Стадии, этапы и процедуры проектирования

В проектировании принято выделять стадии научно-исследовательских работ, опытно-конструкторских работ, технического проекта (технического предложения), рабочего проек­та, испытаний опытного образца.

На стадии научно-исследовательских работ изучаются потребности в по­лучении новых изделий с заданным целевым назначением, исследуются физиче­ские, информационные, конструктивные и технологические принципы построе­ния изделий и возможности реализации этих принципов, прогнозируются зна­чения характеристик и параметров объектов. Результатом является формули­ровка технического задания на разработку объекта. Оно включает цель созда­ния и назначение объекта, технические требования, режимы и условия работы, области применения, увязку параметров с типажом, информацию об экспери­ментальных работах, сравнительную оценку технического уровня и др. На основании технического задания разрабатывается техническое предложение - совокупность документов, отражающих технические решения, принятые в про­екте. В него включаются результаты функционального, физического и стоимост­ного исследований, указания и обоснования по выполняемым функциям, физи­ческим принципам действия, целесообразности использования тех или иных решений, сравнительная оценка этих решений по техническим, экономическим. технологическим, экологическим и другим показателям.

На стадии опытно-конструкторских работ создается эскизный проект изделия, представляющий собой совокупность графической и текстовой доку­ментации, на основании которой можно получить общее представление об устройстве, принципе работы, назначении, основных параметрах и габаритных размерах проектируемого изделия, о компоновке как машины в целом, так и ее основных узлов. При разработке эскизного проекта проверяются, конкретизи­руются и корректируются принципы и положения, установленные на стадии на­учно-исследовательских работ.

На стадии технического проекта разрабатывается более детализирован­ная графическая и текстовая документация, дающая полное и окончательное представление об устройстве, компоновке машины и всех ее узлов; в техниче­ский проект включают все необходимые расчеты (динамические, прочностные и т.д.).

На стадии рабочего проекта создается полный комплект конструкторско-технологической документации, достаточный для изготовления объекта.

На стадии испытаний получают результаты, позволяющие выявить воз­можные ошибки и недоработки проекта, принимаются меры по их устранению.

В ходе проектирования вырабатываются проектные решения - описания объекта или его составной части, достаточные для рассмотрения и принятия за­ключения об окончании проектирования или путях его продолжения.

Часть проектирования, заканчивающаяся получением проектного решения, называет­ся проектной процедурой. Выполнение одной или нескольких проектных про­цедур, объединенных по признаку принадлежности получаемых проектных ре­шений к одному иерархическому уровню и (или) аспекту описаний, составляет этап проектирования.

На любой стадии или этапе проектирования может быть выявлена оши­бочность или неоптимальность ранее принятых решений и, следовательно, не­обходимость или целесообразность их пересмотра. Подобные возвраты типич­ны для проектирования и обусловливают его итерационный характер.

В частности, может быть выявлена необходимость корректировки техни­ческого задания. В этом случае чередуются процедуры внешнего и внутреннего проектирования. Под внешним проектированием понимаются процедуры фор­мирования или корректировки технического задания, под внутренним проекти­рованием - процедуры реализации сформированного технического задания.

Различают нисходящее (сверху вниз) и восходящее (снизу вверх) проекти­рование. В первом задачи высоких иерархических уровней решаются прежде, чем задачи более низких иерархических уровней, во втором последовательность противоположная. Так, функциональное проектирование чаще является нисхо­дящим, конструкторское - восходящим.

На рис.1.1 представлена в качестве примера обобщенная схема процесса автоматизации проектирования.

 

		Рис. 1.1. Обобщенная схема процесса автоматизации проектирования

2.2. Принципы создания САПР

 

В ГОСТ 23501.101-87 изложены организационные основы создания САПР.

Для создания САПР необходимы условия:

1) совершенствование проектирования на основе приме­нения математических методов и средств вычислитель­ной техники;

2) автоматизация процесса поиска, обработки и выдачи информации;

3) использование методов оптимизации и многовариант­ного проектирования;

4) применение эффективных матема­тических моделей проектируемых объектов, комплекту­ющих изделий и материалов;

5) создание банков данных, содержащих систематизиро­ванные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного проектирования объектов;

6) повышение качества оформления проектной докумен­тации;

7) увеличение творческой доли труда проектировщиков за счет автоматизации нетворческих работ;

8) унификация и стандартизация методов проектирова­ния;

9) подготовка и переподготовка специалистов в области САПР;

10) взаимодействие проектных подразделений с автома­тизированными системами различного уровня и назна­чения.

При создании САПР и их составных частей следует руководствоваться принципами системного единства, совме­стимости, типизации, развития (ГОСТ 23501.101-87).

Принцип системного единства обеспечивает целост­ность системы и системную "свежесть" проектирования отдельных элементов и всего объекта проектирования в целом (иерархичность проектирования).

Принцип совместимости обеспечивает совместное функционирование составных частей САПР и сохраняет открытую систему в целом.

Принцип типизации ориентирует на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизации подлежат элементы, име­ющие перспективу многократного применения. Типовые и унифицированные элементы периодически проходят экс­пертизу на соответствие современным требованиям САПР и модифицируются по мере необходимости.

Принцип развития обеспечивает пополнение, совер­шенствование и обновление составных частей САПР, а также взаимодействие и расширение взаимосвязи с авто­матизированными системами различного уровня и функ­ционального назначения.

Разработка САПР представляет собой крупную науч­но-техническую проблему, а ее внедрение требует значи­тельных капиталовложений. Накопленный опыт позволя­ет выделить следующие основные особенности ее пос­троения.

САПР - человеко-машинная система. Все создаваемые с помощью компьютера системы проектирования являются автоматизированными. Важную роль в них игра­ет человек - инженер, разрабатывающий проект техни­ческого средства.

В настоящее время и, по крайней мере, в ближайшие годы создание САПР "не угрожает" монополии челове­ка при принятии узловых решений в процессе проек­тирования. Человек должен решать в САПР, во-первых, задачи, формализация которых не достигнута, и, во-вто­рых, задачи, которые решаются человеком на основе эвристических способностей более эффективно, чем на современном компьютере. Тесное взаимодействие человека и вычислительной техники в процессе проектирования – один из принципов пос­троения и эксплуатации САПР.

САПР - иерархическая система. Она реализует ком­плексный подход к автоматизации всех уровней проекти­рования. Блочно-иерархический подход к проектирова­нию должен быть сохранен при применении САПР. Иерар­хия уровней проектирования отражается в структуре специального ПО САПР в виде иерархии подсистем.

Следует особо подчеркнуть целесообразность обеспе­чения комплексного характера САПР, так как автома­тизация проектирования на одном из уровней при сох­ранении старых форм проектирования на соседних уров­нях оказывается значительно менее эффективной, чем полная автоматизация всех уровней. Иерархическое пос­троение относится не только к специальному программно­му обеспечению, но и к техническим средствам САПР, разделяемым на центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места проектировщиков.

САПР - совокупность информационно согласован­ных подсистем. Информационная согласованность озна­чает, что все или большинство последовательностей задач проектирования обслуживаются информационно согласованными программами.

Две программы явля­ются информационно согласованными, если все дан­ные, которые представляют собой объект переработки в обеих программах, входят в числовые массивы, не требующие изменений при переходе от одной программы к другой.

Так, информационные связи могут проявляться в том, что результаты решения одной задачи будут ис­ходными данными для другой задачи. Если для согласования программ требуется существенная переработка об­щего массива данных с участием человека, который добавляет недостающие параметры, вручную перекомпоновывает массив или изменяет значения отдельных пара­метров, то это значит, что программы информационно плохо согласованы. Ручная перекомпоновка массива ведет к существенным временным задержкам, росту чис­ла ошибок и поэтому снижает эффективность работы САПР. Плохая информационная согласованность превра­щает САПР в совокупность автономных программ, при этом из-за неучета в подсистемах многих факторов, оцениваемых в других подсистемах, снижается качество проектных решений.

Близким по смыслу, но не полностью совпадающим с рассмотренными, является принцип оптимальности свя­зей между САПР и внешней средой. Если каждый раз при проектировании очередного объекта заново вво­дятся в систему не только действительно специфичес­кие новые исходные данные, но и сведения справочного характера (например, параметры унифицированных эле­ментов), то имеет место нерациональная организация связей САПР с окружающей средой.

Очевидно, что все данные, используемые многократно при проектировании разных объектов, должны храниться системой в базе данных.

САПР - открытая и развивающаяся система. Сущест­вуют по крайней мере две причины, по которым САПР должна быть изменяющейся во времени системой.

Во-первых, разработка столь сложного объекта как САПР занимает продолжительное время, и экономически выгод­но вводить в эксплуатацию части системы по мере их готовности. Введенный в эксплуатацию базовый вариант системы в дальнейшем расширяется.

Во-вторых, постоян­ный прогресс вычислительной техники и вычислительной математики приводит к появлению новых, более совер­шенных математических моделей и программ, которые должны заменять старые, менее удачные аналоги. Поэто­му САПР должна быть открытой системой, т. е. обладать свойством удобства включения новых методов и средств.

САПР - специализированная система с максималь­ным использованием унифицированных модулей. Чтобы снизить расхо­ды на разработку многих специализированных САПР, целесообразно строить их на основе максимального ис­пользования унифицированных составных частей. Необ­ходимое условие унификации — поиск общих положений в моделировании, анализе и синтезе разнородных тех­нических объектов.

 

2.3. Состав и структура САПР

 

Составными частями САПР, жестко связан­ными с организационной структурой проектной организа­ции, являются подсистемы, в которых при помощи спе­циализированных комплексов средств решается функцио­нально законченная последовательность задач САПР.

По назначению подсистемы разделяют на проектирую­щие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап (стадию) проектирования или группу непосредственно связанных проектных задач.

Примеры проектирующих подсистем: эскизное проек­тирование изделий, проектирование корпусных деталей, проектирование технологических процессов механической обработки.

Обслуживающие подсистемы подсистемы име­ют общесистемное применение и обеспечивают под­держку функционирования проектирующих подсистем, а также оформление, передачу и вывод полученных в них результатов.

Примеры обслуживающих подсистем: автоматизиро­ванный банк данных, подсистемы документирования, под­система графического ввода-вывода.

Формирование и использование моделей объекта про­ектирования в прикладных задачах осуществляется комплексом средств автоматизированного проектирования (КСАП) системы (или подсистемы).

Структурными частями КСАП системы являются раз­личные комплексы средств, а также компоненты органи­зационного обеспечения.

Комплексы средств относят к промышленным издели­ям, подлежащим изготовлению, тиражированию и приме­нению в составе САПР, и документируют как специфицируемые изделия.

Виды комплексов средств и компонентов САПР представлены на рис.1.2.

Комплексы средств подразделяют на комплек­сы средств одного вида обеспечения (технического, про­граммного, информационного) и комбинированные.

Комплексы средств одного вида обеспечения содер­жат компоненты одного вида обеспе­чения; комплексы средств комбинированные — совокуп­ность компонентов разных видов обеспе­чения.

Комбинированные КСАП, относящиеся к продук­ции производственно-технического назначения, подразде­ляются на программно-методические (ПМК); програм­мно-технические (ПТК).

 

		Рис. 1.2. Виды комплексов и компонентов САПР

 

 

Программно-методический комплекс представляет собой взаимосвязанную совокупность компонентов программного, информационного и методического обеспечения (включая компоненты математического и лингвистического обеспечения), необходимую для получения за­конченного проектного решения по объекту проектиро­вания (одной или нескольким его частям или объекту в целом) или выполнения унифицированных процедур. В зависимости от назначения ПМК подразделяют на общесистемные и базовые.

Общесистемные ПМК направлены на объекты проектирования и вместе с компьютерными операционными системами являются операционной средой, в которой функционируют базовые комплексы.

Базовые ПМК могут быть проблемно-ориен­тированными и объектно-ориентированными, в зависимости от того, реализуют они проектные процедуры унифицированные или специфические для определенного класса объектов.

Проблемно-ориентированные ПМК могут включать программные средства, предназначенные для автомати­зированного упорядочения исходных данных, требований и ограничений к объекту проектирования в целом или к сборочным единицам; выбор физического принципа действия объекта проектирования; выбор технических решений и структуры объекта проектирования; оценку показателей качества (технологичности) конструкций, проектирование маршрута обработки деталей.

Объектно-ориентированные ПМК отражают особен­ности объектов проектирования как совокупной предметной области. К таким ПМК, например, относят ПМК, поддерживающие автоматизированное проектирование сборочных единиц; проектирование деталей на основе стандартных или заимствованных решений; деталей на ос­нове синтеза их из элементов формы; технологических процессов по видам обработки деталей и т.п.

Программно-технический комплекс представляет собой взаимосвязанную совокупность компонентов технического обеспечения.

В зависимости от назначения ПТК различают ав­томатизированные рабочие места (АРМ) и центральные вычислительные комплексы (ЦВК). Комплексы средств могут объединять свои вычисли­тельные и информационные ресурсы, образуя локальные вычислительные сети подсистем или систем в целом.

Структурными частями комплексов средств являются компоненты следующих видов обеспечения: программно­го, информационного, методического, математического, лингвистического и технического.

Компоненты видов обеспечения выполняют заданную функцию и представляют наименьший (неделимый) само­стоятельно разрабатываемый (или покупной) элемент САПР (например, программа, инструкция, дисплей и т.п.).

КСАП обслуживающих подсистем, а также отдельные ПТК этих подсистем могут использоваться при функци­онировании всех подсистем.

Общесистемные ПМК включают в себя программное, информационное, методическое и другие виды обеспе­чения. Они предназначены для выполнения унифициро­ванных процедур управления, контроля, планирова­ния вычислительного процесса, распределения ресурсов САПР и реализации других функций, являющихся общи­ми для подсистем или САПР в целом.

Примеры общесистемных ПМК: мониторные системы, системы управления БД, информационно-поисковые сис­темы, средства машинной графики, подсистема обеспе­чения диалогового режима и др.

Мониторные системы управления функционированием технических средств в САПР. (Здесь монитор - это управляющая программа).

Основными функциями мониторных систем являются: формирование заданий с контролем пакета задач, требуемых и наличных ресур­сов, права доступа к базе данных с установлением при­оритета и номера очереди; обработка директив языков управления заданиями и задачами, а также реакция на прерывания с перехватом управления, анализом при­чин и их интерпретацией в терминах, понятных проек­тировщику; обслуживание потоков задач с организацией диалогового и интерактивно-графического сопровожде­ния в условиях параллельной работы подсистем; уп­равление проектированием в автоматических режимах с анализом качества исполнения проектных операций, про­веркой критериев повторения этапа или продолжения маршрута, выбором альтернативных вариантов маршру­та; ведение и оптимизация статистики эксплуатации системы; распределение ресурсов САПР с учетом прио­ритетов заданий, задач и подсистем, плановых заданий и текущих указаний и запросов; защита ресурсов и данных от несанкционированного доступа и непредус­мотренных воздействий.

Информационно-поисковые системы (ИПС) в САПР выполняют такие функции, как заполнение информаци­онного фонда (инфотеки) сведениями; арифметическая обработка цифровых данных и лексическая обработка текстов; обработка информационных запросов с целью поиска требуемых сведений; обработка выходных данных и формирование выходных документов. Особенности ИПС заключаются в том, что запросы к ним формиру­ются не программным путем, а непосредственно пользо­вателями и не на формальном языке, понятном монито­ру, а на естественном языке в виде последовательности ключевых слов - дескрипторов. Перечень дескрипторов, содержащихся во всех принятых на хранение описаниях, составляет словарь дескрипторов, или тезаурус, который пред­назначен для формирования поисковых предписаний.

Существуют и более сложные ИПС по сравнению с дескрипторными. Важную роль в них играет информа­ционно-поисковый язык, в котором учитываются семанти­ческие взаимоотношения между информационными объ­ектами. Это позволяет уменьшить число неправильно распознаваемых языковых конструкций, а обработку запросов производить на основе различных критериев смыслового соответствия.

Система управления базами данных (СУБД) - про­граммно-методический комплекс для обеспечения работы с информационной базой, организованной в виде струк­туры данных.

Базы данныхявляются наиболее высокой формой организации информации в больших САПР. Они пред­ставляют собой проблемно-ориентированные информационно-справочные системы, обеспечивающие ввод необхо­димой информации, не зависимые от конкретных задач ведения и сохранения информационных массивов и выда­чи необходимой информации по запросам пользователей или программ. В базах данных используется информа­ция фактографического вида.

СУБД выполняет следующие основные функции: оп­ределение баз данных, т.е. описание концептуального, внешнего и внутреннего уровней схем; запись данных в базу; организация хранения с выполнением изменения, дополнения, реорганизации данных; предоставление дос­тупа к данным (поиск и их выдача).

Для определения данных и доступа к ним в СУБД имеются языковые средства. Так, определение данных, состоящее в описании их структур, обеспечивается с по­мощью языка определения данных. Функции доступа к данным реализуются с помощью языка манипулиро­вания данными и языка запросов. По типу поддержи­ваемых структур различают следующие виды СУБД: иерархическая, сетевая, реляционная, объектно-реляционная.

Программно-методические комплексы машинной гра­фики обеспечивают взаимодействие пользователя с компьютером при обмене графической информацией, решение геометри­ческих задач, формирование изображений и автоматичес­кое изготовление графической информации. Графическое взаимодействие пользователя с компьютером (так называемый графический метод доступа) базируется на подпрограм­мах ввода-вывода, которые обеспечивают прием и обра­ботку команд от устройства ввода-вывода и выдачу управляющих воздействий на эти устройства. Решение геометрических задач (геометрическое моделирование) сводится к преобразованию графической информации, ко­торое представляет собой выполнение в той или иной последовательности элементарных графических операций типа сдвиг, поворот, масштабирование и т. п. Для геомет­рического моделирования используется ПМК, в котором кроме отдельных элементарных графических операций могут быть реализованы графические преобразования трехмерных изображений, процедуры построения проек­ций, сечений и т. п. В ПМК графических преобразова­ний обычно предусматриваются средства для формирования некоторых часто используемых изображений, управ­ления графической базой данных, отладки графических подпрограмм.

Диалоговый режим обеспечивается программно-мето­дическими комплексами, осуществляющими ввод, кон­троль, редактирование, преобразование и вывод графи­ческой и/или символьной информации. Диалоговый уда­ленный ввод заданий обеспечивает ввод и редактирова­ние заданий через каналы связи, выполнение заданий в пакетном режиме и вывод результатов через линии связи на удаленные терминалы. В САПР могут исполь­зоваться диалоговые ПМК как общего назначения, так и специализированные. ПМК общего назначения целесо­образно применять на начальных стадиях создания и эксплуатации САПР для отработки и проверки методоло­гии проектирования, технологии обработки данных и при­кладных программ. В дальнейшем возможна модифика­ция ПМК с учетом специфических требований по орга­низации диалога в САПР. При этом необходимо учи­тывать наличие диалогового или пакетного режима обработки запросов; ориентацию системы на пользова­теля - непрограммиста; возможность расширения систе­мы путем включения диалоговых прикладных программ на языках высокого уровня; возможность управления диалогом с помощью "меню" и директив, общение на родном языке и т.п.

 

2.4. Компоненты видов обеспечения САПР

 

Средства автоматизации проектирования можно сгруп­пировать по видам обеспечения автоматизированного проектирования (рис.1.3).

Математическое обеспечение. Основу матема­тического обеспечения (МО) САПР составляют алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспече­ние САПР. Элементы математического обеспечения в САПР чрезвычайно разнообразны.

Среди них 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.

По назначению и способам реализации МО САПР делится на две части:

1) математические методы и по­строенные на их основе математические модели, описы­вающие объекты проектирования;

2) формализованное описание технологии автоматизированного проектиро­вания.

Способы и средства реализации первой части матема­тического обеспечения наиболее специфичны в различных САПР и зависят от особенностей объектов проектирова­ния. Что касается второй части математического обес­печения, то формализация процессов автоматизирован­ного проектирования в комплексе оказалась более слож­ной задачей, чем алгоритмизация и программирование отдельных проектных задач.

При решении этой задачи должна быть формализована вся логика технологии про­ектирования, в том числе логика взаимодействия проекти­ровщиков друг с другом на основе использования средств автоматизации.

Математи­ческое обеспечение САПР должно описывать во взаимо­связи объект, процесс и средства автоматизации проек­тирования.

Важным результатом совершенствования и типизации технологии процессов автоматизированного проектирова­ния явилась разработка методических указаний Госстан­дарта "САПР. Типовые функциональные схемы проектиро­вания изделии в условиях функционирования систем". В них подчеркивается, что процесс автоматизированного проектирования по составу и последовательности про­цедур, содержанию и формам проектной документации качественно отличается от традиционного процесса проек­тирования.

Вместе с тем в процессе автоматизированного проектирования можно выделить определенное число про­цедур, инвариантных к объектам проектирования.

Перс­пективной для совершенствования и типизации технологии процессов автоматизированного проектирования является централизованная разработка математического аппарата моделирования типового процесса проектирования и вы­пуск базовых программно-методических комплексов, реа­лизующих такие модели.

Программное обеспечение (ПО) САПР представляет собой совокупность всех про­грамм и эксплуатационной документации к ним, необ­ходимых для выполнения автоматизированного проекти­рования. Программное обеспечение делится на общеси­стемное и специальное (прикладное).

 

 

Общесистемное ПО предназначено для органи­зации функционирования технических средств, т.е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, и представлено опе­рационными системами вычислительных комплек­сов (ВК). Общесистемное ПО обычно создается для многих приложений и специфику САПР не отражает.

В специальном (прикладном) ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного вы­полнения проектных процедур. Прикладное ПО обычно имеет форму пакетов прикладных программ (ППП), каж­дый из которых обслуживает определенный этап процесса проектирования или группу однотипных задач внутри различных этапов.

Рассмотрим принципиальные особенности ПО, влияющие на организацию и эффективность создания и ис­пользования САПР. С развитием вычислительной техники все большее значение приобретает такой компонент общесистемного ПО как операционные системы (ОС). Возможности, предоставляемые пользователям современ­ными ВС, в большей степени определяются их операци­онными системами, чем техническими устройствами. ОС организует одновременное решение различных задач на компьютере, динамическое распределение каналов передачи дан­ных и внешних устройств между задачами, планирование потоков задач и последовательность их решения с учетом установленных критериев, динамическое распределение памяти вычислительного комплекса. Однако ОС требует для своей работы определенных ресурсов: процессора, внешней и основной памяти. Чем большими возможно­стями обладает ОС, тем больше требуется для нее ресур­сов.

Операционные системы можно генерировать приме­нительно к определенным конфигурациям технических средств вычислительного комплекса и кругу решаемых задач. Но при этом параметры и состав технических средств ограничивают возможности ОС.

Важным компонентом общесистемного ПО является базовое ПО. Базовое ПО не является объектом раз­работки при создании программного обеспечения САПР. Примером может служить базовое ПО для обработки геометрической и графической информации, для формиро­вания и использования баз данных (БД).

Использование АРМ, в состав которых включено по­добное базовое ПО, реализующее стандартные проектные процедуры, существенно снизит трудоемкость создания программного обеспечения САПР. Однако во всех случаях за создателями САПР останется разработка прикладного ПО. С расширением области применения вычислительной техники и усложнением задач автоматизации процессов проектирования возрастают сложность и трудоемкость программирования.

В последнее время, особенно в связи с широким внедрением в инженерную практику персональных компьютеров, начинают исполь­зоваться функциональные и интегрированные пакеты программ.

Функциональные пакеты программ (ФПП) — это комплекс программных средств, ориентированных на выполнение опреде­ленной функции, более или менее безотносительно к конкрет­ному предметному содержанию (обработка текстов — текстовые редакторы, обработка таблиц, графики).

Интегрированные пакеты программ (ИПП) — это сочетание разных пакетов программ в единой технологической системе.

Интеграция может быть реализована соединением основных функциональных пакетов в целостную монолитную систему, представленную единым программным модулем, или путем созда­ния набора вспомогательных средств интерфейсного характера для обеспечения взаимодействия пакетов, представленных неза­висимыми модулями.

В последнее время общее признание получил модульный прин­цип построения программного обеспечения.

Программы целесообразно разбивать на модули, для того чтобы упростить их разработку и реализацию; облегчить восприя­тие программы; упростить их отладку и модификацию; облегчить работу с данными, имеющими сложную структуру; избежать чрезмерной детализации алгоритмов; обеспечить более выгодное размещение программ в памяти компьютера.

Каждый модуль обычно представляет собой самостоятельную программу, предназначенную для расчета отдельных компонен­тов, систем или реализующую один из методов расчета или отдель­ную его процедуру. Модуль должен быть, как правило, независимым от рассма­триваемых вариантов объекта, процесса, системы (структуры, режима функционирования и др.). Он должен быть тем элементом (компонентом), с помощью которого можно описать любой вариант объекта, процесса, системы.

Наличие таких модулей позволяет свести к минимуму процесс дополнительного программирования, сократить время по подго­товке пользователя к работе. В процессе реальной работы с таким программным обеспечением проводится постоянная замена самих модулей или отдельных компонент, соответствующих тому или иному варианту объекта, процесса, системы, с максимальной уни­фикацией ввода и вывода данных.

Информационное обеспечение САПР. Основу инфор­мационного обеспечения (ИО) САПР 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, комплектующих изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и оконча­тельных проектных решений, структур и параметров проектируемых объектов и т. п.

При этом данные, являющиеся результатом одного процесса преобразования, могут быть исходными для другого процесса. Совокупность данных, используемых всеми компонентами САПР, составляет информационный фонд САПР. Основная функция ИО САПР — ведение ин­формационного фонда, т. е. обеспечение создания, под­держки и организации доступа к данным. Таким обра­зом, ИО САПР есть совокупность информационного фонда и средств его ведения.

В состав информационного фонда САПР входят:

- программные модули, которые хранятся в виде симво­лических и объектных текстов; как правило, эти дан­ные мало изменяются в течение жизненного цикла САПР, имеют фиксированные размеры и появляются на этапе создания информационного фонда; потребителями этих данных являются мониторы различных подсистем САПР;

- исходные и результирующие данные, которые необходимы при выполнении программных модулей в процессе преобразования; эти данные часто меняются в процес­се проектирования, однако их тип постоянен и полностью определяется соответствующим программным модулем; при организации промежуточных данных возможны конфликтные ситуации в процессе согласования между собой данных различных типов;

- нормативно-справочная проектная документация (НСПД), включающая в себя справочные данные о материалах, элементах схем, унифицированных узлах и конструкциях; эти данные, как правило, хорошо структу­рированы и могут быть отнесены к фактографическим; к НСПД относятся также государственные и отрасле­вые стандарты, руководящие материалы и указания, ти­повые проектные решения, регламентирующие документы (слабо структурированные документальные данные);

- текущая проектная информация, отражающая состоя­ние и ход выполнения проекта; как правило, эта ин­формация слабо структурирована, часто изменяется в процессе проектирования и представляется в форме текс­товых документов.

При выборе способов ведения информационного фон­да САПР важно сформулировать принципы и опреде­лить средства ведения информационного фонда, структу­рирования данных, выбрать способы управления масси­вами данных.

Различают следующие способы ведения информацион­ного фонда САПР: использование файловой системы; по­строение библиотек; использование банков данных; со­здание информационных программ адаптеров.

Использование файловой системы и по­строение библиотек широко распространено в организации ИО вычислительных систем, так как под­держивается средствами ОС. В приложениях к САПР эти способы применяют при хранении програмных модулей в символических и объектных кодах, диалоговых сцена­риев поддержки процесса проектирования, начального ввода крупных массивов исходных данных, тек­стовых документов. Однако они малопригодны при обес­печении быстрого доступа к справочным данным, хранении меняющихся данных, ведении текущей проектной до­кументации, поиске необходимых текстовых документов организации взаимодействия между разноязыковыми модулями.

Автоматизированные базы данных представляют собой сово­купность баз данных (БД) и систем управления базами данных (СУБД). База данных - это специальным образом организован­ная совокупность данных и их описаний. Система управления базами данных - это программный комплекс, реализующий функ­ции создания базы данных, ее обновления, хранения, защиты и выборки данных. В настоящее время выделяют четыре типа организации структуры базы данных: иерархическая, сетевая, реляционная и объектно-реляционная.

Иерархическая структура базы данных - это такая структура, в которой существует упорядоченная по уровням запись элемен­тов объекта. В каждой группе записей один элемент считается главным, а другие элементы носят подчиненный характер по отно­шению к главном