6 Специфіка інформаційного забезпечення сапр

В комплекс засобів автоматизованого проектування входить інформаційне забезпечення, яке є сукупністю документів, що описують стандартні проектні процедури, типові проектні рішення, типові елементи і комплектуючі вироби, матеріали і інші дані, а також файли і блоки даних на машинних носіях із записом вказаних документів. Головною метою створення інформаційного забезпечення САПР є розробка інформаційної системи, що дозволяє правильно і швидко вирішувати проектні задачі. Цього може бути досягнуто своєчасною видачею джерелу запиту повної і достовірної інформації для виконання певної частини проектно-конструкторського процесу.

Основні вимоги до інформаційного забезпечення САПР наступні:

1. Наявність необхідної інформації для забезпечення як автоматизованих, так і ручних процесів проектування.

2. Можливість зберігання і пошуку інформації, що представляє результат ручних і автоматизованих процесів проектування.

3. Достатній об'єм сховищ інформації. Структура системи повинна допускати можливість нарощування місткості пам'яті разом із зростанням об'єму інформації, що підлягає зберіганню. Одночасно необхідно забезпечити компактність береженої інформації і мінімальне зношування носіїв інформації.

4. Достатня швидкодія системи інформаційного забезпечення.

5. Можливість швидкого внесення змін і коректування інформації, доведення цих змін до споживача, а також отримання твердої копії документа.

При створенні інформаційного забезпечення САПР основна проблема полягає в перетворенні інформації, необхідної для виконання проектно-конструкторських робіт над певним класом об'єктів, у форму, прийнятну і найраціональнішу для машинної обробки, і висновку інформації на ЕОМ у вигляді, зручному для сприйняття людиною.

Безліч даних, які потенційно можуть використовуватися при функціонуванні САПР або служити результатом її роботи, що запам'ятовується, утворюють інформаційну базу даних (БД) системи. Типовими групами даних інформаційного забезпечення автоматизованого проектування є класифікатори і таблиці відповідності для них, науково-технічна і розрахунково-проектна (оперативна) інформація.

Інформаційна база

Інформаційна система

Інтерфейс

Проектні модулі

(програми)

Користувачі САПР(конструктори)

Мал. 3 Схема інформаційного забезпечення САПР

Інформаційне забезпечення САПР можна представити у вигляді схеми (мал. 3), з якої видно, яке місце займає база даних, і який взаємодія інформаційної системи з проектними модулями. Ця взаємодія здійснюється через спеціально організовуваний інтерфейс, який захищає проектні програмні модулі від впливу специфіки програмної реалізації інформаційної системи, підтримуючи тим самим незалежність проектних операцій від виду представлення інформації в базі даних, У функції цього інтерфейсу входить також узгодження і сполучення інформаційної системи і проектних модулів по форматах записів (інформаційний аспект), по колам і позначенням даних (змістовний аспект), і по програмних засобах, мовах програмування і т.п. (програмний аспект).

Складність розробки бази даних обумовлена тим, що формування її структури можливо тільки після розробки алгоритмів проектування. Ступінь розробки алгоритмів повинен бути доведений до машинної реалізації, оскільки структура бази даних повинна враховувати специфіку процесу автоматизованого проектування. Але для розробки пакету прикладних програм (ППП) необхідні відомості про структуру бази даних. Отже, інформаційне забезпечення і спеціальне програмне забезпечення САПР повинне створюватися паралельно.

Інформація, що використовується при проектуванні, може бути розділений на статичну і динамічну (мал. 4).

Адміністратор

бази даних

База даних

Статична інформація Динамічна інформація

Довідкові Дані Проміжні Результати

дані Т3 дані проектування

ППП1 ППП2 ... ПППi .... ПППn

П РОЕКТУВАЛЬНИК

Мал. 4. Схема інформаційних потоків в САПР

Статична інформація характеризується порівняно рідкісними змінами. До цієї інформації слід віднести дані ТЗ на проектування і довідкові дані, що мають великий об'єм. Формування, завантаження і коректування довідкових даних здійснюється виключно адміністратором бази даних, тобто системним програмістом, що формує базу даних. Адміністратор бази даних підтримує безпосередній контакт із службою нормалізації і стандартизації проектної організації. Об'єм даних ТЗ на проектований об'єкт значно менше об'єму довідкових даних, але коло, мають право вносити зміни в ТЗ, осіб повинно бути ще більш обмежений, ніж коло, мають право коректувати довідкові дані осіб.

Динамічна інформація складається з даних, накопичуваних для виконання визначених операції проектування (проміжні дані), і даних, що є результатом проектування при виконанні даних операцій (на мал. 72 проектні операції показано у вигляді прямокутників, позначених ППП1, ППП2 _..., ПППi _{..., ПППn}). Проміжні дані постійно міняються при функціонуванні САПР. Вносити зміни у варіанти проектних рішень має право тільки конструктор-виконавець і його керівник.

Інформація, що використовується при проектуванні, по виду її уявлення може бути розділена на документальну, іконографічну і фактографічну. Документальна інформація — це метаінформація. Вона є пошуковим образом документа, що знаходиться в базі даних. При необхідності може бути видана сукупність документів, що задовольняють пошуковому образу. В САПР інформація такого вигляду широко використовується для знаходження відомостей про аналоги об'єкту проектування, про патенти і авторські свідоцтва, методику проектування і розрахунків, результати випробування і т.п.

Інформація, яка міститься в зображеннях документів (креслення, фотографії і т. д.), в ідентичній формі уявлення називається іконографічною. Для її зберігання використовують спеціальні носії (мікрофіші, рулонні мікрофільми, магнітні стрічки відеозаписів і т. д.). В сучасних САПР цей вид інформації служить для зберігання великих об'ємів графічній інформації, пошук якої може здійснюватися за допомогою супроводжуючої її документальної інформації.

Основу бази даних САПР складає фактографічна інформація. Вона є числовими і буквеними довідковими даними про матеріали, ціни, комплектуючі вироби, про спроектовані в САПР об'єктах і т.п. Сюди ж відносяться дані, необхідні для виконання розрахунків: коефіцієнти, таблиці, апроксимована графічна залежність і т.д.

В даний час розрізняють два види автоматизованих інформаційних систем САПР — банки даних і інформаційно-пошукові системи (ІПС). Ці системи розрізняються видом береженої і оброблюваної інформації і інформаційною мовою, за допомогою якої здійснюється опис даних і маніпуляції з ними. Ці відмінності накладають певні обмеження на організацію інформації в системі (структури даних, формати, зв'язки, доступ і т. д.) і на програмну реалізацію.

Функціонування інформаційної системи забезпечується програмно-технічними засобами (машинна організація) і засобами немашиної організації.

Програмно-технічні засоби інформаційних систем — це, як правило, спеціальні ППП, які забезпечують накопичення (введення, зміни, модифікацію), зберігання і пошук інформації.

До засобів немашиної організації даних в інформаційних системах відносяться:

• система класифікації і кодування інформації;

• система ведення інформаційних масивів (вхідні форми і таблиці, оперативні документи на зміну інформації і т. д.);

• методичні інструментальні матеріали для "системного персоналу (служби адміністрації).

Проектування, організацію функціонування і розвиток інформаційної системи забезпечує системний персонал.

В інформаційно-пошукових системах САПР зберігається і обробляється, як правило, документальна інформація. Інформаційна мова в ІПС — це обмежена (нормований) природна мова, за допомогою якої описують зміст документальних джерел інформації (статі, книг, стандартів і т. д.) у вигляді набору понять, що відображають основний зміст документів.

В інформаційно-пошукових системах ППП не має спеціальної назви, і говорять про ППП для ІПС.

Одиницею зберігання інформації в ІПС є опис конкретного документа. Прообразами накопичуваних в системі описів документів служать деякі зовнішні первинні документи, що містять інформацію, що використовується в процесі автоматизованого проектування. Такими первинними документами можуть бути звіти по наукових і конструкторських роботах, патенти, довідники, статті, каталоги і т.д.

З погляду користувача, кожний опис документа є короткою бібліографією джерела інформації (автор, заголовок, назва джерела, рік випуску, видавництво, анотація або реферат).

Для забезпечення взаємодії користувачів і ІПС служить нормативний (фіксований) словник понять, за допомогою якого можна описувати зміст, як документів, так і запитів. Такий словник називається тезаурусом. Тезаурус є моделлю системи понять наочної області. Тому документ, записаний в пам'ять ЕОМ, окрім бібліографії, має пошукові ознаки або пошуковий образ, який складається за певними правилами за допомогою понять тезауруса. Запити до системи формулюються також за допомогою тезауруса за певними правилами. Сукупність правил перекладу з природної мови на мову системи, і тезаурус утворюють інформаційно-пошукову мову системи.

Сукупність документів в пам'яті ЕОМ утворює послідовний масив (файл). Пошук інформації в системі здійснюється шляхом порівняння понять пошукового образу документа і понять запиту. При їх повному або частковому збігу (залежно від критерію видачі) документ вважається релевантним, тобто відповідним запиту.

Але при такій послідовній організації інформації пошук і порівняння зі всіма пошуковими чинами зайняли б багато часу. Для більш ефективної організації інформації в систему вводять інверсний (пошуковий) масив, в якому кожному поняттю тезауруса поставлений у відповідність набір номерів документів, в яких це поняття зустрічається.

До функцій ППП для ІПС відносяться:

• ведення і використання інформаційно-пошукової мови;

• введення, накопичення і зміна інформації;

• підтримка інверсного масиву;

• пошук і видача інформації по запитах.

ІПС описаного вище типу називаються документальними ІПС.

Існує ІПС фактографічного типу. Вони відрізняються тим, що в них зберігання і пошук здійснюється не по набору понять, а по набору ознак яких-небудь об'єктів, тобто окрім тезауруса в системі передбачений ще і спеціальний класифікатор ознак об'єктів. ІПС фактографічного типу більш близькі по своїй організації до банків даних.

Найвищою формою організації інформаційного забезпечення великих САПР є банки даних. Вони є проблемно-орієнтованими інформаційно-довідковими системами, які забезпечують введення необхідної інформації, автономне від конкретних задач ведення і збереження інформаційних масивів, і видачу необхідної інформації по запиту користувача або програми.

В банках даних використовується інформація фактографічного вигляду. Інформаційна мова — сукупність двох мов: мови опису структури даних і мови маніпулювання даними. Пакетом прикладних програм цих інформаційних систем є система управління базами даних (СУБД), яка забезпечує роботу з інформаційною базою, організованою у вигляді структури даних. По цій наперед сформованій структурі (моделі) даних проводиться їх опис, зберігання і пошук.

В СУБД опис структури інформації прийнятий називати схемою. Залежно від рівня представлення інформації розрізняють наступні типи схем:

• концептуальний (загальне уявлення про інформаційну базу наочної області);

• зовнішній (представлення нформации з боку користувачів або задач; при великому числі задач їх уявлення можуть перетинатися); зовнішніх схем буває декілька;

• внутрішній (представлення інформації в базі даних, тобто на фізичних носіях — магнітних дисках).

Серед всіх перерахованих рівнів представлення інформації концептуальний рівень займає особливе місце. Він пов'язує зовнішній рівень з внутрішнім і забезпечує їх відносну незалежність, тобто можливість зміни зовнішньої схеми при незмінній внутрішній і навпаки. Роль концептуального рівня полягає, перш за все, в тому, що на ньому відображається та частина загальної інформаційної бази, яка повинна бути представлений у вигляді бази даних. Концептуальний рівень забезпечує незалежність СУБД від конкретного виду ЕОМ. Формалізований опис інформаційної бази на концептуальному рівні, як правило, здійснюється в термінах конкретної СУБД.

Але на початковому етапі проектування інформаційної бази ще невідомо, яка СУБД задовольняє вимогам створюваного банку даних. Тому вводиться додатковий рівень, на якому можна було б задати опис наочної області, не торкаючись питань реалізації, тобто використовування конкретної СУБД. Його називають інформаційно-логічним (инфологічним). Загальна схема відображення рівнів інформації представлена на мал. 5.

В рамках конкретної СУБД

Інформаційне Інформаційна Концептуальна Внутрішня

простір модель модель модель

Зовнішня Зовнішня

модель 1 модель 2 . . . . . .

Мал. 5 Схема відображення рівнів інформації при

проектуванні банків даних

Інформаційно-логічна модель визначає інформаційні потреби проектованої системи і характеристики інформаційної бази.

СУБД виконує наступні основні функції:

• визначення баз даних (тобто опис концептуального, зовнішнього і внутрішнього рівнів схем);

• запис даних в базу;

• організацію зберігання даних (зміна, доповнення, реорганізація даних);

• представлення доступу до даних (пошук і видача даних).

Додаткові функції (діалог, розрахований на багато користувачі режим і т. д.) можуть бути реалізований у вигляді пакетів програм оточення СУБД.

Для визначення даних і доступу до них в СУБД є мовні засоби (спеціальні мови). Так, визначення даних (опис концептуальної, внутрішньої і зовнішньої структур) забезпечується за допомогою мови визначення даних. Функції доступу до даних реалізуються за допомогою мови маніпулювання даними і мови запитів.

По типу підтримуваних структур розрізняють наступні види СУБД: ієрархічний, мережний і реляційний.

13