1.2. Цели и средства автоматизации процессов проектирования

Научно-техническая революция, развивавшаяся в ХХ веке, привела к изменению в геометрической прогрессии следующих показателей развития техники [10]:

• число различных классов технических систем удваивалось в среднем через каждые 10 лет;

• сложность изделий по числу деталей и узлов возрастала в два раза через 15 лет;

• объем научно-технической информации удваивался через 8 лет;

• время создания новых изделий уменьшалось в два раза через 25 лет, одновременно сокращалось время морального старения изделий.

• в технически развитых странах с 1900 по 1960 годы производительность труда в производстве возросла в среднем на 1000% , а в сфере проектирования на 20%. В 70-х годах эти показатели составили соответственно 80% и 4%.

По этой причине были начаты работы по автоматизации проектирования. Принято выделять следующие основные цели и средства автоматизации процессов проектирования (таблица 1.1) [10].

Таблица 1.1

Цели и средства автоматизации процессов проектирования

Цели	Средства
1.Сокращение трудоемкости проектирования	Автоматизация оформления документации
	Информационная поддержка принятия решений
	Автоматизация принятия решений
	Совмещенное (параллельное) проектирование
2.Сокращение цикла «проектирование-изготовление»
	Виртуальные проектные бюро
3.Сокращение себестоимости проектирования	Использование персональных компьютеров
4.Улучшение качества проектирования	Вариантное проектирование и оптимизация
	Унификация проектных решений
	Стратегическое проектирование
5.Сокращение затрат на натурное моделирование	Математическое моделирование

Одной из основных целей создания САПР является сокращение трудоемкости проектирования. Трудоемкость измеряется чистым временем в человеко-часах, затрачиваемым на разработку и корректировку технической документации. Тем самым экономится живой труд проектировщиков, конструкторов, технологов.

Операции процесса проектирования можно разбить на два класса: рутинные (нетворческие) и творческие. К числу рутинных относятся расчеты по известным методикам, оформление технической документации, а также поиск информации, необходимой для выполнения процесса проектирования. Рутинные операции занимают не менее 70-75% от общей трудоемкости проектирования. Поэтому САПР должны обеспечить снижение трудоемкости именно этих операций за счет использования наиболее характерных свойств информационно-вычислительных систем: хранения и быстрой обработки больших массивов данных, а также быстродействующих устройств вывода текстовой и графической информации.

Автоматизация оформления документации выполняется за счет разработки чертежей и текстовых документов на ЭВМ. Например, при разработке графической документации возможна полуавтоматическая простановка размеров, штриховки, нанесения условных обозначений, построение рамки и штампа. Наличие на чертеже повторяющихся фрагментов также значительно сокращает время разработки. Наибольший эффект достигается в том случае, когда чертеж, созданный с помощью графического редактора, в дальнейшем неоднократно модифицируется, причем каждая модификация затрагивает небольшую часть чертежа, а выпускать новый чертеж приходится целиком.

Информационная поддержка и автоматизация принятия решений основана на использовании методов искусственного интеллекта, использующих в своей работе базы знаний.

Длительность цикла измеряется календарным временем от получения задания до его завершения с учетом всех ожиданий по организационно-техническим причинам. Сокращение длительности цикла “проектирование - изготовление” обеспечивается посредством средств совмещенного проектирования (concurrent engineering) и виртуальных бюро.

Совмещенное проектирование обеспечивает возможность максимального запараллеливания процессов проектирования. Каждый специалист приступает к работе над проектом, как только появляются необходимые ему исходные данные.

Виртуальное бюро (ВБ) — организационно-техническая структура, обеспечивающая совместную работу бригады специалистов, разделенных в пространстве и времени. ВБ может быть распределено в нескольких местах, которые могут находиться в различных странах и включать участников из разных временных поясов. Специалисты объединяются в ВБ с целью создания новых изделий. Члены ВБ должны быть оснащены новейшими инструментальными программными средствами, системами виртуальной реальности, средствами для проведения видеоконференций и основанной на средствах Internet Web-технологией, объектно-ориентированными средствами поиска и логического вывода.

Широкое распространение и многократное увеличение производительности персональных компьютеров позволили достичь сокращения себестоимости проектирования.

Улучшение качества проектирования достигается посредством использования вариантного проектирования и оптимизации, унификации проектных решений, стратегического проектирования.

Вариантное проектирование производится за счет использования концептуальных И/ИЛИ графов. Современные методы оптимизации позволяют находить наилучшее решение на базе входных параметров проектируемого изделия.

Унификация проектных решений производится за счет адаптированных к условиям каждого предприятия баз данных и знаний.

Стратегическое проектирование  это метод создания и ведения долгосрочных проектных программ, начинающихся с разработки базового изделия, которое затем подвергается постепенным модификациям и усовершенствованиям с целью удовлетворения текущих и учета будущих требований пользователей в течение длительного периода времени (обычно десяти лет). Стратегическое проектирование заключается в постоянном отборе и оценке концепций, прежде всего определяющих архитектуру и технологии изготовления с целью поиска решений, обеспечивающих наилучшее удовлетворение кратко- и долгосрочных требований потребителей. Основная цель – обойти коммерческие и технологические тупики в процессе быстрых изменений условий и технологий на рынке.

Под затратами на натурное моделирование понимаются затраты на проектирование и изготовление макетных образцов изделий и их узлов. Сокращение затрат на натурное моделирование может быть достигнуто за счет замены его на математическое моделирование.