ТиповыеПроектныеПроцедуры

. Типовые проектные процедуры. На рис. 1 представлена одна из возможных классификаций проектных процедур. Процедуры структурного синтеза по характеру проектируемого объекта делятся на:- синтез схем (принципиальных, функциональных, структурных, кинематических и др.)- конструкций (определение геометрических форм, взаимного расположения деталей)- процессов (технологических, вычислительных и др.- документации (чертежей, пояснительных записок, ведомостей и др.). Основные процедуры параметрического синтеза - оптимизация номинальных значений параметров элементов - оптимизация их допусков- идентификация моделей- расчеты на основе упрощенных методик.По 2 пункту следует отметить, что важная задача назначения технических требований на параметры объекта, решаемая при внешнем проектировании, отнесена к задаче оптимизации допусков.Идентификация моделей заключается в расчете параметров, используемых в ММ. Для про­цедур оптимизации, как правило, требуется выполнение большого объема вычислений с помощью сложных программных комплексов. В отдельных случаях удовлетворительные результаты параметриче­ского синтеза получаются подобных расчетным методикам неавтоматизированного проектирования. Детерминированная верификация может быть направлена на выявление соответствия структур объектов, заданных двумя различными описаниями (структурная верификация), или значений выходных параметров (параметрическая верификация). Параметрическая верификация может выполняться по полной совокупности параметров или по их части, в последнем случае различают верификацию статическую, динамическую, в частотной области. Статистический анализ предназначен для получения статистических сведений о выходных параметрах при заданных законах распределения параметров элементов. Результаты статистического анализа можно представлять гистограммами, оценками числовых характеристик распределений выходных параметров. Анализ чувствительности заключается в расчете коэффициентов чувствительности выходных параметров y_iк изменениям параметров элементов (или внешних параметров) x_i. Различают абсолютный и относительный коэффициенты чувствительности:где x_iн и y_jн—номинальные значения параметров x_i и y_i соответственно.Задачи, в которых исследование свойств объекта сводится к од­нократному решению уравнений модели при фиксированных значе­ниях внутренних и внешних параметров, называются задачами од­новариантного анализа. Задачи, требующие многократного решения уравнений модели при различных значениях внутренних и внешних параметров, называются задачами многовариантного анализа.

10.СтруктураСАПР. Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, изготовления конструкторскойдокументации, схемотехнического анализа, трассировки соединений впечатных платах. Делятся наОбъектные — выполняющие проектные процедуры и операции, непосредственно связанные с конкретным типом объектов проектирования.и Инвариантные — выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, имеющие смысл для многих типов объектов проектирования.Обслуживающие подсистемыобеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность часто называютсистемной средой (или оболочкой) САПР.Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы графического ввода-вывода, подсистемы управления проектными данными, подсистемы разработки и сопровождения программного обеспечения CASE (Computer Aided Software Engineering), обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР.Структурирование САПР по различным аспектам обусловливает появление 7 видов обеспечения САПР.-техническое обеспечение, включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);-математическое обеспечение, объединяющее математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования;-программное обеспечение, представляемое компьютерными программами САПР;-информационное обеспечение, состоящее из баз данных (БД), систем управления базами данных (СУБД), а также включающее другие данные, используемые при проектировании;-лингвистическое обеспечение, выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;-методическое обеспечение, включающее различные методики проектирования, иногда к МетО относят также математическое обеспечение;- организационное обеспечение, представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, регламентирующими работу проектного предприятия.+В САПР как проектируемой системе, выделяют также эргономическое и правовоеобеспечениеЭргономическое обеспечение объединяет взаимосвязанные требования, направленные на согласование психологических, психофизиологических, антропометрических характеристик и возможностей человека с техническими характеристиками средств автоматизации и параметрами рабочей среды на рабочем месте. Правовое обеспечение состоит из правовых норм, регламентирующихправоотношения при функционировании САПР, и юридический статус результатов ее функционирования. Вся совокупность используемых при проектировании данных называетсяинформационным фондом САПР. Базой данных называют упорядоченную совокупность данных, отображающих свойства объектов и их взаимосвязи в некоторой предметной области. Доступ к БД для чтения, записи и модификации данных осуществляется с помощью СУБД, а совокупность БД и СУБД называютбанком данных (БнД).Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например, по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы — ядра САПР.По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются следующие группы САПР.- САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называютмашиностроительнымиСАПР или MCAD (Mechanical CAD) системами.- САПР в областирадиоэлектроники: системы ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation).- САПР в области архитектуры и строительства.Кроме того, известно большое число специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих самостоятельную ветвь в классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т.п.По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР.САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основной процедурой проектирования является конструирование, т.е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. Поэтому к этой группе систем относится большинство САПР в области машиностроения, построенных на базе графических ядер. В настоящее время широко используются унифицированные графические ядра, применяемые более чем в одной САПР, например, это ядра Parasolid фирмы EDS Unigraphics и ACIS фирмы Intergraph..САПР на базеСУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных математических расчетах перерабатывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно встречаются в технико-экономических приложениях, например, при проектировании бизнес-планов, но имеют место также при проектировании объектов, подобных щитам управления в системах автоматики.САПР на базе конкретного прикладного пакета. Фактически это автономно используемые программно-методические комплексы, например, имитационного моделирования производственных процессов, расчета прочности по методу конечных элементов МКЭ, синтеза и анализа систем автоматического управления и т.п. Часто такие САПР относят к системам CAE. Примерами могут служить программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD.Характерными примерами комплексных САПР являются CAE/CAD/CAM-системы в машиностроении или САПР БИС. Так, САПР БИС включает в себя СУБД и подсистемы проектирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов для проверки годности изделий и пр.

11. Функциональное описание системы САПР. Функциональное описание исходит из того, что всякая система выполняет некоторые функции: просто существует, является областью обитания другойсистемы, обслуживает систему более высокого порядка, является контрольнойдля некоторого класса систем, служит средством или материалом для созданияболее сложной или совершенной системы, является Первосистемой и. т. д.Основное качество, присущее любой системе - это ее функции, соответственносистема может быть однофункциональной или многофункциональной. Взависимости от поведения системы, по воздействию на окружающую ее среду ивзаимодействию с другими системами, функции системы можно распределить вследующем порядке, по возрастанию "ранга":1. Пассивное существование, материал для других систем - наиболее простаясистема, функции которой сводятся лишь к поддержанию внутренней средысистемы на каком-либо уровне и безразличному отношению к окружающей среде.2. Обслуживание системы более высокого уровня - более сложная система,функция которой не только поддерживать собственное внутреннеефункционирование, но и работа на систему более высокого уровня.3. Противостояние другим системам или среде - еще более сложная система,функция которой - не пассивное существование или спокойная работа, авыживание, непрерывное приспособление к изменяющимся, агрессивным условиямвнешней среды.4. Поглощение других систем и среды - система, в функцию которой входит нетолько выживание, но и активное противоборство внешней среде, с последующимее захватом.5. Преобразование других систем и среды - наиболее сложная система, вфункцию которой также входит не только захват и уничтожение других систем,но и их последовательное преобразование в вещества или подсистемы, полезныеэтой системе.

Функциональное описание, как и морфологическое иерархично. Функции системы представляются двумя способами: числовым функционалом, который зависит от функций, описывающих внутренние процессы, или качественным функционалом

(типа упорядочивания лучше-хуже).Функциональное описание системы можно задать семеркой:Sf={T,x,C,Q,y,((},Где T-множество моментов времени, х - множество мгновенных значений входных воздействий, С={c: T(x} – множество допустимых входных воздействий; Q –множество состояний; y- множество значений выходных величин; Y={u:T(y}-множество выходных величин; (={T(T(T(c(Q}-переходная функция состояния;(:T(Q(y – выходное отображение; с- отрезок входного воздействия; u –

отрезок выходной величины. Такое описание системы охватывает широкий диапазон свойств. Рациональный путь создания функционального описания заключается в применении такой многоуровневой иерархии описаний, при которых описание более высокого уровня системы будет зависеть от обобщенных переменных более низшего уровня. Таким образом образуется следующая иерархия описания: эффективность (зависит от функционала эффективности, который качественно или количественно описывает деятельность системы) - процессы первого уровня (функции) - параметры первого уровня (функционалы)

- процессы второго уровня (функции) - параметры первого уровня (функционалы) -.................- процессы n-го уровня (функции) - параметры n-го уровня (функционалы). Где n-ый уровень - последний уровень,о котором имеет смысл говорить в описании системы, так как он последний, для которого имеется достаточное количество сведений.

12. Структурное описание системы САПР. САПР -- система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования. В САПР обеспечивается удобство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проблемно-ориентированных языков и наличия информационно-справочной базы.Структурными составными составляющими САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Это выделенные по некоторым признакам части САПР, обеспечивающие выполнение некоторых законченных проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов.По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.К проектирующим относятся подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, например:подсистема компоновки машины;подсистема проектирования сборочных единиц;подсистема проектирования деталей;подсистема проектирования схемы управления;подсистема технологического проектирования.К обслуживающим относятся подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например:подсистема графического отображения объектов проектирования;подсистема документирования;подсистема информационного поиска и др.В зависимости от отношения к объекту проектирования различают два вида проектирующих подсистем:объектно-ориентированные (объектные);объектно-независимые (инвариантные).К объектным подсистемам относят подсистемы, выполняющие одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависимых от конкретного объекта проектирования, например:подсистема проектирования технологических систем;подсистема моделирования динамики, проектируемой конструкции.К инвариантным подсистемам относят подсистемы, выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, например:подсистема расчетов деталей машин;подсистема расчетов режимов резания;подсистема расчета технико-экономических показателей и др.Процесс проектирования реализуется в подсистемах в виде определенной последовательности проектных процедур и операций. Проектная процедура соответствует части проектной подсистемы, в результате выполнения которой принимается некоторое проектное решение. Она состоит из элементарных проектных операции, имеет твердо установленный порядок их выполнения и направлена на достижение локальной цели в процессе проектирования. Под проектной операцией понимают условно Выделенную часть проектной процедуры или элементарное действие, совершаемое конструктором в процессе проектирования. Примерами проектных процедур могут служить процедуры разработки кинематической или компоновочной схемы станка, технологии обработки изделий и т. п., а примерами проектных операций -- расчет припусков, решение какого-либо уравнения и т. п.Структурное единство подсистем САПР обеспечивается строгой регламентацией связей между различными видами обеспечения, объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией. Различают следующие виды обеспечения:методическое обеспечение -- документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования;лингвистическое обеспечение -- языки проектирования, терминология;математическое обеспечение -- методы, математические модели, алгоритмы;программное обеспечение -- документы с текстами программ, программы на машинных носителях и эксплуатационные документы;техническое обеспечение -- устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их сочетания;информационное обеспечение -- документы, содержащие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные;организационное обеспечение -- положения и инструкции, приказы, штатное расписание и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и их взаимодействие с комплексом средств автоматизации проектирования.

13. Система. Подсистемы и модули САПР Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования[1], представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности[2][3]. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.Система автоматизированного проектирования. Наиболее популярная расшифровка. В современной технической, учебной литературе и государственных стандартах аббревиатура САПР раскрывается именно так.Система автоматизации проектных работ. Такая расшифровка точнее соответствует аббревиатуре, однако более тяжеловесна и используется реже.Система автоматического проектирования. Это неверное толкование. Понятие «автоматический» подразумевает самостоятельную работу системы без участия человека. В САПР часть функций выполняет человек, а автоматическими являются только отдельные проектные операции и процедуры. Слово «автоматизированный», по сравнению со словом «автоматический», подчёркивает участие человека в процессе.Программное средство для автоматизации проектирования. Это излишне узкое толкование. В настоящее время часто понимают САПР лишь как прикладное программное обеспечение для осуществления проектной деятельности. Однако в отечественной литературе и государственных стандартах САПР определяется как более ёмкое понятие, включающее не только программные средства.Английский эквивалентДля перевода САПР на английский язык зачастую используется аббревиатура CAD[4][5] (англ. computer-aided design), подразумевающая использование компьютерных технологий в проектировании. Однако в ГОСТ 15971-90[6] это.словосочетание приводится как стандартизированный англоязычный эквивалент термина «автоматизированное проектирование». Понятие CAD не является полным эквивалентом САПР как организационно-технической системы. Термин САПР на английский язык может также переводиться как CAD system[7][8], automated design system[9], CAE system[10].В ряде зарубежных источников устанавливается определённая соподчиненность понятий CAD, CAE, CAM. Термин CAE определяется как наиболее общее понятие, включающее любое использование компьютерных технологий в инженерной деятельности, включая CAD и CAM.[11][12][13][14]Для обозначений всего спектра различных технологий автоматизации с помощью компьютера, в том числе средств САПР, используется термин CAx (англ. computer-aided technologies).Цели создания и задачи:В рамках жизненного цикла промышленных изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;сокращения сроков проектирования;сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.Достижение этих целей обеспечивается путем:автоматизации оформления документации;информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений;использования технологий параллельного проектирования;унификации проектных решений и процессов проектирования;повторного использования проектных решений, данных и наработок;.стратегического проектирования;.замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;.повышения качества управления проектированием;применения методов вариантного проектирования и оптимизации.Структура САПР:В соответствии с ГОСТ[1][2], в структуре САПР выделяют следующие элементы:КСАП САПР — комплекс средств автоматизации проектирования САПРподсистемы САПР, как элемент структуры САПР, возникают при эксплуатации пользователями КСАП подсистем САПР.КСАП-подсистемы САПР — совокупность ПМК, ПТК и отдельных компонентов обеспечения САПР, не вошедших в программные комплексы, объединённая общей для подсистемы функцией.ПТК — программно-технические комплексыкомпоненты обеспечения ПТК САПРПМК — программно-методические комплексы компоненты обеспечения ПМК САПРкомпоненты обеспечения САПР, не вошедшие в ПМК и ПТКСовокупность КСАП различных подсистем формируют КСАП всей САПР в целом.Подсистемы.По ГОСТ 23501.101-87[2], составными структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Каждая подсистема — это выделенная по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающая выполнение некоторых функционально-законченных последовательностей проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов. По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.Обслуживающие подсистемы — объектно-независимые подсистемы, реализующие функции, общие для подсистем или САПР в целом: обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, оформление, передачу и вывод данных, сопровождение программного обеспечения и т. п., их совокупность называют системной средой (или оболочкой) САПР.Проектирующие подсистемы — объектно-ориентированные подсистемы, реализующие определенный этап проектирования или группу связанных проектных задач. В зависимости от отношения к объекту проектирования, делятся на:Объектные — выполняющие проектные процедуры и операции, непосредственно связанные с конкретным типом объектов проектирования.Инвариантные — выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, имеющие смысл для многих типов объектов проектирования.Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, схемотехнического анализа, трассировки соединений в печатных платах.Типичными обслуживающими подсистемами являются:подсистемы управления проектными данными обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПРподсистемы графического ввода-выводасистема управления базами данных (СУБД).Компоненты и обеспечениеКаждая подсистема, в свою очередь, состоит из компонентов, обеспечивающих функционирование подсистемы.Компонент выполняет определенную функцию в подсистеме и представляет собой наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый или покупной элемент САПР (программа, файл модели транзистора, графический дисплей, инструкция и т. п.).[1][2]Совокупность однотипных компонентов образует средство обеспечения САПР. Выделяют следующие виды обеспечения САПР:Техническое обеспечение (ТО) — совокупность связанных и взаимодействующих технических средств (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое оборудование, линии связи, измерительные средства).Математическое обеспечение (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы, используемые для решения задач автоматизированного проектирования. По назначению и способам реализации делят на две части:математические методы и построенные на них математические модели;формализованное описание технологии автоматизированного проектирования.Программное обеспечение (ПО). Подразделяется на общесистемное и прикладное.прикладное ПО реализует математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур. Включает пакеты прикладных программ, предназначенные для обслуживания определенных этапов проектирования или решения групп однотипных задач внутри различных этапов (модуль проектирования трубопроводов, пакет схемотехнического моделирования, геометрический решатель САПР).общесистемное ПО предназначено для управления компонентами технического обеспечения и обеспечения функционирования прикладных программ. Примером компонента общесистемного ПО является операционная система.Информационное обеспечение (ИО) — совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования. Состоит из описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, комплектующих изделий и их моделей, правил и норм проектирования. Основная часть ИО САПР — базы данных.Лингвистическое обеспечение (ЛО) — совокупность языков, используемых в САПР для представления информации о проектируемых объектах, процессе и средствах проектирования, а также для осуществления диалога "проектировщик — ЭВМ" и обмена данными между техническими средствами САПР. Включает термины, определения, правила формализации естественного языка, методы сжатия и развертывания.В лингвистическом обеспечении выделяют класс различного типа языков проектирования и моделирования (VHDL, VERILOG, UML, GPSS).Методическое обеспечение (МетО) — описание технологии функционирования САПР, методов выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов. Включает в себя теорию процессов, происходящих в проектируемых объектах, методы анализа, синтеза систем и их составных частей, различные методики проектирования. Иногда к МетО относят также МО и ЛО.Организационное обеспечение (ОО) — совокупность документов, определяющих состав проектной организации, связь между подразделениями, организационную структуру объекта и системы автоматизации, деятельность в условиях функционирования системы, форму представления результатов проектирования… В ОО входят штатные расписания, должностные инструкции, правила эксплуатации, приказы, положения и т. п.В САПР как проектируемой системе выделяют также эргономическое и правовое обеспечения.[1][3]Эргономическое обеспечение объединяет взаимосвязанные требования, направленные на согласование психологических, психофизиологических, антропометрических характеристик и возможностей человека с техническими характеристиками средств автоматизации и параметрами рабочей среды на рабочем месте.Правовое обеспечение состоит из правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании САПР, и юридический статус результатов её функционирования.Разрабатываемая подсистема, называемая «Информационно-справочная подсистема САПР конструкторско-технологического назначения. «Внешние соединители» предназначена для учета, сбора, содержания справочной информации для конструкторско-технологических целей.Цель разработки – создать информационно-справочную подсистему, которая обеспечит автоматизированный доступ и учет информации с помощью разработанной специально для этих целей базой данных (БД).Информационно-справочная система – это комплекс программ, которые будут реализовывать заданные им функции, поэтому главной задачей дипломного проекта является построение наиболее точной информации об объектах, которые будут учтены в информационную систему.Даная система будет располагаться на производстве и содержать справочную информацию об использующихся на производстве соединителях, что позволит в случае неисправности кабеля быстро подобрать нужную деталь и устранить неисправность.Создание подсистемы включает в себя ряд вопросов о типе, виде, месте установки, параметрах соединителей, поэтому описание объекта обработки справочной системы должно производиться на техническом языке, с учетом того, что персонал, работающий с данной системой, будет достаточно квалифицирован.Система должна обладать большой производительностью так как при устранении неисправностей необходимо быстрый поиск нужных запчастей.1.2 Задачи решаемые подсистемой.Даная система должна увеличить производительность или скорость модернизации, так как при появлении неисправностей или нового оборудования поможет быстро устранить неисправности или быстро создать систему управления из-за учета современных технологий монтажа и соединения производственного и технического оборудования.А значит, данная информационно-справочная подсистема должна обладать такими свойствами:Распределение соединителей по типу.Распределения по назначению.По среднему сроку службы.Возможность обновления и учета новых технологий монтажа.Обеспечение легкости работы и поиска информации.Учет имеющихся в наличии элементов.1.3 Функциональные требования к подсистеме-Подсистема должна обеспечивать следующие функциональные возможности автоматизированная система учёта внешних соединителей:добавление новых объектов в базу данных (БД);изменение характеристик объектов базы данных;удаление объектов из базы данных.информирование о появлении новых элементов и технологийПри добавлении базы данных выбор общих характеристик (наименование, код, и т.п.) объекта возлагается на оператора. Параметры учета о изменении количества и наличие микросхем на производстве оператор использующий данную подсистему не имеет право менять эти параметры вручную, так как изменение производит работник склада глее хранятся и производится заказ и выдача этих элементов.Подсистема обеспечивает обновление существующих соединителей за счёт объектно-ориентированной структуры программного комплекса – перекомпоновка без изменения базовых объектов программного комплекса.