2020-04-20
89
Технические условия регламентируют требования по изготовлению серийных объектов (основные характеристики, нормы и правила по его эксплуатации), контролю, приёмке и поставке объекта, не оговорённые в другой конструкторской документации.
Проектирование технического объекта - создание, преобразование и представление в принятой форме образа этого еще не существующего объекта. Образ объекта или его составных частей может создаваться в воображении человека в результате творческого процесса или генерироваться в соответствии с некоторыми алгоритмами в процессе взаимодействия человека и ЭВМ. В любом случае инженерное проектирование начинается при наличии выраженной потребности общества в некоторых технических объектах, которыми могут быть объекты строительства, промышленные изделия или процессы. Проектирование включает в себя разработку технического предложения и (или) технического задания (ТЗ), отражающих эти потребности, и реализацию ТЗ в виде проектной документации.
|
|
|
Обычно ТЗ представляют в виде некоторых документов, и оно является исходным (первичным) описанием объекта.
Проектирование, при котором все проектные решения или их часть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ, называют автоматизированным, в отличие от ручного (без использования ЭВМ) или автоматического (без участия человека на промежуточных этапах). Система, реализующая автоматизированное проектирование, представляет собой систему автоматизированного проектирования САПР (в англоязычном написании CAD System — Computer Aided Design System).
Проектирование сложных объектов основано на применении идей и принципов, изложенных в ряде теорий и подходов. Наиболее общим подходом является системный подход, идеями которого пронизаны различные методики проектирования сложных систем.
2.3 Основные положения
Согласно СНиП 11-01-95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений», в данном пособии представлена соответствующая документация.
Документ разработан на основе законодательных и нормативных актов Российской Федерации и охватывает круг вопросов, рассматриваемых на проектном этапе инвестиционного процесса в строительстве.
Разработка проектной документации на строительство объектов осуществляется на основе утвержденных (одобренных) обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений. Проектной документацией детализируются принятые в обоснованиях решения и уточняются основные технико-экономические показатели.
Для технически и экологически сложных объектов и при особых природных условиях строительства по решению заказчика (инвестора) или заключению государственной экспертизы по рассмотренному проекту одновременно с разработкой рабочей документации и осуществлением строительства могут выполняться дополнительные детальные проработки проектных решений по отдельным объектам, разделам и вопросам.
|
|
|
Основным документом, регулирующим правовые и финансовые отношения, взаимные обязательства и ответственность сторон, является договор (контракт), заключаемый заказчиком с привлекаемыми им для разработки проектной документации проектными, проектно-строительными организациями, другими юридическими и физическими лицами. Неотъемлемой частью договора (контракта) должно быть задание на проектирование.
Рекомендуемый состав и содержание задания на проектирование для объектов производственного назначения приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
ЗАДАНИЕ
на проектирование объектов производственного назначения
____________________________________________________________________
(наименование и месторасположение проектируемого предприятия,
здания и сооружения)
+-------------------------------------------------------------------+¦Перечень основных данных и требований ¦ ¦
+------------------------------------------------------------------- 1. Основание для проектирования
2. Вид строительства
3. Стадийность проектирования
4. Требования по вариантной и конкурсной разработке
5. Особые условия строительства
6. Основные технико-экономические показатели
объекта, в том числе мощность,
производительность, производственная программа
7. Требования к качеству конкурентоспособности и
экологическим параметрам продукции
8. Требования к технологии, режиму предприятия
9. Требования к архитектурно-строительным,
объемно-планировочным и конструктивным решениям
10. Выделение очередей и пусковых комплексов,
требования по перспективному расширению предприятия
11. Требования и условия к разработке
природоохранных мер и мероприятий
12. Требования к режиму безопасности и гигиене труда
13. Требования по ассимиляции производства
14. Требования по разработке инженерно-технических
мероприятий гражданской обороны и мероприятий по
предупреждению чрезвычайных ситуаций
15. Требования по выполнению опытно-конструкторских и
научно-исследовательских работ
16. Состав демонстрационных материалов
+-------------------------------------------------------------------+
Состав задания на проектирование устанавливается с учетом отраслевой специфики и вида строительства.
Вместе с заданием на проектирование заказчик выдает проектной организации:
исходные материалы (номенклатура, порядок и сроки представления материалов оговариваются в договоре (контракте) на выполнение проектных работ);
обоснование инвестиций строительства данного объекта;
решение местного органа исполнительной власти о предварительном согласовании места размещения объекта:
акт выбора земельного участка (трассы) для строительства и прилагаемые к нему материалы;
архитектурно-планировочное задание, составляемое в установленном порядке;
технические условия на присоединение проектируемого объекта к источникам снабжения, инженерным сетям и коммуникациям;
сведения о проведенных с общественностью обсуждениях решений о строительстве объекта;
исходные данные по оборудованию, в том числе индивидуального изготовления;
необходимые данные по выполненным научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, связанным с созданием технологических процессов и оборудования;
материалы инвентаризации, оценочные акты и решения органов местной администрации о сносе и характере компенсации за сносимые здания и сооружения;
материалы, полученные от местной администрации и органов государственного надзора, в том числе характеристика социально-экономической обстановки, природных условий и состояния природной окружающей среды, данные о существующих источниках загрязнения и другие сведения в соответствии с требованиями природоохранных органов, санитарно-эпидемиологические условия в районе строительства;
|
|
|
имеющиеся материалы инженерных изысканий и обследований, обмерочные чертежи существующих на участке строительства зданий и сооружений, подземных и наземных сетей и коммуникаций;
чертежи и технические характеристики продукции предприятия;
задание на разработку тендерной документации на строительство (при необходимости);
заключения и материалы, выполненные по результатам обследования действующих производств, конструкций зданий и сооружений;
технологические планировки действующих цехов, участков со спецификацией оборудования и сведениями о его состоянии, данные об условиях труда на рабочих местах;
условия на размещение временных зданий и сооружений, подъемно-транспортных машин и механизмов, мест складирования строительных материалов;
другие материалы.
Проектирование объектов строительства должно осуществляться юридическими и физическими лицами, получившими в установленном порядке право на соответствующий вид деятельности.
Заказчик, на договорной основе, может делегировать соответствующие права юридическим или физическим лицам, возложив на них ответственность за разработку и реализацию проекта.
Заказчики проектной документации и проектировщики обязаны своевременно вносить в рабочую документацию изменения, связанные с введением в действие новых нормативных документов.
Использование изобретений при проектировании объектов строительства и правовая защита изобретений, созданных в процессе разработки проектной документации, осуществляются в соответствии с действующим законодательством.
2.4 Порядок разработки, согласования и утверждения проектной документации
Разработка проектной документации осуществляется при наличии утвержденного решения о предварительном согласовании места размещения объекта, на основе утвержденных (одобренных) обоснований инвестиций в строительство или иных предпроектных материалов, договора, задания на проектирование и материалов инженерных изысканий.
|
|
|
При проектировании предприятий, зданий и сооружений производственного назначения следует учитывать решения, принятые в схемах и проектах районной планировки, генеральных планах городов, поселков и сельских поселений, проектах планировки жилых, промышленных и других функциональных зон.
Проектная документация разрабатывается преимущественно на конкурсной основе, в том числе через торги подряда (тендер).
При проектировании особо сложных и уникальных зданий и сооружений заказчиком совместно с соответствующими научно-исследовательскими и специализированными организациями должны разрабатываться специальные технические условия, отражающие специфику их проектирования, строительства и эксплуатации.
Проектная документация на строительство предприятия, здания и сооружения, разработанная в соответствии с государственными нормами, правилами и стандартами, что должно быть удостоверено соответствующей записью ответственного лица за проект (главного инженера проекта, главного архитектора проекта, управляющего проектом), согласованию с органами государственного надзора и другими заинтересованными организациями не подлежит, за исключением случаев, предусмотренных законодательством Российской Федерации.
Обоснованные отступления от требований нормативных документов допускаются только при наличии разрешений органов, которые утвердили и (или) ввели в действие эти документы.
Проекты, рабочие проекты на строительство объектов, независимо от источников финансирования, форм собственности подлежат государственной экспертизе в соответствии с порядком, установленным в РФ.
Лекция 3
Тема: САПР как организационно-техническая система(2ч.)
План лекции: Техническая составляющая САПР. Организационная составляющая САПР. Программно-информационное и лингвистическое обеспечение САПР
3.1 Основные задачи
Концепция современного проектирования состоит в том, что процесс проектирования рассматривается как система, которая включает в себя и то, что проектируется, и тех, кто проектирует. Обе эти составляющие проектирования соответственно определяются как проектируемая подсистема и как проектирующая подсистема. В свою очередь процесс проектирования рассматривается здесь как проявление упорядоченного воздействия проектирующей части системы на проектируемую.
САПР представляет собой организационно-техническую систему, состоящую из двух основных систем - программно-технической и организационной. К первой относятся компьютеры и другие технические средства вместе с программным обеспечением, с помощью которых реализуются различные проектные процедуры и выводятся на печать или экран дисплея результаты решения проектной задачи. К организационной системе относится коллектив людей, объединённых решением общей задачи, в котором каждый член коллектива выполняет отведённые ему функции и находится в определённой иерархической подчинённости.
Состав и структура САПР как организационно-технической системы, могут быть представлены схемой, изображённой на рисунке 3.1.
3.2 Техническая составляющая САПР
К средствам технического обеспечения относятся:
1. Устройства программной обработки данных, включающие ЭВМ (процессоры, оперативные и внешние запоминающие устройства - ОЗУ и ВЗУ). Эта группа устройств осуществляет приём данных с устройств ввода или каналов связи, их обработку, накопление и выдачу на устройства отображения.
2. Устройства подготовки и ввода данных, включающие устройства подготовки данных на машинных носителях, устройства ввода в ЭВМ информации с этих носителей, пишущие (пультовые) машинки.
3. Устройства вывода, документирования данных, архива
проектных решений, а также решения задач на ЭВМ. К этим устройствам относятся различные алфавитно-цифровые устройства, графопостроители, координатографы, фотонаборные установки для изготовления фотошаблонов, устройства микрофильмирования.
4 Устройства передачи данных, предназначенные для обеспечения совместной работы технических средств в составе вычислительных систем и сетей. К таким устройствам относятся аппаратура передачи данных, различные устройства сопряжения каналов связи с ЭВМ (мультиплекоры), устройства передачи данных из ЭВМ и печатающих устройств к оборудованию абонентских пунктов.
5 Устройства оперативного взаимодействия пользователя с ЭВМ, служащие для ввода и вывода данных и их редактирования при работе в интерактивном режиме. К таким устройствам относятся алфавитно-цифровые (символьные) и графические дисплеи ЭВМ вместе с математическим обеспечением САПР, т.е. комплексом математических методов, моделей и алгоритмов проектирования, образует вычислительную систему, функционирующую под управлением операционной системы ЭВМ. В состав вычислительной системы входят также ОЗУ, непосредственно принадлежащая ЭВМ, и ВЗУ; последние вместе с устройствами ввода-вывода информации относятся к периферийным устройствам вычислительной системы.
Рассмотрим в качестве примера структуру машин ЕС ЭВМ (рисунок 3.2).
Основой ЕС ЭВМ является процессор, выполняющий арифметические и логические операции и управляющий последовательностью выполнения команд. У процессора есть собственное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
Для обеспечения связи между ЭВМ и периферийными (внешними) запоминающими устройствами (ВЗУ) служат специализированные вычислительные машины, называемые каналами. По селекторным каналам ЭВМ соединяется с ВЗУ на магнитных носителях (МД), магнитной ленте (МЛ) и барабанах (МБ). Через мультиплексный канал происходит обмен информацией между ОЗУ и ВЗУ.
На рисунке 3.2 пунктиром показаны пути прохождения команд процессора, а сплошными линиями - пути обмена информацией между ОЗУ и ВЗУ.
ОЗУ позволяет с большой скоростью записывать и считывать информацию и хранить её в своих ячейках. Но объём информации, который может быть в ОЗУ, сравнительно невелик. Поэтому основные функции по сбору, хранению и выдаче информации возлагаются на периферийные устройства. Однако считывающие устройства с машиноносителей ВЗУ
работают во много десятков раз медленнее, чем процессор и для того, чтобы последний не простаивал в ожидании информации, поступающей через ОЗУ с машиноносителей, в периферийных устройствах предусмотрены так называемые буферные файлы (файлом принято называть отдельный текст информации, записанный на носителе и подготовленный к обработке процессором ЭВМ). Роль такого буфера может исполнять другой машиноноситель.
Устройства ввода-вывода информации, пишущая (пультовая) машинка, ВЗУ и персональная ЭВМ (ПЭВМ) составляют так называемое терминальное оборудование (терминал), находящееся от основной ЭВМ на некотором расстоянии и связанное с ней каналами связи.
3.3 Организационная составляющая САПР
Её составляет коллектив проектировщиков, управляющий и обслуживающий персонал.
Одной из основных функций организационной системы САПР является распределение работ между проектировщиком и техническими средствами автоматизации процесса проектирования. Здесь действует принцип: человек должен, в основном, решать творческие задачи, в том числе задачи принятия решений, а ЭВМ - задачи, допускающие формализованное описание проектных процедур и построения алгоритмов их решения. Могут быть выделены три основных группы работ: работы, выполняемые только проектировщиками; работы, выполняемые проектировщиками совместно с техническими средствами; работы, выполняемые только техническими средствами САПР. Распределение функций между проектировщиками и техническими средствами должно быть оптимально с точки зрения затрат ресурсов ЭВМ и учитывать их возможности.
За проектировщиком остаются такие функции, как выбор концепции проектируемого объекта, ввод исходных данных для решения проектной задачи, оценка промежуточных решений и, наконец, оценка окончательного решения, полученного с помощью программно-технических средств САПР, Обработка, хранение и передача информации, а также все вычислительные операции выполняются техническими средствами.
Процесс проектирования изделий с использованием ЭВМ можно разделить на следующие основные этапы: поиск принципиальных решений; разработка эскизного варианта объекта; уточнение и доработка конструкции; разработка чертежей деталей.
Особенности этих этапов определяют возможности и эффективность применения ЭВМ. На первом этапе (примерно 10 % общих затрат на конструирование) значительна роль эвристических действий, в основе которых лежат опыт и интуиция проектировщика. Полная автоматизация этого этапа возможна лишь в некоторых специальных случаях, а применение ЭВМ наиболее целесообразно и эффективно при организации диалога между проектировщиком и ЭВМ, где проектировщику отводятся функции оценки, выбора и принятия решений, а ЭВМ - выполнение действий по заданным алгоритмам, прежде всего, предоставление необходимой информации и её обработка. На втором этапе (разработка вариантов объекта), отличающемся большим количеством операций расчёта и оптимизации, также целесообразна работа с ЭВМ в диалоговом режиме, где ЭВМ выполняет по заданной программе перебор различных вариантов и связанные с этим вычислительные действия, а проектировщик - функции опенки и выбора наилучшего варианта изделия. Последние два этапа требуют самых значительных затрат времени и средств (до 60 %), а конструкторские действия на этих этапах достаточно просто алгоритмизируются, вследствие чего автоматизация этих этапов проектирования наиболее эффективна.
Автоматическое изготовление чертежей требует ввода в САПР информации, позволяющей вычислять геометрическую форму детали. Для изготовления чертежей узлов комбинируются детали и стандартные элементы, вызванные из памяти ЭВМ.
Для регламентации организационной структуры всех подразделений проектной организации и взаимодействия подразделений со средствами автоматизированного проектирования создаётся организационное обеспечение САПР. Оно включает в себя совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и её подразделений, квалификационные требования, инструкции и приказы, обеспечивающие взаимодействие подразделений проектной организации, положения, определяющие функции подразделений и порядок рассмотрения проектных документов.
3.4 Программное обеспечение САПР
Программное обеспечение объединяет: специальные или прикладные программы, реализующие алгоритмы и математические модели при выполнении конкретных проектных процедур; базовые программы, обеспечивающие правильное функционирование прикладных программ, и общесистемные программы, предназначенные для организации функционирования технических средств (планирование и управление вычислительными процессами, распределение ресурсов ЭВМ, времени работы процессора и т. д.).
Прикладное программное обеспечение представляется в форме пакета прикладных программ (ППП), каждый из которых обслуживает определённый этап процесса проектирования или группу однотипных задач, решаемых внутри различных этапов. Основу ППП составляет множество программных модулей, каждый из которых представляет собой программу реализации определённой проектной операции или процедуры, либо программу реализации какого-то алгоритма (или его фрагмента) проектной задачи. Вместе с тем в программных модулях отражается модульная структура используемой при проектировании объекта математической модели и такая же структура ППП, включающего эту математическую модель.
Последовательность подключения программных модулей для выполнения проектных процедур выполняется программой - монитором САПР.
При необходимости каждый программный модуль может разделяться на более мелкие модули.
Программные модули могут быть специального и общего назначения. Первые предназначены для реализации узкоспециальных проектных процедур, а вторые, часто называемые библиотечными модулями, предназначены для реализации определённых классов математических моделей элементов проектируемого объекта, процедур оптимизации и т.п.
Модульная структура программного обеспечения САПР удобна тем, что позволяет значительно расширить функциональные возможности системы путём комбинирования и расширения набора программных модулей применительно к различным проектным процедурам.
В отличие от базового ПО общесистемное программное обеспечение создаётся для многих приложений и специфику САПР не отражает.
Таким образом, программное обеспечение САПР состоит из трёх основных компонентов:
1) общесистемного ПО, которое представлено операционной системой ЭВМ;
2) базового ПО, включающего мониторную систему исистему управления банком данных (СУБД);
3) пакетов прикладных программ.
Лекция 4
Тема: Структуры и классификация САПР (2 ч)
План лекции: Основные требования при создании САПР. Принципы создания САПР. Тенденции развития САПР. Классификация САПР. Состав САПР.
4.1 Основные требования при создании САПР
При создании САПР руководствуются следующими основными принципами:
принцип системного единства, означающего взаимозависимость отдельных компонентов, образующих целостную систему автоматизированного проектирования, и характеристики которых обуславливают характеристики системы в целом;
принцип совместимости означает возможность совместного функционирования всех компонентов системы, в частности, совместимость языков, символов,кодов, информационных и технических характеристик САПР;
принцип типизации ориентирует на преимущественное использование в САПР типовых и унифицированных элементов, имеющих перспективу многократного применения;
принцип развития означает возможность пополнения, совершенствования и обновления составных частей САПР и расширение взаимосвязи с автоматизированными системами различного условия и различного функционального назначения. Системы, позволяющие реализовать этот принцип, называются открытыми развивающимися системами.
Создание САПР связано с выполнением определенных требований, определяющих специфику автоматизированного проектирования и учитывающих современные тенденции развития САПР. Отметим основные из них:
1) разработка машинных программных средств автоматизации ввода и вывода данных, передачи и обработки различной проектной информации;
2) создание банков данных, содержащих систематизированные сведения справочного характера, необходимых для автоматизированного проектирования;
3) автоматизация решения расчетных задач, в том числе задач, связанных с нахождением оптимальных проектных решений. Для решения таких задач используются как эвристические, так и математические методы и процедуры и средства вычислительной техники;
4) создание интегральных систем автоматизированного проектирования, позволяющих перейти от автоматизации отдельных проектных процедур к автоматизации всей проектно-конструкторской деятельности на основе объединения в единое целое средств автоматизированной обработки проектной документации на малых ЭВМ с задачами, решаемыми на больших вычислительных машинах. Такие интегральные системы должны базироваться на мощной разветвленной вычислительной сети с развитым периферийным оборудованием, ориентированным на ввод, обработку и выдачу текстовой и графической информации;
5) повышение качества оформления проектной документации;
6) обеспечение оперативного взаимодействия человека и ЭВМ в процессе проектирования на основе совершенствования методологии диалога и принятия проектных решений;
7) обеспечение высокой эффективности с возможно большим использованием унифицированных модулей.
Выполнение этих требований противоречиво: высокая эффективность САПР, выражающаяся прежде всего малыми временными и материальными затратами при решении проектных задач, достигается, в основном, за счет специализации систем, что противоречит требованию использования в системе унифицированных модулей;
8) обеспечение информационной согласованности программ, используемых в САПР.
Информационная согласованность означает, что все или большинство последовательно выполняемых процедур при решении проектных задач должны обслуживаться согласованными программами. Две программы считаются согласованными, если данные переработки, составляющие числовые массивы одной программы, не требуют изменений при переходе к другой программе. Информационные связи и согласованность может проявляться и в том, что результаты решения одной задачи будут исходными данными для другой задачи. Плохая информационная согласованность превращает САПР в совокупность автономных программ, что снижает качество проектных решений.
4.2 Классификация САПР
САПР могут классифицироваться по: характеру и назначению проектируемых объектов; уровню и комплексности автоматизации проектирования, характеру и числу выпускаемых документов; числу уровней в структуре технического обеспечения.
По назначению проектируемых объектов можно выделить следующие группы САПР:
1) САПР изделий машиностроения;
2) САПР изделий приборостроения;
3) САПР технологических процессов в машино- и приборостроении;
4) САПР объектов строительства;
5) САПР технологических процессов;
6) САПР программных изделий;
7) САПР организационных систем.
По сложности объектов проектирования выделяют САПР:
1) простых объектов, содержащих до 102 составных частей;
2) объектов средней сложности, содержащих от 102 до 103 составных частей;
3) сложных объектов, содержащих от 103 до 104 составных частей;
4) очень сложных объектов, содержащих от 104 до 106 составных частей;
5) объектов очень высокой сложности, содержащих свыше 10 составных частей.
Составной частью объекта проектирования изделия, сооружения или технического комплекса является деталь. При оценке сложности технологического процесса можно исходить либо из числа выделенных в данном процессе элементарных операций, либо разделение процесса на составные части связать с номенклатурой выпускаемой технологической документации.
По уровню автоматизации проектирования различают САПР:
1) низкоавтоматизированные, в которых число автоматизированных проектных процедур составляют до 25 % общего числа проектных процедур;
2) среднеавтоматизированные, в которых число автоматизированных процедур составляет от 25 до 50 % общего числа проектных процедур;
3) высокоавтоматизированные, в которых число автоматизированных процедур составляет от 50 до 75 % общего числа проектных процедур.
В группе высокоавтоматизированных САПР применяются методы много вариантного оптимального проектирования.
По комплексности автоматизации этапов проектирования, установленных для данного объекта, различают САПР:
1) одноэтапные, в которых автоматизирован один этап из всех установленных этапов;
2) многоэтапные, в которых автоматизировано несколько этапов проектирования из всех установленных для объекта;
3) комплексные, выполняющие все этапы проектирования установленные для объекта,
По характеру выпускаемой проектной документации различают САПР:
1) текстовые, выполняющие только текстовые документы на бумажной ленте или листе;
2) текстовые и графические, выполняющие текстовые и графические документы на бумажной ленте или листе;
3) выполняющие документы на машинных носителях;
4) выполняющие документы на фотоносителях.
По количеству выпускаемых проектных документов различают САПР:
1) малой производительности, выпускающих до 105 проектных документов в пересчете на формат 2 за год;
2) средней производительности, выпускающих от 105 до 106 проектных документов в год;
3) высокой производительности, выпускающих свыше 106 документов в год.
По числу уровней в структуре технического обеспечения различают САПР:
1) одноуровневые, построенные на базе ЭВМ среднего или высокого класса со штатным набором периферийных устройств, который может быть дополнен средствами обработки графической информации;
