Глава 4 Методика проектирования сапр

4.1. Принципы системного подхода к созданию сапр

Развитие САПР опирается на современную научно-техническую базу: средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, основанные на принципах искусственного интеллекта; новые численные методы решения инженерных задач и методы оптимизации.

Разработка САПР - сложная комплексная проблема, которая требует обеспечения методологического единства всех этапов процесса проектирования. Проводятся интенсивные исследования, направленные на теоретическое обоснование и практическую реализацию САПР. Достигнутые в этой области успехи связаны с трудами таких отечественных ученых, как Абрайтис Л.Б., Батищев Д.И., Белоцерковский О.М., Глушков В.М., Казеннов Г.Г., Моисеев Н.Н., Норенков И.П., Прохоров А.Ф., Соломенцев Ю.М. и др.

При создании САПР необходимо руководствоваться принципами системного подхода. В основе системного подхода в решении проблемы создания САПР лежит представление о ней как о едином целом, где рабочий процесс осуществляется на основе единого технического, программного и информационного обеспечения. Это позволяет сформулировать ряд принципов, которые должны быть положены в основу создания САПР.

1. САПР создается как человеко-машинная система, в которой осуществляется тесное взаимодействие человека с ЭВМ и стимулируется творческая деятельность человека.

2. САПР - иерархическая система, состоящая из информационно-согласованных подсистем (модулей) и реализующая комплексную автоматизацию всех уровней проектирования. Иерархическое построение относится не только к программному обеспечению, но и к техническим средствам САПР.

3. САПР строится как открытая и развивающаяся система, в которой предусматриваются связи с другими информационными системами и обеспечивается удобство включения новых методов и средств.

4. САПР создается как специализированная система с максимальным использованием унифицированных модулей. Необходимым условием унификации является поиск общих положений в моделировании, анализе и синтезе разнородных технических объектов.

Таким образом, в основу создания САПР положены принципы системного единства, совместимости, типизации и развития. Реализация этих принципов при создании САПР на практике представляет серьезную научно-техническую проблему, которая еще не решена в рамках общей теории систем.

4.2. Состав сапр

САПР - это сложная организационно-техническая система, которая структурно состоит из средств автоматизации проектирования и подсистем. Средства автоматизации проектирования можно сгруппировать по видам обеспечения автоматизированного проектирования (АП).

Техническое обеспечение представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения АП и объединенных в комплекс технических средств (КТС).

Математическое обеспечение (МО) объединяет математические модели ПО, методы и алгоритмы выполнения проектных процедур, используемые в АП.

Программное обеспечение объединяет программы для систем обработки данных и программную документацию, необходимую для эксплуатации программ. Программное обеспечение делится на общесистемное, базовое и прикладное (специальное), предназначенные для организации функционирования технических средств, обеспечения правильного функционирования прикладных программ и реализации МО для непосредственного выполнения проектных процедур соответственно.

Информационное обеспечение (ИО) объединяет всевозможные данные, необходимые для выполнения АП. Основной частью ИО является банк данных, состоящий из баз данных и системы управления базами данных (СУБД).

Лингвистическое обеспечение представляет собой совокупность языков, применяемых для описания процедур АП и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения - языки общения человека с ЭВМ.

Методическое обеспечение состоит из документов, характеризующих состав, правила эксплуатации и отбора средств АП.

Организационное обеспечение включает положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и взаимодействие подразделений с комплексом средств АП.

Средства АП объединяются в подсистемы САПР.

Проектирующие подсистемы ориентированы на выполнение определенных совокупностей проектных процедур. Они могут быть проектно-зависимыми (для выполнения специфических процедур для некоторого класса ПО) и проектно-независимыми (для выполнения типовых проектных процедур для широкого класса ПО).

Обслуживающие подсистемы представляют собой программно-методические комплексы (ПМК), предназначенные для обеспечения нормального функционирования проектирующих подсистем. Особое место среди обслуживающих подсистем занимает мониторная система (монитор), представляющая специализированную ОС САПР. К обслуживающим подсистемам относится также автоматизированный банк данных, подсистемы документирования, графического ввода-вывода и другие.

Для классификации САПР установлены следующие признаки (всего восемь признаков в указанном порядке):

1) тип объекта проектирования (ОП);

2) разновидность ОП;

3) сложность ОП;

4) уровень автоматизации проектирования;

5) комплексность автоматизации проектирования;

6) характер выпускаемых документов;

7) количество выпускаемых документов;

8) количество уровней в структуре технического обеспечения.

Три первых признака отражают особенности проектируемых объектов, четыре следующих определяют возможности САПР и последний признак определяет возможность технической базы.

По каждому признаку установлены классификационные группы САПР.

По признаку 1 (по типу ОП) - девять классификационных групп:

1 - САПР изделий машиностроения;

2 - САПР изделий приборостроения;

3 - САПР технологических процессов в машиностроении и приборостроении;

4 - САПР объектов строительства;

5 - САПР технологических процессов в строительстве;

6 - САПР программных изделий;

7 - САПР организационных систем;

8 и 9 - прочие (резервные).

По признаку 2 (по разновидности ОП) код определяется для САПР изделий машиностроения и приборостроения по классификаторам ЕСКД.

По признаку 3 (по сложности):

1 - САПР простых объектов (для изделий машиностроения число составных элементов до 10²);

2 - САПР объектов средней сложности (10² - 10³);

3 - САПР сложных объектов (10³ - 10⁴);

4 - САПР очень сложных объектов (10⁴ - 10⁶);

5 - САПР сверхсложных объектов (>10⁶).

По признаку 4 (по уровню автоматизации проектирования):

1 - система низкоавтоматизированного проектирования (до 25 % операций);

2 - система среднеавтоматизированного проектирования (25 - 50 % операций);

3 - система высокоавтоматизированного проектирования (свыше 50 % операций).

По признаку 5 (по комплексности АП):

1 - одноэтапная САПР (выполняет один этап проектирования из всех установленных для объекта);

2 - многоэтапная (выполняет несколько этапов);

3 - комплексная САПР (выполняет все этапы).

По признаку 6 (по характеру выпускаемых документов):

1 - САПР, выпускающие документы на бумажной ленте или листе;

2 - САПР, выпускающие документы на машинных носителях;

3 - САПР, выпускающие документы на фотоносителях;

4 - САПР комбинированные (выпускают документы на двух и более носителях);

5 - прочие.

По признаку 7 (по количеству выпускаемых документов):

1 - САПР малой производительности (до 10⁵ документов формата А4 для бумажных носителей);

2 - САПР средней производительности (10⁵ - 10⁶ документов);

3 - САПР высокой производительности (свыше 10⁶ документов).

По признаку 8 (по количеству уровней):

1 - одноуровневая (на основе средней или большой ЭВМ со штатным набором периферийных устройств);

2 - двухуровневая (на основе средней или большой ЭВМ и взаимосвязанных с ней одного или нескольких АРМ, имеющих собственную ЭВМ);

3 - трехуровневая (на основе большой ЭВМ, нескольких АРМ и периферийного программно-управляемого оборудования для централизованного обслуживания этих АРМ или на основе большой ЭВМ и группы АРМ, объединенных в вычислительную сеть).

Приведем пример кода САПР:

1.(ЕСКД).3.2.2.1.2.2. – Машиностроительная САПР для сложных объектов среднеавтоматизированного проектирования многоэтапная с выполнением документов на бумажных носителях, средней производительности, двухуровневая.