3. Автоматизация проектирования пищевых производств

Проектирование н разработка конструкторской документа­ции при создании новых машин и технологического оборудо­вании, систем управления технологическим процессом занимают много времени и требуют участия большого числа инженерно- технических работников. Повышение качества, снижение матери­альных затрат, сокращение сроков проектирования и численнос­ти проектировщиков, а также повышение производительности их труда может быть достигнуто при внедрении автоматизированно­го проектирования. Под автоматизацией проектирования понима­ется такой способ проектирования, при котором все проектныс- операцнн и процедуры или часть их осуществляются взаимодей­ствием человека и ЭВМ.

Широкое применение средств вычислительной техники для вы­полнения проектных работ позволяет сократить сроки проектиро­вания и разработки конструкторской документации в 5 10 раз.

Причем системы автоматизированного проектирования позволя­ют охватить весь цикл создания новых изделий — от разработ­ки технического задания до испытания опытных образцов и даже организации серийного производства.

Системы автоматизированного проектирования позволяют не только высвободить инженерно-технических работников от вы­полнения рутинных операций, но и совместить процесс проекти­рования с математическим моделированием создаваемого объек­та, что особенно ценно на стадии проектирования. Под системой автоматизированного проектирования (САПР) понимается комп­лекс средств, взаимосвязанный с подразделениями проектной организации и выполняющий автоматизированное проектнрова- ние. Система автоматизированного проектирования является че­ловеко-машинной системой, важная роль в которой принадлежит человеку. Активное взаимодействие человека с ЭВМ в процессе проектирования является важнейшим принципом построения и эксплуатации САПР.

Стадии проектирования. Разработка системы автоматизиро­ванного проектирования включает следующие стадии: предпро- ектное исследование, техническое задание, техническое и рабо­чее проектирование.

На стадии предпроектного исследования про­водятся работы по обследованию объекта, подготовке его к авто­матизации проектирования, поиску принципов построения и структуры системы. Результатом этого этапа является техничес­кое предложение.

Техническое задание (ТЗ) представляет собой ис­ходный документ для разработки САПР н содержит полные ис­ходные данные и требования к системе. Этот документ включает такие разделы, как «Наименование и область применения:», «Основание для создания», «Характеристика объекта проектиро­вания», «Цель и назначение», «Требования к САПР», «Технико- экономнческне показатели» и др.

На стадии технического или эскизного проек­тирования осуществляются выбор, обоснование и деталь­ная проработка окончательного варианта решения. Результатом данной стадии является эскизный проект, содержащий основные сведения о структуре САПР и ее взаимосвязи е дру­гими системами, составе математического, лингвистического, тех­нического. программного и информационного обеспечения САПР. На данной стадии принимаются решения о характере матема­тических моделей и методах моделирования, составе языков программирования, характере и составе информации, видах ее носителей, составе программного обеспечения н технических средств (тип ЭВМ, внешних устройств, вид интерфейса и др.).

Стадия рабочего проектирования является за­ключительной в процессе оформления рабочего проекта н всей документации для создания САПР. В результате тщательной проработки всех схемных, технологических и конструкторских решений оформляется рабочий проект.

Впоследствии компоненты САПР изготовляют и отлаживают. По выполнении монтажа и наладки осуществляют испытание комплекса технических средств и ввод САПР в действие. Послед­нее обычно проводят после опытного функционирования и при­емочных испытаний, но результатам которых могут быть внесены необходимые изменения в проектную документацию. Активное использование ЭВМ осуществляется на стадиях технического н рабочего проектирования.

Составные части САПР Под составными функциональными частями САПР понимаются техническое, математическое, ирог-

раммное, лингвистическое, информа­ционное, организационное и методи­ческое обеспечение.

I

I

Риг 15.4 Вычислительная

есть САПР с радиальной структурой:

ItHK нейтральный вычисли­тельный комплекс: АРМ —- ан- гомптнчироплнние райочее мес- to

Техническое обеспече­ние САПР представляет собой сово­купность взаимосвязанных н взаимо­действующих технических средств (ТС). Это прежде всего ЭВМ и пери­ферийное оборудование, включая уст­ройства связи человека и ЭВМ. аппа­ратура передачи данных между удален­ными ТС и изготовления технической документации, устройства оргтехники, измерительные приборы и др.

Наиболее часто встречаются вычис­лительные сети САПР с радиальной структурой (рис. 15.4). При такой структуре удаленные терминалы, уста­новленные в проектных подразделе­ниях, — АРМы инженеров-проектиров- шиков связаны с центральным вычислительным комплексом (ЦВК), но не имеют связи между собой. Центральный вычисли­тельный комплекс организован из одной или нескольких ЭВМ высокой производительности. Автоматизированные рабочие места представляют собой комплекс, состоящий нз устройств подго­товки, ввода, отображения, документирования н хранения данных, мини- млн мнкроЭВМ.

В состав ТС входят периферийные устройства следующих назначений: внешние запоминающие устройства (ВЗУ) в виде накопителя на магнитной ленте (НМЛ) и накопителя на магнит­ном диске (НМД); устройства ввода-вывода с перфолент (УВВ/Пл) и перфокарт (УВВ/Лк); алфавитно-цифропечатаю- шее устройство (АЦПУ); пишущая машинка с блоком сопряже­ния; устройство подготовки данных на перфоленте и перфокар­тах.

В составе САПР применяются средства для машинного из­готовления конструкторской документации (машинной графики). Под машинной графикой понимают совокупность средств и при­емов. выполняющих ввод и вывод на ЭВМ информации, имеющей графическую форму без ручного преобразователя. В качестве устройств машинной графнкн применяют чертежные автоматы, дисплеи (алфавитно-цифровые и графические), кодировщики графической информации. Использование устройств машинной графики позволяет получать чертезкн в требуемой форме, зна­чительно облегчает взаимодействие человека и ЭВМ н ускоряет изготовление конструкторской документашш-

Алфавитно-цнфровые дисплеи представляют собой устройст­ва. на экране которых отображается только текстовая ннформа-

ция, состоящая из букв, цифр и специальных символов. На экране графических дисплеев отображается не только текстовая но и графическая информация в виде эскизов, чертежей и рисунков. Чертежные автоматы, или графопостроители (коорди­натографы), обеспечивают высокие точность и качество чертежей больших размеров (например, с размером поля до 2X7 м).

Работа проектировщика с САПР может осуществляться, как и в случае решения задач на ЭВМ, по двум режимам: пакетно­му и диалоговому. Пакетный режим предусматривает автомати­ческое решение задач проектирования по заранее составленным и отлаженным программам. В функции оператора-проектнровщн- ка входит лишь загрузка программ ЭВМ и съем с АЦПУ нли графопостроителя результата проектирования. Пакетный режим целесообразно применять в заранее определенных ситуациях в процессе проектирования либо при решении громоздких задач. Диалоговый режим предусматривает активное взаимодействие проектировщиков с ЭВМ в процессе проектирования. Диалого­вый режим эффективен в случае труднопредсказуемых ситуаций в процессе проектирования, когда автоматический выбор продол­жения решения затруднен.

Математическое.обеспечен не включает матема­тические объекты проектирования и их элементы, методы и алгоритмы решения задач проектирования.

Программное обеспечение (ПО) включает комп­лекс программ, процедур, правил и документов, необходимых для автоматизации проектирования и использования ЭВМ.

Лингвистическое обеспечение САПР представ­ляет собой совокупность языков, используемых в процессе раз­работки и эксплуатации САПР для обеспечения обмена инфор­мацией человека и ЭВМ. В САПР применяют в качестве языков программирования алгоритмические языки высокого уровня ПЛ/1, АДА, ФОРТРАН. АЛГОЛ-бО и машинно-ориентирован­ные языки-автокоды (языки Ассемблера).

Информационное обеспечение САПР представ­ляет собой совокупность сведений в виде базы данных, необхо­димых для проектирования. Базу данных образуют справоч­ные данные. ГОСТы, нормали, типовые проектные решения, ре­зультаты предыдущих этапов проектирования и т. п. Основой информационного обеспечения является банк данных, состоящий из базы данных и системы управления ею.

Организационное обеспечение САПР включает совокупность документов и положений, определяющих состав и функции отдельных подразделений проектной организации, фор­мы представления результатов проектирования.

Методическое обеспечение САПР представляет собой совокупность документов, отражающих состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования. В процессе проектирования проектировщик должен иметь доступ к прикладным программам и различным базам данных. К послед­ним относятся база данных модели проектируемой технической системы, база данных инженерной информации (нормативно­справочная информация), база данных архива подразделения (сведения о завершенных проектах), административная база данных управления проектом (информация справочного харак­тера о ходе проектирования).

Этапы создания САПР Для проверки модели, контроля про­ектирования н опроса автоматмзнрованные рабочие места снаб­жаются средствами отображения н манипулирования графичес­кой информацией, средствами доступа к структурам данных, средствами контроля и др. Рабочая станция САПР, которая объединяет несколько АРМов, содержит все эти технические средства (рис. 15.5).

При разработке САПР пищевых производств объектами про­ектирования являются предприятия разных подотраслей пищевой промышленности. Процесс проектирования простых объектов осуществляется в одну стадию — рабочий проект — со сводным сметным расчетом стоимости строительства. Сложные объекты характеризуются проектированием в две стадии: проект со свод­ным сметным расчетом стоимости и рабочая документация со сметами.

Созданию САПР должны предшествовать предпроек- тные исследования составных частей проектов подот­раслей пищевой промышленности. В настоящее время разработа­но техническое задание на создание в отрасли САПР предприя-

Рие 15.5. Состав технических средств рабочей станини:

УП устройство печати: ЦИК центральный вычислительный комплекс; СДПН системный диск баш данных; ПРИ процессор; АНН — алфавитно-цифровые дисплеи; />Л — графические дисплеи с устройством пводи: ГрП - графопостроитель

тий пищевой промышленности, охватывающее все этапы проекти­рования.

Технологическое проектирование выполняет­ся силами технологических отделов проектных институтов и включает следующие основные разделы: информационный поиск, пояснительная записка, технологическая схема, расчет потреб­ности в складских помещениях, компоновка технологического оборудования, установочные чертежи, разводка технологических трубопроводов, техмонтажные ведомости, схема пневмотранспор­та, разработка нестандартного оборудования, заказные специфи­кации. перечень чертежей и др.

В результате проектирования разделов КИПнА технологи­ческих процессов создаются функциональные схемы автоматиза­ции (ФСА), контроля, регулирования и сигнализации; прин­ципиальные электрические и пневматические схемы; схемы внеш­них соединений, электрических и трубных проводок, планы нх расположения и проводки; щиты автоматики; монтажно-комму- тацнонные схемы; установочные чертежи первичных преобра­зователей н исполнительных механизмов, спецификации, ведо­мости потребности в материалах.

В настоящее время разработана первая очередь САПР пред­приятий пищевой промышленности, технологические линии проек­тирования и пакеты прикладных программ сахарной, хлебопекар­ной, кондитерской, макаронной, крахмало-паточной, спиртовой и ликеро-водочной, винодельческой, масло-жировой и дрожжевой подотраслей. Например, пакет прикладных программ сахарной подотрасли решает следующие задачи: расчет потерь сахара при хранении, транспортировании и сдаче свеклы в переработ­ку; составление баланса жома и определение количества жомо- прессовон воды; расчет продуктов свеклосахарного производства, годового выпуска продукции и расхода вспомогательных материа­лов, расчет грузо- и вагонооборота и степени механизации Г1РСТ работ на свеклосахарном заводе и др.