книги / Основы построения САПР и АСТПП

—унификация методов, языков взаимодействия, математи­ ческого и программного обеспечения, технических средств и т. д.;

—объединение с САПР для построения интегрированных компьютеризованных производств;

—непрерывная модификация с учетом развития програм­ мных и вычислительных средств.

§6.2. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ АСТПЛ

Технологическая подготовка производства ведется согласно стандартам ЕСТПП. Эти стандарты предъявляют к технологи­ ческой подготовке производства ряд общих требований:

1) должны применяться современные методы организации и управления, включая системно-структурный анализ и моделиро­ вание процессов, экономико-математические методы;

2)должны использоваться рациональные параметрические и типоразмерные ряды изделий производства и средств технологи­ ческого оснащения;

3)разработка, оформление и обращение документации при ТПП должны проводиться в соответствии с требованиями стан­ дартов унифицированных систем документации, в том числе

Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и Еди­ ной системы технологической документации (ЕСТД);

4) должна быть ориентация на оптимальный для конкретных условий уровень механизации и автоматизации процесса сбора, подготовки, обработки, передачи, представления и размножения информации.

Данные требования являются обобщением требований, сфор­ мулированных в § 6.1.

Для удобства разработки и внедрения процесс создания АСТПП принято разделять на три этапа согласно ЕСТПП:

1)выделение основных функций технологической подготовки производства;

2)определение задач каждой функции;

3)определение подзадач в каждой задаче.

Перечень и содержание задач устанавливаются отраслевыми стандартами (на уровне отрасли) и стандартами предприятия (на уровне предприятия).

Автоматизированная система ТПП при своем построении со­ держит подсистемы общего назначения и подсистемы специаль­ ного назначения. Подсистемы первого типа предназначены для реализации функций, решаемых на ЭВМ (информационный поиск, кодирование, контроль, преобразование информации, формиро­ вание исходных данных для автоматизированных систем управ­ ления, оформление технической документации). Подсистемы второго типа выполняют функции технологического проектиро­ вания, конечная цель которого — получение технологической до­

161

кументации. Структурными элементами подсистем второго типа являются модули-программы.

Последовательность разработки АСТПП. Существует три ос­ новные стадии разработки автоматизированных систем техноло­

предъявляемые к проектируемой АСТПП, исходя из условий функционирования и возможностей их реализации на основе достижений науки и техники, сырьевой базы, финансирования, людских резервов, ограничений во времени.

Также обосновываются критерии оценки эффективности сис­ темы и определяются ограничения на ее технические характери­ стики. Результатом этой стадии является выработка ТЗ — исход­ ного документа для выполнения разработки автоматизированных систем технологической подготовки производства. Техническое задание содержит технические, организационные и экономиче­ ские положения, которые должны быть реализованы в системе, а также требования к технико-экономическим показателям сис­ темы.

С т а д и я р а з р а б о т к и т е х н и ч е с к о г о п р о е к т а . На этой стадии происходит следующее: определение структуры и функциональных связей системы, установление функций всех подсистем, составляющих систему; разработка методов решения задач в системе; установление структуры и содержания банка данных (информационной системы); разработка основных поло­ жений о составе, структуре и связях математического и програм­ много обеспечения системы; разработка основных положений по организации технологического проектирования в системе; разра­ ботка основных положений по взаимосвязи подсистем; выбор технических средств и разработка структуры технического комп­ лекса системы; установление видов технической документации, выдаваемой системой, и методов ее получения; предварительное определение экономической эффективности от внедрения систе­ мы. Технический проект дает полное и окончательное представ­ ление об устройстве АСТПП, включая все необходимые данные для разработки рабочей документации.

С т а д и я р а з р а б о т к и р а б о ч е г о п р о е к т а . На этой стадии производятся следующие работы: определяется последо­ вательность разработки подсистем и сроки их выполнения; фор­ мируется информационное обеспечение системы, кодируется и записывается на машинные носители неизменяемая информация; разрабатывается алгоритмическое и программное математиче­ ское обеспечение, записывается на машинные носители; разраба­ тываются инструкции, руководства и другая документация для внедрения и промышленной эксплуатации системы; отладка и корректировка программ технологического проектирования и

162

конструирования; пробное проектирование технологических процессов изготовления ИЭТ.

Внедрение АСТПП производится поэтапно, т. е. в определен­ ной последовательности, согласно потребности предприятия и готовности этапов.

Выбор технических средств АСТПП. Выбор технических средств для сбора, передачи и обработки информации в АСТПП должен производиться на основе требований к системе. Функцио­ нирование АСТПП в целом, как и ее подсистем, возможно при наличии следующих технических средств:

— универсальных ЭВМ типа ЕС-1035, 1045, 1055, 1065, «Эль­ брус», «Эльбрус-1» с максимальным набором периферийных устройств (рис. 6.7), работающих в основном в качестве ЦВК и обеспечивающих решение крупных вычислительных, логических и геометрических задач, встречающихся при технологическом проектировании;

—автокодировщиков, предназначенных для преобразования исходной информации в текстовой и графической форме в удоб­ ную для ввода в ЭВМ форму;

—печатающих устройств типа АЦПУ для вывода исходящей информации в форме текстов и таблиц;

—чертежных автоматов рулонного и планшетного типа для подготовки конструкторской документации в виде чертежей, эскизов, схем, графиков;

163

— алфативно-цифровых и графических цветных дисплеев, предназначенных для визуального наблюдения за результатами проектирования на промежуточных этапах и для работы в ин­ терактивном режиме;

—аппаратуры связи, предназначенной для сбора и передачи информации во всех ее формах внутри автоматизированной сис­ темы технологической подготовки производства и вне ее;

—аппаратуры размножения технической документации.

В настоящее время в АСТПП получили широкое распростра­ нение локальные сети ЭВМ, их структура показана на рис. 6.7. Интерактивно-графические станции формируют индивидуальные рабочие места. В качестве базовых ЭВМ для интерактивно-гра­ фических станций выбирают «Электроника 100/25», «Электрони­ ка 79», «Электроника 82», «Электроника 85», СМ-4, СМ-1420. Конечными станциями пользователей могут служить ЕС-1840, ДВК-2, ДВК-2М, ДВК-3, ДВК-4. Основные характеристики пе­ речисленных ЭВМ даны в прил. 1.

Принципы построения АСТПП. Анализируя структуру АСТПП (см. рис. 6.1), можно отметить, что она включает три системы: автоматизированную систему управления производст­ вом, САПР и автоматизированную систему управления техноло­ гическим процессом. На предприятиях, как правило, развивают­ ся все три системы. Особое значение приобретают связи между ними, образование общей структуры, позволяющей комплексно управлять производством и подразумевающей объединение как процессов проектирования ИЭТ и технологий их изготовления, так и экономико-организационных мероприятий, обеспечиваю­ щих выпуск готовой продукции. Построение АСТПП данного вида должно отвечать шести основным принципам: композиции, единства, открытости, максимальной универсальности, информа­ ционного единства и инвариантности.

Пр и н ц и п к о м п о з и ц и и состоит в том, что АСТПП созда­ ется на базе уже существующих подсистем, например на основе хорошо разработанных САПР и систем подготовки информации для станков с ЧПУ. В этом случае экономятся средства и сокра­

создания, функционирования и развития АСТПП целостность системы должна быть обеспечена связями между отдельными частями и подсистемами. В настоящее время интенсивно разви­ ваются подсистемы АСТПП, связанные с управлением и проек­ тированием ТПП. В их состав входят ««Оперативное управление технологической подготовкой производства» и «Управление ин­ струментальной подготовкой производства».

В первой подсистеме предусматривается решение задач перс­ пективного планирования и оперативного управления технологн-

164

ческой подготовкой производства в процессе освоения новых ИЭТ, управления внедрением новой техники, комплексом работ по реализации изменений конструкторской документации основ­ ного производства, научно-исследовательскими и опытными раз­ работками.

С помощью второй подсистемы решаются задачи расчета по­ требности предприятий в оснастке на год, квартал, месяц; пла­ нирования и управления процессом изготовления оснастки; пла­ нирования и управления процессом приобретения покупных ком­ плектующих изделий оснастки; управления процессами хранения и ремонта. Подсистема «Организация технологического проек­ тирования» (ГОСТ 22770—77) отвечает: за отработку и анализ изделий электронной техники на технологичность; проектирова­ ние перспективных технологических процессов, элементов произ­ водственной системы (определение состава технологического оборудования по видам производства, формирование производ­ ственных подразделений, определение специализации рабочих мест), рабочих технологических процессов.

Подсистемы АСТПП, отвечающие за определенный класс за­ дач, называются объектно-ориентированными. Существуют подсистемы, отвечающие за информационное обеспечение и до­ кументирование, взаимосвязь подсистем и т. д.,— это инвариант­ ные подсистемы.

Функционирование перечисленных подсистем базируется на средствах обеспечения, состоящих из компонентов методическо­ го, программного, технического, информационного и организаци­ онного обеспечения (см. гл. 1, 2, 4).

П р и н ц и п о т к р ы т о с т и требует, чтобы АСТПП создава­ лась и функционировала как развивающаяся система и позволя­ ла расширять и совершенствовать свои компоненты и подсисте­ мы. Это обусловливается сложностью и многообразием произ­ водственных структур существующих предприятий, что, в свою очередь, приводит к многообразию структур составных частей АСТПП. Например, САПР технологических процессов произ­ водства ИЭТ может разделяться на САПР технологических про­ цессов заготовительного, обрабатывающего компаундного, сва­ рочного, сборочно-монтажного, производства печатных плат, пластмасс и других производств. Система автоматизированного проектирования технологического процесса обрабатывающего производства состоит из САПР технологических процессов ме­ ханической, холодноштамповочной, деревообрабатывающей, термической обработок и гальванопокрытий. В свою очередь, САПР технологического процесса производства печатных плат можно расчленить на подсистемы следующих уровней в соответ­

ствии с классификационной группировкой объектов обработки, например однослойные печатные платы, двухслойные печатные

платы и т. д.

165

П р и н ц и п м а к с и м а л ь н о й у н и в е р с а л ь н о с т и предопределяет создание автоматизированных систем широкого назначения, решающих во взаимосвязи различные задачи ТПП. Реализация этих задач предусматривает: сопровождение про­ цессов непосредственного проектирования организацией управ­ ления ТПП; одноразовый ввод исходных данных с последующим решением на их основе всей совокупности проектно-технологиче­ ских задач ТПП и задач формирования информации для под­ систем автоматизированных систем управления производством; создание интерфейсных программ и подсистем, обеспечивающих возможность взаимодействия функциональных подсистем АСТПП друг с другом, а также с подсистемами АСУП, АСУТП, САПР ИЭТ основного производства. Кроме вопросов техническо­ го, информационного, математического, программного обеспече­ ния очень важной является проработка организационных аспек­ тов внедрения, пуска и сопровождения техническим персоналом

тривает унификацию информационных массивов, систем кодиро­ вания, а также входного и внутреннего языка описания деталей и сборочных единиц внутри АСТПП. Информационное обеспече­ ние (см. гл. 4) интегрированной АСТПП является центральным связующим звеном между составляющими системы. В услови­ ях автоматизации и интеграции резко возрастает роль банка данных (БнД), который должен стать функционально-организа­ ционным элементом системы, осуществляющим централизован­ ное информационное обеспечение коллектива пользователей и решаемых в системе комплекса прикладных задач. Банк данных АСТПП представляет собой иерархический, распределенный по подсистемам набор информационно взаимосвязанных данных. При этом банк данных АСТПП подразделяется на БнД уровня САПР и БнД уровня АСУ. Банк данных АСТПП уровня САПР строится на основе требований ГОСТ ЕСТПП (ГОСТ 14.413—80), Единой системы классификации и кодирования технико-экономи­ ческой информации (ЕСКК ТЭИ), а также в соответствии с ЕСКД и ЕСТД.

Банк данных включает: постоянную часть конструкторской документации технологической оснастки, элементы типовых тех­ нологических процессов; типоразмеры различного вида инстру­ мента и т. д. Указанный БнД служит ядром информационно-по исковой системы технологического назначения.

Банк данных АСТПП уровня АСУ предназначен для таких подсистем, как «Управление технологической подготовкой про­ изводства», «Управление инструментальной подготовкой произ­ водства», «Разработка сводных технологических ведомостей», «Материально-техническое обеспечение», «Оперативное кален­ дарное планирование» и «Технико-экономические показатели».

166

На базе этих подсистем реализуется информационно-справочная подсистема, позволяющая получать сведения о применяемости деталей в изделиях основного производства, материалов, оснаст­ ки, для разработки нормативной документации по технологиче­ ской подготовке. Формализация правил проектирования техно­ логических процессов, унификация конструкторских схем оснаст­ ки, деталей оснастки с последующим оформлением стандартов в области проектирования ТПП.

П р и н ц и п и н в а р и а н т н о с т и предопределяет, что раз­ рабатываемые подсистемы АСТПП, с точки зрения их внедрения на других предприятиях, должны быть универсальными или ти­ повыми.

Основные средства для достижения принципа инвариантно­ сти на уровне САПР (см. гл. 3) — универсальные математичес­ кие модели определенных проблемных областей технологии про­ изводства ИЭТ. На основе этих ММ реализуются универсальные или специальные программные модули. Наличие достаточного количества универсальных и специальных программных моду­ лей, пакетов прикладных программ, формируемых на основе ти­ повых проектных решений, обеспечивает законченность решения задач АСТПП на уровне системы в целом, позволяет создавать новые подсистемы из небольшого числа модулей,

§6.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

ИМАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСТПП

Любая автоматизированная система, в том числе АСТПП, включает системное программное обеспечение, прикладное про­ граммное обеспечение и технические средства. Системное и при­ кладное программные обеспечения образуют математическое обеспечение (МО) АСТПП, структура которого в целом повторяет структуру МО САПР. Основное отличие МО АСТПП от МО САПР заключается в информационном обеспечении. Техни­ ческие средства АСТПП менее отличаются от ТС САПР, за ис­ ключением некоторых особенностей применения ТС.

Технические средства. Технические средства автоматизиро­ ванных систем базируются на всех видах вычислительной техни­ ки. Персональные компьютеры используются для организации автоматизированных рабочих мест и интерактивно-графических систем, микро- и мини-ЭВМ — для организации автоматизиро­ ванных рабочих мест с мультидоступом, средние и мощные ЭВМ — для образования ЦВК. Краткий перечень ЭВМ и их ха­ рактеристики приведены в прил. 2.

Основным требованием к любым вычислительным средствам, используемым в АСТПП, является программная совместимость. Этому требованию удовлетворяют ЭВМ серии ЕС. Эти ЭВМ чаще всего образуют центральный вычислительный комплекс

167

при организации двухили трехуровневых технических средств АСТПП (см. рис. 6.7). Вычислительные машины любого типа имеют одинаковую структуру, поэтому, зная устройство, напри­ мер ЕС ЭВМ, можно иметь представление о других ЭВМ. Разбе­ рем подробнее структуру ЕС ЭВМ.

Процессор

адреса

Рис. 6.8. Структура построения ЭВМ серии ЕС

Кодирование информации в ЕС ЭВМ основано на использо­ вании восьмиразрядной двоичной кодовой единицы, называемой байтом. Байт может представлять символ (букву, цифру, знак операции и т. п.) или две десятичные цифры четырехразрядным двоичным кодом. Слово может представляться следующим коли­ чеством двоичных разрядов: 16 (2 байт, т. е. половина слова), 32 (одинарная или нормальная точность, 4 байт), 64 (двойная точность, 8 байт).

ВЕС ЭВМ предусмотрены операции с плавающей запятой,

сфиксированной запятой, с полями переменной длины (до 256 байт), управляющие и логические. В структуре ЭВМ заложены

возможности использования их в автоматизированных системах проектирования и управления.

Основные структурные элементы ЭВМ серии ЕС следующие (рис. 6.8):

— процессор;

168

—система ввода—вывода или периферийные процессоры, осу­ ществляющие программно обмен данными между ООП и внеш­ ними устройствами. Селекторный канал позволяет вести обмен данными с ООП только одному устройству, мультиплексный ка­ нал содержит до 256 одновременно работающих подканалов. Каналы реализуют набор операций, специфичных для процедур ввода—вывода — пересылку массивов данных, различную груп­ пировку данных, контроль работы внешних устройств, управле­ ние их режимом;

—внешние устройства связаны с каналами с помощью стандартных устройств ввода—вывода (интерфейсов). Стан­ дартный интерфейс представляет собой 34-проводниковое соеди­ нение, имеющее девять входных и девять выходных линий для передачи данных, устройства контроля четности кодов и управ­ ляющие линии для идентификации адресной и управляющей ин­ формации и организации диалогов между каналами и внешни­

ми устройствами;

— устройство управления (УУ) и система прерывания про­ грамм (СПП) управляют работой ЭВМ, дискретно отдавая при­ оритет тому или иному устройству.

П р о ц е с с о р выполняет функции по накоплению и пере­ работке данных, включает арифметическо-логическое устройство (АЛУ), устройство управления и оперативную память, состоя­ щую из основной оперативной памяти (ООП), регистров общего назначения (РОН) и регистров с плавающей запятой (РПЗ).

С и с т е м а в в о д а - в ы в о д а позволяет устанавливать очередность при отборе данных от внешних устройств, осущест­ влять взаимодействие каналов двух ЭВМ, стыковку ЭВМ с внеш­ ними устройствами, организовывать мультипрограммные рабо­

на магнитных лентах, дисках и барабанах, на СБИС; устройства ввода и вывода с перфокарт и перфолент; алфавитно-цифровые печатающие устройства; устройства отображения графической информации на графические станции (графический дисплей), координатографы, рулонные графопостроители; устройства ото­ бражения алфавитно-цифровой информации на экране (дисп­ леи) ; средства сопряжения ЭВМ с линиями телеграфно-телефон­ ной связи.

Ус т р о й с т в о у п р а в л е н и я формирует управляющие сигналы в соответствии с ходом выполняемой команды и управ­ ляет всем ходом вычислительного процесса.

Данная серия ЭВМ по своим возможностям позволяет решить все основные задачи АСТПП, но выполнение ряда процессов ос­ тается за оператором-техником. К ним относятся: кодирование исходной информации для технологического проектирования;

управление системой диспетчеризации; наблюдение за процес­ сом обработки данных; оценка промежуточных результатов; принятие принципиальных решений; внесение поправок.

На основе ЕС ЭВМ можно строить сети (см. рис. 6.7), кото­ рые повышают общую производительность системы и возмож­ ность варьирования вычислительными ресурсами, надежность системы; сочетают требования централизованной обработки дан-

Программнов обеспечение

средств многими абонентами; позволяют использовать возмож­ ность постепенного наращивания системы и привлечения новых абонентов и автономных ранее электронных вычислительных машин.

Программное обеспечение ЭВМ. Важная часть МО ЕС ЭВМ— программное обеспечение, позволяющее применять машину для

граммы, трансляторы с автокода, алгоритмических языков Ассем­ блер, АЛГОЛ, ФОРТРАН, КОБОЛ, ПЛ-1, РПГ (язык генерации программ отчетов), СИ, стандартные вспомогательные програм­ мы (редактирование связей между различными частями про­ граммы, редактирование ввода — вывода, сортировка данных, перепись данных с одного носителя на другой и т. д.).

Управляющие программы осуществляют распределение па­

170