КТОП теория

13. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

13.1. Структура, принципы построения и виды обеспечения систем автоматизации проектирования (САПР)

Проектирование называется автоматизированным, если преобразование исходного технического задания на объект в окончательное описание, необходимое для его производства, осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ. Наиболее широко применяется разновидность автоматизированного проектирования − интерактивный режим работы.

Методология САПР включает следующие основные этапы: определение круга задач, подлежащих автоматизированному решению и содержательную постановку этих задач. Выбор аппарата формализации проектируемых объектов, т. е. разработку их математических моделей и конкретную постановку задач конструкторского проектирования. Выбор или разработку методов и алгоритмов их решения, реализацию методов и алгоритмов в виде соответствующих пакетов программ.

Определение САПР − общие положения. Система автоматизированного проектирования – организационно-техническая система, представляющая собой комплекс программно-аппаратных средств, взаимосвязанных с коллективом разработчиков (пользователей системы) и выполняющая человеко-машинный процесс проектирования новых изделий.

Кроме сокращенного названия САПР иногда используют термины АСП (автоматизированные системы проектирования). Международное наименование САПР: Computer Aided Design (CAD), например, AutoCAD, P-CAD и др.

САПР могут работать автономно или сопрягаться с гибкими автоматизированными производствами (ГАП) и могут входить в интегрированные производственные системы (ИПС). В РФ САПР разрабатываются и эксплуатируются на основе ЕСКД, ЕСПД, ЕСТПП и ГОСТов на компоненты САПР, а также используются стандарты ISO и американские национальные стандарты.

Буквенные обозначения:

ОрС – организационная схема персонала; ТО – техническое обеспечение;

ЦВК – центральный вычислительный комплекс; ИРС – инженерная рабочая станция; РМП – рабочее место проектировщика; ПК – персональный компьютер;

ЛВС, КВС – локальная или корпоративная вычислительная сеть; Орг – организационное обеспечение; МетО – методическое обеспечение ЛО – лингвистическое обеспечение; ПО – программное обеспечение; ИО – информационное обеспечение.

Обобщенная структурная схема САПР, отражающая состав, интерфейсы и виды обеспечения САПР приведена на рис. 13.1.

Принципы построения САПР:

-САПР – человеко-машинная система;

-САПР должна отвечать требованиям сквозного проектирования;

-необходимо обеспечить совмещение традиционного и автоматизированного проектирования;

-все звенья системы должны быть информационно согласованны;

-САПР должна быть открытой, т.е. должно обеспечиваться наращивание и модернизация системы.

Классификация САПР ведется по следующим признакам:

По объектам проектирования:

1)изделий машиностроения, приборостроения и радиоэлектроники;

2)технологических процессов для вышеуказанных изделий;

3)объектов строительства и архитектуры;

4)организационных систем – объектов информатики.

По функциональным возможностям:

1)объектные, выполняющие проектные процедуры для проектирования однородных изделий;

2) инвариантные, выполняющие некоторый набор унифицированных проектных процедур для заданного класса изделий.

На основе комплексности:

1)одноэтапные – легкие;

2)многоэтапные – средние;

3)комплексные – тяжелые.

По количеству уровней в структуре технического обеспечения:

1)одноуровневые;

2)двухуровневые;

3)многоуровневые.

На основе приведенной классификации рассмотрим разновидности САПР по функциям: 1) приложению; 2) целевому назначению; 3) масштабам (комплексности решаемых задач); 3) характеру базовой подсистемы − ядра САПР.

Первый признак различает: САПР общего машиностроения – машиностроительные САПР MCAD (Mechanical CAD); САПР для радиоэлектроники, называемые ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation).

Из этого вида более специализированные системы: САПР БИС, САПР летательных аппаратов, САПР электрических машин и т. п.

По целевому назначению выделяют: САПР, обеспечивающие различные аспекты проектирования, так в составе MCAD создана сквозная САПР CAE / CAD / CAM. Среди них различают:

- САПР функционального проектирования (САПР-Ф) или CAE (Computer Aided Engineering);

-конструкторские САПР общего применения (машиностроительные) – САПР – К, или CAD – системы;

-технологические САПР общего машиностроения – САПР-Т (АСТПП) или CAM (Computer Aided Manufacturing);

-по масштабам различают отдельные программнометодические комплексы (ПМК), например, комплекс анализа дискретных электронных схем, ПМК печатных плат. Сюда же относятся САПР с уникальными архитектурами программно-информационного обеспечения (Software) и технического обеспечения (Hardware).

По характеру базовой подсистемы различают:

- САПР на базе компьютерной графики и геометрического моделирования, что является графическим и геометрическим ядром системы (существуют унифицированные графические ядра – это ядра Parasolid фирмы EDS Unigraphics и ACIS фирмы Intergraph;

- САПР на базе СУБД, где перерабатывается большой объем данных;

- САПР на базе конкретного прикладного пакета (автономно используемые ПМК). Часто такие САПР относят к CAE. Примеры: ПМК имитационного моделирования, синтеза и анализа схем, расчета прочности по методу конечных элементов;

- комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупности подсистем предыдущих видов. К ним относятся комплексные САПР машиностроения CAE / CAD /CAM. САПР БИС, которые включают в себя СУБД и подсистемы проектирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов.