Реферат: Системи автоматизованого проектування

Тема :Суть інженерногопроектування

План

1.Визначення тасуть інженерного проектування.

2. Методологіяпроектування.

3. Стадії таетапи проектування. Проектні процедури та операції.

4.Блочно-ієрархічний підхід до проектування. Ієрархічні рівні та аспекти описуоб’єкту проектування.

5. Східне та несхіднепроектування. Зовнішнє і внутрішнє проектування.

6. Типізаціяпроектних рішень і процедур.

7. Узагальнений алгоритмінженерного проектування.

(3 год.)

1.Визначення та суть інженерного проектування

З точки зорусистемного підходу, у відповідності з ГОСТ 22487 — 77, проектування — це процесскладання опису, необідного для створення ще не існуючого об’єкту, шляхом  перетворенняйого вихідного (первинного) опису в кінцевий опис на основі виконання комплексуробіт пошукового, розрахункового і конструкторського характеру.

Таким чином, сутьпроцесу проектування зводиться до слідуючих ос-новних моментів:

1. Проектування технічного об’єкту пов’язане із створенням, перетвореннямта представленням у прийнятій формі образу цього об’єкту (числової моделі).

2. Образ об’єктупроектування або його складових частин може створюватись або в уяві людини врезультаті творчого процесу, або генеруватися по деяких алгоритмах в процесівзаємодії людини та ЕОМ.

2.Методологія проектування

Методологія проектування полягає в тому, що можливість проектуванняскладних об’єктів обумовлена використанням ряду принципів: декомпозиція іієрархічність опису об’єктів; багатоетапність та ітераційність проектування,типізація та уніфікація проектних рішень і засобів проектування.

Принцип декомпозиціїприпускаєструктуризацію (розбивання) уяв-лень відповідного рівня опису об’єкта наскладові частини з метою їх роздільного проектування з врахуванням погодженнярішень, що приймаються.

Приклад:          Двигунвнутрішнього згорання складається із: кривошипно-шатунного механізму;систем охолодження, живлення, запалювання тощо.

Принцип ієрархічності припускає структуризаціюуявлень про об’єкти і їх складові частини за ступенем конкретизації ідеталізації опису з метою послідовного нарощування складності опису об’єкту впоєднанні з декомпозицією.

Багатоетапністьпроектуванняпередбачаєрозподілення в часі на: — стадії; -етапи; — проектні процедури та операції.

Термінпроектування машини складає 5-7 років.

Основнимизадачами методології проектування є:

— зменшення числаітерацій (наближень) в процесі проектування;

— зниження затратчасу та вартості розробки проектів;

— підвищеннінадійності та якості проектів.

ЗАГАЛЬНА СТРУКТУРАЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ ВИРОБУ

/>АСП        АСНД          САПР       АСУВ,    АССД

                                      АСУТП  

 - — — -

 

Рис.1.1.

АСП — автоматизована система планування;

АСНД — автоматизована система наукових досліджень;

АСУВ — автоматизованасистема управління виробництвом;

АСУТП — автоматизована система управління технологічним процесом;

АССД — автоматизована система статистичних досліджень.

 

3. Стадіїта етапи проектування. Проектні процедури та операції

Стадіїпроектування включають в себе: проектні дослідження; технічнезавдання; технічну пропозицію; ескізний проект; технічний проект; робочийпроект; випробовування; впровадження виробу у виробництво.

Етаппроектування — це частина процесу проектування, що включає в себе формуваннявсіх описів об’єкту, які відносяться до одного або декількох ієрархічнихрівнів, або аспектів проектування (функціонального, конструкторського аботехнологічного). Складовими частинами етапу проектування є проектні процедури.

Проектніпроцедури— це формалізована сукупність дій, в результаті виконання якоїодержується проектне рішення. Проектна процедурарозподіляється напроектні операції.

АСПЕКТИ ОПИСУОБ’ЄКТУ ПРОЕКТУВАННЯ

 

/> 

 

          

Розрахунок                    Моделювання           Оформлення

параметрів                      об’єкту             кресленняоб’єкту

 

 Обчислення                  Оформлення             Викреслювання 

параметрів                    таблиці                 типовогографічного

відповідним методом                                   вигляду

Рис.1.2.

 

4. Блочно-ієрархічний підхід до проектування. Ієрархічні рівні та аспекти опису об’єктупроектування

Опис об’єктупроектування по складності повинен бути погоджений з можливостями людини досприйняття і з можливістю оперувати цими описами в процесі проектування. Однак,виконати ці вимоги в рамках деякого єдиного опису, не розбиваючи його начастини, практично можливо лише для дуже простих об’єктів. Як правило, необхіднооструктурювати опис об’єкту, що проектується на відповідні розчленування(декомпозиції) уявлень про нього на так звані ієрархічні рівні і аспекти.

Декомпозицією називається розчленування, розбиттяопису об’єкту проектування на окремі складові частини.

Можливі дваваріанти декомпозиції:

— декомпозиція поступеню детальності опису характеристик об’єкту;- декомпозиція по характерувластивостей об’єкту, що відтворюються.

В першому випадкуми приходимо до ієрархічного опису об’єкту проектування, коли його описрозбивається на ієрархічні рівні, котрі являють собою рівні опису об’єкту, щовідрізняються за ступенем детальності відображення властивостей об’єкту.

Таким чином,декомпозиція першого типу реалізує принцип ієрархічності.Ієрархічні рівні називають ще горизонтальними, або рівнями абстрагування.Сукупність описів деяких рівнів разом з постановками задач і методів

одержання цихописів називаютьієрархічними рівнями проектування.

Ієрархічний описоб’єкту проектування може бути приставлений у вигляді деревовидного графа:

Блочно-ієрархічна структура уявлення про об’єкт проектування

/> 

/>/>                     S   Об’ЄКТ ПРОЕКТУВАННЯ

                    (Трактор, автомобіль)

/> 

/>/>/>/>/>   S1        S 2         S 3          S n />

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> />/>/>/>/>

 

/>   Агрегат         Агрегат            Агрегат             Агрегат

      ДВЗ           Шассі              Кузов              Кабіна

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> /> />  

/>/>/>/>/>/>/>       

/>/>/>/> S1 m1                      S1 m2                     S1 mn

/>/>/>  

  Збірна одиниця            Збірна одиниця                Збірна одиниця

    КШМ, ГРМ            Система охолодження           Карбюратор

/> 

Деталь          Деталь        Деталь         Деталь      Деталь  

       (Вал)          (Шпонка)      (Гвинт)       (Зубчасте      (Поршень)

                                           колесо)

  S1m1n1     S1m1n2        S1m1n3        S1m1n4       S1m1nk

Рис.1.4.

Функціональний аспект описуоб’єкту проектування пов’язаний із відображенням основних принципівфункціонування, характеру фізичних і інформаційних процесів, які протікають воб’єкті і знаходить зображення в принципових, структурних та кінематичнихсхемах та відповідних документах.

 

Приклад (вмашинобудуванні):

/>                                         

                                       Функціональний аспект

/> 

/>/>/>/>/> 

Електричний

аспект

Механічний

аспект

Гідравлічний

 аспект

Хімічний

аспект

Рис.1.5.

Конструкторськийаспектопису об’єкту проектування пов’язаний з реалізацією результатів функціональногопроектування, тобто з визначенням геометричних форм об’єктів та їхвзаєморозміщенням у просторі.

Технологічнийаспектопису об’єкту проектування відноситься до реалізації результатівконструкторського проектування, тобто пов’язаний з описом методів і засобіввиготовлення об’єктів.

Можливий більшдиференційований опис об’єкту з виділенням ряду підсистем і відповідного числааспектів.        

 

5. Східнета низхідне проектування. Зовнішнє і внутрішнє проектування

 

Якщо рішеннязадач високих ієрархічних рівнів передує рішенню задач більш низьких рівнів, топроектування називається низхідним .

При низхідномупроектуванні формулювання ТЗ на розробку елементів k- го ієрархічного рівнявідноситься до процедур того ж рівня.

Якщо ранішевиконуються етапи, які зв’язані з нижчими ієрархічними рівнями, то проектуванняназивається східним. На практиці поєднуються два методипроектування одночасно.

При проектуваннісистем вищого ієрархічного рівня, або уніфікованих систем, розробка ТЗ єсамостійним етапом проектування. Таке проектування називається зовнішнім.При зовнішньому проектуванні, разом із технічними факторами, необхідновраховувати економічні показники, прогноз вартості і терміни періодівпроектування і виготовлення. На основі вивчення стану і перспективнауково-технічного прогресу група експертів формулює  початковий варіант ТЗ насистему. Оцінку можливості виконання ТЗ і рекомендації по його користуваннюодержують з допомогою проектних процедур внутрішнього проектування.

Внутрішнімпроектуванням називається безпосереднє проектування на любому рівні по ТЗ, розробленомуна більш високому рівні.

6.Типізація проектних рішень і процедур

Проектне рішення(процедура) називається типовим, якщо воно (вона) призначене (-на) длябаготоразового використання при проектуванні багатьох типів об’єктів.

А.Процедури аналізу         підрозділяються на одноваріантний табагато-варіантний аналіз.

Приодноваріантному аналізі: -задано: значення зовнішніх та внутрішніхпараметрів; -необідно визначити : значення вихідних параметрів об’єкту.

Прибагатоваріантному аналізі: проводиться дослідження властивостей об’єкта вдеякій області простору внутрішніх параметрів. Такий аналіз вимагаєбагаторазового розв’язку систем рівнянь (багаторазового виконання одноваріантногоаналізу).

Б.Процедури синтезу         підрозділяються на структурний та параметричнийсинтез.

Класифікаціятипових проектних процедур

/> 

/>/> 

       Аналізу                                          Синтезу

/> /> /> /> /> /> <td/> />  

/>/>/>/>/>/>/>/> 

   Одноваріантний          Багатоваріантний            Параметричний

      аналіз                     аналіз                    синтез

/> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> /> />  

/>/>/>      аналізстатики       аналіз чутності              вибір прин

/>/>                аналіз динаміки      статичний аналіз            ципу

/>/>                аналіз в частотній     розрахунок               функціонування

/>                області             залежностей               вибір технічного

/>/>                аналіз стійкості       вихідних                  рішення

/>/>/>                інші               параметрів                оформлення    

                                                   документації   

/>

   />                               

                          Структурний

                             синтез

/> 

/>                                                                               вибір принципів              

                                                                               функціонування

/>                                                                               вибір технічного рішення

/>                                                                               оформлення документації

Рис.1.6.

Структурний синтез має за мету визначити структуруоб’єкту, тобто перелік типів елементів, що складають об’єкт і спосібзв’язку елементів між собою в складі об’єкту.

Параметричнийсинтеззаключається у визначенні числових значень параметрів елементів при заданихструктурі і умовах працездатності на ви-хідні параметри об’єкту, тобто припараметричному синтезі необхідно знайти точку або область в просторі внутрішніхпараметрів, в яких виконуються ті або інші умови (звичайно умовипрацездатності).

Алгоритмінженерного проектування

 

/>/>/>                                  РівеньК

    Формулювання ТЗ                       Коректування ТЗ

/>

 

/>    

                 Синтез структури

                 

/> 

/> 

                Створеннямоделі

/> 

/> 

                Вибір вихіднихзна-

      чень параметрів

/>

/>                                        Модифікація

/>                  АНАЛІЗ                       параметрів

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

/>/>/>/>    

      Одержано                 Ні                Вибір

/>/>/>/>/>/>    необхіднепроектне                        способупокращення

        рішення                                  проекту

/>

             Так

/>

  Оформлення документації

/>

 Формулювання ТЗ на елементи

                                  Рівень К+1

Рис.1.7.

2. Тема: Системи автоматизованого проектування

План

1. Загальнівідомості про системи автоматизованого проектування. Проектування іавтоматизація.

2. Визначення ісуть автоматизованого проектування і систем авоматизованого проектування.

3. КласифікаціяСАПР.

4. Принципипобудови і функціонування САПР.

5. Склад іструктура САПР.

6. Комплекс засобівавтоматизованого проектування.

7. Узагальненийалгоритм автоматизованого проектування.

(3 години).

 

1.Загальні відомості про системи автоматизованого проектування. Проектування іавтоматизація

Автоматизованепроектування — це проектування, при якому окремі перетворення описів об’єкта та алгоритмуйого функціонування, або алгоритму процесу, а також уявлення опису нарізноманітних мовах здійснюється взаємодією людини і ЕОМ.

Системаавтоматизованого проектування — це комплеск засобів автоматизації проектування,взаємозв’язаних з необхідними підрозділами проектної організації або колективомспеціалістів (користувачем системи), які виконують автоматизоване проектування.

САПР призначенідля виконання проектних операцій (процедур) в автоматизованому режимі.

САПР складаютьсяв проектних, конструкторських технологічних та інших організаціях з метою:

— підвищенняякості і техніко- економічного рівня продукції, що про-ектується івипускається;

— підвищенняефективності об’єктів проектування, зменшення витрат на їх створення іексплуатацію;

— скороченнятермінів, зменшення трудоємкості проектування і підви-щення якості проектноїдокументації.

САПР об’єднуєтехнічні засоби, параметри і характеристики, які виби-рають з максимальнимврахуванням особливостей задач інженерного проектування.

 

2.Визначення і суть автоматизованого проектування і систем автоматизованогопроектування

Основна функціяСАПР — виконання автоматизованого проектування на всіх або окремих стадіяхпроектування об’єктів і їх складових частин.

При створенніСАПР слід керуватись наступними принципами: — сис-темної єдності; — сумістності; — типизації; — розвитку.

Принцип системноїєдності забезпечує цілістність системи і системну “свіжість” проектування окремихелементів і всього об’єкту проектування в цілому (ієрархічність проектування).

Принципсумістностізабезпечує спільне функціонування складових частин САПР і зберігає відкритусистему в цілому.

Принциптипізаціїорієнтує на переважаюче створення і використання типових і уніфікованихелементів САПР.

Принципрозвиткузабезпечує поповнення, удосконалення і обновлення складових частин САПР, атакож взаємодію і розширення взаємозв’язку з автоматизованими системами різногорівня і функціонального призначення.

 

3.Класифікація САПР

 

1. За типомоб’єкту проектування:

КОД 1 — САПР виробів машино- таприладобудування;

         2 — САПР технологічнихпроцесів в машино- та приладобудуванні;

         3 — САПР об’єктівбудівництва;

         4 — САПР організаційнихсистем;

         5 — 9 — Резерв.

2. Зарізновидністю об’єкту проектування:

Код і назву групивстановлюють по діючим позначенням документації на об’єкти системи, щопроектується.

 

3. Заскладністю об’єкту проектування:

КОД

Назва

Число складових частин об’єкту, що проектуєтьс

  1

САПР простих об’єктів

102

  2

САПР об’єктів середньої складності

102 … 103

  3

САПР складних об’єктів

103… 104

  4

САПР дуже складних об’єктів

104… 105

  5

САПР об’єктів дуже високої складності

106

 

4. Закомплекстністю автоматизації проектування:

1 — ОдноетапнаСАПР;

2 — БагатоетапнаСАПР;

3 — КомплекснаСАПР (виконує всі етапи проектування об’єкту).     

 

5. За рівнемавтоматизації проектування:

КОД Назва Число складових частин об’єкту, що проектується

1

2

3

 

Система низькоавтоматизованого проектуван

Система середньоавтоматизованого проектува

Система високоавтоматизованого проектування

< 25 %

25 — 50 %

> 50 %  (використовуються методи  багатоваріа

оптимального проектування

6. Захарактером проектних документів, що випускаються:

КОД Назва Носій даних проектного документа

1

2

3

4

5

6

7 — 9

САПР текстових документів

САПР текстових і графічних документів.

САПР документів на магнітних носіях

 

САПР документів на фотоносіях

САПР на двох типах носіїв

САПР на всіх типах носіів даних

Резерв

Паперова стрічка, або лист

Паперова стрічка, або лист

Перфоносії (перфокарти перфо- стрічки) і магнітні носії (магнітні стрічки, диски, барабани).

Мікрофільми, мікрофіші, фотошаблони та інші.

Два любих типа носіїв.

Всі типи носіїв даних

 

7. За кількістюпроектних документів, що випускаються:

КОД Назва Число документів, що випускається в розрахунку на формат А4 за рік

1

2

3

4- 9

САПР малої продуктивності

САПР середньої продуктивності

САПР високої продуктивності

Резерв

< 105

105… 106

> 106

 

8. За числомрівнів в структурі технічного забезпечення:

КОД Назва Характеристика технічних засобів системи

1

2

3

Однорівнева САПР

Дворівнева САПР

Трьохрівнева САПР

ЕОМ середнього або високого класу з штатним набором периферійних засобів, котрий може бути доповнений засобами обробки графічної інформації

ЕОМ середнього або високого класу з штатним набором периферійних засобів, котрий може бути доповнений засобами обробки  графічної інформації і одне або декілька автоматизованих місць проектувальника              (АРМ), включаючи міні — ЕОМ.

ЕОМ високого класу, одне або декілька АРМ і периферійне програмно- кероване обладнання.

Класифікаціягрупи САПР

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>                                                   1    2  3   4   5  6  7   8  

/> За типом об’єкту проектування

 За різновидністюоб’єкту проектування

/>/> За складністю об’єктупроектування

 Закомплекстністю автоматизації проектування

/>/>/> За рівнем автоматизації проектування

 За характеромпроектних документів, що випускаються

/> За кількістю проектнихдокументів, що випускаються

/> За числом рівнів в структурітехнічного забезпечення

/>

Рис2.1.

 

4. Принципипобудови і функціонування САПР

При створенні і функціонуванні САПР використовують наступні принципи:

1.Принцип системної єдності полягає в тому, що при створенні, функціонуванні ірозвитку САПР, зв’язки між підсистемами повинні забезпечувати цілістністьсистеми.

2.Принцип включення забезпечує розробку САПР на основі вимог, що дозволяютьвключати цю САПР у САПР більш високого рівня.

3.Принцип розвитку означає те, що САПР повинна створюватись і

функціонувати зврахуванням доповнень, модернізацій та поновлення підсистем та компонентів.

4.Принцип комплексності  забезпечує взаємозв’язок між проектуванням елементів та всьогооб’єкту на всіх етапах та стадіях проектування.

5.Принцип інформаційної єдності полягає у використанні в підси-стемах, засобах такомпонентах забезпечення САПР єдиних умовних позна-чень, термінів, символів,проблемно- орієнтованих мов, способів придстав-лення інформації, яківідповідають прийнятим нормативним документам.

6.Принцип сумістності полягає в тому, що повинно забезпечуватись одночаснефункціонування всіх підсистем САПР при збереженні відкритості системи в цілому.

7.Принцип стандартизації та інвентаризації полягає в уніфікації, типізації їстандартизації підсистем і компонентів, інваріантних до галузей та об’єктів, щопроектуються.

8. Принцип діалогу полягає в тому,що відбувається одночасне використання проектувальником ручних, автоматизованихта автоматичних проектних операцій, його активний вплив в процес формуванняпроектних рішень.

9.Принцип накопичення досвіду проектування полягає в наявності і поповненніархіву проектних процедур та проектних рішень, математичних моделей (ММ), алгоритмів,теоретичних і експериментальних даних і т. д.

СтадіїфункціонуванняСАПР

І стадія: використання ЕОМ длярозв’язку інженерних задач в перші роки їх появи.

Тоді використанняЕОМ для вирішення інженерних задач здійснюва-лось по схемі, яка включає слідуючіетапи:

а) математичнеформулювання задачі;

б) вибірчисельних методів рішення;

в) розробкаалгоритму;

г) запис програмина алгоритмічній мові;

д) кодуваннявихідних даних;

є) занесенняпрограми і всіх даних на проміжний носій — перфорація;

ж) відладкапрограми — виявлення помилок і внесення виправлення;

З) розв’язокзадачі;

к) обробкарезультатів — побудова графіків, чистограм, таблиць, крес- лень та іншихдокументів.

Етапи А — Д і К — здійснюються інженером (вручну).

Етап Є — оператором обчислювального центру.

Таке використанняЕОМ можна розглядати, як нижчу ступінь розвитку автоматизованого проектування.

ІІстадія: Розробка математичних моделей, методів і алгоритмів, вже достатньовраховуючих можливості ЕОМ.

Універсалізація полягаєв тому, що програма автоматичного одер-жання рівнянь однакова для всього класуоб’єктів і тому складається один раз, а використовується багаторазово багатьмаінженерами в різних ситуаціях. Але технічні засоби і програмне забезпечення щене були об’єднані в єдину проектуючу систему і розроблені програми не булиз’єднані одна з другою. (Не було “підтримки” програм).

ІІІстадія: системний підхід до вирішення проблеми проектування з допомогою ЕОМ,тобто створення і впровадження САПР.

 

5. Склад іструктура САПР

 

Структурнимикомпонентами САПР, які жорстко зв’язані з організа-ційною структурою проектноїорганізації, є підсистеми, в яких при допомозі спеціалізованих комплексівзасобів вирішується функціонально завершена пос-лідовність задач САПР.

САПР, запризначенням (ГОСТ23501.0 — 79), розподіляються на:

Проектуючіпідсистеми, які мають об’єктну орієнтацію і реалізують окремий етап (стадію)проектування або групу безпосередньо пов’язаних проектних задач. Приклад:ескізне проектування виробів, проектування корпусних деталей і т. д.

Обслуговуючіпідсистеми мають загальне системне використання і запеспечують підтримкуфункціонування проектуючих підсистем, а також оформлення, передачу і вивідодержаних в них результатів. Приклад: автоматизованийбанк даних, підсистеми документування та графічного вводу- виводу.

Підсистемаскладаєтьсяіз компонентів САПР, об’єднаних загальною для даної підсистеми цільовоюфункцією і які забезпечують функціонування цієї системи.

Компонент являє собою елементзабезпечення, який виконує окрему функцію в підсистемі:

Методичнезабезпечення — документи, в яких відображені склад, правила вибору та експлуатаціїзасобів автоматизації проектування.

Лінгвістичнезабезпечення — мови проектування, термінологія;

Математичнезабезпечення — методи, математичні моделі, алгоритми;

Програмнезабезпечення — документи з текстами програм, програми на машинних носіях іексплуатаційні документи;

Технічнезабезпечення — засоби обчислювальної та організаційної техні-ки, передачі даних,вимірювальні та інші пристрої;

Інформаційнезабезпечення — документи з описом стандартних проект- них процедур, типових рішень,типових елементів, тощо;

Організаційнезабезпечення — положення, інструкція, накази, штатні розклади і інші документи, якірегламентують організаційну структуру підрозділів АПР.

6. Комплексзасобів автоматизованного проектування

Комплекс засобівавтоматизованного проектування включає в себе:

— технічні засоби(ЕОМ середнього або високого класу з штатним набором периферійних засобів,засобів обробки графічної інформації, автоматизоване місце проектувальника(АРМ) і периферійне програмно- кероване обладнання);

Матричнаструктура САПР

Забезпечення

/>Види забезпечення

Методичне Програмне Технічне Інформаційне Організаційне

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> />

Підсистема “А”

    М1А

     М2А

     П1А

      П2А

     Т1А

     Т2А

     І 1А

         О1А

 Визначальний

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>

Підсистема “Б”

    М1Б

      П1Б

      П2Б

      Т1Б

     Т2Б

       І 1Б      О1Б

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>

Підсистема “Н”

      М1Н

      П1Н

      П2Н

       П3Н

      Т1Н

     Т2Н

       І 1Н

       І 2Н

      О1Б /> /> /> /> /> /> /> />

Рис.2.2.

Математичне забезпечення САПР

/> 

/>

Програмне

забезпечення

Інформаційне

забезпечення

Лінгвістичне

забезпечення

/>/>/>

                                              

Загальне П.З.

Розробляються для любого використання ЕОМ і специфіку САПР не відображає

Спеціальне П.З.

Включає всі програмні рішення

Проектних задач

Рис.2.3.

7.Узагальнений алгоритм автоматизованного проектування

Всі елементи структури діючої САПР (підсистема, проектно-технічнадокументація, програмно-методичні комплекси (ПМК), програмно-технічні комплекси(ПТК) і т.д.) знаходяться в складній взаємодії між собою. Логіка цих взаємодійнаправлена на реалізацію узагальненого алгоритму проектування.

Сукупністьвзаємодій всіх структурних елементів САПР, взятих в ціло- му по всьому об’єктупроектування і в їх розвитку по стадіях і етапах проектування  утворює  узагальненийалгоритм автоматизованого проектування (УААП). Він складається ізтипових операцій та процедур, котрі співпадають по суті та змісту з елементамиУААП для традиційного (безмашинного) проектування, але по способу реалізації єавтоматизованим, крім того в цей алгоритм при необхідності включаєтьсч цілийряд сервісних і системних операцій і процедур (введення — виведення данних, пошукуінформації та інше), які забезпечують надійне функціонування САПР.

Таким чином, УААПявляє собою відповідно організовану послідовність автоматизованих інеавтоматизованих операцій проектування, які підтримуються відповідного видузабезпеченням, котра в цілому приводить до людино-машинного виконанняузагальненого алгоритму проектування.

Основною ланкоюцього алгоритму є узагальнена процедура автоматизованого проектування.

3. Тема: Технічне забезпечення САПР.

План

1. Загальнахарактеристика, визначення ТЗ САПР.

2. Вимоги дотехнічного забезпечення САПР.

3. Основнікомпоненти технічного забезпечення САПР.

4. Комплекситехнічних засобів САПР, їх структура і стисла характеристика.

(2 години).

1. Загальнахарактеристика, визначення ТЗ САПР

Технічнезабезпечення (ТЗ) САПР являє собою комплекс технічних засобів (КТЗ), на базі якогофізично реалізується весь процес автоматизованого проектування (АП): від вводуі підготовки вихідних даних до одержання готової проектної документації.  

По суті, ТЗ САПР являє собою матеріальну основу автоматизованогопроектування і разом з програмним забезпеченням (ПЗ САПР) створює те фізичнесередовище, в котрому реалізуються другі види забезпечення САПР (математичне,інформаційне, лінгвістичне та інші).

Слід відмітити,що проблема підбору ТЗ САПР для любої конкретної САПР є дуже важливим івідповідним етапом при розробці або експлуатації цієї САПР. Це пов’язане з тимиобставинами, що КТЗ САПР поряд із ПЗ САПР є найбільш дорогим компонентом САПР ів значній мірі визначає ефективність всієї системи вцілому.

2. Вимоги до технічногозабезпечення САПР

Вимоги дотехнічного забезпечення САПР можна розділити на чотири категорії:

— системні; — функціональні; — технічні; — організаційно- експлуатаційні.

Системнівимоги обумовлюютьспектр властивостей, параметрів і характеристик КТЗ САПР як технічної системи. Системнівимоги до КТЗ є слідуючі: ефективність, універвальність, сумістність,гнучкість і відкритість, надійність, точність (достовірність), захищеність,можливість одночасної роботи достатньо широкого кола користувачів, низькавартість.

Функціональнівимоги обумовлюютьвластивості КТЗ з точки зору виконання функцій САПР. Висуваються до КЗ САПР і повиннізабезпечувати: реалізацію математичних моделей; задач прийняття рішень іпроектних процедур; архівіі, бібліотек проектних рішень і типових елементів;системи пошуку даних, забезпечення наглядності інформації; роботу з графічнимизображеннями і моделями; паралельну розробку окремих вузлів; взаємозв’язокетапів проектування; роботи роботу користувача як в пакетному, так і в діалоговомурежимі з можливістю переходу з одного режиму на інший на любому етапіпроектування; документування результатів проектування; видачі результатів натехнологічне обладнання (запис програми для обладнання з ЧПУ та інше).  

Технічнівимоги обумовлюютьпараметри і характеристики КТЗ і окремих ТЗ при функціонуванні САПР тавиражаються у вигляді кількістних, якісних та номенклатурних значеньхарактеристик та параметрів. До основних характеристик та параметрів відносятьслідуючі: продуктивність, швидкодія розрядність пристроїв, систему кодуванняінформації; ємність запам’ятовуючих пристроїв, види носіїв даних; типиінтерфейсів для спряження обладнання.

Доорганізаційно- експлуатаційних  відносяться вимоги по технічній  естетиці,ергономіці, безпеці (охороні праці), організації експлуатації та обслуговуваннюТЗ САПР.

Найбільш загальнівимоги (в більшій частині системні і функціональні) приводять в ТЗ на САПР.Більш деталізовані і конкретизовані системні і функціональні вимоги, а також технічніі організаційно- експлуатаційні вимоги вказують в технічних завданях накомплекси засобів.

3. Основнікомпоненти технічного забезпечення САПР

В даний час вскладі технічного забезпечення САПР прийнято виділяти дві групи ТЗ:

Технічне забезпечення

/>/>/>/>/>

/>/>Технічні засоби (ТЗ) загального призначення, призначені для створення САПР різних класів і конфігурацій та комплексування спеціалізованих КТЗ типу АРМ, ІРС та інші.

Проблемно- орієнтовані комплекси технічних засобів (КТЗ) з спеціалізованим програмним забезпеченням:

АРМ- автоматизоване робоче місце;

ІРС- інженерна робоча станція;

РМП- робоче місце проектувальника

Функціональнігрупи ТЗ

/>

ТЗ

програмної обробки даних

ТЗ

підготування і введення даних

ТЗ

відтворення і документування даних

ТЗ

архіву проектних рішень

ТЗ

передачі

данних

Рис.3.1

Як видно ізрис.3.1, всі групи ТЗ відповідають послідовно всім етапам рішення проектноїзадачі — від вводу даних до збереження результатів проектування і призначенідля виконання слідуючих функцій: введення вихідних данних в ЕОМ при описанні об’єктупроектування в доступній формі; відтворення введеної інформації з метою їївізуального контролю та редактування; обробка інформації; збереженняінформації; відтворення проміжних та кінцевих результатів розв’язку; оперативнеспілкування проектувальника з автоматизованою системою в процесі розв’язаннязадачі.

4. Комплекситехнічних засобів САПР, їх структура та стисла характеристика

Комплекситехнічних засобів загального призначення (КТЗЗП) є основою КТЗ САПР. Ці засоби посуті являють собою серійні ЕОМ різноманітних типів і класів.

Структурапрограмної обробки даних (ЕОМ) може бути приставлена наступним чином:

Технічна структура

програмної обробки даних

/>/>

Центральний

процесор (ЦП)

Спеціальний процесор (СП)

Оперативний

запам’ятовуючий

пристрій (ОЗП)

 Зовнішній

запам’ятовуючий пристрій (ЗЗП)

арифметичний СП накоплювач на магнітній стрічці (НМЛ) геометричний СП накоплювач на магнітному диску (НМД) “Вінчестер” канали процесора (введення- виведення) накоплювач на гнучких магнітних дисках (НГМД) “Дискети” операційні про-цесори Рис.3.2

Центральнийпроцесор(ЦП) призначений для перетворення інформації у відповідності з програмою, якавиконується; управління обчислювальним процесом та пристроями, які працюютьразом з ЦП (спецпроцесор, ОЗП, ЗЗП).

Спецпроцесор забезпечує більш швидке (в 5… 100 разів) розв’язування задач в спеціальній частотній області розв’язкузадач.

Оперативнийзапам’ятовуючий пристрій (ОЗП) виконує функції оперативного зберігання, прийому тавидачі данних і програм.

Зовнішнійзапам’ятовуючий пристрій (ЗЗП) призначений для довготермінового, архівного зберіганняданних і програм (інформації).

Сучасний парк ЕОМ великий і дуже різноманітний. В даний час всі вони восновному класифікуються за двома признаками:

1) за областювикористання (універсальні ЕОМ загального призначення, спеціалізовані ЕОМ);

2) запродуктивністю і вартістю (СУПЕР ЕОМ — швидкість виконання

операцій 100… 800 оп/сек; ЕОМвисокої продуктивності; ЕОМ середньої продуктивності; СУПЕР- міні ЕОМ; міні-ЕОМ; макро- ЕОМ; персональні ЕОМ;)

В САПР найбільшшироке використання одержали слідуючі універсальні ЕОМ: ЕОМ високої тасередньої продуктивності сімейства ЕС ЭОМ;

міні ЕОМ сімейства СМ ЭОМ;професіональні персональні ЕОМ програмно та апаратно сумістні з ППЕОМ ІВМ РС/ХТ/ АТ.

А) Із сімейства ЕСЭОМ найбільш широке використання одержали моделі: ЕС 1035 з Пср= 200тис. оп/с, ОЗП= 1 Мб; ЕС 1045 з Пср= 800 тис. п/с та ОЗП = 4 Мб.Сучасними перспективними моделями є моделі: ЕС 1036, 1046, 1061, 1066 з П = 0,4… 5 млн. оп/с та ОЗП = 4… 16 Мб.

Б) Із сімействаміні-ЕОМ СМ ЭОМ в даний час найбільше поширення

одержали міні- ЕОМ: СМ- 4 Пср=200 тис. оп/с та ОЗП = 256 Кб; СМ — 142 з Пср = 400 тис. оп/с та ОЗП= 4 Мб.    Перспективною моделлю є 32- розрядна міні-ЕОМ СМ — 1700 з Пср= 1 млн. оп/с та ОЗП = 8 Мб.

В) зпрофесіональних персональних ЕОМ найбільше поширення одержали 16-ти розрядні  ЕС1841 з Пср = 150… 500 тис. оп/с та ОЗП = 256 Кб, “Электроника — 85” з Пср = 500 тис. оп/с та ОЗП = 512 Кб, “Электроника — 85” з Пср= 500 тис. оп/с та ОЗП = 512 Кб, “Электроника НЦ — 80-01А (ДВК — 2М)” з Пср= 500 тис. оп/с та ОЗП = 56 Кб та інші.

Спеціальнікомплекси технічних засобів (СКТЗ) є автоматизованими робочими місцямипроектувальника (АРМ).

Автоматизованимробочим місцем проектувальника (АРМ) називається апаратно- програмний, проблемно-орієнтований комплекс, склад якого визначається в залежності від йогофункціонального призначення, а також від складу і об’єму задач, які необхідновирішувати.

АРМ призначенедля автоматизації операцій по підготуванню, перетворенню та редактуванню текстовоїта графічної інформації, а також опера-цій взаємодії користувача з системою впроцесі проектування.

Технічною базоюсучасних АРМ є: міні — ЕОМ типу СМ- 1420, СМ- 1700, СМ- 4; АХ; СМ- 1800, СМ-1810, “Электроника”. Найкращими зразками, які підходять для розробки САПР є ПЕОМІВМ ХТ/АТ та мікропроцесори Pentium. В якості терміналів використовуютьсякольорові та монохромні дисплеї MDA, CGA, Hercules, EGA, VGA, Super-VGA.

 

Класифікація АРМ

Автоматизоване робоче місце

проектувальника

/>/>/>/>/>/>

За областю

використання

За можливістю

Модифікації

За продуктивністю ГОСТ 23501.201- 85 Універсальні АРМ Відкриті АРМ АРМ великої продуктивності Спеціалізовані АРМ Закриті АРМ АРМ середньої продуктивності АРМ малої продуктивності Рис.3.3

ПродуктивністьАРМ визначається складом та характеристикою компонентів (модулів) технічногозабезпечення, а також складом і характеристикою ЕОМ та характеристикоюпрограмно-методичних комплексів (ПМК) відповідного АРМу.

Характеристика

АРМ високої продуктивності АРМ середньої продуктивності

АРМ малої

продуктивності

Середня швидко- дія (млн.оп/с) 1,5… 4 1… 1,5 0,3… 1,0 Розрядність про-цесора (біт) 32 16, 32 8, 16 Об’єм ОЗП (Мб) 4… 8 0,5… 4 0,064… 0,5 Об’єм ЗЗП (Мб) 50… 100 10… 50 1… 10 Рис.3.4Структура АРМ

Автоматизованіробочі місця данної професійної орієнтації поставляються заводами- виробниками врізному виконанні і являють собою сполучення різних типів і числа пристроїв.АРМ можуть бути зкомплектовані і самим користувачем довільно з номенклатуризасобів обчислювальної техніки та машинної графіки, які є в наявності. АРМможуть бути високої продуктивності (обов’язково мають в наявності велику абосередню ЕОМ з кількістю робочих місць 20 і більше), середньої (базуються насередній або міні- ЕОМ) та малої (на міні- або мікро- ЕОМ).

Центральний

процесор (ЦП)

Оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП) Алфавітно-цифровий друкуючий пристрій (АЦДП)

/>/>/>

Автоматизоване робоче місце проектувальника (АРМ)

/>/>/>/>/>/>/>/>/>

Накопичувач

на гнучких магнітних дисках (НГМД)

Графопобудовник

(ГП)

Модуль зв’язку з інженерно- проектувальними системами (ІРПС)

Графічний дисплей

(ГД)

/>/>/>/>/>/>/> 

Дисплей Д1 Дисплей Д2 Дисплей Д3 Дисплей Дn Рис.3.5

Подальшийрозвиток КТЗ САПР зв’язаний із спеціалізацією по класу задач, що вирішуються,включенням в склад КТЗ спеціалізованих ЕОМ та процесорів, створенням все більшудосконалених засобів спілкування інженера з ЕОМ та орієнтації, в основному насупер- міні-, міні- та персо-нальні ЕОМ.

Питання длясамоконтролю Л№3

1. Приведітьвизначення технічного забезпечення САПР.

2. Які вимогивисуваються до технічного забезпечення САПР?

 3. Які основнікомпоненти технічного забезпечення САПР?

4. Що входить впоняття “Комплекси технічних засобів САПР”? Приведіть їх структуру і стислухарактеристику.

4. Тема: Математичне забезпечення САПР

 

План

1. Загальнахарактеристика. Основні вимоги до математичного забезпечення САПР.

2. Структураматематичного забезпечення САПР.

3. Функціональний опис об’єктів проектування.

4. Морфологічнийопис об’єктів і процедур

5. Методи таалгоритми проектних операцій і процедур.

(2 години).

1. Загальнахарактеристика

Математичнимзабезпеченням автоматизованого проектування називається сукупнiсть математичнихмоделей об’єктів проектування, а також методів і алгоритмів операцій іпроцедур.

Узагальненуструктуру МЗ САПР можна показати в наступному вигляді (Див. рис. 4.1). Як видноіз цієї схеми, вся сукупність математичних моде-лей об’єктів, що проектуються похарактеру своїх властивостей діляться на функціональні і структурні моделі .

Функціональнімоделіпризначені для відображення фізичних проце-сів, які протікають в об’єкті прийого функціонуванні і встановлюють зв’язки між вхідними, вихідними, керуючимита зовнішніми параметрами за допомогою функціональних залежностей,функціоналів, операторів, імовірних залежностей і т.і. Функціональні ММ разом здеякими критеріями оцінки якості функціонування об’єкту складають основуфункціонального опису об’єкту проектування (функціональний аспект).

СтруктурніММпризначені для відображення структурних властивостей об’єкту проектування.Розрізняють структурні ММ: топологічні і геометричні.

ТопологічніММвисвітлюють склад і зв’язок елементів об’єкту проек-тування. Їх частіше всьоговикористовують для опису об’ектів, що склада-ються із великого числа окремихелементів при розв’язку задач прив’зки конструктивних елементів до певнихпросторових позицій (приклад задачі: компоновки, трасування з’єднань), чи довідносних моментів часу (наприклад,- при розробці технологічних процесів).Топологічні моделі можуть мати форму графів, таблиць, списків, матриць і т.і.

Геометричні ММ відображають просторовіспіввідношення і форми об’єкту, що проектується і його складових частин.Геометричні ММ можуть виражатись сукупністю рівнянь ліній і поверхонь, графамиі списками і т.і. На основі топологічних і геометричних ММ здійснюють морфологічописоб’єкту проектування.

ЕфективністьСАПР, багато в чому, визначається якістю МЗ, оскільки вибір МЗ часто визначаєякість і строк проектування, а також затрати на нього.

 

2.Узагальненаструктураматематичного забезпеченняСАПР

Математичне забезпеченняСАПР

/>/>

/>Математичні моделі об’єктів

проектування

Математичні методи і алгоритми проектних операцій та процедур

/>/>/>

/>/>Функціональні моделі

Структурні

моделі

/>/>/>/>  

/>/>/>/>/>/> 

Критерії оцінки

Функці-оціона-льний опис об’єкту проектування

Топологічні   Геометричні

Моделі         моделі

Морфологічний опис

об’єкту проектування

Методи і  алгоритми аналізу об’єкту проек-тування Методи і  алгоритми структурного синтезу об’єкту проектування

Методи і алгоритми

параметричного синтезу об’єкту проектування

Рис. 4.1

Вимоги доматематичних моделей [1, 2]. До ММ висуваються вимоги точності, надійності,економічності, універсальності та адекватності.

1.Точність:оцінюється ступенню співпадання реальних і розрахункових параметрів об’єкту. Оцінказдійснюється за допомогою даних ММ і

алгоритму. Нехай якості об’єкту проектування,що відображаються в ММ,

оцінюються вектором вихідних параметрівY = (y1, y2,…, ym). Тоді, позна-чившидійсне та розраховане з допомогою ММ значення J- го вихідного параметру через Yjдійсн та Yj мод відповідно, визначимо відносну похибку Еjрозрахунку параметра Yj як

Еj = (Yjмод — Yj дійсн) / Yj дійсн.                   (4.1)

Одержана оцінка e = (e1, e2,… em). При необхідності зведення цієї оцінкидо скалярної використовують будь- яку норму вектора />,наприклад

/>/>/>eм =|| e || = max  ej  .    (4.2)       j/>(1: m)           

2. Надійність:необхідно використовувати такі ММ і алгоритми, які мають суворі обгрунтуваннявикористання.

3. ЕкономічністьММ характеризується затратами обчислювальних ресурсів (затратамимашинних часу Т та пам’яті П ) на її реалізацію. Чим менше Тта П, тим модель економічніша. Замість значень Т та П, якізале-жать не тільки від властивостей моделі, але й від особливостей ЕОМ, можнавикористовувати і інші величини: середня кількість операцій, які виконуютьсяпри одному зверненні до моделі, розмірність системи управління, кількістьвнутрішніх параметрів, які використовуються в моделі.

4. Універсальність:передбачає використання однотипних об’єктів без суттєвої перебудови ММ таалгоритмів.

5.Адекватність ММ  це здатність ММ відображативластивості з похибкою, яка була б не більшою, ніж задана. Оскільки вихідніпараметри є функціями векторів параметрів зовнішніх Q та внутрішніх X, похибка eJ залежить від значень Q та X. Як правило,значення внутрішніх параметрів ММ визначають з умови мінімізації похибки em в деякій точці Qном просторузовнішніх змінних, при цьому використовують модель розрахованим вектором X прирізноманітних значеннях Q. Адекватність моделі, як правило, має місце лиш вобмеженій області зміни зовнішніх змінних- області адекватності (ОА)математичної моделі: 

ОА ={Q | eМ £ d},                               (4.3)      

де d > 0 — задана константа, рівнагранично допустимій похибці моделі.

3. Функціональнийопис об’єктів проектування.

Функціональнімоделі об’єкту проектування або його елементів являють собою залежності, якізв’язують вихідні характеристики з вхідними, внутрішніми (керуючими) та зовнішнімипараметрами. В загальному випадку функціональні моделі записуються у виглядіспіввідношення

Y = F(t, s, x,Q),                                  (4.4)      

де Y = (y1,y2, y3,… yn) — вектор вихідних параметрів;

X = (x1, x2,x3,… xn) — вектор внутрішніх (керованих) параметрів;

Q = (q1, q2,q3,… qn) — вектор зовнішніх параметрів;

t — час;

S = (x, y,z) — вектор просторових координат.

Побудовафункціональної ММ об’єкту можливе в тому випадку, коли вже виконанийморфологічний опис об’єкту проектування, тобто описаний склад його елементів таїх взаємодія.

 

3.1.Класифікація функціональних моделей.

1. Взалежності від способу побудови: — теоретичні;

— експериментальні.

2. Заформою зв’язків між параметрами моделі: — аналітичні;

— алгоритмічні.

3. Взалежності від врахування випадкових факторів: — детерміновані;

— схоластичні.

4. Взалежності від виду заданих параметрів моделі: — постійні;

 дискретні.

5. Взалежності від особливостей (типу) рівнянь, що входять в модель: — лінійні; -нелінійні.

6. Взалежності відврахування або не врахування часу: — статичні;     -динамічні.

7. Повідношенню до ієрархічного рівня: — мікромоделі; — макромоделі; — метамоделі.

 

3.2. Видифункціональних моделей

 

1. Математичні моделі у вигляді диференційнихрівнянь в часткових

похідних  (розподілені моделі). Такі моделівідображають  процеси, що

протікають в загальному випадку в 3-х вимірному просторі і в часі вони

мають слідучий вигляд:

Ф(S, X, Y, Q, ¶U/¶S, ¶2Y/¶S2,…, t) = 0,         (4.5)

де Ф- операторзв’язку між перемінними та їх похідними.       

Прикладирозподілених моделей:

— рівняннятеплопровідності при моделюванні термічного режиму ро-боти двигуна внутрішньогозгорання (ДВЗ);

— рівняннядифузії при моделюванні процесів охолодження ДВЗ;

— рівняннярівноваги, при моделюванні задач статики і динаміки машин.

2. Математичні моделі у виглядізвичайних диференційних рівнянь (зосереджені моделі).

y(¶U/¶t, X, Y, Q, t) = 0.         (4.6)

Прикладизосереджених моделей:

Диференційнерівняння вигнутої осі балки на пружній основі при мо-делюванні напружено-деформованого стану вузлів машин і т. інше.

3. Математичні моделі у виглядітрансцендентних та алгебраїчних рівнянь:  

 

F(Y, X, Q, t)= 0 — трансцендентне,     (4.7) 

   Y = F (Q)    - алгебраїчне.         (4.8)

 

4. Математичні моделі у формілогічних рівнянь: — використовуються в системах автоматизації, реле і т. інше.

5. Математичні моделістохастичних процесів: системи масового обслуговування (ЕОМ, бази, магазини,автозаправки, і т. інше).

 

3.3. Методипобудови функціональних моделей

По своїй суті ММ розподіляються на теоретичні та експериментальні(емпіричні) ММ. Всі інші класифікації це похідні від вищеперечислених.Розглянемометоди побудови цих ММ.   

Методипобудови теоретичних функціональних моделей:

Для одержаннятеоретичних розподілених математичних моделей ви-користовуються фундаментальні фізичнізакони: закони збереження маси,

енергії, кількості руху. Потім до нихдоповнюються граничні умови і ММ —

готова.

В основі одержання зосереджених моделей лежать також відомі зако-ни,принципи та гіпотези, які мають менш загальний характер: основний закондинаміки поступального та обертового руху, принцип складання швидкостей, законГука, гіпотеза плоских перерізів і т. інше.

Методипобудови експериментальних функціональних моделей

Для одержаннястатичних моделей використовується математичний апарат теорії плануванняексперименту, при якому ММ одержані у вигляді алгебраїчного рівняння виду Y = F(Q) — функція відкликання.

Для одержаннядинамічних моделей використовується метод індентифікації.

 

3.4Критерій оцінки якості функціонування

Критерій оцінкиякості функціонування — це кількісна міра якості об’єкту, що проектується і посуті своїй є математичним (формальним) еквіва-лентом мети проектування.Критерій якості функціонування ще називають функціоналом якості.

В залежності відмети проектування, як правило, необхідно найти або максимальне або мінімальнезначення функціонала (критерія) якості. Рідше зустрічаються задачі, колинеобхідно визначити його максимальне або мінімальне значення.

Проектуванняніколи не ведеться “взагалі”, а переслідує деякі конкретні цілі і головна ізних- це одержати нейкраще, оптимальне рішення. Як це оцінити? Краще, — оптимальне.

Функціонал якостідозволяє при виборі проектного рішення надавати перевагу тому чи іншомуваріанту, тобто він є критерієм ефективності рі-шень, що приймаються.Розрізняють векторний і скалярний критерії ефективності.

Векторний критерійефективності формулюєтьсятоді, коли ставиться задача одержання декількох найкращих характеристик об’єктупроектування.  В цьому випадку критерій якості функціонування є вектором

І = (І1,І2,…, Ір), а його складовіІj, J=1, p, якіназиваютьсячастковими критеріями, приставляють у функціоналі якості кожну такухарактеристику.  

Скалярнийкритерій ефективності — це такий критерій, який складає-

ється із одного (часткового)критерія.

В залежності відзадач проетування, частковий критерій Ij та скалярний І можуть бутиабо функціоналом або функціями.         

Цільовийфункціоналформулюється коли числове значення критерію І визначається заданнямнабору функцій U (t) = (U1(t), U2(t),… Us(t)),який називається  керуючим та  визначеним  на деякому  часовому  інтервалі

змінної t. Критерії такоготипу, як правило, формуються при проектуванні керованих динамічних систем, ММкотрих або розподілені, або зосереджені. В якості незалежної змінної t можутьвиступати або просторові координати або інші фізичні змінні.

4.Морфологічний опис об’єктів і процедур

4.1.Топологічні моделі — відображають склад та взаємозв’язок елементів елементівпроектування. Їх частіше всього використовують для опису об’єктів, щоскладаються з великої кількості окремих елементів при розв’яз-ку таких задачконструкторського проектування, як задачі компоновки, тра-сування з’єднань таприв’язки конструктивних елементів.

Топологічнімоделі можуть мати форму графів, таблиць, списків, мат-риць, а дляманіпулювання на ЕОМ з такою моделлю, вона представляється у виглядіспеціальних матриць: сумістності та інцидентності.  

4.2.Геометричні моделі — це сукупність відомостей, які однозначно визначають формугеометричного об’єкту. Геометричні моделі можуть бути представлені сукупністюрівнянь ліній та поверхонь, алгебраїчними співвідношеннями, графами, списками,таблицями, описами на спеціальних графіч-них мовах.

 

5. Методита алгоритми проектних операцій і процедур

 

5.1 Методи таалгоритми аналізу

Методи таалгоритми аналізу (як одноваріантного, так і багатоваріант- ного) призначенідля визначення якостей та чередування працездатності об’єктів проектування.

По суті своїй, взадачу цих методів та алгоритмів входить розв’язок деякої функціональної ММвідносно вектора вихідних параметрів Y при ві-домих обмеженнях на зовнішні тавнутрішні параметри, як на просторово- часові координати.

Методи аналізузалежать від введення конкретної ММ, яка описує об’єкт проектування і залежатьвід процедур аналізу. Оскільки в нашій практиці використовуються, в основному,розподілені та зосереджені математичні моделі, а також ММ у виглядітрансцендентних та алгебраїчних рівнянь, той застосувуються відповідні методианалізу :

— методирозв’язку диференціальних рівнянь в часткових похідних;  

— методирозв’язку звичайних диференціальних рівнянь;  

— методирозв’язку трансцендентних рівнянь;  

— методирозв’язку систем лінійних алгебраїчних рівнянь.

 

5.2. Методи таалгоритми параметричного синтезу

Задачеюпараметричного синтезу є визначення найкращих (оптималь-них) значень внутрішніх(керованих) параметрів для вибраної структури об’єкту з врахуванням всіх вимогТЗ на об’єкт, що проектується (умов праце-здатності, обмежень конструкторськогота технологічного характеру і т. інше).

Звідси, методи іалгоритми параметричного синтезу повинні забезпечу-вати досягнення цієї задачі.

На даний час є велика кількість докладно розроблених методів параметричногосинтезу. Конкретний вибір того чи іншого метода залежить від конкретноїпостановки задачі параметричного синтезу (таких задач в складі процедурипараметричного синтезу може бути декілька) та від виду кретерія якості.

Більшість задачпараметричного синтезу зводиться до задач оптимізації, які в найбільшзагальному формулюються слідуючим чином: при заданих значеннях зовнішніхпараметрів q знайти такі значення внутрішніх (керованих) параметрів Xi,з області допустимих значень, при яких знайдуться шля-хом аналізу ММвихідні параметри Yj, що задовільняють умовам працездатності,а критерій (функціонал) якості досягне екстремального значення.

У випадку, якщокритерій якості має вид цільової функції, що частіше всього зустрічається взадачах оптимізації, а отже — параметричного синтеза. Задача оптимізаціїзводиться до задачі математичного програмування:

 

 extr F(x)                               (4. 9.)

 x ÎxД,

тобто, необхіднознайти екстремум цільової функції F(x) в межах допустимої області XД зміникерованих параметрів X. Область XДможе задаватисьсукупністю обмежень типу нерівності та рівності.

В залежності відвиду цільової функції F та обмежень на керовані пара-метри розрізняють:

— задачубезумовної оптимізації, коли відсутні обмеження на X (екстре- мумзнаходиться в межах необмеженого простору);

— задачу умовноїоптимізації;

— задачулінійного програмування;

— задачу нелінійногопрограмування;

— задачувипуклого програмування (задачі квадратичного та геометрич-ного програмування).

 

5.3. Методи таалгоритми структурного синтезу

Задачаструктурного синтезу полягає у виборі принципу дії технічного об’єкту і увизначенні оптимальної структури об’єкту для реалізації заданої функції.

На відміну відрозглянутих вище процедур аналізу і параметричного синтезу, процедураструктурного синтезу найбільш тяжко піддається формалізації.

В той же час,подальше підвищення ступеню автоматизації проектування залежить, в перщу чергу,від успіхів в розробці ММ та алгоритмів.

5.      Тема :Програмне забезпечення САПР.

 

План

1. Загальнахарактеристика ПЗ САПР, його основні функції.

2. Склад іструктура ПЗ САПР. Вимоги до ПЗ САПР.

3. СпеціалізованеПЗ САПР, його призначення і структура.

 (2 години).

 

1. Загальнахарактеристика програмного забезпечення САПР, його основні функції

Програмне забезпечення займає особливе місце в САПР, так як в програмахреалізуються методи та алгоритми автоматизованого проектування. ПЗ САПРвідноситься до складних програмних систем. На розробку ПЗ САПР витрачається до90 % коштів, які виділяються на створення САПР.

Програмнезабезпечення САПР являє собою сукупність програм на машинних носіях знеобхідною програмною документацією, яка призначена для виконанняавтоматизованого проектування (ГОСТ 23501.4- 79).

Все програмнезабезпечення САПР поділяється на базове, загальносистемне та спеціалізоване.

А. Базове ПЗ поставлєтьсяразом із засобами обчислювальної техніки (ЗОТ) і не є об’єктом розробки пристворенні ПЗ САПР, тому в подальшому розглядатись не буде.

Б. ЗагальносистемнеПЗ є інваріантним до об’єктів проектування.

 Основнимифункціями загальносистемного ПЗ САПР є: управління процесом розрахунків;введення, виведення та обробка інструкцій користувачів; діалоговийвзаємозв’язок з користувачем в процесі проектування; зберігання, пошук, аналіз,модифікація даних, захист їх цілостності; розв’язок загальносистемних задач;контроль і діагностика в процесі розв’язку задач проектування.

До складузагальносистемного ПЗ входять: моніторна діалогова система; системи управліннябазами даних (СУБД) та інформаційно-пошукова; геометричні та графічніпроцесори; засоби формування графічної та текстової інформації; засоби длявиконання загальнотехнічних розрахунків.

В. Спеціалізоване ПЗфункціонує в операційному середовищі, яке складається з базового ізагальносистемного ПЗ. Його метою є реалізація алгоритмів автоматизованогопроектування і одержання проектних рішень.

До складуспеціалізованого ПЗ входять:пакети  прикладних програм

(ППП), які реалізують ці функції(розрахунки, аналіз, синтез і т.д.).

Взаємодіюспеціалізованного, загальносистемного і базового ПЗ з технічними засобами САПРможно виразити наступною схемою:

 ІнструментальніПКявляють собою технологічні засоби, які призначені для, розвитку та модернізаціїПЗ САПР.

ПроектуючіПК — призначені для одержання закінченого проектного рішення і входять в складпроектуючих підсистем САПР (як складові частини відповідних програмно-методичних комплексів (ПМК).

/> 

 

   Базове ПЗ

 

  ЗагальносистемнеП                Спеціалізоване ПЗ

 

Рис.5.1.

.

2. Склад іструктура ПЗ САПР

Програмнезабезпечення САПР, так як і сама САПР підрозділяється:

/> 

Програмне забезпечення САПР

За функціональним призначенням

За типом програмних комплексів

Проек-туючі підсис-теми

Обслу-говуючі підсис-теми

 

Інструмен-тальні

 

Проекту-ючі

 

Обслуго-вуючі

 

Проблемно-орієнтовані

 

Об’єктно- орієнтовані

Рис 5.2.

ПроектуючіПК підрозділяютьсяна:

— проблемно-орієнтованіпроектуючі ПК — виконують уніфіковані проектні процедури, які незалежать від об’єкту проектування (параметричний та структурний аналіз тасинтез);

-об’єктно-орієнтовані — використовуються для проектування об’єктів визначеногокласу.

Проектуючі ПКвходять в склад спеціалізованого програмного забезпечення (ПЗ).

ОбслуговуючіПК — призначені для підтримання працездатності проектуючих ПК та входять в складобслуговуючих підсистем САПР. Обслуговуючі ПК відносяться до загальносистемногоПЗ САПР.

В якостіосновного варіанту розглянемо структуру ПЗ однорівневої САПР на базі АРМу:

Структура ПЗоднорівневої САПР на базі АРМу/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> />

/>/>               

                                                  Спеціалізоване ПЗ                                                       ОС

/>/>/>/>Проектуючі

підсистеми

(ПК)

ПП1

ПП2

-

 

ППn

/>/>/>/>/>

/>/>/>/>/>/>/>/>/>Програмні

комплекси

М Г

 

МОНІТОР

 

Інструментальні програмні комплекси

/>   Обслуговуючі

/>СУБД

І П С

П О І Р

   підсистеми

/>/>                  (ПК)                     Загальносистемне ПЗ

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> <td/> />

Рис.5.3

 

2.2 Вимоги допрограмного забезпечення САПР

До ПЗ САПРвисуваються наступні основні вимоги:

1. Адаптованість — це пристосованість ПЗ САПР до функціонування в різноманітних умовах(Вимога адаптованості висувається до різноманітних об’єктів проектування).

2. Гнучкість — здатність легко видавати зміни, доповнення та виправлення в ПЗ при збереженні всієїСАПР в цілому.  

3. Компактність — це необхідність в мінімізації ресурсів ЕОМ.

4.Мобільність — здатність функціонування на різноманітних технічних засобах.

5. Надійність — забезпечення одержання достовірних результатів про-ектування.

6. Реактивність — забезпечення швидкого розв’язку задачі при орієнтації на конкретногокористувача.

7. Еволюційність-доповнення САПР новими програмами, які розширюють можливостісистеми.

 

2.3 Принципипобудови програмного забезпечення САПР

Принцип системної єдності — встановлює зв’язок міжкомпонентами САПР.

Принципрозвитку — поповнення, вдосконалення та поновлення компонентів ПЗ.

Принципсумісності — мови, символи, коди, інформація та зв’язок між компонентами повиннізабезпечувати їх одночасне функціонування.

Принципстандартизації — уніфікація, типізація та стандартизація ПЗ, інвентарність до об’єктів,що проектуються.

 

3.Спеціалізоване програмне забезпечення САПР, його призначення і структура

Метоюспеціалізованого ПЗ є реалізація алгоритмів автоматизованого проектування іодержання проектних рішень.

КонструкторськіСАПР на базі персональних ЕОМ

ПрограмаАвтоКАД забезпечуєвсесторонні, легкі для використання засоби проектування і розробки креслень дляархітекторів та інженерів всіх спеціальностей. Програма базується на розширеніймові програмування АвтоЛІСП, що забезпечує легке розширення засобів АвтоКАД тадозволяє використовувати програму для любої специфічної мети.

До 12-ї версіїАвтоКАДу внесені суттєві зміни та доповнення, які значно розширюють їїможливості. Вона підтримує більшість локальних обчислювальних мереж дляперсональних комп’ютерів.

Для 12-ї версіїАвтоКАДу потрібен комп’ютер ІВМ РС 386 або 486, крім того комп’ютер 386 повиненбути обладнаний співпроцесором. Для 12-ї версії необхідно 8 Мбайт розширеноїпам’яті та по крайній мірі 23 Мб пам’яті на жорсткому диску. Рекомендуєтьсявикористання МS-DOS 5.0.

АвтоКАД 12-їверсії поставляється з програмою встановлення, яка сама створює необхідні каталоги,розподіляє в них файли та створює файл запуску Автокаду.

В АвтоКАДі 12-їверсії Головне меню відсутнє! Ви зразу попадаєте в графічний редактор, в якомукрайнє ліве падаюче меню вміщає команди, що відповідають командам Головногоменю. В 12-ї версії діалогові вікна піддались суттєвим змінам (їх можнапереміщувати по екрані за допомогою “миші”). Стало можливим:

— створенняатрибутів для включення текстової інформації в блок;

— експортінформації із атрибутів блоків креслення;

— вставленняблоку або креслення в текучий рисунок;

— задання режимувибору примітивів;

— управліннярежимом проставлення розмірів і т. інше.

КОМПАС — цеКОМПлекс АвтоматизованихСистем конструкторсько-технологічнопроектування, якийрозроблений акціонерним об’єднанням ”Аскон”(м. С.-Петербург, Россія).Він призначений для розв’язку широкого кола задач проектування, конструювання,підготовки виробництва в різноманітних областях машинобудування (MechanicalCAD/CAM). Системи КОМПАС дають змогу розробляти креслення, управляючі програмидля станків з ЧПУ, виконувати трьохвимірне моделювання, вести архіви технічноїдокументації, проектувати штампи і пресформи, створювати власні прикладніпрограми для розв’язку спеціалізованих задач.

Системи КОМПАС -3та -4 функціонують на персональних комп’ютерах, 100% сумісних з ІВМ РС, вопераційній системі МS -DOS 3.30 та вищих. Рекомендується використання накомп’ютері слідуючої конфігурації:

— процесор 80386SX або DX, співвпроцесор, адаптер VGA, 2 або 4 Мб оперативної пам’яті.

Система підтримуєвелику кількість плотерів та принтерів, можливе використання дігітайзерів длявведення геометричної інформації.

Відмінностісистеми КОМПАС від програми АвтоКАД:

— система КОМПАС-ГРАФІК із самого початку розроблялась для конкретної області використання — машинобудування та приладобудування. Це дозволило створити компактну, просту тазручну в експлуатації систему;

— моделькреслення КОМПАС- ГРАФІК орієнтована на ЄСКД, що дозволяє без всяких додатковихперетворень випускати документацію, яка повністю відповідала б прийнятим стандартам(як відомо, навіть в АвтоКАДі 12-ї версії не можна одержати документацію встандарті ЄСКД);

— длятрьохвимірного твердотільного моделювання виробів середньої складностівикористовується система КІТЕЖ, інтегрована з КОМПАС- ГРАФІК по інформаційнихмоделях;

— КОМПАС- ГРАФІКтісно інтегрований з системою КОМПАС- ЧПУ, що дозволяє ефективновикористовувати данні з електронних креслень деталей при програмуванні абообробці на станках, повністю виключивши повторний ввід геометричної інформації;

— КОМПАС- ГРАФІКорієнтований на швидку та зручну розробку вла-сних додатків користувача;

— КОМПАС- ГРАФІКможе передавати креслярську інформацію в АвтоКАД та одержувати її з цієїсистеми, використовуючи стандартні формати. Для підтримання такого обмінурозроблений спеціальний комплект ути-літів.

КОМПАС — 5.0 — нова версія системиконструкторсько-технологічно- го проектування для WINDOWS. За своїмитехнічними характеристиками креслярсько- конструкторська графікаКОМПАС — 5.0 на сьогодні є однією із самих потужніх у світі.

КОМПАС — 5.0 створений на основісучасного наукоємкого  математичного апарату інтерактивної параметризації татрьохвимірного моделювання на базі NURBS- технологій.

Для роботи в КОМПАС-5 необхідний персональний комп’ютер класу ІВМ РС з встановленою операційноюсистемою WINDOWS. Мінімальні вимоги до конфігурації комп’ютера: ІВМ РС386 DX- 40/ 8Мb RAM- для роботи підWINDOWS- 3.11, абоWINDOWS дляробочих груп; ІВМ РС 486 DX4 — 100/ 16Мb RAM- для роботи підWINDOWS 95, абоWINDOWS NT.

Длявисокопродуктивної роботи рекомендується конфігурація: ІВМ РС 486 DX4- 100 абоPentium/16 Мb RAM.

6. Тема: Інформаційнезабезпечення САПР

План

1. Загальнахарактеристика ІЗ САПР, основні компоненти та види інформаційногозабезпечення САПР.

2. Складінформаційного фонду САПР. Способи ведення інформаційного фонду САПР.

3.Системауправління базами данних (СУБД). Призначення, використання та ефективність.Приклади використання конкретних СУБД в САПР.

(2 години).

 

 

1. Загальнахарактеристика, основні компоненти та види інформаційного забезпечення САПР

 

Інформаційнегозабезпечення САПР — документи, які вміщують описи стандартних проектнихпроцедур, типових проектних рішень, типових елементів,комплектуючих виробів, матеріалів та другі данні, а також файли та блоки даннихна машинних носіях із записом вказаних документів.

Основуінформаційного забезпечення САПР (ІЗ САПР) складають данні, котрівикористовуються проектувальниками в процесі проектування безпосередньо длявироблення проектного рішення.

Базоюданних вСАПР називається сукупність взаємозв’язаних данних, які зберігаються разом взовнішній памяті ЕОМ та використовуються, як правило, більш ніж однимпрограмним компонентом або користувачем САПР.

Ці данні, зогляду на їх складність та багатокомпонентність самої САПР, можуть бутиприставлені в різноманітному вигляді. Це можуть бути і програмні модулі(програми), та вихідні і проміжни результати розрахунків (числа) та різногороду довідково-нормативні данні, типові рішення, проміжні та кінцеві проектнірішення і т. д.

Всі функції поорганізації, обслуговуванню та доступу до бази данних виконуються при допомозіспеціального програмного забезпечення, що носить назву системи управліннябазами данних (СУБД).

Сукупністьданних, що використовуються всіма компонентами САПР називаються інформаційнимфондом САПР.

Призначення інформаційногозабезпечення САПР полягає в реалізації інформаційних потреб всіхструктурних елементів (підсистем) САПР.

Основнафункція інформаційногозабезпечення САПР полягає у ве-денні інформаційного фонду, тобто взабезпеченні, підтримці та організації доступу до данних.

Таким чином, інформаційнезабезпечення САПР є сукупність інфор-маційного фонду та засобівйого ведення.

2. Складінформаційного фонду САПР

До складуінформаційного фонду САПР входять:

1.Програмнімодулі, які зберігаються у вигляді текстів програм та відповідноскомпонованих об’єктних модулів. Як правило, ці данні мало змі-нюються напротязі життєвого циклу САПР, мають фіксовані розміри та по-являються на етапістворення інформаційного забезпечення САПР.Користувачами цих данних ємонітори різноманітних підсистем САПР та інструментальні програмні комплекси.

2.Вихідніта результуючі данні, які необхідні для виконання програмних модулів впроцесі перетворення. Ціданні часто міняються в процесі проектування, але їхтип тостійний та повністю визначається відповідним прог-рамним моделем. Користувачамицих підсистем є програмні модулі процедурних підсистем.

3.Нормативно-довідкова проектна документація (НДПД) — яка включає в себедовідкові данні про матеріали, елементи схем в уніфікованих вузлах іконструкціях. Ці данні, як правило, добре структуровані та можуть бутивіднесені до фактографічних. До НДПД також відносяться Державні та галузевістандарти, керівні матеріали та вказівки, типові проектні рішення(слабоструктуровані документальні данні). Користувачі — програмні модуліпроектуючих підсистем.

4.Змістекранів дисплеїв, котрий являє собою зв’язану сукупність данних, якізадають форму кадра, і відповідно, — вони дозволяють відображати на екран дисплеяінформацію з метою організації діалогової взаємодії в ході проектування. Якправило, ці данні не змінюються на протязі життєвого циклу САПР, маютьфіксованний розмір і за своїми характеристиками займають проміжне місце міжпрограмними модулями та вихідними данними. Користувачі — діалоговісистеми САПР.

5.Текучапроектна документація — відображає стан та хід виконання проекту. Якправило, ці данні слабоструктуровані, часто змінюються в процесі проектуваннята приставляються у формі текстових документів. Користувачі — програмнімодулі проектуючих підсистем САПР.

2.1 Способиведення інформаційного фонду САПР

Розрізняютьслідуючі способи ведення інформаційного фонду САПР (тобто, способи організаціїінформаційного фонду):

1) використанняфайлової системи;

2) побудовабібліотек;

3) використаннябанків данних;

4) створенняінформаційних програм- адаптерів.

Способи 1 і2: Використання файлової системи та побудова біблі-отек широко розповсюджені ворганізації інформаційного забезпечення об-числювальних систем, так якпідтримуються стандартними загальносистемними засобами та операційнимисистемами. В додатку до САПР вони використовуються при збереженні програмнихмодулів в символічних та об’єктних кодах, діологових сценаріїв підтриманняпроцесу проектування, початкового вводу великих масивів вихідних данних;збереження текстових документів. Але для забезпечення швидкого доступу додовідкових данних; збереження змінних данних; ведення текучої проектноїдокументації; пошуку необхідних текстових документів; організації взаємодії міжрізномовними модулями ці способи мелоефективні.

Файловасистемаявляє собою сукупність файлів, організованих при допомозі засобів управлінняданними, які є в наявності в обчислювальній системі.

Файлом називається сукупністьданних, які складаються злогічних записів, що відносяться дооднієї теми, або це упорядкована поіменована область пам’яті на зовнішніхмагнітних носіях (дисках), яка складається із окремих записів. Дляманіпулювання з записами або з цілими файлами (перегляд, знищення, коректуванняі т. інше) необхідно створювати спеціальні програми або користуватись тількизасобами обчислювальних систем.

Бібліотека — таж сукупність файлів алеоб’єднаних в деяку групу по деяких функціональних ознаках.

Наприклад:бібліотека ППП по проекруванню та конструюванню автомобілів та будівельнихмашин.

В додатках доСАПР ці два способи використовуються тільки для збереження програмних модулів,в вихідних та об’єктних кодах, змісті екранів дисплеїв, початкового вводувеликих масивів вихідних данних, збереженні текстових документів, хоча йвиключається використання цих способів при організації інформаційного фонду длявсієї САПР для простих об’єктів.

Але, слідвідмітити, що для забезпечення швидкого доступу до довідкових даних, збереженняшвидкозмінних даних, введення текучої проектної документації, пошуку необхіднихтекстових документів, організації взаємодії між різномовними програмними модулямиці способи малоефективні.

Спосіб 3: Використаннябанків данних. Є основою і найбільш вагомою формою організаціїінформаційного фонду, а банк данних, в свою чергу, становить найбільшу частинуінформаційного забезпечення САПР в порівнянні з іншими видами організації таведення динних.

Цей спосібдозволяє:

— централізуватиінформаційний фонд САПР;

— проводити оструктурюванняданних у вигляді, зручному для проек-тувальника;

— забезпечитишвидкий пошук нормативно- довідкової та проектної документації;

— спроститиорганізацію міжмодульного інтерфейсу шляхом уніфікації проміжних данних.

3. Системауправління базами данних (СУБД). Призначення, використання та ефективність СУБД

Системауправління базами данних (СУБД) це програмна система, яка забезпечуєвикористання та ведення баз данних.

Основнепризначення СУБД — представлення користувачам баз данних засобів маніпулюванняданними в абстрактних термінах, не зв’язаних із способом їх зберігання в ЕОМ.

ВикористанняСУБДгарантує непротирічність, цілістність, секретність та мінімальний надлишокданних, що зберігаються в базах данних.     

Ефективність СУБДвизначається швидкістю доступу до данних, раціональним використанням пам’ятіЕОМ, простотою розробки прикладних програм, які оперують даними із бази.

Використання СУБДдля цілей організації обміну інформацією між різноманітними процесами (міжсистемою та користувачем, між різноманітними ПП, між програмними модулями)забезпечує слідуючі переваги:

— звільняєприкладну програму від необхідності управління процесом розподілення пам’ятідля данних та врахування деталей роганізації данних;

— зменшуєнадмірність данних:

— забезпечує звеликою імовірністю непротирічність данних; одночасне використання даннихокремими паралельними процесами; захист данних.

 

3.2 Прикладивикористання конкретних СУБД в САПР

В даний часрозроблено багато СУБД для підтримки різноманітних структур данних. Наприклад,СУБД “СЕДАН”, “ОКА”, “СЕТОР”, “БАНК-ОС”, “ДИСОД”, “ИНЕС”, “СЕТЬ” ті інші.

Їх використовуютьв інформаційно- пошукових системах, але можливе використання і для забезпеченняінформаційних потреб САПР.В першу чергу мова йде про відтворення нормативно-довідкової та іншої фактографічної інформації.

Приведемокороткий огляд ункціональних можливостей та експлуатаційних характеристикнайбільш перспективних СУБД.

Системауправління базою данних “ИНЕС” орієнтована на підтримання ієрархічних структур данних. Нафізичному рівні використовується метод доступу, програмно імітуючий механізмвертуальної пам’яті.

(Вертуальна пам’ять — спосіб організації пам’яті обчислювальної системи, при якому кожна програмаможе оперувати з адресним простором, що переважає ємкість фізичної оперативноїпам’яті). При цьому данні зберігаються в блоках пам’яті та лексикографічновпорядковані, а різноманітним сегментам в логічній схемі відповідаютьрізноманітні блоки.

Для забезпеченняодночасної роботи декількох користувачів за терміналами СУБД “ИНЕС” обладнанамонітором.

Системауправління базою данних “ОКА”, так як і СУБД“ИНЕС”, належить до систем ієрархічноготипу. В своєму складі вома має засоби для задання зв’язків між ієрархічнимиструктурами, що дає змогу описувати мережні структури обмеженого виду.

В СУБД “ОКА” єзасоби для організації діалогової взаємодії з кінцевим користувачем — діалоговасистема.

Системауправління базою данних “ДИСОД” — одна з найбільш розвинутих вітчизняних СУБД. Цебагатофункціональна система обробки та зберігання данних, яка розрахована наширокий спектр практичного використання в області розв’язку інформаційнихзадач. Однотипні записи бази данних СУБД “ДИСОД” організовані в файли, міжякими можуть бути встановлені зв’язки, що дозволяють створювати як ієрархічнітак і мережні структури.

СУБД “ДИСОД” — універсальна система длязбереження та обробки всіх видів нормативно-довідкової інформації та проектнихдокументів у ве-ликих САПР.

Питання длясамоконтролю

1.Загальнахарактеристика інформаційного забезпечення САПР.    

2. Основнікомпоненти та види інформаційного забезпечення САПР.

3. Складінформаційного фонду САПР.

4. Способиведення інформаційного фонду САПР.

5.Системауправління базами данних (СУБД). Призначення, використання та ефективність.

6. Прикладивикористання конкретних СУБД в САПР.

7.      Тема :Лінгвістичне забезпечення САПР

 

План

1. Визначення іструктура лінгвістичного забезпечення САПР.

2. Функціональнепризначення мов, які використовуються в САПР.

3. Базовелінгвістичне забезпечення САПР.

 (2 години).

1.Визначення і структура лінгвістичного забезпечення САПР

Лінгвістичнезабезпечення САПР - це сукупність мов, які використовуються в САПР для висвітленняінформації про об’єкти, що проектуються, про процес та засоби проектування,якою обмінюються люди з ЕОМ між собою в процесі автоматизованогопроектування.

Однією ізважливіших задач при створенні лінгвістичного забезпечення САПР є вибір моввзаємодії та форм спілкування проектувальника з ЕОМ.

Мови взаємодії єособливими, спеціально орієнтованими на потреби проектувальника. Якщо мовипрограмування направлені, головним чином, на універсальність та зручність їхтрансляції в машинні мови, то мови взаємодії призначені для забезпеченнянайбільших зручностей при спілкуванні проектувальника з ЕОМ, найбільшкомпактного приставлення проектної інформації, найбільших зручностей приздійсненні проектних процедур і т. інше.

Мовивзаємодії можна розподілити на слідуючі основні типи: природня, обмежена природня,командна, “меню” та “шаблони”.

Природня мова користувача не завжди можебути використана для спілкування з ЕОМ в сучасних САПР, так як виникаютьтруднощі автоматичного аналізу повідомлень користувача, виражених на природніймові в межах жорстко обмежених ситуацій, які пов’язані з задачами проектування.

Обмеженаприродня моває на даний час перспективним способом взаємодії. Основний недолік такоївзаємодії полягає в тому, що користувач повинен добре уявляти синтаксичні тасемантичні обмеження, які накладаються на природню мову.

Командна мова є розповсюдженим способомвзаємодії. Користувачу приставляється набір команд, за допомогою яких він можеуправляти вико-нанням різноманітних проектних процедур. Ці команди виконуютьдва види

функцій: визначають процеси, якіповинні бути виконані; вміщують в собі дані, що передаються цим процесам.

При діалоговійвзаємодії інформація, що вводиться користувачем, розбивається на велике числокоманд, які вміщують відносно малу кількість даних. В цьому випадку введеніданні тут же виводяться системою (еховідображення), що полегшує виправленняпомилок при вводі.

“Меню” та“Шаблони”. Данімови є найбільш поширеним способом діалогової взаємодії з прикладнимипрограмами САПР. З допомогою “меню” користувач керує виконаннямпроектної процедури, вибираючи необхідну функцію із перерахованих в “меню”.

“Шаблон” являєсобою спеціальним чином організований кадр діалогу, який відображується наекрані дисплею, та призначений для введення та виведення даних. “Шаблон”включає інформаційні поля, які розміщуються в визначених місцях екрану тапризначені для введення- виведення даних та пояснювальні надписи до них.

Організаціявзаємодії тільки з використанням “меню” та “шаблонів” не має достатньоїгнучкості, через це даний спосіб взаємодії використовується, як правило, разомз командними мовами.

 

2.Функціональне призначення мов, які використовуються в САПР

Пофункціональному призначенню, мови які використовуються в САПР поділяються натри основні групи:

Вхідні мови. Призначені для описуоб’єктів, що проектуються та управління процедурами проектування. Основноювимогою, яка висувається до вхідних мов є їх максимальна близькість до мовипроектувальника в даній предметній області.

Вихідні мови. Це мови, які орієнтовані навивід одержаних в результаті проектування, проектних рішень у виглядінеобхідної проектної документації, які задовільняють вимогам виготовленняоб’єкту та стандартам.   Так як і для вхідних мов, в САПР повинна бутипередбачена достатньо широка номенклатура вихідних мов для задоволеннярізноманітним вимогам з точки зору реалізації об’єктів проектування та вимогамдо різноманітних форм приставлення документації, що прийнята для проектноїор-ганізації.

Базові мови. Це мови, які орієнтовані наздійснення програмування основних процедур проектування.

Однією ізособливостей лінгвістичного забезпечення САПР є те, що воно повинно відповідативластивостям “відкритості”, тому в складі інструментальних засобів САПРдоцільно мати синтаксично орієнтований мовний процесор, який призначений длярозробки нових мов взаємодії, так як і для модифікації вже існуючих.

 

Класифікація мов,які використовуються в САПР

/>/>/>/>/>Мови САПР

програмування

проектування

/>/>/>/>/>/>

/>машинний

вхідні

вихідні

/>/>

/>/>мова асамблера

ЯОО МОЗ

внутрішні

/>/>/>ФОРТРАН

 схемні

супроводження

/>

/>/>/>ПАСКАЛЬ

графічні

проміжні

/>  />/>     ПЛ/1                                                                             моделювання

    

/>     С

/>     АДА

 

    ПРОЛОГ

/>     таінші

Рис 7.1.

Питання длясамоконтролю

1. Визначення іструктура лінгвістичного забезпечення САПР.

2. Функціональнепризначення мов, які використовуються в САПР.

3. Базовелінгвістичне забезпечення САПР.

8.      Тема :Методичне і організаційне забезпечення   САПР

 

План

1. Складметодичного забезпечення САПР.

2. Складорганізаційного забезпечення САПР.

(2 години).

 

1. Складметодичного забезпечення САПР

Дометодичного забезпечення САПР входить комплект документів, які нормують правилавибору і експлуатації комплексу засобів автоматизованого проектування привирішенні конкретних проектних задач. В цих документах викладена методика(технологія) автоматизованого проектування (АП), яка передбачує використанняпроектувальником визначеної послідовності компонентів технічного,математичного, програмного, лінгвістичного та програмного забезпечення привиконанні кожної автоматизованої проектної процедури.

Методичне забезпеченняСАПР включає наступні розділи: специфікацію МЗ, загальний опис САПР, інструкціюпо експлуатації КСАП, опис мови САПР, опис проектних процедур, форми машиннихдокументів.

Специфікаціяметодичного забезпечення САПР включає повний перелік документів, які входять всклад методичного забезпечення.

Загальнийопис САПРслужить для ознайомлення прроектувальників із структурою і складом функційсистеми. В ньому відображені класи, види і типи об’єктів, які охвачуються даноюСАПР; загальна структура САПР, склад проектуючих і обслуговуючих підсистем;зміст інформації, яка зберігається в базах данних САПР; відомості прокомпоненти, які використовуються в технічному та програмному забезпеченні;відомості про розвиток системи.

Інструкціяпо експлуатації КСАП включає: правила використання в практичній роботікомпонентів САПР (підготування до роботи, експлуатація, можливі неполадки таметоди їх усунення).

Опис мовиСАПР включаєвсі необхідні для користувача САПР відомості по організації його взаємодії зсистемою. В цьому документі вміщені конкретні інструкції користувачу попреставленню на вхідній мові САПР описів об’єктів проектування та завдань повирішеннню конкретних проектних задач. В додатку приводяться прикладивикористання встановлених мовних засобів при вирішенні конк етних проектнихзадач.

Описпроектних процедур включає наступні відомості:

— аннотації,в яких описується призначення проектних процедур, об-ласті і специфіка їхвикористання;

— описпроцедур проектування;

— методивиконання проектних процедур;

— схемаалгоритмів, які реалізують запропоновані методи;  

— контрольні(тестові) приклади;

— вимоги допрограм, які містять повний перелік повідомлень відпо-відних пректнихпроцедур та вимог до форми представлення вихідних даних при виконанні кожноїпроектної процедури.

Формимашинних документів включають назви документів, що видаються, вид носіівінформації, зв’язок з іншими документами в повному комплекті документації,порядок розташування інформації в документі і правила його прочитання, формидокументів і приклади їх оформлення.

2. Складорганізаційного забезпечення САПР

САПР фукціонує вскладі проектної організації, тому важливими питаннями є взаємодія САПР зфункціональними підрозділами організації і реалізація в її структурі процесуавтоматизованого проектування. Ці питання відображаються в організаційномузабезпеченні САПР.

В склад ОЗ САПРвходить повна сукупність нормативних матеріалів, що визначає місце і функціюСАПР в складі проектної організації. Ці матеріали включають: накази, штатнірозклади, посадові інструкції персоналу САПР, програми курсів навчання тапідвищення кваліфікації користувачів та інше.

Основнимдокументам ОЗ САПР є: “Положення про службу САПР”, яке регламентує місцеперсоналу САПР в організаційній структурі підприємства, його кількісний склад,кваліфікацію та посадові інструкції.  

Організаційнаструктура підрозділу САПР

/>Головний інженер

(конструктор)

Відділ САПР

(група)

/>/>

/>/>/>/>/>/>Сектор розробки

САПР

/>/>/>/>Проектний

відділ № 1

Проектний

відділ “І”

Проектний

відділ “N”

Сектор технічних засобів

/>/>/>/>

/>/>/>/>/>Сектор програмного забезпечення

/>/>

/>    Сектор№ 1                                        Сектор № К

/>/>/>/>Сектор інформаційного забезпе-

чення

/>                                 Сектор автоматиза-

              ції проектування

/>Сектор лінгвістично-го забезпечення      />

Рис. 8.1
Функції основнихпідрозділів САПР

Функції відділуСАПР — розробка, експлуатація та супровід окремих видів забезпечення САПР тавсієї системи вцілому.

Основний сектор-сектор розробки та супроводження всієї САПР. Він комплектується інженерами-системотехніками по САПР. Функції сектора: проектування та модифікація окремихпідсистем САПР, координація дій різних груп спеціалістів з других секторів, якіприймають участь в процесі створення і функціонування САПР.

Функції іншихсекторів: розробка, супровід та експлуатація окремих видів забезпечення.

 

Питання для самоконтролю

1. Загальнахарактеристика методичного та організаційного забезпечення САПР.

2. Складметодичного забезпечення САПР.

3. Складорганізаційного забезпечення САПР.

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Норенков И. П. Введение в автоматизированноепроектирование технических устройств и систем: Учебн. пособие для втузов.- М.:Высш. шк., 1986.- 304 с.

2. Системы автоматизации проектирования ипроизводства // Радио-электроника (состояние и тенденции развития). Сер. 1. Вычисл.техника.- М.: НИИ экономики и информ. по радиоэлектронике (НИИЭИР), 1985.- С.21-47.

ЗМІСТ

Вступ

1. Суть інженерного проектування

2. Системи автоматизованогопроектування

3. Технічне забезпечення САПР

4. Математичне забезпечення САПР

5. Програмне забезпечення САПР

6. Інформаційне забезпечення САПР

7. Лінгвістичне забезпечення САПР

8. Методичне і організаційнезабезпечення САПР