Система автоматизированного проектирования

Реферат

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов — важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу. Это — современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и т.д.

1. Понятие и определение САПР

Главным научно-техническим средством реализации автоматизации проектирования на практике является система автоматизированного проектирования (САПР).

На основании изложенного выше САПР следует рассматривать как взаимосвязанный комплекс программных средств, компонентов информационного и организационного обеспечения на основе применения ЭВМ и математических методов, служащий для автоматизированного выполнения проектных работ, охватывающий все этапы разработки, повышающий уровень и качество проектирования с одновременным сокращением его сроков.

Существует строгое определение САПР. По ГОСТ 22487-77 САПР — организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования (КСАП), взаимосвязанного с необходимыми подразделениями проектной организации П 1, П 2, …, ПN или коллективом специалистов (пользователей САПР), и выполняющая автоматизированное проектирование.[1]

На рисунке ниже схематично приведена структура САПР, отражающая данное строгое определение (Рис. 1).

Рис. 1 Структкра САПР

Следует отметить, что под термином САПР порой понимаются совершенно разные вещи. Вообще этот термин является смысловым эквивалентом английской аббревиатуры CAD (Computer Aided Design) и дословно обозначает проектирование с помощью ЭВМ, то есть это очень широкое понятие, под которое попадает практически каждое, даже фрагментарное, применение ЭВМ для решения задач проектирования.

13 стр., 6096 слов

Система автоматизированного проектирования (2)

... автоматизированное проектирование, которое и является предметом САПР. Дадим теперь определение САПР. САПР (система автоматизированного проектирования) - это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющих автоматизированное проектирование. ... Дисциплина работы с использованием САПР ускоряет процесс проектирования в целом, ...

В приведённом стандартизированном определении ничего не говорится о целях создания САПР.

В связи с этим существует менее строгое определение: САПР — человеко-машинная система, направленная на получение эффективных проектных решений при учёте большой совокупности технико-экономических, экологических, социальных факторов.

Также существует определение, что САПР — это автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

Общая концепция создания САПР как автоматизированной системы для принятия проектных решений основывается на базовых системных концепциях объекта проектирования и процесса проектирования (или проектного процесса).

При этом объект проектирования выступает как цель функционирования САПР, а процесс проектирования — как средство достижения этой цели.

2. Структура САПР

Как и любая сложная система, САПР состоит из подсистем. Различают подсистемы проектирующие и обслуживающие.[2]

ПРОЕКТИРУЮЩИЕ ПОДСИСТЕМЫ

Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, изготовления конструкторской документации, схемотехнического анализа, трассировки соединений в печатных платах. В зависимости от отношения к объекту проектирования, делятся на (Рис. 2):

Объектные (объектно-ориентированные) — выполняющие проектные процедуры и операции, непосредственно связанные с конкретным типом объектов проектирования. автоматизация программный проектирование

Инвариантные (объектно-независимые) — выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, имеющие смысл для многих типов объектов проектирования

Рис. 2 Схема проектирующей подсистемы САПР

С помощью объектных подсистем осуществляется проектирование объекта (класса объектов) на определённой стадии. В соответствии с изложенной схемой проектирования можно выделить следующие основные объектные подсистемы САПР ЭМУС:

  • моделирования и анализа (например, электродвигателей);
  • конструирования;
  • поиска проектных решений;
  • технологической подготовки производства.

Примеры дополнительных объектных подсистем САПР ЭМУС:

  • тепловых и деформационных расчётов;
  • вероятностного анализа и синтеза допусков на параметры объекта;
  • выпуска проектной документации.

Перечисленные подсистемы строятся с учётом круга специальных задач, которые надо решать при проектировании именно данного класса объектов. При этом имеются взаимосвязи между этапами проектирования и объектными подсистемами, с помощью которых решаются проектные задачи на этапах.

Инвариантные подсистемы напротив осуществляют функции управления и обработки информации, не зависящие от особенностей проектируемого объекта. Основные инвариантные подсистемы САПР:

  • управления проектированием;
  • организации диалога или диалоговых процедур;
  • оптимизации или информационно-поисковых процедур;
  • компьютерной графики или ввода, обработки и вывода графической информации.

Инвариантные подсистемы следует рассматривать как развитие возможностей универсальных ЭВМ в необходимых для решения проектных задач направлениях. Объектные и инвариантные подсистемы САПР тесно взаимосвязаны. При этом инвариантные подсистемы являются как бы фундаментом, на котором строятся объектные подсистемы. Например, если в решении проектных задач требуется обеспечить действия с графической информацией, интерактивное взаимодействие проектировщика с ЭВМ или осуществлять поиск в значительном по объёму массиве информации, то в состав объектных подсистем включаются соответствующие инвариантные средства.

3 стр., 1236 слов

Проектирование программного обеспечения

Мнение комиссии окончательное и пересмотру не подлежит. Секретарь кафедры составляет график курсовых и дипломных работ. График защиты курсовых работ, составляется согласно расписанию преподавателей, которое предоставляется диспетчером. В один день ...

ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ ПОДСИСТЕМЫ

Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР.

Рис. 3 Схема обслуживающей подсистемы САПР

Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными (PDM — Product Data Management), управления процессом проектирования (DesPM — Design Process Management), пользовательского интерфейса для связи разработчиков с ЭВМ, CASE (Computer Aided Software Engineering) для разработки и сопровождения программного обеспечения САПР, обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР (Рис. 3).

Структурирование САПР по различным аспектам обусловливает появление видов обеспечения САПР. Принято выделять семь видов обеспечения САПР:

  • техническое (ТО), включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);
  • математическое (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования;
  • программное, представляемое компьютерными программами САПР;
  • информационное, состоящее из базы данных, СУБД, а также включающее другие данные, используемые при проектировании;
  • отметим, что вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, а база данных вместе с СУБД носит название банка данных;
  • лингвистическое, выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;
  • методическое, включающее различные методики проектирования, иногда к нему относят также математическое обеспечение;
  • организационное, (представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, регламентирующими работу проектного предприятия.[3]

Теперь кратко разберёмся с назначением каждого компонента средств САПР.

Математическое обеспечение САПР. Основа — это алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР. Среди разнообразных элементов математического обеспечения имеются инвариантные элементы-принципы построения функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиски экстремума. Разработка математического обеспечения является самым сложным этапом создания САПР, от которого в наибольшей степени зависят производительность и эффективность функционирования САПР в целом.

3 стр., 1470 слов

Система инструментального обеспечения автоматизированного производства

... фрезы 9концевые, шпоночные. Дисковые, трехсторонние, торцевые). Для закрепления режущих инструментов применяется сборный вспомогательный инструмент, разделенный на элементы, соединяемые между собой поверхностями, обеспечивающими удобное и ... студентов вузов. – К.: ИД «Профессионал», 2004. – 304 с. 2. Автоматизированная подготовка программ для станков с чпу, (Справочник)/ Р.Э. Сафраган, Г.Б. Евгенев, ...

Программное обеспечение САПР. Программное обеспечение САПР представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. Программное обеспечение делиться на общесистемное и специальное (прикладное) ПО. Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т. е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, о представлено различными операционными системами. В специальном ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур.

Информационное обеспечение САПР. Основу составляют данные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений.

Техническое обеспечение САПР. Это создание и использование ЭВМ, графопостроителей, оргтехники и всевозможных технических устройств, облегчающих процесс автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение САПР. Основу составляют специальные языковые средства (языки проектирования), предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения — языки общения человека с ЭВМ.

Методическое обеспечение САПР. Под методическим обеспечением САПР понимают входящие в её состав документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации. Причем документы, относящиеся к процессу создания САПР, не входят в состав методического обеспечения. Так в основном документы методического обеспечения носят инструктивный характер, и их разработка является процессом творческим.

Организационное обеспечение САПР. Этот пункт предписывает комплектование подразделений САПР профессионально грамотными специалистами, имеющими навыки и знания для работы с перечисленными выше компонентами САПР. От их работы будет зависеть эффективность и качество работы всего комплекса САПР (может даже всего производства).[4]

Заключение

Для успешного функционирования и конкурентоспособности промышленных предприятий в современных условиях абсолютно необходимы передовые информационные технологий. Они позволяют не только решать широкий круг задач в сфере автоматизации финансово-хозяйственной и управленческой деятельности, но и осуществлять комплексную автоматизацию основных технологических и производственных бизнес-процессов.

Потребности современного производства диктуют необходимость глобального использования информационных компьютерных технологий на всех этапах жизненного цикла изделия: от предпроектных исследований до утилизации изделия. Основу информационных технологий в проектировании и производстве сложных объектов и изделий составляют сегодня полномасштабные полнофункциональные промышленные САПР (CAD/CAM/CAE — системы).

3 стр., 1271 слов

Проектирование и виды проектных организаций

... новой техники в действующее производство не дают ожидаемого результата. В проектировании, так же, как и в строительстве, проводится систематическая и целенаправленная работа по укрупнению и специализации проектных организаций. Заключение Основное преимущество проектной организации в том, ...

Активное использование во всем мире «легких» и «средних» САПР на персональных компьютерах для подготовки чертежной документации и управляющих программ для станков с ЧПУ и сближение возможностей персональных компьютеров и «рабочих станций» в автоматизации проектирования подготовило две тенденции в разработке и использовании САПР, которые наблюдаются в последнее время:

  • Применение полномасштабных САПР в различных отраслях промышленности для проектирования и производства изделий различной сложности;
  • Интеграция САПР с другими информационными технологиями.

Эти тенденции позволяют говорить, что уже в самом ближайшем будущем эффективность производства будет во многом определяться эффективностью использования на предприятиях промышленных САПР.

Но на сегодняшний день уже во многих предприятиях используется система автоматизированного проектирования и инженерам, конструкторам, проектировщикам, архитекторам, работающим в САПР-программах, необходимо постоянно повышать свою квалификацию; программы развиваются, ежегодно появляются новые версии — соответственно специалистам необходимо уметь работать в современном ПО. Иначе САПР используется не на полную мощь.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/sistemyi-avtomatizirovannogo-proektirovaniya/

1. ГОСТ 23501.101—87. «Системы автоматизированного проектирования» Основные положения.

2. ГОСТ 23501.108-85. «Системы автоматизированного проектирования» Классификация и обозначение.

3. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009г. —27с.

4. Малюх В.Н. Введение в современные САПР: Курс лекций. — М.: ДМК Пресс, 2010. — 56 с.