Методики разработки сапр

В разделе рассматриваются последовательность проектных метапроцедур и метаопераций, их взаимозависимость и требования к применяемым методам и средствам разработки САПР.

Задачи разработки САПР. Разработка САПР является процессом многостадийным, итерационным, многоуровневым и многоаспектным [2].

Многостадийность выражается в разделении процесса разработки на внешнее и внутреннее проектирование. Целью внешнего проектирования является формирование технического задания (ТЗ) на разработку САПР на основе обследования организации и анализа ее проектной деятельности. Внутреннее проектирование реализует ТЗ на стадиях эскизного, технического и рабочего проектов, на протяжении которых формируется комплект конструкторской и программной документации.

При внешнем проектировании принимается решение, определяющее степень эффективности создаваемой САПР. Эффективность оценивается с экономических позиций и должна характеризовать те преимущества на рынке сбыта продукции, которые получатся от внедрения САПР. Для достижения этих преимуществ надо придерживаться ряда принципов в технической политике автоматизации проектирования и производства, которые должны учитываться при внешнем проектировании САПР.

От автоматизации отдельных этапов необходимо переходить к комплексной автоматизации, которая объединяет (интегрирует) системы автоматизации инженерного труда, проектирования, технологической подготовки производства, управления производством и технологическим оборудованием в единую систему CIM (Computer Integrated Manufacturing).

В большинстве случаев автоматизация внедряется на уже действующих предприятиях с имеющимся технологическим оборудованием, со сложившимися коллективами исполнителей и методикой работы. Поэтому целесообразно эволюционное внедрение автоматизации, при котором удается распределить затраты на автоматизацию на несколько лет, плавно переориентироваться на новые методики и подготовить персонал к их использованию. Интеграция и сквозная автоматизация являются одним из принципов, который необходимо учитывать при формировании ТЗ на САПР.

Наряду с инвариантными компонентами в САПР используется много прикладных специализированных программ, отражающих особенности класса объектов проектирования. Поэтому при формировании ТЗ нужно иметь сведения о классах объектов, подлежащих проектированию в будущей САПР. Определение типов и характеристик будущих объектов проектирования возможно в виде прогноза. Неудачный прогноз приводит к созданию САПР устаревших изделий или требующих затрат на модернизацию. Поэтому прогноз развития соответствующей области техники – важная процедура внешнего проектирования САПР. Обязательным принципом при разработке является соблюдение международных стандартов пользовательского и межпрограммного интерфейсов.

При внешнем проектировании должны быть оценены затраты на реализацию ТЗ и их распределение по этапам создания САПР.

Многоуровневость процесса разработки САПР выражается в разделении создаваемых описаний объекта проектирования на ряд иерархических уровней. При этом выделяются уровни проектирования и появляются два возможных стиля проектирования – нисходящий и восходящий. При разработке САПР преобладает нисходящий стиль, при котором временная последовательность формирования проектных решений начинается с системного уровня.

В задачи системного уровня входит выбор структуры всех видов обеспечения САПР и, прежде всего, технического, математического, программного, информационного и лингвистического обеспечений. На следующем уровне иерархии подсистем выбирают и (или) разрабатывают структуры основных ПМК САПР, включая выбор и разработку необходимых математических методов, алгоритмов и моделей; конкретизируют состав аппаратуры в рабочих станциях, возможна разработка специализированных аппаратных средств. Далее по иерархии уровней разрабатывают компоненты ПМК в соответствии с методологией разработки программного обеспечения тем, проводят работы по адаптации и интеграции, выбранных ПМК в составе разрабатываемой САПР.

В процессе нисходящего проектирования решения, принимаемые на предыдущих уровнях разработки, могут требовать корректировки, что определяет итерационный характер проектирования.

Многоаспектность разработки выражается в проектировании различных видов обеспечения САПР, имеющие свою существенную специфику. Их разработка выполняется отдельными группами специалистов. При этом возникают проблемы согласования решений, принимаемых по разным видам обеспечения.

Характер внешнего проектирования САПР зависит от того, создается вновь проектная организация или автоматизируется деятельность в организации со сложившейся традицией. В обоих случаях содержанием предпроектных исследований является определение проектных процедур и маршрутов проектирования изделий, выявление потоков информации между проектными подразделениями и вспомогательными службами. В ТЗ включаются также сведения о структуре проектной организации, о территориальном размещении подразделений, о числе специалистов в подразделениях, о средствах, выделяемых на создание САПР, о подготовленности персонала к работе в среде САПР и т.п.

Многоуровневость и многоаспектность разработки САПР иллюстрируются иерархической структурой САПР в виде дерева (рис. 1.1). Корнем этого дерева является вершина «САПР», а подчиненными – вершины, отражающие виды обеспечения, где МО, ПО, ИО и ЛО – соответственно математическое, информационное программное и лингвистическое обеспечения.

Иерархическая структура, порождённая вершиной «Техническое обеспечение», изображена на рис. 1.2. Компонентами этой структуры являются составляющие вычислительной сети – сеть передачи данных, которая может состоять из нескольких подсетей, объединяемых общей опорной сетью, и узлы сети, в качестве которых могут использоваться высокопроизводительная ЭВМ (MF – Mainframe), персональные ЭВМ, рабочие станции (WS) и отдельные устройства. Узлы сети порождают дальнейшее разветвление, исходящие ветви которого соответствуют альтернативе, определяемой конкретным типом ЭВМ или устройства, т.е. данными типа «фирма – семейство – модель».

Выбор различных вариантов компонентов ТО выполняется на основе данных ТЗ и множества альтернатив. Процедура выбора может быть выражена в виде правил, представленных в вербальной форме, в форме представления знаний в экспертных системах или задачей математического программирования.

Иерархическая структура «Software» показана на рис. 1.3.

Для сравнительно несложных изделий САПР обычно представлена не более чем двумя ПМК и реализуется без решения сложных проблем выбора структуры ТО и построения многофункциональной операционной среды. Тогда разработка САПР сводится к выбору или разработке составляющих ее ПМК.

В более сложных случаях для разработки САПР требуется принятие проектных решений по системному ПО, включая выбор основной операционной системы, сетевого ПО и компонентов Framework (FW). Выбор системного ПО должен быть тесно увязан с проектированием ТО. Так, выбор ЭВМ определенного типа существенно уменьшает множество альтернатив при выборе операционной системы и сетевого ПО и наоборот. Состав прикладного ПО, прежде всего, зависит от назначения САПР.

Важной задачей, решаемой на системном уровне разработки является формирование интерфейсов между ПМК. Либо операционная среда создается заново, либо приобретаются рабочие станции и комплексы распределенных вычислений определенной ориентации, для которых фирма-изготовитель гарантирует согласованность используемых ПМК. При этом в ТЗ на разработку специализированных прикладных ПМК входят требования системного окружения, характеристики ТО, описание интерфейсов и др.