Основные принципы построения сапр

Разработка САПР представляет собой крупную на­учно-техническую проблему, а ее

внедрение требует зна­чительных капиталовложений. Накопленный опыт позво­ляет

выделить следующие основные принципы построе­ния САПР.

1. САПР — человеко-машинная система. Все создан­ные и создаваемые системы

проектирования с помощью ЭВМ являются автоматизированными, важную роль в них

играет человек — инженер, разрабатывающий проект тех­нического средства.

В настоящее время и по крайней мере в ближайшие годы создание систем

автоматического проектирования не предвидится, и ничто не угрожает монополии

человека при принятии узловых решении в процессе проектирова­ния. Человек в

САПР должен решать, во-первых, все задачи, которые не формализованы, во-

вторых, задачи, решение которых человек осуществляет на основе своих

эвристических способностей более эффективно, чем со­временная ЭВМ на основе

своих вычислительных воз­можностей. Тесное взаимодействие человека и ЭВМ в

про­цессе проектирования — один из принципов построения и эксплуатации САПР.

2. САПР — иерархическая система, реализующая ком­плексный подход к

автоматизации всех уровней проекти­рования. Иерархия уровней проектирования

отражается в структуре специального программного обеспечения САПР в виде

иерархии подсистем.

Следует особо подчеркнуть целесообразность обеспе­чения комплексного

характера САПР, так как автома­тизация проектирования лишь на одном из

уровней ока­зывается значительно менее эффективной, чем полная автоматизация

всех уровней. Иерархическое построение относится не только к специальному

программному обес­печению, но и к техническим средствам САПР, разделяе­мых на

центральный вычислительный комплекс и авто­матизированные рабочие места

проектировщиков.

3. САПР — совокупность информационно-согласован­ных подсистем. Этот очень

важный принцип должен отно­ситься не только к связям между крупными

подсистемами, но и к связям между более мелкими частями подсистем.

Информационная согласованность означает, что все или большинство возможных

последовательностей задач про­ектирования обслуживаются информационно

согласован­ными программами. Две программы являются информа­ционно

согласованными, если все те данные, которые представляют собой объект

переработки в обеих програм­мах, входят в числовые массивы, не требующие

измене­ний при переходе от одной программы к другой. Так, информационные

связи могут проявляться в том, что результаты решения одной задачи будут

исходными данными для другой задачи. Если для согласования программ требуется

существенная переработка общего массива с участием человека, который

добавляет недостающие параметры, вручную перекомпоновывает массив или

изме­няет числовые значения отдельных параметров, то про­граммы информационно

не согласованы. Ручная пере­компоновка массива ведет к существенным временным

задержкам, росту числа ошибок и поэтому уменьшает спрос на услуги САПР.

Информационная несогласован­ность превращает САПР в совокупность автономных

программ, при этом из-за неучета в подсистемах многих факторов, оцениваемых в

других подсистемах, снижается качество проектных решений.

4. САПР — открытая и развивающаяся система. Существует, по крайней мере, две

веские причины, по которым САПР должна быть изменяющейся во времени системой.

Во-первых, разработка столь сложного объекта, как САПР, занимает

продолжительное время, и экономи­чески выгодно вводить в эксплуатацию части

системы по мере их готовности. Введенный в эксплуатацию базовый вариант

системы в дальнейшем расширяется. Во-вторых, постоянный прогресс техники,

проектируемых объектов, вычислительной техники и вычислительной математики

приводит к появлению новых, более совершенных мате­матических моделей и

программ, которые должны заме­нять старые, менее удачные аналоги. Поэтому

САПР должна быть открытой системой, т. е. обладать свойством удобства

использования новых методов и средств.

5. САПР — специализированная система с максималь­ным использованием

унифицированных модулей. Требо­вания высокой эффективности и универсальности,

как правило, противоречивы. Применительно к САПР это положение сохраняет свою

силу. Высокой эффективности САПР, выражаемой прежде всего малыми временными и

материальными затратами при решении проектных задач, добиваются за счет

специализации систем. Очевидно, что при этом растет число различных САПР.

Чтобы сни­зить расходы на разработку многих специализирован­ных САПР,

целесообразно строить их на основе макси­мального использования

унифицированных составных ча­стей. Необходимым условием унификации является

поиск общих черт и положений в моделировании, анализе и синтезе разнородных

технических объектов. Безусловно, может быть сформулирован и ряд других

принципов, что подчеркивает многосторонность и слож­ность проблемы САПР.

СТАДИИ СОЗДАНИЯ САПР

Создание и развитие САПР осуществляется самой про­ектной организацией с

привлечением (при необходимости) других организации-соисполнителей, в том

числе научно-исследовательских институтов и высших учебных заведе­ний.

Следует подчеркнуть, что создание САПР — слож­ная и трудоемкая работа,

выполнение которой под силу только большому высококвалифицированному

коллек­тиву разработчиков.

Процесс создания САПР включает в себя восемь ста­дий: предпроектные

исследования, техническое задание, техническое предложение, эскизный проект,

технический проект, рабочий проект, изготовление, отладка и испыта­ние, ввод

в действие.

Руководство разработкой, внедрением, эксплуатацией и модернизацией систем и

компонентов САПР в проектной организации должно заниматься специализированное

под­разделение, включающее группы специалистов соответ­ствующих направлений.

Предпроектные исследования проводятся для выявле­ния готовности конкретной

проектной организации к вне­дрению автоматизированных методов. Основу этой

ра­боты составляет системное обследование объекта проек­тирования и

используемых в инженерной практике тра­диционных методов и приемов

проектирования, а также объема технической документации, разрабатываемой в

про­цессе проектирования. Процесс обследования осуще­ствляется главным

образом опросом опытных проекти­ровщиков и конструкторов.

В результате обследования определяется необходимость и экономическая

эффективность создания автоматизиро­ванной системы. При этом учитывается

объем проектно-конструкторских работ, их периодичность, общие за­траты

инженерного труда, возможность создания адекват­ного математического описания

и оптимизационных про­цедур, необходимость повышения качественных

показа­телей проектируемого изделия, сокращение сроков про­ектирования.

Существенным фактором при решении вопроса о це­лесообразности создания САПР

является подготовленность соответствующего проектного подразделения к

соз­данию и внедрению САПР. Подготовленность может быть оценена по следующим

критериям:

· возможность формализации проектно-конструкторских задач и реализации

математических методов их решения;

· наличие требуемых технических средств и необходи­мость приобретения

и установки дополнительных агре­гатов;

· подготовленность информационных фондов и техниче­ских средств

хранения и обработки информации.

Кроме того, важно выявить факторы оценки подготов­ленности кадров для

эксплуатации САПР, к которым можно отнести следующие:

· соответствие внедряемой системы принятой организа­ции проектных работ;

· наличие в проектно-конструкторской организации кад­ров для

эксплуатации и поддержания работоспособности САПР;

· отношение руководства организации к созданию си-темы и уровень

организации этих работ;

· психологическая подготовленность коллектива к вне­дрению САПР.

Техническое задание (ТЗ) является исходным доку­ментом для создания САПР и

должно содержать наиболее полные исходные данные и требования. Этот документ

разрабатывает головной разработчик системы. ТЗ на создание САПР должно

содержать следующие основные разделы:

«.Наименование и область применения», где указы­вают полное наименование

системы и краткую характе­ристику области ее применения;

«Основание для создания», где указывают наименование директивных

документов, на основании которых создается САПР;

«Характеристика объектов проектирования», где при­водят сведения о

назначении, составе, условиях примене­ния объектов проектирования;

«Цель и назначение», где перечисляют цель создания САПР, ее назначение и

критерий эффективности ее функ­ционирования;

«Характеристика процесса проектирования», где при­водят общее описание

процесса проектирования, требо­вания к входным и выходным данным, а также

требования по разделению проектных процедур (операции), выполняемых с помощью

неавтоматизированного и автоматизи­рованного проектирования;

«Требования к САПР», где перечисляют требования к САПР в целом и к

составу ее подсистем, к применению в составе САПР ранее созданных подсистем и

компонен­тов и т. п.;

«Технико-экономические показатели», где оценивают затраты на создание

САПР, указывают источники полу­чения экономии и ожидаемую эффективность от

приме­нения САПР.

На стадиях технического предложения, эскизного и рабочего проектирования

выбираются и обосновываются варианты САПР, разрабатываются окончательные

реше­ния. При этом выполняются следующие основные виды работ:

· выявление процесса проектирования (его алгоритм), т. е. принятие

основных технических решений;

· разработка структуры САПР и ее взаимосвязи с дру­гими системами

(определение состава проектных проце­дур и операции по подсистемам; уточнение

состава под­систем и взаимосвязи между ними; разработка схемы

функционирования САПР в целом);

· определение состава методов, математических моделей для проектных

операций и процедур; состава языков про­ектирования; состава информации

(объем, способы ее организации и виды машинных носителей информации); состава

общего, специализированного общего и специ­ального программного обеспечения;

· формирование состава технических средств (ЭВМ пе­риферийные

устройства и другие элементы);

· принятие решений по математическому, информацион­ному, программному

и техническому видам обеспечения по САПР в целом и отдельно по подсистемам;

· расчет технико-экономических показателей САПР.

Оформление всей документации, необходимой для создания и функционирования

САПР, выполняют на стадии рабочего проектирования.

На стадии изготовления, отладки и испытания произ­водят монтаж, наладку и

испытание комплекса техниче­ских средств автоматизации проектирования, на

тестовых примерах доводят программное обеспечение и подготавли­вают проектную

организацию к вводу в действие САПР.

Ввод в действие системы осуществляют после опытного функционирования и

приемочных испытаний у заказчика.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

8.1 задание на проектирование в САПР:Первичное описание объекта проектирования в заданной форме
8.2 проектное решение в САПР:Описание в заданной форме объекта проектирования или его части, необходимое и достаточное для определения дальнейшего направления проектирования	en	design decision
8.3 типовое проектное решение в САПР:Проектное решение, предназначенное для повторного использования при проектировании	en	type design decision
8.4 результат проектирования в САПР:Проектное решение (совокупность проектных решений), удовлетворяющее заданным требованиям, необходимое для создания объекта проектирования
8.5 проектный документ в САПР:Документ, выполненный по заданной форме, в котором представлено одно или несколько проектных решений	en	project document
8.6 алгоритм проектирования в САПР:Совокупность предписаний, необходимых для выполнения проектирования	en	designing algorithm
8.7 язык проектирования в САПР:Язык, используемый в системе автоматизированного проектирования и предназначенный для представления и преобразования описаний при проектировании	en	designing language
8.8 программно-методический комплекс системы автоматизированного проектирования;ПМК САПР: Взаимосвязанная совокупность компонентов программного, информационного и методического обеспечения системы автоматизированного проектирования, включая, при необходимости, компоненты математического и лингвистического обеспечения, необходимая для получения законченного проектного решения по объекту проектирования или выполнения унифицированной процедуры	en	CAD softwaremethodical complex

ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ И ПОЯСНЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ОБЛАСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

1. Система:

Совокупность элементов, объединенная связями между ними и обладающая определенной целостностью.

2. Автоматизированный процесс:

Процесс, осуществляемый при совместном участии человека и средств автоматизации.

3. Автоматический процесс:

Процесс, осуществляемый без участия человека.

4. Информационная технология:

Приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования данных.

5. Цель деятельности:

Желаемый результат процесса деятельности.

6. Критерий эффективности деятельности:

Соотношение, характеризующее степень достижения цели деятельности и принимающее различные числовые значения в зависимости от используемых воздействий на объект деятельности или конкретных результатов деятельности.

7. Объект деятельности:

Объект (процесс), состояние которого определяется поступающими на него воздействиями человека (коллектива) и, возможно, внешней среды.

8. Алгоритм: Конечный набор предписаний для получения решения задачи посредством конечного количества операций.

9. Информационная модель:

Модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путем подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта.

10. Управление:

Совокупность целенаправленных действий, включающая оценку ситуации и состояния объекта управления, выбор управляющих воздействий и их реализацию.

11. Автоматизированный производственный комплекс:

Автоматизированный комплекс, согласованно осуществляющий автоматизированную подготовку производства, само производство и управление им.