1.2. История развития САПР

Знание истории помогает лучше понять современное состояние АПР и может стимулировать творческий подход к планированию работ в этой области.

В начале 1950-х годов в Массачусетском технологическом институте был разработан фрезерный станок, автоматически управляемый с помощью ЭВМ. Это событие положило начало эволюции станков с числовым программным управлением. Заметим, что автоматизированное производство не только не является следствием развития АПР, но даже имеет свои собственные истоки развития. Представление о проектировщике, использующем интерактивные графические средства, было сформировано Сазерлендом, одним из пионеров АПР; система SKETCHPAD была разработана им в 1963 году. Такие понятия, как «резиновая нить», поле зрения светового пера, увеличение, вращение и сегментирование изображений, родились в те же дни. В 1964 г. фирма General Motors объявила о создании системы DAC-1, в большей степени предназначенной для получения твердых копий чертежей, чем для интерактивной графики. В 1965 г. фирма Bell Telephone Laboratories заявила о создании системы с удаленными дисплеями GRAPHIK 1, применявшейся для размещения соединяющих проводников и составления и редактирования текста. Эта система явилась ранним воплощением важной идеи распределения вычислительной мощности в САПР между локальными интерактивными рабочими станциями и центральной главной ЭВМ.

В 1966 г. в отделе компонентов фирмы IBM была создана система для проектирования гибридных интегральных схем, применявшихся в ЭВМ IBM. В 1967 г. был предложен алгоритм для решения проблем, связанных с невидимыми линиями. В 1972 г. фирмой RCA была разработана система, названная GOLD и предназначенная для получения чертежей масок интегральных схем. Система могла взаимодействовать с большой ЭВМ, работающей в режиме разделения

10

времени. В первой половине 70-х годов была проделана огромная теоретическая работа и заложены основы АПР. Ускорилось развитие метода конечных элементов и разработка программ на его основе. В это же время существенные усилия были предприняты для разработки методов удаления невидимых линий и поверхностей. В 1972 г. в Рочестерском университете были созданы системы геометрического моделирования PADL.

В 1973 г. в обзоре фирмы Lockheed было показано, что машинная графика не только может применяться в процессе проектирования, но и является, кроме того, экономически эффективной. В 1975 г. Истмэн описал базу данных для АПР. Как направление АПР начала формироваться машинная графика. В 1978 г. фирма Hewlett-Packard объявила о создании терминала с растровым дисплеем на базе микропроцессора. Конец 70-х годов характеризуется быстрым превращением АПР из исследовательских попыток в экономически привлекательный, а во многих областях и незаменимый промышленный инструмент. В начале 1980-х годов АПР выглядит вполне развитым рыночным продуктом. В 1990-х годах АПР стала обычным инструментом во всех конструкторских бюро, развиваясь в сочетании с постоянным совершенствованием методов разработки. Сейчас не только промышленно развитые, но и развивающиеся страны ясно понимают, что АПР в недалеком будущем станет существенной составной частью практически всех промышленных предприятий.

1.3. Основные особенности построения САПР

САПР – человеко-машинная система. Все создаваемые с помощью ЭВМ системы проектирования являются автоматизированными. Важную роль в них играет человек – инженер, разрабатывающий проект технического средства.

В настоящее время и, по крайней мере, в ближайшие годы создание САПР

11

«не угрожает» монополии человека при принятии узловых решений в процессе проектирования. Человек должен решать в САПР, во-первых, задачи, формализация которых не достигнута, и, во-вторых, задачи, которые решаются человеком на основе эвристических способностей более эффективно, чем на современной ЭВМ. Тесное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования – один из принципов построения и эксплуатации САПР.

САПР – иерархическая система. Она реализует комплексный подход к автоматизации всех уровней проектирования. Блочно-иерархический подход к проектированию должен быть сохранен при применении САПР. Иерархия уровней проектирования отражается в структуре специализированного ПО САПР в виде иерархии подсистем.

Следует особо подчеркнуть целесообразность обеспечения комплексного характера САПР, так как АП на одном из уровней при сохранении старых форм проектирования на соседних уровнях оказывается значительно менее эффективной, чем полная автоматизация всех уровней. ТС САПР разделяются на центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места проектировщиков.

САПР - совокупность информационно согласованных подсистем, т.е. все или большинство последовательностей задач проектирования обслуживаются информационно согласованными программами. Две программы являются информационно согласованными, если все те данные, которые представляют собой объект переработки в обеих программах, входят в числовые массивы, не требующие изменений при переходе от одной программы к другой. Так, информационные связи могут проявляться в том, что результаты решения одной задачи будут исходными данными для другой задачи. Если для согласования программ требуется существенная переработка массива данных с участием человека, который добавляет недостающие параметры, вручную перекомпоновывает массив или изменяет значения отдельных параметров, то это

12

значит, что программы информационно плохо согласованы. Это ведет к существенным временным задержкам, росту числа ошибок и поэтому снижает эффективность работы САПР. Плохая информационная согласованность превращает САПР в совокупность автономных программ.

САПР – открытая и развивающаяся система. Существуют, по крайней мере, две причины, по которым САПР должна быть изменяющейся во времени системой. Во-первых, разработка столь сложного объекта, как САПР, занимает продолжительное время и экономически выгодно вводить в эксплуатацию части системы по мере их готовности. Введенный в эксплуатацию базовый вариант системы в дальнейшем расширяется. Во-вторых, постоянный прогресс ВТ и вычислительной математики приводит к появлению новых, более совершенных ММ и программ, которые должны заменять старые, менее удачные аналоги. Поэтому САПР должна быть открытой системой, т.е. обладать свойством удобства включения новых методов и средств.

САПР – специализированная система с максимальным использованием унифицированных модулей. Требования высокой эффективности и универсальности, как правило, противоречивы. Высокой эффективности САПР, выражаемой прежде всего малыми временными и материальными затратами при решении проектных задач, добиваются за счет специализации систем. Очевидно, число различных САПР при этом растет. Чтобы снизить расходы на разработку многих специализированных САПР, целесообразно строить их на основе максимального использования унифицированных составных частей. Необходимое условие унификации – поиск общих положений в моделировании, анализе и синтезе разнородных технических объектов, например, принципы построения общего и специального ПО, формирование типовых последовательностей задач и программ, организация взаимодействия инженера и ЭВМ, подходы к получению ММ проектируемых объектов и т.д.

13