При использовании материалов этого сайта - АКТИВНАЯ ССЫЛКА и размещение баннера -ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!

Системы автоматизированного проектирования (САПР).

Автоматизация – применение автоматических устройств для выполнения функций управления. При автоматизации процесса получения, преобразования энергии, материалов или информации выполняются автоматически. Автоматизация применяется в промышленности, энергетике, на транспорте, в системах сбора и обработке информации, в вычислительной технике. В зависимости от степени автоматизации систем управления различают системы автоматизированные, в которых часть функций управления выполняет человек - оператор, и системы автоматические, которые работают без участия человека в процессе управления.

Научно-технический прогресс проявляется в том, что в нашу жизнь все время входят новые изделия. Проектирование их – основная задача изобретателей и конструкторов.

Создание новых изделий состоит из нескольких этапов:

- формирование замысла;

- поиск физических эффектов, обеспечивающих принципиальную реализацию замысла;

- поиск конструктивных решений;

- расчет и обоснование;

- создание опытного образца;

- разработка технологии промышленного изготовления.

Число этапов может меняться в зависимости от сложности изделий. Первый этап не может быть автоматизирован, он определяется всем ходом НТП, это ”социальный заказ” общества. Если его нельзя реализовать в данный момент, то он превращается в мечту, которая возможно будет реализована в будущем (ковер – самолет; зеркало, которое показывало события – прообраз самолета, телевизора). И лишь поиск нужных физических эффектов и последующая реализация всех этапов – та цепочка, которую можно попытаться автоматизировать.

Поиск физических эффектов, способных решить задачу, стоящую перед изобретателем – самый трудный этап для автоматизации. Он требует от системы автоматизации наличия банка физических эффектов и умения использовать хранящуюся в нем информацию для поиска ответа на вопрос: пригодны ли эти эффекты для реализации замысла. Несмотря на сложность этого этапа, создаются так называемые изобретательские машины. Их основной блок - большая по объёму база данных о физических эффектах и набор процедур позволяющих работать с этой базой.

Два последних этапа, связанных с задачами конструирования и расчета, поддаются автоматизации уже сегодня. Для этого создаются системы автоматизированного проектирования (САПР).

Состав САПР

Необходимыми компонентами САПР являются методическое, лингвистическое, математическое, графическое, информационное, техническое, организационное обеспечение.

1. Методическое обеспечение представляет документацию на состав и правила эксплуатации САПР (например, техническая документация на программно-аппаратное обеспечение).

2. Лингвистическое (языковое) обеспечение отражает уровень тех языковых средств, с помощью которых производится преобразование информации в системе (взаимодействие проектировщика и ЭВМ).

3. Математическое обеспечение определяет те методы и алгоритмы проектирования, на которых, собственно, и возводится вся надстройка САПР.

4. Машинная графика в САПР выполняет функции формализации (записи) образов проектируемых конструкций, интерпретации результатов проектирования, получения твердых копий чертежей и компоновок.

5. Информационное обеспечение служит для своевременной передачи информации о данном процессе проектирования в другие системы автоматизации производства (например, подготовка программ для станков с числовым программным управлением).

6. Техническое обеспечение – это комплекс технических средств САПР, состав которых определяется ее назначением.

7. Организационное обеспечение регламентирует взаимоотношения между проектировщиками и комплексом средств автоматизации проектирования.

Все перечисленные компоненты взаимодействуют в САПР по определенным принципам и являются той основой, на которой базируется автоматизированное проектирование.

Классификация САПР

Существует большое разнообразие систем автоматизированного проектирования, которые используются на различных стадиях создания объекта. Можно привести следующую классификацию САПР.

1. По уровню формализации решаемых задач:

а) автоматические – системы, которые позволяют полностью описать решение задачи математически (на языке, понятном для ЭВМ). Эти системы состоят из трех частей: формирование входной информации, проектирование (проведение расчетов), формирование выходной информации. Для решения задачи используются универсальные алгоритмы обработки информации. Такие системы обычно работают в автоматическом режиме;

б) автоматизированные – системы, позволяющие решать задачи, не поддающиеся полному математическому описанию. Проектирование в таких системах осуществляется под непосредственным контролем человека-оператора, чаще всего на уровне человеко-машинного диалога. Человек сам принимает решение там, где процесс проектирования не поддается математическому описанию или оценка проектных решений не имеет количественного выражения. При работе с такими системами активно используется профессиональный уровень проектировщика;

в) эвристические – системы, организующие поиск решения задач, которые невозможно описать математически. Это чаще всего графические системы, которые служат как бы контролером правильности действия конструктора-проектировщика, так как задача создания новой конструкции стоит перед ним, а не перед ЭВМ. Например, конструктор формирует изображение проектируемого объекта, что эквивалентно введению информации в память компьютера. Затем с помощью расчетных модулей осуществляется анализ конструкции. Полученные результаты тут же обрабатываются и выдаются на экране графического дисплея в виде эпюр, гистограмм, графиков и т. д. Далее, в зависимости от поставленной задачи, конструктор вносит изменения в первоначальный проект геометрии образа, и указанный процесс осуществляется заново. Таким образом, за определенное число графических итераций (итераций процесса) может быть получено оптимальное проектное решение.

2. По специализации:

а) специализированные – САПР, область применения которых ограничивается определенным классом конструкций, например, САПР грузового автомобиля, строительных конструкций, авиастроения и т.д.

б) универсальные (инвариантные) – САПР, область применения которых не ограничена определенными сферами применения, например, система автоматизации прочностных расчётов может быть инвариантна по отношению к автомобилю, строительной конструкции, трактору и т. д.

3. По технической организации:

а) с центральным процессорным управлением. В таких системах вся основная информация, связанная с проектированием, обрабатывается мощной ЭВМ, а корректировка и ввод информации на местах осуществляются с помощью персональных компьютеров, соединенных интерфейсом с головной машиной. Данная технология сложилась исторически, т.к. сначала появились большие ЭВМ, для которых начали создаваться САПР. Позднее, с появлением более компактных компьютеров, начали создаваться различные средства автоматизации конструкторских работ.

б) на базе автоматизированных рабочих мест (АРМ) конструктора с собственными вычислительными ресурсами. В таких системах весь процесс проектирования осуществляется на АРМах за счет собственных вычислительных и графических средств, а более мощный компьютер служит только передаточным звеном с общей базой знаний. Данное направление является более прогрессивным по многим аспектам, главные из которых следующие: во-первых, процесс проектирования не зависит от выхода из строя одного из рабочих мест, как это имеет место в системах первого направления, где выход из строя основной ЭВМ практически срывает весь процесс проектирования; во-вторых, независимая обработка данных избавляет конструктора от потерь времени, связанных с выполнением задания другого конструктора, упрощает управление процессом проектирования.

Системы автоматизированного проектирования (САПР).