Структура программного обеспечения САПР

Программное обеспечение САПР представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для автоматизированного проектирования. Физически в состав ПО входят:

- документы с текстами программ;

- программы, записанные на машинных носителях информации;

- эксплуатационные документы.

ПО конкретной САПР включает в себя программы и документацию для всех типов ЭВМ, используемых в данной САПР. Составляющие программного обеспечения САПР, а также требования к его разработке и документированию установлены государственными стандартами. ПО САПР подразделяется на общесистемное и специализированное (прикладное).

Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т.е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов. Общесистемное ПО представлено различными операционными системами, содержит набор программных средств, которые предназначены для повышения эффективности использования вычислительных комплексов САПР и производи-тельности труда персонала, обслуживающего эти комплексы. В состав общесистемного ПО включают библиотеки стандартных программ. Для хранения и использования различных данных создаются специальные системы управления базами данных (СУБД).

К функциям общесистемного ПО относятся: управление процессом вычислений; ввод, вывод и частично обработка информации; диалоговая взаимосвязь с пользователем в процессе проектирования; решение общематематических задач; хранение, поиск, сортировка, модификация данных, необходимых при проектировании, защита их целостности и защита от несанкционированного доступа; контроль и диагностика работы вычислительного комплекса.

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

Специализированное ПО включает в себя прикладные программы и пакеты прикладных программ (ППП), основной функцией которых является получение проектных решений.

Конкретный состав общесистемного ПО зависит от состава технических средств вычислительного комплекса САПР и устанавливаемых режимов обработки информации на этом комплексе.

Структура программного обеспечения САПР. Особенности:

1. Программное обеспечение должно позволять сетевую работу в рамках САПР. Программное обеспечение чаще всего имеет не один пакет прикладных программ, а состоит из очень большого количества пакетов прикладных программ.

2. Программное обеспечение САПР чрезвычайно дорогое. Чаще САПР разрабатывают для группы предприятий. САПР должна легко подстраиваться под конкретного пользователя.

3. При приобретении ПО иностранного производства следует обратить внимание на его адаптацию к национальным стандартам.

4. Программное обеспечение должно предоставлять современные средства и методы интерактивного обучения.

5. ПО должно иметь возможность точного импортирования (экспортирования) данных. Для выполнения этого в состав ПО должны входить встроенные трансляторы данных разных форматов.

Трансляторы данных в нейтральном формате — это универсальный формат данных, наиболее распространенный и часто используемый во всем мире.

Прямые трансляторы позволяют выполнять полную передачу данных о геометрии изделия, потому что используют оригинальный формат базы данных конкретной CAD/CAM-системы.

В общем случае базовая CAD-система должна бесплатно включать набор трансляторов для основных наиболее распространенных форматов обмена данными, типа IGES, VDA, DXF.

Аппаратное обеспечение САПР

САПР — это не только комплекс программных средств, в которые предприятия делают основные вложения, но и солидная аппаратная база, требующая соответствующего материального обеспечения и на несколько лет определяющая стратегию развития САПР как программного комплекса предприятия.

Внедрение САПР необходимо осуществлять как внедрение программно-аппаратного комплекса, обладающего требуемой функциональностью. На рынке САПР каждый год появляются новинки, которые увеличивают функциональность прикладного ПО; революционные прорывы происходят с периодичностью в 3-4 года. Промежуток между заявлением производителя ПО о новой функциональности и началом квалифицированной работы пользователя с нею может составлять до 12 месяцев. Этот же временной интервал характерен и для оптимизации аппаратных ресурсов под вновь приобретаемое ПО.

Вывод: если аппаратный комплекс оптимизировать под существующую функциональность прикладного ПО, а также дать ему некоторый запас прочности, то моральное устаревание комплекса удастся отодвинуть на несколько лет. Попробуем сформулировать основные принципы жизнеспособности аппаратного комплекса:

– дифференциация рабочих мест для плоского и трехмерного проектирования;

– выделение компьютера или группы компьютеров для реализации функций серверов приложений, данных пользователей, различных групповых сервисов;

– организация централизованного резервного копирования информации серверов (обязательно) и отдельных рабочих мест (по степени важности информации);

– выделение устройства вывода для индивидуального доступа каждого пользователя;

– предварительный расчет нагрузки на ЛВС (локальную вычислительную сеть) и оптимизация трафика;

– формирование топологии ЛВС таким образом, чтобы ее надежность была максимальна и не зависела от воздействия внешних факторов;

– выделение места для репликации технической документации (до формата А0+) с целью оптимизации нагрузки на устройства вывода информации на бумажные носители;

– наличие минимального аппарата администрирования комплекса (инженеров IT).

Пользователю доступны практически все типы вычислительных систем, но вопрос о том, какую архитектуру системы выбрать (RISC или CISC), почти всегда однозначно решается в пользу CISC, а если говорить конкретнее — Intel-систем. Преимущества Intel-систем:

- распространенность программного обеспечения;

- существующий уровень образования конечного пользователя;

- несанкционированное использование коммерческих версий программных продуктов;

- отработанная технология ремонта и хорошая ремонтопригодность таких систем.

При этом пользователь забывает о том, что такие системы были созданы «для всего» (принцип all-in-one – все в одном). Универсальная системная архитектура позволяет приложениям выполняться как одинаково хорошо, одинаково средне, так и одинаково плохо.

Преимущества RISC-системы, как правило с UNIX ОС:

- система ориентирована на высокопроизводительные вычисления;

- программное обеспечение имеет отработанные алгоритмы, причем именно на основе этих алгоритмов строится программное обеспечение для Intel-систем;

- система имеет высокую надежность, что практически сводит к минимуму выход техники из строя;

- прикладное программное обеспечение ориентировано на возможности именно этой, конкретной системы;

- все имеющиеся программы на этой вычислительной системе выполняются одинаково хорошо.

Отказ от принципа all-in-one – (все в одном): если расшифровать данное направление развития вычислительного комплекса, то это может выглядеть следующим образом:

- применение процессоров нижнего класса в компьютерах на рабочих местах, предназначенных для 2D-проектирования;

- четкое и однозначное формирование комплекса программного обеспечения как для 2D-, так и для 3D-рабочих мест;

- применение накопителя на жестких дисках минимально возможной емкости в соответствии с требованиями программного комплекса;

- применение RDRAM или DDR RAM в станциях, предназначенных для вычислений в режиме реального времени или визуализации сложных объектов;

- применение графических ускорителей 2D на рабочих местах для двухмерного проектирования;

- применение графических ускорителей с аппаратной реализацией OPEN GL v1.1 (новый стандарт v1.2) для рабочих мест, предназначенных для 3D-визуализации;

- если в вашей системе используются программные продукты Autodesk, то желательно применение Heidi-совместимой графической подсистемы.

Вопрос о рабочем месте для обработки двухмерной информации является принципиально важным. Таких компьютеров в системе может быть до нескольких сотен, а стоимость рабочего места существенно влияет на стоимость всего программно-аппаратного комплекса. В то же время удешевление рабочего места не следует проводить в ущерб его функциональности.Определяющей особенностью рабочего места CAD 2D является оптимизация системы для работы с двухмерной графикой. В качестве видеоконтроллера может быть использована любая современная графическая карта с 19-дюймовым монитором с разрешением 1024×768 или 1280×1024 точек разверткой не менее 75 Гц. Данные режимы работы мониторов наиболее удобны для операторов с точки зрения эргономики и психомоторики и являются оптимальными для приложений CAD 2D.

Ввод информации в САПР

Наиболее распространенный вариант — это ввод информации с бумажных носителей. Сам по себе этот процесс достаточно трудоемкий и, возможно, бывает отягощен плохим качеством бумажных носителей: неравномерность тона бумаги, темные пятна, «размытые» линии. В этом случае применяется профессиональный сканер. Профессиональные сканеры обеспечивают точностные параметры ввода изображения и позволяют конечному пользователю осуществлять первичную цифровую фильтрацию изображений, блок управления сканером может на основе алгоритмов цифровой обработки информации убирать единичные растровые элементы и создавать равномерные закрытые полигоны. Специальные алгоритмы позволяют восстанавливать целостность линий и в некоторых случаях увеличивать их толщину, что необходимо для последующей обработки информации. При этом скорость ввода информации не теряется. Критичными точностными параметрами сканеров являются линейность и относительная погрешность ввода изображения. В этом случае профессиональные сканеры однозначно предпочтительнее устройств SOHO (Small Office Home Application).

Ввод информации с дизайнерских набросков и эскизов также возможен сканированием бумажных носителей или пленок. Для выполнения эскизов или набросков могут использоваться графические планшеты (дигитайзеры). Посредством стандартного программного обеспечения, поставляемого с планшетами, стала возможна интеграция этих устройств с САПР (например AutoCAD). Наиболее удобный инструмент для ввода этой информации — перо дигитайзера, имеющее вид «обычной» шариковой ручки. В отдельных случаях ввод информации может осуществляться в растровом режиме.

Все профессиональные сканеры легко и удобно интегрируются в архивы электронных документов; это одно из основных отличий профессионального оборудования от бытового.

Также возможны другие варианты ввода информации:

с клавиатуры или манипулятора «мышь», импорт данных из файлов.

Последний этап — получение твердой копии объекта. Этот этап техпроцесса заключается в выводе информации на плоттер. Механизм вывода может быть различен, но наиболее эффективным будет организация сервера печати и механизма очередей. Механизм очередей помогает упростить удаленное администрирование сервера печати и справиться с повышенным расходом бумажных носителей, связанным с ошибочным выводом на печать. В проектных организациях, имеющих большой объем печатных работ, при использовании механизма очередей печати целесообразно применять плоттеры с непрерывной подачей чернил. Это связано с тем, что объем танков с чернилами значительно превышает объем картриджей; кроме того, существует возможность пополнения запаса чернил в процессе работы устройства.