Классификация систем автоматизированного проектирования

Специализированные САПР. Специализированными называ­ют промышленные системы, предназначенные для автоматиза­ции решения задач в конкретной предметной области, напри­мер, проектировании атомных реакторов, лопаток турбомашин, пресс-форм или конкретной инженерной задачи - трассиров­ка трубопроводов, электрики, проектирование листовых дета­лей и т.п. Такие системы могут быть очень развитыми и слож­ными, как, например, модули инженерного анализа. Нередко разработкой высокопрофессиональных специализированных программно-методических комплексов и компонент САПР за­нимаются отдельные компьютерные фирмы (ANSYS, FlowVision, МSС,DelСАМ и др.).

Специализированные САПР используются как самостоятель­но для решения узких профессиональных задач, так и в качестве подсистем в составе полномасштабных систем автоматизации.

Тяжелые (полномасштабные) системы позволяют комплек­сно автоматизировать процесс технической подготовки про­изводства самых сложных и многокомпонентных изделий объединять коллективы разработчиков вплоть до уровня международной корпорации. Все признанные High-end системы представлены исключительно разработками американских и западноевропейских фирм. В основном такими программами оснащаются предприятия, имеющие прямые связи с западными фирмами, для облегчения решения проблемы передачи данных. В этом случае выбор производителя САПР (вплоть до версии и комплектации) определяется корпоративными стандартами партнера.

Автоматизированные системы среднего класса на российских предприятиях встречаются значительно чаще. Ниша Middle range — это рабочее место профессионала, специалиста высоко­го уровня. У таких продуктов более явственно проявляется пред­метная специализация. Хотя системы одного класса обладают примерно одинаковым перечнем функциональных блоков, их возможности не всегда равноценны.

Большинство предлагаемых на рынке средних решений успешно справляются с задачами объемного твердотельного мо­делирования и ориентированы, прежде всего, на автоматизацию труда конструктора.

Некоторые средние системы обладают более развитыми тех­нологическими блоками и подсистемами. Подготовленные с их помощью объемные поверхностные модели используются для создания управляющих программ для станков с числовым про­граммным управлением. Например, технологические подразде­ления некоторых ведущих машиностроительных предприятий в самарском регионе с успехом работают на системах, постро­енных на основе продуктов английской фирмы DelCAM (Power Shape, Power Mill, Power Inspect) и израильской системы Cimatrori.

 

Легкие системы в настоящее время являются самыми массо­выми и распространенными как в российской, так и в мировой промышленности. Особо следует отметить их присутствие на предприятиях даже в случае комплексной автоматизации КТПП с использованием тяжелых и средних компонент САПР. Ниша Desktop-CAD/CAM — это универсальное, типовое рабочее место конструктора и технолога. А главное его предназначение — авто­матизация разработки и сопровождения технической докумен­тации.

Лучшие из этих прикладных программных средств позволя­ют не только повысить качество оформления конструкторских чертежей и спецификаций, технологических карт, разнообраз­ных схем и ведомостей, но и максимально автоматизировать все рутинные составляющие творческой инженерной работы. В ци­кле КТПП немало повседневных задач, связанных с созданием, модификацией и изменениями документов, использованием ти­повых конструктивов, нормалей и многого другого, что не требу­ет сложного моделирования, но отнимает у исполнителя много времени и сил.

Сроки и безошибочность разработки комплекта проектной Документации на изделие до сих пор являются основными по­казателями работы инженерных подразделений предприятий. Поэтому легкая инструментальная система, формирующая ко­нечный результат КТПП, самая массовая как по количеству ра­бочих мест, так и по охвату различных инженерных служб, часто выступает в роли основного, базового элемента всей автоматизированной системы предприятия. Такие массовые компоненты и решения в САПР на Западе называют mainstream (основная линия, основной поток).

Интегрированные САПР. В современных компьютерных тер­минах практическую задачу «интеграции компьютерных моделей, используемых на протяжении всех этапов технической подготовки производства» впервые поставила компания Parametric technology (РТС). В 1988 г. тогда еще революционная концепция «полной ассоциативности всех видов данных об изделии на основе единой структуры» была реализована инженерами РТС в системе Pro/Engineer. В настоящее время аналогичных подходов при­держиваются и все остальные производители полномасштабных САПР.

Опыт ведущих машиностроительных предприятий показы­вает, что на практике не удается построить интеграционную це­почку на основе продукции одного производителя программных средств (гомогенная система). Чаще всего встречаются комбина­ции компьютерных комплексов и компонент различных классов и фирм — гетерогенная система.

Интегрированные системы, работающие в едином информа­ционном пространстве (базе данных проекта по терминологии РТС), позволяют реализовать концепцию так называемой парал­лельной инженерии (concurrent engineering). При таком подходе все проектировщики работают с комплексной математической моделью, а не с набором различных моделей. Таким образом, с появлением современных интегрированных САПР возникла новая информационная технология организации КТПП, инте­грирующая все работы в цикле «проектирование — расчеты — тех­нологическая подготовка — производство». При этом появилась возможность внесения изменений в проект на любой его стадии. Единая структура информации о проекте позволяет организо­вать полную двунаправленную ассоциативность на всех уровнях проектирования, что значительно ускоряет процессы проекти­рования и снижает себестоимость разработок.

В сводной табл. приведен классификационный перечень базовых подсистем ведущих мировых и российских разработчи­ков машиностроительных САПР. В перечне указаны все тяже­лые системы, но из средних и легких программно-методических комплексов в качестве характерных примеров помещены све­дения только о нескольких, принадлежащих ведущим раз­работчикам, так как в данных сегментах работает множество компаний, в том числе и российских, которые предлагают са­мые различные программные продукты промышленного назна­чения. Многие из них отличаются оригинальными подходами и обладают уникальными возможностями для решения при­кладных инженерных задач.

Безусловными лидерами, определяющими приоритетные направления развития промышленных автоматизированных си­стем, в настоящее время считаются несколько международных компьютерных корпораций, предлагающих самые широкие (полномасштабные) комплексы средств обеспечения.

К началу нового века, в результате слияний и поглощений одних компьютерных фирм другими, ведущих разработчиков тя­желых систем осталось всего трое:

- Siemens PLMSoftware (SPLMS) - (до 2007г. Unigraphics PLM Software (UGS));

- Dassault Systemes, больше известная по своему заглавному про-дукту CATIA;

- Parametric Technology (PTC), разрабатывающая комплекс Pro Engeneer.

По терминологии, предложенной специалистами DS, сред­ства и компоненты автоматизации следует разделять на системо-центричные (PLM-centric) и продукто-центричные (product-centric).

Системо-центричные прикладные программы и другие сред­ства обеспечения обладают выраженными интеграционными качествами (использование сетевых технологий, централизован­ных баз данных, модульность структуры, наличие средств сопря­жения с другими системами, ориентация на нисходящее и парал­лельное проектирование в составе группы и пр.) и предназначены для комплексирования в рамках общего PLM-решения.

Продукто-центричные программы предназначены для ре­шения локальных инженерно-технических задач и отличаются простотой структуры и интерфейсов, минимизацией требований к техническим средствам и внешним ресурсам, самодостаточностью информационного и других видов обеспечения. Как правило, они не требуют выполнения большого числа настроек при инсталляции, компактны и поставляются в виде законченного («Коробочного») решения.

 

47. Основные термины и определения компьютерных технологий и автоматизированных систем.

 

Для компьютерных наук (computer science) и технического образования принципиально важной является методологическая основа, образуемая стандартами, задающими и разъясняющими термины и определения соответствующих предметных областей знаний и наук. Однозначная и единообразная трактовка терми­нов необходима ученым, специалистам и пользователям авто­матизированных систем для изучения, разработки, комплекси-рования и эффективной эксплуатации АС и их компонент. Для правильного понимания роли, места и содержания компьютер­ных технологий, используемых при создании и применении си­стем промышленной автоматизации, одними из самых важных можно считать следующие определения.

Автоматизированная система — AC (automated system — AS) представляет собой организационно-техническую систему, обеспе­чивающую выработку решений на основе автоматизации информа­ционных процессов в различных сферах деятельности (управление, проектирование, производство и т.д.) или их сочетаниях.

В зависимости от вида деятельности выделяют следующие виды АС: автоматизированные системы управления (АСУ), си­стемы автоматизированного проектирования (САПР), автома­тизированные системы научных исследований (АСНИ) и др. При этом в зависимости от вида управляемого объекта (процес­са) АСУ делят на АСУ технологическими процессами (АСУТП), АСУ предприятиями (АСУП) и т.д.

АС состоит из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующих информационную технологию выполнения установленных функций. При этом понятие «ком­плекс средств автоматизации» подразумевает все компоненты АС, за исключением людей.

Пользователь автоматизированной системы (AS user) — лицо, участвующее в функционировании АС или использующее ре­зультаты ее функционирования.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) — программно-технический комплекс АС, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида.

Интегрированная автоматизированная система (integrated AS) - совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в ко­торой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как единую АС. То есть промышленная интеграция всегда связывается с определенной взаимозависимо­стью и последовательностью решаемых инженерных задач.

Комплекс средств автоматизации КСА (AS automation means complex) автоматизированной системы представляет собой сово­купность взаимосогласованных программно-технических (ПТК), программно-методических комплексов (ПМК) и компонент про­граммного, технического и информационного обеспечения, из­готовляемых и поставляемых с необходимой эксплуатационной документацией как продукция производственно-технического назначения.

Программно-методический комплекс системы автоматизиро­ванного проектирования — ПМК САПР (CAD software- methodical complex) — взаимосвязанная совокупность компонентов про­граммного, информационного и методического обеспечения си­стемы автоматизированного проектирования, включая, при не­обходимости, компоненты математического и лингвистического обеспечения, необходимая для получения законченного проект­ного решения по объекту проектирования или выполнения уни­фицированной процедуры.

Технологический объект управления (technological control object) — объект управления, включающий технологическое обо­рудование и реализуемый в нем технологический процесс.

Автоматизированный производственный комплекс - автома­тизированный комплекс, согласованно осуществляющий авто­матизированную подготовку производства, само производство и управление им.

Автоматизированное проектирование — процесс, осуществляе­мый при совместном участии человека и средств автоматизации.

Автоматическое проектирование - процесс, осуществляемый без участия человека.

Научно-технический уровень автоматизированной системы -

показатель или совокупность показателей, характеризующая степень соответствия технических и экономических характери­стик АС современным достижениям науки и техники.

Информационное средство - комплекс упорядоченной относи­тельно постоянной информации на носителе данных, описываю­щей параметры и характеристики заданной области применения и соответствующей документации, предназначенный для постав­ки пользователю. При этом документация информационного средства может поставляться на электронном носителе данных.

Информационная технология — приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования данных.

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта.

Информационная модель изделия - совокупность данных и отношений между ними, описывающая различные свойства реального изделия, интересующие разработчика модели и по­тенциального или реального пользователя.

Электронный макет - электронная модель изделия, описыва­ющая его внешнюю форму и размеры, позволяющая полностью или частично оценить его взаимодействие с элементами произ­водственного и/или эксплуатационного окружения, служащая для принятия решений при разработке изделия и в процессе его изготовления и использования.

Виды обеспечений автоматизированной системы. В процессе проектирования АС (ее частей) разрабатывают, в общем слу­чае, следующие виды обеспечений: техническое (hardware); программное (software); информационное (information support); организационно-методическое (organizational and methodical support); правовое, математическое (mathematical support); лингвистическое (linguistic support); эргономическое (antropo-technical support).

На практике правовое обеспечение, как правило, объединяют с организационным обеспечением, а вопросы эргономики рас­сматривают в комплексе с техническими средствами.

Если проанализировать приведенные стандартные обозна­чения, то можно заключить, что под интеграцией АС пони­мается последовательная связь (во времени) подсистем, авто­матизирующих работы на этапах жизненного цикла изделия. Понятие комплексности связывается с объединением компо­нент АС, необходимых единовременно для решения одной или нескольких инженерных задач, то есть подразумевает связь в пространстве.