Принципы создания САПР

Цель создания САПР

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Лекция 24

Тема: «Системы автоматизированного проектирования.

CAD/CAM/CAE/PDM-системы».

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. Результатом проектирова­ния, как правило, служит полный комплект документации, содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. Эта документация и есть проект, точнее окончательное описание объекта. Бо­лее коротко, проектирование — процесс, заключающийся в получении и преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского характера.

Преобразование исходного описания в окончательное порождает ряд промежуточных описаний, подводящих итоги решения некоторых задач и используемых для обсуждения и принятия проектных решений для оконча­ния или продолжения проектирования.

Основные факторы эффективности интегрированной САПР следующие:

при проектировании — снижение затрат на проектирование в связи сокращением сроков, повышение качества расчетных и конструкторских) работ, уменьшение числа макетов и опытных образцов, а также повышение качества проекта вследствие, снижения ошибок в проектной документации;

при изготовлении объектов проектирования — сокращение длительности цикла производства, снижение материалоемкости, энергоемкости и потерь от брака изделий вследствие повышения уровня проектной документации;

при эксплуатации — повышение их ремонтопригодности, сокращение числа отказов и численности работников, занятых обслуживанием заменой оборудования.

Необходимо учитывать и такие социальные факторы, как культура проектирования, демографические факторы, рынок сбыта.

САПР — человеко-машинная система. В САПР человек должен решать задачи, формализация которых не достигнута, а также задачи, которые решаются человеком на основе эвристических способностей более эффективно, чем на современной ЭВМ.

Тесное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования — один из принципов построения и эксплуатации САПР. Человек должен решать в основном задачи творческого характера, а СВТ — задачи, допускающие формализованное описание в виде алгоритма, что позволяет достичь большей эффективности по сравнению с традицион­ным ручным способом. Инструменты САПР интеллектуальны, поскольку они решают задачи, традиционно выполнявшиеся проектировщиками — работниками интеллектуального труда (построение математических моделей объектов проектирования, анализ, синтез, моделирование, трассировка соединений, экспертные подсистемы), чтобы исключить посредника между проектировщиком и СВТ в виде математиков-программистов.

САПР — иерархическая система. Принцип иерархичности САПР предусматривает построение многоуровневой структуры не только к специальному программному обеспечению, но и к техническим сред­ствам. Модульность и иерархичность позволяют разрабатывать САПР для самого высокого организационного структурного уровня.

САПР—совокупность информационно согласованных подсистем. Информационная совместимость подсистем САПР обеспечивает их оптимальное взаимодействие при выполнении заданных функций. Для ее достижения вводятся в действие стандартные блоки связи с ЭВМ, выдержи­вается строгая регламентация входных и выходных параметров модулей на всех иерархических уровнях системы, входных и выходных сигналов для управляющих воздействий. Поэтому каждый инструмент САПР своим соответствующим компонентом «подсоединяется» к информационному обеспечению для получения от него необходимых для выполнения проектной процедуры данных (типовых проектных решений, данных ГОСТ, ОСТ и нормалей, результатов испытаний) и для помещения в этот «банк» проектных решений и других данных, полученных в результате выполнения какой-либо проектной процедуры.

САПР — открытая и развивающаяся система. Существуют, по крайней мере, две причины, по которым САПР должна быть изменяющейся во времени системой. Во-первых, разработка столь сложного объекта, как САПР, занимает продолжительное время, поэтому экономически выгодно вводить в эксплуатацию части системы по мере их готовности. Введенный в эксплуатацию базовый вариант системы в дальнейшем расширяется. Во-вторых, с развитием СВТ и вычислительной математики появляются новые, более совершенные математические модели и программы. Вот почему САПР должна быть открытой системой, удобной применения новых методов и средств.

САПР — система с максимальным использованием унифицированных модулей. Принцип модульности САПР строится на базе типовых модулей, обеспечивающих получение законченных проектных решений и соответствующих проектных документов для деталей, печатных плат РЭА и ЭВА. Модульность позволяет: обеспечить взаимозаменяемость одноименных модулей; упростить их наладку и модернизацию, упростить интерфейс и возможность расширения номенклатуры подключаемых вновь модулей.

Совместимость существующих технических и программных средств САПР. Совместимость — «дружественность» технических и программных средств САПР связана с интеллектуализацией технических сред» и программного обеспечения.

Выделяют два направления создания интеллектуальных САПР:

· создание специализированных ЭВМ, архитектура которых ориентирована на работу с языками и программами искусственного интеллект для чего необходимо проводить дорогостоящие исследовательские проектные работы;

· использование универсальных ЭВМ с традиционной архитектурой.

Среди инструментов САПР РЭА и ЭВА важное место занимают инструменты разработчика программ— инструментальные системы программирования для создания программ, реализуемых для проектирования РЭА и ЭВА и программного обеспечения САПР.

Быстрое изменение номенклатуры и условий функционирования объектов проектирования приводит к необходимости приспосабливав (адаптировать) инструменты САПР к возникающим вновь процедура» проектирования. Это свойство адаптации должно быть сразу же заложено в САПР и во все компоненты, особенно в математические методы алгоритмы и системную часть программного обеспечения.

Для выполнения сложных проектных процедур используют набор простых инструментов САПР. Например, составной инструмент «по строение математических моделей» плюс «моделирование» позволяет проектировщику проигрывать интересующие его ситуации на модели так же, как он это делает на макете.