ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ САПР

Различные возможности и границы применения вы­числительной техники для автоматизации проектирова­ния определяются уровнем формализации научно-тех­нических знаний в конкретной отрасли. Чем глубже разработана теория того или иного класса технических систем, тем большие возможности объективно существуют для автоматизации процесса их проектирования.

Применение ЭВМ при проектно-конструкторских ра­ботах в своем развитии прошло несколько стадий и пре­терпело значительные изменения. С появлением вычисли­тельной техники был сделан акцент на автоматизацию проектных задач, имеющих четко выраженный расчетный характер, когда реализовывались методики, ориентиро­ванные на ручное проектирование. Затем, по мере накоп­ления опыта, стали создавать программы автоматизиро­ванных расчетов на основе методов вычислительной мате­матики (параметрическая оптимизация, метод конечных элементов и т. п.). С внедрением специализированных терминальных устройств появляются универсальные про­граммы для ЭВМ для решения как расчетных, так и не­которых рутинных проектных задач (изготовление чер­тежей, спецификаций, текстовых документов и т. п.). В последние годы большое внимание уделяется автома­тизации расчетно-конструкторских работ при проекти­ровании типовых узлов и агрегатов, когда синтез кон­струкции проводится эвристически, а основные пара­метры выбираются и оптимизируются в интерактивном режиме диалога проектировщика и ЭВМ.

Однако на всех этих стадиях автоматизации проекти­рования инженеру помимо изучения инструкций по экс­плуатации и написанию программ приходится познавать ряд по сути дела ненужных ему подробностей системных программ и языков программирования. Кроме того, при использовании в проектировании специализированных по объектам разрозненных пакетов прикладных программ (ППП) инженер вынужден каждый раз вновь кодировать и вводить информацию согласно инструкции ППП. Отмеченные недостатки приводят к тому, что частичная («позадачная») автоматизация не оказала существенного влияния на повышение качества и производитель­ности проектирования технических систем и средств в целом.

Решение проблем автоматизации проектирования с по­мощью ЭВМ основывается на системном подходе, т. е. на создании и внедрении САПР — систем автоматизиро­ванного проектирования технических объектов, которые решают весь комплекс задач от анализа задания до раз­работки полного объема конструкторской и технологиче­ской документации. Это достигается за счет объединения современных технических средств и математического обес­печения, параметры и характеристики которых выби­раются с максимальным учетом особенностей задач проектно-конструкторского процесса. САПР представляет собой крупные организационно-технические системы, со­стоящие из комплекса средств автоматизации проектиро­вания, взаимосвязанного с подразделениями конкретной проектной организации.

1. ЦЕЛЬ СОЗДАНИЯ САПР

Под автоматизацией проектирования понимают си­стематическое применение ЭВМ в процессе проектирова­ния при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и научно обоснованном выборе методов машинного решения задач.

Цель автоматизации — повысить качество проектиро­вания, снизить материальные затраты на него, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост числа ин­женерно-технических работников, занятых проектирова­нием и конструированием.

Научно обоснованное распределение функций между человеком и ЭВМ подразумевает, что человек должен решать задачи, носящие творческий характер, а ЭВМ — задачи, решение которых поддается алгоритмизации.

Существенным отличием автоматизированного проекти­рования от неавтоматизированного является возможность замены дорогостоящего и занимающего много времени физического моделирования — математическим моделиро­ванием. При этом следует иметь в виду одно важнейшее обстоятельство: при проектировании число вариантов необозримо. Поэтому нельзя ставить задачу создания универсальной САПР, а необходимо решать вопросы проектирования для конкретного семейства машин.

Для создания САПР необходимо:

· совершенствовать проектирование на основе примене­ния математических методов и средств вычислительной техники;

· автоматизировать процессы поиска, обработки и вы­дачи информации;

· использовать методы оптимального и вариантного про­ектирования; применять эффективные, отражающие су­щественные особенности, математические модели проек­тируемых объектов, комплектующих изделий и мате­риалов;

· создавать банки данных, содержащих систематизиро­ванные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного проектирования объектов;

· повышать качество оформления проектной докумен­тации;

· повышать творческую долю труда проектировщиков за счет автоматизации нетворческих работ;

· унифицировать и стандартизовать методы проекти­рования;

· подготавливать и переподготавливать специалистов;

· реализовывать взаимодействие с автоматизированными системами различного уровня и назначения.

Комплекс средств автоматизации проектирования вклю­чает методическое, лингвистическое, математическое, про­граммное, техническое, информационное и организацион­ное обеспечение.

2. СОСТАВ САПР

САПР — система, объединяющая технические сред­ства, математическое и программное обеспечение, пара­метры и характеристики которых выбирают с максималь­ным учетом особенностей задач инженерного проектиро­вания и конструирования. В САПР обеспечивается удоб­ство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проб­лемно-ориентированных языков и наличия информаци­онно-справочной базы.

Структурными составными составляющими САПР яв­ляются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Это выделенные по некоторым признакам части САПР, обеспечиваю­щие выполнение некоторых законченных проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов.

По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.

К проектирующим относятся подсистемы, выполняю­щие проектные процедуры и операции, например:

· подсистема компоновки машины;

· подсистема проектирования сборочных единиц;

· подсистема проектирования деталей;

· подсистема проектирования схемы управления;

· подсистема технологического проектирования.

К обслуживающим относятся подсистемы, предназна­ченные для поддержания работоспособности проектирую­щих подсистем, например:

· подсистема графического отображения объектов про­ектирования;

· подсистема документирования;

· подсистема информационного поиска и др.

В зависимости от отношения к объекту проектирования различают два вида проектирующих подсистем:

· объектно-ориентированные (объектные);

· объектно-независимые (инвариантные).

К объектным подсистемам относят подсистемы, выпол­няющие одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависимых от конкретного объекта проектирования, например: