборудованию;

- одного из технологических маршрутов, включая совместную работу с управляющими ЭВМ технологического комплекса в режиме обратной связи;

- инструментальных комплексов для разработки системного и прикладного программного обеспечения для подсистем САПР.

Рассмотрим два режима работы АРМ: автономный и непосредственной связи с ЦВК.

В автономном режиме АРМ используются для решения отдельных проектных задач, не требующих высокой производительности и большого объема оперативной памяти. Как правило, они связаны с редактированием графической и текстовой информации и ее документированием.

В режиме непосредственной связи с ЦВК технические программные средства АРМ играют роль интерактивно-графического комплекса САПР и обеспечивают выполнение проектных операций. Основное назначение АРМ в этом случае - обеспечение эффективного общения проектировщика со средствами автоматизации проектирования.

Новейшие компьютерные технологии позволяют организовать автоматизированное рабочее место конструктора-проектировщика. Базовыми программными продуктами АРМ конструктора-проектировщика являются операционная система Microsoft Windows и универсальные графические платформы AutoCAD и ArchiCAD.

Использование AutoCAD дает возможность реализовать следующие функции:

• обеспечить стандартную системную среду для работы в локальной вычислительной сети проектной организации;

• использовать базовый графический файловый формат (DWG), а также ссылочную технологию интеграции интеллектуальных объектов — элементов трехмерных моделей, созданных различными программными приложениями в едином комплексном проекте;

• создать основу для коллективной одновременной работы проектировщиков, выполняющих различные разделы проектной документации комплексного проекта в целях сокращения времени проектирования.

Ядром специализированного автоматизированного рабочего места конструктора-проектировщика является система параметрического твердотельного 3D-проектирования и конструирования представлены в платформе ArchiCAD.

Основные аспекты архитектурного проектирования программы ArchiCAD:

- эффективность проектирования, т. е. инструменты, которые помогут вам использовать ArchiCAD как инструмент проектирования быстрее и эффективнее;

- инструменты для составления эскизов, вывода на плоттер, печати, а также использование сметы проекта в ArchiCAD;

- средства представления и связи, т. е. инструменты, которые помогут вам представить и переслать ваши проекты с помощью высококачественной визуализации и анимации;

- совместимость, т. е. возможность послать информацию и получить ее от других программ, предназначенных для проектирования, анимации либо визуализации;

- гибкая рабочая область.

ü Виды обеспечения САПР

Система автоматизированного проектирования представляет собой организационно-технический комплекс, состоящий из большого числа подсистем и компонентов. Подсистемы являются основными структурными звеньями САПР и различаются по назначению и по отношению к объекту проектирования.

Существующий отечественный и зарубежный опыт в области автоматизации проектирования свидетельствует о том, что разработка, внедрение и эффективное использование программных комплексов, предназначенных для автоматизации процесса проектирования и реализуемых на базе современных ЭВМ, требуют комплексного решения широкого спектра проблем: организационных, технических, математических, программных, лингвистических, информационных и др. Решение тих проблем базируется на соответствующих видах обеспечения.

Функционирование САПР возможно только при наличии и взаимодействии перечисленных ниже средств:

Математическое обеспечение САПР. Основа - это алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР. Среди разнообразных элементов математического обеспечения имеются инвариантные элементы-принципы построения функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиски экстремума. Разработка математического обеспечения является самым сложным этапом создания САПР, от которого в наибольшей степени зависят производительность 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-грамотными 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).