Глава 6 Информационное обеспечение

6.1. Информационная структура процесса проектирования

Обобщенно процесс проектирования с информационной точки зрения можно представить в виде последовательности определенных этапов:

1) восприятие исходной информации, содержащейся в задании на проектирование;

2) выработка стратегии проектирования;

3) формирование запроса и поиск информации;

4) восприятие информации;

5) обработка и отображение информации;

6) анализ и выбор вариантов;

7) документирование результатов.

Рассмотренную совокупность этапов процесса проектирования можно отобразить в виде информационной структуры (рис. 6.1.), выделив человеку творческие функции и возложив выполнение формализуемых информационных процессов на комплекс технических средств хранения, передачи, обработки и выдачи различных видов информации.

На вход этой системы поступает информация, содержащаяся в ТЗ, а выходом является проектно-конструкторская документация.

Информация, содержащаяся в ТЗ на разработку и предназначенная для количественного и качественного описания характеристик будущей ТС, представляет собой переменную информацию. На основе этой информации проектировщик (П) определяет стратегию проектирования и формирует запрос для поиска информации, необходимой для проектирования. Для этой цели в САПР существует массив постоянной информации (сведения, накапливаемые в системе за сравнительно длительный промежуток времени), содержащийся в информационной подсистеме (ИП). В состав информационного фонда входят сведения о мировом научно-техническом уровне (МНТУ), представляющие информацию о перспективных ТС и их функциональных элементах, включая описания патентов и изобретений. Кроме того, хранятся методики проектирования (МП), представляющие собой формализованный коллективный опыт специалистов в данной области, руководящие и справочные документы (РСД), включающие ГОСТы, ОСТы, нормали, требования ЕСКД и т.п. В ИП имеется архив, представляющий хранилище накопленного опыта в виде данных о предыдущих разработках.

Для детализации модели будущей ТС на основе реализации итеративных циклов синтез-анализ, а также для отображения результатов проектирования служит подсистема обработки и отображения информации (ПООИ), которая состоит из средств обработки информации (СОИ) и устройств отображения информации (УОИ). Именно при взаимодействии с этой подсистемой проектировщик реализует свои творческие способности.

Подсистема документирования (ПД) предназначена для преобразования информации, полученной в ПООИ, и представления ее в виде законченной документации. Проектно-конструкторская документация (ПКД) является основным результатом функционирования системы проектирования и формируется с помощью средств документирования и размножения информации (СДРИ).

Подсистема исследования моделей и образцов (ПИМО) - предназначена для осуществления обратной связи, позволяющей установить степень соответствия между проектом и опытным образцом (или моделью). Эта задача решается с помощью как математических экспериментов, так и физических (натурных испытаний).

6.2. Основы построения информационно-вычислительных систем

Проектирование с информационной точки зрения - это связанная совокупность процессов преобразования одних данных в другие. Как отмечалось выше, для реализации процесса проектирования в САПР необходима исходная постоянная и переменная (сведения из ТЗ) информация.

Постоянная информация составляет информационный фонд (ИФ) САПР - совокупность данных, используемых всеми компонентами САПР.

Информационное обеспечение САПР - это совокупность ИФ и средств его ведения. В состав ИФ, помимо отмеченных на рис. 6.1 сведений о мировом научно-техническом уровне разработок, нормативно-справочной проектной документации, методик проектирования и текущей проектной документации, входят программные модули, хранящиеся в виде символических или объектных текстов. Они имеют фиксированные размеры и взаимосвязи и формируются на этапе создания информационного фонда САПР. Потребителями их являются мониторы различных подсистем САПР. В ИФ содержатся также исходные и результирующие данные, необходимые для выполнения программных модулей в процессе преобразования входной информации в выходную. Этот тип данных часто меняется в процессе проектирования.

Проблема организации ИФ сводится к выбору способов его ведения и управления массивами данных. Различают следующие способы ведения ИФ:

1) использование файловой системы;

2) построение библиотек;

3) использование банков данных (БНД);

4) создание информационных программ-адаптеров.

Первый и второй способы широко применяются в организации информационного обеспечения вычислительных систем. В приложении к САПР они могут использоваться при хранении программных модулей в символических и объектных кодах, диалоговых сценариев процесса проектирования, текстовых документов, а также при вводе крупных массивов исходных данных. Однако эти способы малопригодны для обеспечения быстрого доступа к данным, хранения меняющихся данных, ведения текущей проектной документации, организации взаимодействия между разноязыкими модулями.

Для организации гибкой информационной системы для САПР конструктора-машиностроителя перспективно сочетание третьего и четвертого способов ведения ИФ. Использование БНД позволяет централизовать ИФ, производить структурирование данных в форме, удобной для проектировщика, обеспечивать оперативный поиск информационно-справочной и проектной документации, упрощать организацию межмодульного интерфейса путем унификации промежуточных данных.

БНД состоит из баз данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД). Различные типы данных компонуются в базы и структурируются. Типы БНД и их взаимодействие с прикладными программами с использованием унификации промежуточных данных будет рассмотрено ниже.

В крупных САПР, ориентированных на комплексное проектирование сложных объектов, информационное обеспечение организуется в виде автоматизированных БНД, которые представляют собой системы технических, информационных, математических, программных, языковых и организационных средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного использования данных. Часть функций БНД реализуется программно-техническими средствами, а другая часть - техническим персоналом.

Способ ведения ИФ с использованием информационных программ-адаптеров позволяет решить проблему межмодульного интерфейса. Особенность его заключается в унификации промежуточных данных с помощью единого процессора путем построения специальных программ, в результате чего крупные программные комплексы строятся из готовых модулей.

Создание САПР, ориентированных на проектно-конструкторские задачи, потребовало нового подхода к созданию информационно-вычислительных систем (ИВС). Спецификой данного класса задач является наличие неполной входной информации, что приводит к необходимости создания специальной информационно-справочной системы и обеспечения ее взаимодействия как с человеком, так и с пакетами программ проектирования. ИВС САПР отличается от традиционных ИВС наличием развитых средств машинной графики и графического взаимодействия, причем все эти средства объединяются в подсистемы, называемые подсистемами графического обеспечения (ПГО). Функционально в ИВС САПР можно также выделить центральную подсистему обработки информации (ЦПОИ) и информационно-поисковую подсистему (ИПС), которая обеспечивает обмен информацией между БНД и ЦПОИ (рис.6.2). ЦПОИ строится по модульному принципу, причем в качестве модулей используются специализированные процессоры и ЭВМ.