ТКП - Тема 1

Синтез – створення опису проекту (створення проекту).

Аналіз – визначення властивостей і дослідження працездатності об'єкту по його опису.

Одноваріантний аналіз – визначення значень вихідних параметрів по заданих внутрішніх і зовнішніх параметрах.

Багатоваріантний аналіз - дослідження властивостей об'єкту в деякій області простору внутрішніх параметрів (багатократне виконання одноваріантного аналізу).

Процедури синтезу – структурна і параметрична. Структурний синтез – визначення структури об'єкту.

Параметричний синтез – визначення числових параметрів елементів при заданих структурі і умовах працездатності (вихідних параметрів).

Під структурою технічної системи (ТС) розуміють сукупність впорядкованих і взаємообумовлених, стійких зв'язків елементів технічної системи (об'єкту), що забезпечують його цілісність і функціонування. Таким чином, структура є діалектичною єдністю протилежних сторін – розчленованої і цілісності.

Цілісність визначає ті властивості і закономірності функціонування ТЕ в цілому, які відсутні у його окремих елементів і окремо взятих зв'язків.

Цілісність характеризує велику значущість внутрішніх зв'язків в порівнянні із зовнішніми і виділяє об'єкт як окрему систему.

Розчленована характеризується трьома складовими:

якісною специфікою елементів, кількістю елементів, взаємним розташуванням в просторі.

Структура електромеханічних пристроїв (електричних машин, трансформаторів, електроапаратури) – гетерогенна, оскільки в них входять елементи різної природи. Це зумовлює і багатовимірність простору цих пристроїв.

Можливі різні способи розчленовування (декомпозиції) цих об'єктів, але кожен спосіб декомпозиції виділяє різне число елементів і видів взаємозв'язків. Тому і завдання способу декомпозиції вже зумовлює відповідну структуру об'єкту або системи. Таким чином, можна сказати, що метою структурного синтезу є знаходження структури, тобто переліку типів і кількості елементів об'єкту і способів зв'язку їх між собою у складі об'єкту (системи).

Проектування починається з синтезу початкового варіанту структури об'єкту. Потім для його оцінки створюється Мм. Після вибору початкових значень параметрів виконується аналіз варіанту і його оцінка. Якщо він задовільний, то ухвалюється одержане проектне рішення, і формуються ТЗ на проектування елементів даного рівня (тобто систем наступного рівня) і т.д. Цей процес представлений схемою на рис.1.4.

Мал. 1.4 – Схема процесу проектування.

При виконанні проектування послідовність етапів або проектних процедур називають маршрутом проектування (МП). МП будується відповідно до логічної схеми проектування (ЛСП) і може відображатися відповідною блок-схемою.

Режими проектування в САПР класифікуються по характеру і ступені участі людини і використання ЕОМ при виконанні відповідного МП.

1.Автоматичний режим – виконання маршруту без участі людини.

2.Ручний режим (неавтоматизований) – частково автоматизований, якщо частина процедур в МП виконується уручну, а частина з використанням ЕОМ.

3.Діалоговий режим (інтерактивний) – всі процедури виконує ЕОМ, а людина бере участь в оперативній оцінці результатів ПП і ПО, у виборі ходу проектування.

Для реалізації системного підходу в САПР необхідно, щоб ці системи

були відповідним чином влаштовані і організовані. Тому розробка САПР виконується відповідно до комплексу системних принципів.

1.6Принципи організації САПР

Розробка і впровадження САПР вимагає рішення широкого круга проблем – створення і виробництва всіх видів забезпечення, це складне завдання, що вимагає значних витрат, технічних засобів і праці, але ці витрати окупаються. У фірмі «Боїнг» САПР скоротила час проектування літака в 2-3 рази, ТПП – в 3-5 разів, вартість розробки літака на 50%.

Застосування АП – дозволяє широко поширювати в ПКР організаціях прогресивні і економічні методи проектування, довідкову і нормативну документацію.

1.6.1 Основна мета САПР

- підвищення ефективності, як самого процесу проектування, так і виробу. САПР повинні розроблятися для тих завдань проектування, які неможливо вирішувати або добре вирішувати без САПР.

1.6.2 Ефективність проектування

-підвищується за рахунок:

1.скорочення часу і трудомісткості проектування

2.підвищення рівня уніфікації і стандартизації

3.автоматизації пошуку, обробки і видачі інформації

4.підвищення якості управління процесом проектування

5.побудови методів проектування на науковій основі

6.застосування математичних моделей будь-якої необхідної точності для аналізу і оптимізації проектних рішень

7.підвищення (і швидкого) професійного рівня проектувальника

8.підвищення якості ухвалюваних рішень і повнішого їх аналізу

9.підвищення продуктивності праці проектувальників за рахунок автоматизації рутинних робіт

1.6.3 Основні завдання САПР:

1.народження проектних рішень на різних етапах розробки;

2.аналіз тенденцій розвитку об'єкту, побудова перспективних об'єктів;

3.вибір оптимального або допустимого рішення;

4.розробка і випуск конструктивної документації;

5.управління проектуванням на всіх етапах і контроль за характеристикою об'єкту.

1.6.4 Системні принципи створення САПР

САПР створюються на основі забезпечення наступних принципів їх функціонування:

1.Сумісності автоматичного і автоматизованого способів проектування, забезпечення сумісного функціонування підсистем і САПР із зовнішнім середовищем, введення в дію незалежно один від одного.

2.Автономності окремих частин системи, побудованої на модульному принципі. (Можна розширювати і ускладнювати систему в процесі її експлуатації)

3.Мінімальності взаємодії системи із зовнішнім середовищем.

Одноразове введення інформації і накопичення її на машинних носіях

Збільшення безперервності автоматичної роботи ЕОМ

Автоматичного оперативного внесення змін в малі частини системи

4.Принципу розвитку, що дозволяє модернізувати систему і розширювати її за рахунок вдосконалення компонентів САПР і впорядкованості зв'язків між ними, тобто вона повинна створюватися і функціонувати як система, що розвивається.

5.Принципу системної єдності: програмний комплекс, будується як сукупність підсистем, функціонування яких підпорядковане загальній меті. ( На всіх стадіях створення, функціонування і розвитку)

6.Принцип максимальної незалежності від технічних засобів, які постійно оновлюються.

7.Принцип комплексності, що забезпечує крізний характер. проектування об'єкту від елементу до виробу в цілому і що припускає автоматизацію на різних етапах проектування.

8.Принцип эволюционности проектування, тобто максимального використання наявного досвіду, навиків проектування, перенесення його в комплекс алгоритмів і програм, які є інструментом машинного проектування.

9.Принципу інформаційної єдності, що вимагає застосування у всіх підсистемах САПР єдиних правил застосування термінів, символів, способів

представлення інформації.

10. Принципу наочності представлення інформації, в зручній для проектувальника формі.

11.Принципу включення – функції і властивості САПР, її взаємозв'язки визначаються виходячи з того факту, що САПР є елементом складнішої системи (АСУП.) – проектної організації.

12.Принцип моральної живучості – наявність в САПР засобів настройки на розвиток класу об'єктів, який змінюється як кількісно, так і якісно.

13.Принцип адаптації системи і умовам проектної організації (структура і кадри підприємства, характерний потік завдань), адаптація організації до вимог системи.

14.Эргатичности, тобто можливість людини грати активну роль, спрямовувати процес проектування.

15.Принципу раціональної декомпозиції.

1.7 Структура САПР і основні елементи

Отже, по ГОСТ САПР – це комплекс засобів автоматизації проектування (КСАП), взаємозв'язаних з користувачами системи, що виконують автоматизоване проектування.

1.7.1 Склад САПР і структура

Комплекс засобів – це відповідним чином організована сукупність компонентів, що включає:

1– теорію, методи і алгоритми АП об'єктів даного класу (МО). МО – математичне забезпечення.

2– технічні засоби для прийому, обробки, зберігання і передачі інформації

(ТС).

3 – програми, що реалізовують як проектні процедури, так і операції по

управлінню процесом проектування і технічними засобами (ПО) – програмне забезпечення.

4 – інформаційну базу системи (інформаційне забезпечення (ИО)).

5– мови для представлення об'єкту проектування, для спілкування користувача

зсистемою і для програмування – лінгвістичне забезпечення (ЛО).

6 – організаційну систему процесу проектування - організаційне забезпечення (ОС).

7 – методичне забезпечення АП – документи, в яких відбиті склад і правила відбору і експлуатації засобів АП (МЕ).

Вказані елементи САПР і їх функції в тому або іншому вигляді властиві всім сучасним САПР в різних галузях. Звичайно САПР складається з підсистем, кожна з яких володіє всіма властивостями систем і створюється як самостійна система.

Основні підсистеми САПР:

організаційна

засоби забезпечення

технічні засоби

Рис.6.1 – Укрупнена структурна схема САПР.

Організаційна підсистема – цільовий персонал (розробники), персонал, що управляє (управління і контроль за роботою організаційної підсистеми).

Персонал, що забезпечує нормальну роботу технічних засобів.

Підсистема технічних засобів – засоби обробки, зберігання, прийому і передачі інформації, термінальне устаткування, допоміжне устаткування: кондиціонери, пристрої безперебійного живлення і т.п.

Підсистема засобів забезпечення описана вище.

1.8 Інваріантний склад елементів САПР

При розгляді структури САПР можна виділити два взаємозв'язані аспекти декомпозиції.

Перший аспект дасть уявлення об САПР як про сукупність підсистем двох видів: що проектують і обслуговуючих.

Проектуючі підсистеми виконують проектні процедури (проектування обмотки, магнітних систем, складальних одиниць і т.п.)

Обслуговуючі підсистеми призначені для забезпечення працездатності проектуючих підсистем (підсистеми графічного відображення об'єктів, документування, рішення систем рівнянь і т. д.). Щоб проектуюча підсистема реалізувала автоматизований процес

проектування або обслуговування, в її складі (її елементом) повинні бути користувач і особа, обслуговуючі засоби САПР.

У принципі проектуюча підсистема повинна володіти всіма властивостями систем і може створюватися як самостійна.

Матеріально-технічною базою (інструментальною основою) САПР є комплекс засобів автоматизації проектування КСАП, який є взаємозв'язаною сукупністю видів забезпечень. КСАП є носієм комп'ютерної технології проектування і визначає другий аспект (вертикальний) декомпозиції САПР. Ці види забезпечень були перераховані раніше при розгляді структури САПР. Слід зазначити, що структурна єдність підсистеми забезпечується зв'язками між компонентами різних видів забезпечень, створюючих що проектує підсистему, а структурне об'єднання підсистем в систему – зв'язками між компонентами однорідного забезпечення підсистем.

Який же інваріантний склад компонентів САПР?

Із структурної системи САПР витікає, що елементи можна розділити на три підмножини, що визначають різні рівні їх розгляду в процесі створення САПР:

рівень системи в цілому ( S e )

рівень проектуючих підсистем ( S n )

рівень компонентів ( ) по видах забезпечення:

S=( Sie , S nj , Sqk ),

де i, j, q - число елементів САПР відповідно на рівнях системи, підсистем і компонентів.

Для того, щоб системи (підсистеми) могли здійснити проектування, елементи

підмножин S e і S n створюються з урахуванням властивостей функціональної цілісності, яке по У.Р. ЭШБІ «припускає такий вид внутрішньої взаємодії, при якій властивості цілого не зводяться до сумарних властивостей частин».

Реалізація цього принципу приводить до якісно нових властивостей. Наприклад, інформаційне забезпечення на рівні системи в цілому в процесі

створення САПР реалізується в єдину для всіх підсистем базу даних з раціональним розміщенням і обміном інформацією, елемент «програмне забезпечення» на рівні компонентів представлене окремими програмами, а на рівні підсистем реалізується в загальну програму, що управляє, яка об'єднує всі вхідні в підсистему проектуючі програми, а на рівні системи в цілому – в

мониторную систему, що управляє проектуванням у всіх підсистемах. Для раціональної взаємодії (інформаційного, програмного, технічного і т.д.) між підсистемами необхідне виділення обслуговуючих підсистем.

Підмножина S k повинна включати сім елементів, відповідно до числа видів забезпечень САПР.

Підмножина - сім видів забезпечення підсистем, елемент що позначає користувача (користувачів) і елемент, відповідний структурі підсистем на рівні компонентів, тобто 7+1+1=9 елементів.

Підмножина - також 7 видів забезпечення систем в цілому, елемент структури САПР на рівні підсистеми і ще три елементи відповідні опису об'єктів проектування в САПР (ОП), процесу проектування (ПП) і взаємодії системи із зовнішнім середовищем. Разом 7+1+3=11.

Тоді склад елементів безлічі S, якщо їх позначити порядковим рядом чисел від 1 до 27:

Всі 27 вказаних елементів властиві будь-яким САПР, незалежно від того, який об'єкт проектування виходить на виході. Розглянутий склад елементів САПР зручно представити таблиці, приведеної нижче.

В рамках організації (фірми) САПР взаємодіє з іншими системами (в рамках організації і зовні її АСУ, АСНН і т.д.). Тому реалізація взаємодії САПР із зовнішнім середовищем – найважливіший елемент.