Основы построения САПР сложных систем

Проведенные обследования проектных процедур процесса конструирования показали, что большая доля работ приходится на рутинные операции (чертежные работы около 30%, составление текстовых документов более 20%). Первый опыт автоматизации показал, что главным направлением в автоматизации проектирования должна стать не автоматизация отдельных этапов проектирования, а получение полной завязки проекта системы будущей конструкции. Цель такой автоматизации — повысить качество проектирования, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост числа инженерно-технических работников, занятых созданием новых изделий.

Для достижения этой цели необходимы: совершенствование проектирования на основе применения математических методов, средств вычислительной техники, специальных языков описания текстовой и графической информации (ЯГТИ), банков данных (знаний); автоматизация процесса поиска, обработки н выдачи информации; применение эффективных математических моделей проектируемых объектов; использование методов оптимизации и многовариантного проектирования и т. п.

В системе автоматизации проектирования можно выделить два вида подсистем:

проектирующие, служащие для выполнения проектных процедур и операций (проектирования компоновки машины, сборочных единиц, деталей, схем и т. п.);

обслуживающие, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем (графическое отображение объектов проектирования, документирование, информационный поиск и т. п.).

Проектирующие подсистемы в свою очередь подразделяются на объектно-ориентированные, т. е. подсистемы, выполняющие одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависимых от конкретного объекта проектирования, и объектно-независимые (инвариантные), выполняющие унифицированные проектные процедуры или операции (например, расчеты режимов резания, расчеты деталей машин).

Структурное единство всех подсистем системы автоматизации проектирования обеспечивается строгой регламентацией связей между компонентами различных видов обеспечения, объединенных общей. Для данной подсистемы целевой функцией. Компонент представляет собой элемент обеспечения, который в подсистеме выполняет определенную функцию (организационное, техническое, информационное; математическое, программное обеспечение и др.). Многочисленные аспекты организации, создания, построения и использования систем автоматизированного проектирования регламентированы государственными стандартами и руководящими документами.

Автоматизация проектно-конструкторских работ существенно отличается от автоматизации вычислительных работ. Автоматизированное проектирование должно быть направлено не на то, чтобы полностью исключить из процесса проектирования конструктора, а на то, чтобы освободить его от рутинных операций.

Автоматизация проектной деятельности предполагает:

приближение ЭВМ к рабочему месту конструктора (автоматизированное рабочее место конструктора АРМ-К);

устранение рутинных операций при проведении громоздких вычислений и подготовке конструкторской документации;

легкий доступ в любое время к ЭВМ;

обеспечение высокой реактивности системы на запросы.

Активный контакт конструктора с ЭВМ в диалоговом режиме предоставляет ему большую часть времени уделять самой разработке и проверке результатов проектирования более продуктивными и точными методами анализа.

Для систем автоматизированного проектирования в стране выпускается АРМ трех семейств:

суперАРМ — предназначенные для решения сложных проектных задач в автономном режиме; средние АРМ — для решения проектных задач средней сложности в автономном режиме и составе двухуровневых систем автоматизации проектирования и микроАРМ — для решения простых конструкторских задач в автономном режиме и в составе двухуровневых систем автоматизации проектирования.

В машиностроении выпускаются, АРМ трех модификаций: АРМ высокой производительности (АРМ-В) на базе ЕС ЭВМ (ЕС-1061 или ЕС-1066); АРМ средней производительности (АРМ-С), представляющие собой аппаратно-программные проблемно-ориентированные комплексы коллективного пользования (8 рабочих мест) на базе управляющих вычислительных комплексов СМ 1407; СМ 1420; АРМ малой производительности (АРМ-М), создаваемые на базе различных микроЭВМ (СМ1300, СМ1810); ДВК-3; персональных ЭВМ.

Любые комплексы АРМ должны включать необходимое количество периферийных устройств для ввода и отображения информации, в том числе: графические и алфавитно-цифровые дисплеи с графическими планшетами и электронными перьями, высокоточные рулонные и планшетные графопостроители различного формата, кодировщики графической информации, устройства снятия твердой копии с изображения на экране дисплея, интеллектуальные видеотерминалы с растровыми цветными дисплеями, накопители на магнитных дисках К.магнитных лентах, функциональные клавиатуры, устройства вывода информации на микрофильмы и микрофиши, устройства связи с ЭВМ верхнего уровня.

В состав АРМ дополнительно включаются пункты выдачи текстовой, чертежной и схемной документации.

Основу перспективного технического обеспечения систем автоматизации проектирования должны составить типовые программно-технические (ПТК) и программно-методические комплексы (ПМК).

В стране имеется первый опыт создания автоматизированного конструкторского бюро (АКБ) на базе серийно выпускаемых АРМ первого поколения.

АКБ представляет собой универсальный программно-технический комплекс, предназначенный для проектирования новых изделий.

На рис. 4.12 представлены компоненты программно-технического комплекса АКБ, реализованного в системе ПРАМ-1.1, предназначенной для автоматизированного проектирования изделий.

Рис. 4.12. основные компоненты программно-технического комплекса АКБ

Система ПРАМ-1.1 универсальна, так как дает возможность настройки системы на конкретные виды изделий. Она представляет ядро САПР механических конструкций РЭА. На базе этого ядра могут строиться пакеты прикладных программ, с помощью которых должны осуществляться расчеты конструкций, их элементов, определение состава конструкции, расчет деталей и т. п., а ядро системы выполняет выпуск конструкторской документации, организует прохождение заданий на проектирование на АРМ в итеративном) и операторском режимах, обеспечивает функционирование сети АРМ.

При разработке пакетов прикладных программ должны быть учтены следующие общесистемные требования: для описания графической информации должен использоваться язык ЯКОБ-2; работа пакета должна быть организована в соответствии с соглашениями об организации работы пакета в системе ПРАМ-1.1.

Язык ЯКОБ-2 обеспечивает:

кодирование конструкторской документации;

компоновку чертежа из отдельных видов и фрагментов с сохранением иерархической структуры описания чертежа;

размерное кодирование и полное оформление чертежей согласно ЕСКД;

автоматизированную простановку шероховатости, полуавтоматическую простановку размеров.

На рис. 4.13 приведены основные понятия языка ЯКОБ-2.

Рис. 4.13. Основные понятия языка ЯКОБ-2

Для определения экономической эффективности внедрения САПР и отдельных средств автоматизации проектирования служат «Общеотраслевые методические материалы по определению экономической эффективности систем автоматизированного проектирования в проектных, проектно-конструкторских и технологических организациях».

На рис. 4.14 представлен перечень показателей экономической эффективности использования САПР.

Рис. 4.14. показатели экономической эффективности использования САПР

Применение ЭВМ в процессе конструирования облегчает труд конструктора, но предъявляет повышенные требования к квалификации конструкторов. Качество выполняемых работ зависит от характеристик технических средств и программного обеспечения САПР.

Значительный эффект может быть получен за счет интеграции процессов автоматизированного проектирования, путем создания комплексных САПР.