Єдина система програмної документації

Дніпропетровськ 2007

ВСТУП

Дисципліна "Алгоритмізація завдань і САПР систем електропостачання" вивчається на завершальному етапі навчання. Організація занять передбачає реалізацію студентами знань, отриманих на ранніх курсах.

Алгоритми рішення завдань є основою автоматизації й застосовуються при розробці програм на будь-якій алгоритмічній мові. Тому требі знати правила складання алгоритмів та вимоги до них.

Широке застосування ЕОМ відкриває принципово нові можливості проектування. Задача створення й успішна експлуатація САПР пристроїв електропостачання можуть вирішуватися не тільки при наявності відповідних ЕОМ і програмного забезпечення, але й при наявності відповідних кадрів. При цьому фахівець повинен уміти застосовувати сучасні технічні й програмні засоби при проектуванні пристроїв електропостачання, розробляти алгоритми вирішення завдань і програми для ЕОМ.

У даному посібнику викладені як теоретичні основи проектування та САПР, так і відомості для практичної роботи с популярними програмами автоматизації, що використовуються у господарстві електропостачання залізниць.

 

Зміст

 

1. Алгоритмізація

1.1. Вимоги до алгоритмів

1.2. Правила складання блок-схем

1.3. Приклад розробки блок-схеми алгоритму

2. Проектування

2.1. Загальні відомості про проектування

2.2. Типові структурні схеми проектування об'єктів

2.3. Проблемні області проектування (ускладнення)

2.4. Основні методи проектування

2.5. Сучасні стратегії проектування

3. Основні поняття САПР.

3.1. Визначення й види забезпечення САПР

3.2. Класифікація САПР

3.3. Проектування САПР

3.4. УМО - Уніфікована Модель Об'єкта

3.4.1. Цілі автоматизованого проектування

3.4.2. Цілі автоматизованого проектування

3.4.3. Що повинна забезпечувати УМО

3.4.4. Що повинна виконувати УМО у плані інформаційного обміну

4. Креслярські роботи на комп'ютері

4.1. Основи AutoCAD

4.2. Загальна інформація про систему КОМПАС-3D

5. Графічний редактор для персоналу енергетичних об'єктів Модус

6. САПР електричних і електронних схем Electronic Workbench

7. Автоматизація роботи з документами Microsoft Office за допомогою VBA

Додатки

 

 

Алгоритмізація

Алгоритм - кінцевий набір правил, що дозволяє чисто механічно вирішити поставлене завдання.

Вимоги до алгоритмів

Алгоритм повинен має відповідати наступним основним вимогам:

1. Дискретність… [Винославський і ін…]

2. Масовості (масивності) - вихідні дані, що змінюються в певних межах, заданих постановником завдання, не повинні порушувати дію алгоритму.

3. Детермінованості - процес застосування правил до вихідних даних повинен бути визначений однозначно.

4. Результативності - на кожному кроці алгоритму відомо, що вважати результатом процесу, і остаточний результат повинен виходити після кінцевого числа кроків.

Основною властивістю алгоритму є результативність. Основним етапом складання алгоритму є одержання закономірностей досліджуваного явища. Найпоширенішим методом виявлення закономірностей є складання таблиць із виділенням повторюваних логічних залежностей або математичних обчислень.

Розробити алгоритм може фахівець в області розглянутого завдання. Розробник алгоритму формалізує процедуру рішення, таким чином, що розраховувачеві не обов'язково аналізувати фізичні явища, пов'язані із завданням. Цінність алгоритму полягає в створенні можливості залучення до рішення завдання інших фахівців, наприклад, в області математики або обчислювальної техніки.

Словесний опис алгоритму є недостатнім тому, що складні взаємозв'язки в повному обсязі досить важко відбити в тексті. Алгоритми, як правило, представляють у вигляді блок-схем. Кількість блоків схеми залежить від ступеня деталізації операцій при розв’язуванні поставленого завдання. Велика кількість елементів блок-схем затрудняє розуміння алгоритму в цілому. Недостатнє число елементів робить алгоритм незрозумілим.

При складанні блок-схем алгоритмів застосовують модульний принцип. Він передбачає можливість подання будь-якого блоку у вигляді самостійного алгоритму.

Варто помітити, що не всі розробники програм для ЕОМ користуються блок-схемами. У такому випадку складніше відшукати помилку в розробленій програмі. І дуже часто витрати часу на пошук помилки в програмі, розробленої без попереднього подання її у вигляді блок-схеми, багаторазово перевищують витрати часу на розробку наочної блок-схеми, що дозволяє спростити пошук і виправлення помилок у програмі.

Безумовно, порядок розрахунку визначає розроблювач алгоритму. Однак при цьому варто прагнути скласти блок-схему найбільш наочною й яку можна легко читати. Розроблювач блок-схеми алгоритму розрахунку майже завжди знаходить рішення методом послідовного наближення. Він полягає в коректуванні раніше розроблених схем. Час пошуку оптимального рішення поставленого завдання істотно залежить від кваліфікації фахівця.

Правила складання блок-схем

Блок-схеми алгоритмів повинні відповідати вимогам Єдиної системи програмної документації.

Проектування

Основні методи проектування

До основних методів проектування стосуються методи «чорний ящик» і «прозорий ящик».

Проектування по методу «чорний ящик»:

Рисунок 2.2. Чорний ящик

 

Відповідно до цієї теорії: рішення задач - є процес «осяяння» - тобто коли мережа після багатьох невдалих спроб знаходить структуру, що відповідає отриманим незадовго перед цим вхідним сигналам (рис. 2.2). Дане завдання важко алгоритмізувати у зв'язку з нечітким її описом і методом рішення.

 

Завдання прийняття рішення

Завдання прийняттярішення являють собою кортеж, що складається з a=(W,Q), де:

W- безліч рішень реалізації системи

Q- принцип оптимальності одержання рішення

Рішенням завдання є W⁽⁰⁾ÎW

Графічне рішення задачі

У цьому завданні потрібно знайти значення змінних x₁ і x₂ , що задовольняють всім обмеженням і які забезпечують мінімальне значення цільової функції. Як перший крок рішення варто визначити всі можливі ненегативні значення змінних x₁ і x₂, які задовольняють обмеженням. Наприклад, координати точки x₁=8 і x₂=10 позитивні й для цієї точки виконуються всі обмеження. Така точка називається припустимим рішенням. Безліч всіх припустимих рішень називається припустимою областю. Рішення завдання складається у відшуканні найкращого рішення в припустимій області. Краще припустиме рішення завдання називається оптимальним. У розглянутому прикладі оптимальне рішення являє собою припустиме рішення, мінімізуючу цільову функцію 40*x₁+36*x₂. Значення цільової функції, що відповідає оптимальному рішенню, називається оптимальним значенням задачі.

Для зображення припустимої області варто накреслити графіки всіх обмежень (рис. 2.10). Всі припустимі рішення лежать у першому квадранті, оскільки значення змінних ненегативні. У силу обмеження 5*x₁+3*x₂45 всі припустимі рішення (x₁, x₂) завдання розташовуються по одну сторону від прямої, описуваної рівнянням 5*x₁+3*x₂=45. Потрібну напівплощину можна знайти, перевіривши, чи задовольняє початок координат розглянутому обмеженню. Пряму 5x₁+3*x₂=45 зручно провести, з'єднуючи пари підходящих точок (наприклад, x₁=0, x₂=15 і x₁=9, x₂=0).

Оскільки початок координат не задовольняє обмеженню, потрібна напівплощина відзначена стрілкою, спрямована перпендикулярно до прямої. Аналогічним чином представлені обмеження x₁£ 8 і x₂£10. На рисунку припустима область (АВС) заштрихована. Ясно, що в припустимій області втримується нескінченне число припустимих точок. Потрібно знайти припустиму точку з найменшим значенням Z.

Рисунок 2.10. Рішення завдання

Якщо заздалегідь зафіксувати значення цільової функції Z=40*x₁+36*x₂, то відповідні йому точки будуть лежати на деякій прямій. При зміні величини Z ця пряма піддається паралельному переносу. Розглянемо прямі, що відповідають різним значенням Z, що мають із припустимою областю хоча б одну загальну точку. Початкове значення Z покладемо рівним 600. При наближенні прямої до початку координат значення Z зменшується. Якщо пряма має хоча б одну загальну точку із припустимою областю АВС, її можна зміщати в напрямку початку координат. Ясно, що для прямої, що проходить через кутову точку А с координатами х₁=8, х₂=1.6, подальший рух неможливо. Точка А являє собою найкращу припустиму точку, що відповідає найменшому значенню Z, рівному 377.6. Отже, х₁=8, х₂=1.6 - оптимальне рішення й Z =377.6 - оптимальне значення розглянутого завдання.

Таким чином, при оптимальному режимі роботи монтажної бригади необхідно використати вісім монтерів розряду 1 і 1.6 монтерів розряду 2. Дробове значення х₂=1.6 відповідає використанню одного з монтерів розряду 2 протягом неповного робочого дня. При неприпустимості неповного завантаження монтерів дробове значення звичайно округляють, одержуючи наближене оптимальне цілочислове рішення х₁=8, х₂=2.

План дій

Кумулятивні етапи

1. Визначити істотні цілі, тобто такі, досягнення яких необхідно, щоб проект задовольняв замовника, споживачів і всіх, кого він торкнеться.

2. Визначити зовнішні фактори, які могли б перешкодити досягненню хоча б однієї з істотних цілей.

3. Установити критерії, що дозволяють однозначно судити про прийнятність проектних рішень.

4. Розробити методику випробувань по кожному із критеріїв. Ця методика повинна бути такою, щоб:

точність результатів була не більшою, ніж необхідно,

щоб відрізнити прийнятне рішення від неприйнятного;

спочатку проводилися випробування, що зачіпають велику кількість альтернативних рішень, а потім ті, які зачіпають лише кілька рішень;

частка витрат на проектування від загальної вартості проектованого виробу не перевищувала заданої величини.

Некумулятивні етапи

5. Зібрати велику кількість альтернативних приватних рішень для кожного істотного критерію й підготувати грубі моделі для екстремальних рішень.

6. Провести всю послідовність випробувань на цих моделях, відбраковуючи після кожного випробування, що не витримали його моделі, поки не виявляться явні ознаки збіжності до одного комплексу приватних рішень.

7. Дозволити внутрішні протиріччя конструкції шляхом розробки нових видів випробувань (при необхідності переглядаючи раніше ухвалені рішення) або шляхом пошуку шляхів до об'єднання декількох часткових рішень для усунення протиріч.

8. Зупинитися на одному ескізному рішенні, що задовольняє всім істотним критеріям, і тільки після цього переходити до деталізації й уточнень.

Стратегія Пейджа має на меті скорочення пошуку методом проб і помилок при проектуванні будинків і інших складних штучних об'єктів. Це спроба скоротити витрати на навчання в ході проектування.

Цю стратегію можна застосовувати у всіх проектах, де є дані й методи виміру, що дозволяють виявити істотні вимоги й виразити їх у числовій формі, і де можна відкласти прийняття рішень по приватних питаннях без шкоди для принципових рішень.

Методи експертних оцінок

Ціль - зрівняти ряд альтернативних проектних рішень, використовуючи загальну шкалу виміру.

План дій

1. Визначити завдання, яким повинні відповідати альтернативні проектні рішення.

2. Якщо завдання треба ранжирувати, то: записати в матриці краще завдання з кожної пари й розподілити завдання по їхньому ступеню переваги.

3. Якщо завдання повинні бути зважені, призначити кожному завданню коефіцієнт вагомості, що вказує на її важливість у порівнянні з іншими завданнями.

4. Виміряти або оцінити ступінь, з якої кожне альтернативне проектне рішення відповідає кожній з ранжируваних або зважених завдань.

5. Перетворити ці результати в процентні відносини при ранжируванні завдань і в абсолютні величини цифрових коефіцієнтів вагомості при зважуванні завдань.

6. Вибрати альтернативні проектні рішення, що мають найкраще процентне відношення або найбільший коефіцієнт вагомості.

Метод ранжування

Група фахівців (L-людина) кожного експерта просять розставити приватні критерії r_i у порядку зниження значимості. Далі оцінюються критерії (тобто привласнюються бали)

1 - n

2 - n-1

n - 1

– оцінка i-критерію, k-експертом

n - часток критеріїв

Далі розраховуються вагові коефіцієнти

Метод прописування балів

Експерти представляють оцінки для кожного критерію від 0 до 10 причому можуть бути й дробові й рівні значення.

– оцінка i-критерію, k-експертом

Матриця взаємодії

Виробляється пошук взаємозв'язків між елементами в рамках однієї системи.

При цьому:

визначити “елемент” і “взаємозв'язок”;

скласти матрицю взаємодій;

визначити взаємозв'язок.

Матриця взаємодій є одним із самих корисних проектувальних засобів, що виникло в результаті пошуків систематичних методів проектування. Головна перевага цього методу полягає в тому, що він служить засобом виконання суворої, об'єктивної перевірки, нездійсненної чисто уявним шляхом, без допоміжних засобів.

Багато спроб систематизувати процес проектування включають використання матриці взаємодій того або іншого виду, і такі матриці використаються також у всіх спробах виразити проектні проблеми у формі, придатної для обробки на ЕОМ.

Описані вище порівняно прості дії над матрицею є лише елементарним прикладом застосування загального апарата матричної алгебри.

При використанні цього методу виникають наступні труднощі:

висока ймовірність помилок при складанні навіть невеликої матриці і її копіюванні. Тому, якщо потрібна висока точність, матрицю повинна перевірити інша людина.

тривалий час, необхідне для виконання всіх оцінок, що вимагаються для заповнення матриці, і стомлюючий характер цієї праці, що включає численні консультації. Якщо це дозволяють умови завдання, краще обмежитися матрицею, що містить не більше 20 елементів, або розчленувати завдання так, щоб вийшло кілька невеликих матриць;

обмежена цінність матриць, у яких елементи й взаємозв'язки між ними не визначені таким чином, щоб будь-яка людина змогла за тих самих умов виявити ту ж конфігурацію взаємозв'язків;

ускладнення, які виникають, якщо елементи не ставляться до того самого рівня ієрархії (тобто якщо якісь елементи насправді становлять частину інших елементів) або якщо не всі елементи належать до того ж сімейства, до якого дійсно застосовні зазначені взаємозв'язки.

Діапазон складних проектних ситуацій, у дослідженні яких можна успішно використати матриці, практично необмежений. Важливо вміти розпізнавати ті види невизначеності й складності, які не можна чітко представити в матриці.

Матриця взаємодій марна в тих випадках, коли наведені вище правила визначення й вибору елементів незастосовні, тобто коли структуру проблеми не можна з достатнім рівнем точності охарактеризувати за допомогою якої-небудь моделі.

Приклад

Побудувати матрицю взаємодії для двоколійної тягової ділянки живлення тяговими підстанціями (приймемо, що рівень напруги на шинах однаковий), схема якого наведена на рис. 2.11.

Рисунок 2.11. Схема ділянки

 

Струм, що виходить із вузла, запишемо зі знаком 1, що входить у вузол - -1, при відсутності такого = 0.

Кількість галузей 6 шт., вузлів - 5 шт.

 

	Галузі схеми
Вузли		-1
		-1	-1
				-1
					-1	-1

 

Мережа (граф) взаємодій.

Базується на теорії графів. Аналогічно матриці взаємодії, тільки зв'язки будуються в графічному виді (рис. 2.12). Метою побудов є мінімізація перетинань галузей графа.

Рисунок 2.12. Мережа взаємодій

Перша робота з теорії графів належить Леонарду Ейлеру (1736 рік), хоча термін «граф» уперше ввів в 1936 році угорський математик Денеш Кеніг. Графами були названі схеми, що складаються із точок, і відрізків, прямих або кривих, які з'єднують ці точки (приклади графів зображені на рис. 2.13).

Рисунок 2.13. Приклади графів

За допомогою графів часто спрощувалося рішення завдань, сформульованих у різних областях знань: в автоматиці, електроніці, фізиці, хімії й ін. За допомогою графів зображуються схеми дороги, газопроводів, тепло- і електромережі. Допомагають графи в рішенні математичних і економічних завдань.

а)

б)

Рисунок 2.14. а - Нульовий граф з п'ятьма вершинами, б - Неповний граф з п'ятьма вершинами

Точки А, Б, В, Г, Д називаються вершинами графа (рис. 2.14), а відрізки ліній, що з'єднують ці точки — ребрами графа. При зображенні графів на рисунках або схемах, відрізки можуть бути прямолінійної або криволінійними; Довжини відрізків і розташування точок довільні. Наприклад, всі три фігури на рис. 2.15 зображують той самий граф.

Рисунок 2.15. Різні варіанти зображення одного графа

Розглянемо процес з'єднання точок А, Б, В, Г, Д ребрами.

1. Точкову схему, зображену на рисунку 2.14 а. Така схема, що складається з «ізольованих» вершин, називається нульовим графом.

2. Графи, у яких не побудовані всі можливі ребра, називаються неповними графами.

3. На рисунку 2.16 зображений граф, який відповідає всім можливим з'єднанням. Цей граф є повним графом. Якщо підрахувати число його ребер, то одержимо 10.

Малюнок 2.16. Повний граф з п'ятьма вершинами

Помітимо, що якщо повний граф має n вершин, то кількість ребер буде дорівнює

n(n-1)/2

Дійсно, кількість ребер у повному графі з n вершинами визначається як число неупорядкованих пар, складених із всіх n точок-ребер графа, тобто як число сполучень із n елементів по 2.

Граф, що не є повним, можна доповнити до повного з тими ж вершинами, додавши відсутні ребра. Так, наприклад, на рисунку 2.14 зображений неповний граф з п'ятьма вершинами. На рисунку 2.16 ребра, які перетворюють граф у повний граф, зображені іншими кольорами, сукупність вершин графа із цими ребрами називається доповненням графа.

Ступінь вершини - кількість ребер графа, що виходять із цієї вершини. На рисунку 2.17 зображений граф з п'ятьма вершинами. Ступінь вершини А позначимо Ст.А.

На малюнку: Ст.А = 1, Ст.Б = 2, Ст.В = 3, Ст.Г= 2, Ст.Д= 0.

Рисунок 2.17. Ступінь вершини

Вершина називається непарною, якщо ступінь цієї вершини непарна, і парною, якщо ступінь цієї вершини парна.

Сформулюємо деякі закономірності, властивим певним графам.

Закономірність 1. Ступені вершин повного графа однакові, і кожна з них на 1 менше числа вершин цього графа.

Закономірність 2. Сума ступенів вершин графа є число парне, рівне подвоєному числу ребер графа.

Ця закономірність справедлива не тільки для повного, але й для будь-якого графа.

Закономірність 3. Число непарних вершин будь-якого графа парне.

Закономірність 4 (випливає з розглянутої нами закономірності 3). Неможливо накреслити граф з непарним числом непарних вершин.

Закономірність 5. Якщо всі вершини графа парні, то можна не відриваючи олівець від паперу («одним розчерком»), проводячи по кожному ребру тільки один раз, накреслити цей граф. Рух можна почати з будь-якої вершини й закінчити його в тій же вершині.

Закономірність 6. Граф, що має всього дві непарні вершини, можна накреслити, не відриваючи олівець від паперу, при цьому рух потрібно почати з однієї із цих непарних вершин і закінчити в другий з них.

Закономірність 7. Граф, що має більше двох непарних вершин, неможливо накреслити «одним розчерком».

Фігура (граф), яку можна накреслити, не відриваючи олівець від паперу, називається унікурсальною.

Мережі, графи, блок-схеми, потокові схеми й т.ін. - все це способи реалізації загальної угоди про подання зв'язків між елементами у вигляді конфігурації ліній. Єдиною перевагою мережі перед матрицею є легкість сприйняття її структури і з'ясування проблеми.

Матриці й мережі - способи вираження однієї й тієї ж системи взаємозв'язків, що доповнюють один одного. Матриця дозволяє послідовно, елемент за елементом відтворити в просторі поза нашим мозком такі структурні моделі, які занадто складні, щоб наш мозок міг охопити їх цілком. Мережа, яка відображає ті ж взаємозв'язки, як тільки вона закінчена й перевірена, дозволяє знову «пересадити» цю структурну модель у наш мозок, звідки надійшли складові її компоненти. Таким чином, наш мозок може використати зовнішні засоби для виявлення структурних моделей у сукупностях елементів інформації, які раніше сприймалися свідомістю тільки ізольовано.

Такі структурні моделі занадто важкі для сприйняття в цілісній формі, якщо в них більше 15-20 елементів; тому більші мережі рідко використаються як схеми, що пояснюють структуру проблеми.

Як і матриці, мережі знаходять безліч корисних застосувань за умови, що є чіткі визначення елементів і взаємозв'язків між ними.

Аналіз взаємозалежних областей рішення (АIDА)

Мета - виявити і оцінити всі сумісні комбінації приватних рішень.

Порядок дій:

виявити можливі варіанти в кожній області рішень;

вказати несумісні;

вказати сумісні, які можна поєднувати;

вибрати кращу сумісність за критерієм.

Цей метод один з найбільш ефективних і надійних методів проектування, що використовується дотепер. Він задуманий як засіб скорочення часу, що часто витрачається на повторні розгляди тих же аспектів проектної проблеми, і зменшення ризику випустити з уваги сумісні комбінації рішень, які можуть вирішити, ті варіанти які здавалися безнадійно конфліктними. Встановлено, що досвідчені конструктори зуміли й без цього засобу вибрати найбільш дешеві сумісні сполучення, але для цього їм треба було багато часу й вони не завжди знаходили найдешевше сполучення. Не завжди легко розділити проектну проблему на окремі частини. Простіше всього це зробити, взявши якесь традиційне рішення і йдучи від нього назад для того, щоб виявити області прийняття рішень. Може виявитися скрутним визначити на передпроектному етапі, які варіанти виявляться несумісними. Варто тільки почати пошуки шляхів подолання несумісностей, як доводиться змінювати первісний вибір функціональних частин проблеми, і саме в таких випадках даний метод перетворюється в засіб інтуїтивного пошуку структури проблеми, що піддається рішенню.

Метод використовувався при проектуванні виготовлених індустріальним методом каркасів житлових будинків і верстатів. Він може виявитися корисним для будь-якої проектної проблеми, де є значні відхилення від попередніх проектних рішень, але для цього потрібна стабільність структури проблеми.

Контрольні питання.

1. Що таке проектування?

2. Які бувають способи проектування?

3. Які основні стадії проектування?

4. Як називається основний документ, що включає головні вимоги до проектованої системи й використовується на всіх наступних стадіях?

5. Де описуються попередні основні проектні рішення?

6. Який документ включає детальну розробку проектних рішень?

7. Які існують основні методи проектування?

8. Якою є стратегія, у якій із самого початку визначається тільки перша дія?

9. Якою буде стратегія, якщо дії проектувальників не залежать одне від одного?

10. Якою буде стратегія, якщо після отриманих результатів доводиться вертатися до одного з попередніх етапів?

11. Який буває синтез?

12. Як називають синтез, якщо при ньому визначаються найкращі в заданому змісті структура й значення параметрів?

13. Що є визначення функціонування по заданому описі системи?

 

Основні поняття САПР

Термін САПР з'явився на початку 70-х років. У ДСТ 22487-77 САПР визначається як проектування, здійснюване взаємодією людини й ЕОМ. Під проектуванням тут розуміється процес складання опису, необхідного для створення в заданих умовах ще не існуючих апаратур.

Скорочення САПР (система САПР) традиційно походить від англійського скорочення CAD. Воно відповідає різним програмним системам:

CAD (Computer Aided Drawing) - рисування за допомогою комп'ютера;

CAD (Computer Aided Drafting) - креслення за допомогою комп'ютера;

CAD (Computer Aided Design) - проектування за допомогою комп'ютера.

Коли програмне забезпечення САПР уперше з'явилося на ринку (початок 80-х років), воно дійсно сприймалося як проста заміна креслярських дошок, олівців і інших креслярських інструментів. Тому що програмне забезпечення безупинно розвивається й поліпшується, то абревіатура САПР приймає нове значення. Доступне сьогодні потужне програмне забезпечення дозволяє не тільки виконувати креслення, але й всю роботу з виконання проекту. На Заході можна зустріти скорочення CADD, тобто - креслення й проектування за допомогою комп'ютера.

Види забезпечення САПР.

МЗ (математичне), ТЗ, (технічне), ПЗ (програмне), ІЗ (інформаційне), ЛЗ (лінгвістичне), МЕТз (методичне), ОЗ (організаційне).

- МЗ – це сукупність математичних методів, моделей і алгоритмів проектування, необхідних для виконання АП (автоматизованого проектування) і представлених у заданих формах.

- ТЗ – це сукупність взаємозалежних або взаємодіючих технічних засобів необхідних для виконання АП.

До технічних засобів (ТЗ) належать пристрої обчислювальної й оргтехніки, засобу передачі даних, вимірювальні, і ін. (АРМ - автоматизовані робочs місця; ЛОМ – обчислювальні мережі);

Розрізняють групи технічних засобів, що забезпечують:

1. підготовку й введення даних;

2. програмну обробку даних;

3. відображення й документування даних;

4. архівацію проектних рішень.

 

- ПЗ – це сукупність машинних програм, необхідних для виконання АП.

Серед усього різноманіття програмного забезпечення системи автоматизації проектування займають особливе місце. З одного боку – це досить специфічна сфера, що викоремилась від інших напрямків програмування, з іншого – вона поєднує не тільки професіоналів в області комп'ютерних технологій, але й людей далеких від них: конструкторів, архітекторів, технологів.

Розрізняють:

а) загальносистемне ПЗ (транслятори, компілятори)

б) прикладне ПЗ (ППП) - пакет прикладних програм (EWB, Модус –Програмний комплекс для енергетики,...) для рішення конкретного завдання.

- ІЗ – сукупність відомостей необхідних для вибору засобів АП, представлених у заданій формі. Сюди входять: автоматизовані банки даних, які складаються із СУБД і БД (нормативно довідкова інформація ЕСКД, БД проектних рішень).

- ЛЗ – сукупність мов проектування, включаючи терміни й визначення (правила формалізації природної мови й методи стиску й розгортання інформації, необхідної для АП і представлених у заданій формі).

- МЕТз – сукупність документів, якими встановлюють склад і правила відбору й експлуатації засобів забезпечення АП.

- ОЗ – сукупність документів, якими встановлюють склад проектних організацій й підрозділів, зв'язок між ним й функції, а також форму подання етапів проектування й порядок розгляду проектних документів.

Класифікація САПР

Класифікація – це система підлеглих понять, використовувана для подання зв'язків понять і класів об'єктів, а також для нового орієнтування різноманітних понять і класів об'єктів часто представляється у вигляді схем і таблиць.

САПР класифікують по типу і складності об'єкта проектування, рівню й комплексності автоматизації проектування, по характеру і числу проектних документів, що випускають.

Види САПР

Системи автоматизації проектування по характеру проектних документів, що випускають, підрозділяють на:

- CAD - комп'ютерна допомога в дизайні, простіше говорячи, програма креслення.

- CAM - комп'ютерна допомога у виробництві.

- CAE - комп'ютерна допомога в інженерних розрахунках.

- GIS - географічні інформаційні системи.

- FEM - системи аналізу методом кінцевих елементів

По типу проектованого об'єкта:

- САПР виробів;

- САПР технологічних процесів;

- САПР організаційних систем;

- САПР об'єктів будівництва.

У САПР виділяють підсистеми. Підсистема – закінчена частина САПР, що дозволяє одержувати проектні рішення. Підсистема у свою чергу складається з компонентів (проектних процедур). Приклад реалізації САПР наведений на рис. 3.1.

 

 

Рисунок 3.1. Загальна схема реалізації автоматизованого проектування.

Проектування САПР

Рисунок 3.2. Стадії проектування САПР

На стадії ПІ (передпроектних досліджень «ПД») оформляються результати обстеження проектної організації, складання технічного звіту, а так само його узгодження й затвердження (рис. 3.2). ТЗ виконується разом із замовником і розроблювачем і містить всі необхідні вимоги й дані для створення САПР (так само враховує організація, що буде споживати це ТЗ). ПТ (технічна пропозиція) - виявляє раціональні варіанти САПР, що враховують вимоги ТЗ. При цьому виконуються:

- аналіз процесів автоматизованого проектування;

- виявлення варіантів САПР і їхнє техніко-економічне обґрунтування.

На стадії ЕП виконується:

- прийняття основних рішень по взаємодії САПР із іншими системами;

- прийняття основних технічних рішень за структурою підсистем САПР;

- розробка питань функціонування підсистем на рівні компонентів;

- опис вихідних даних і вимог на розробку мов проектування, алгоритмів, компонентів інформаційного забезпечення по підсистемах.

На стадії ТП виконується:

- прийняття рішень по новому процесу проектування із забезпеченням взаємодії сумісності автоматичних і автоматизованих проектних процедур;

- одержання остаточної схеми функціонування САПР;

- розробка структури й складу підсистем САПР;

- одержання остаточної структури всіх видів забезпечення САПР;

- вибір математичних об'єктів проектування і його елементів;

- розробка алгоритмів проектних операцій;

- розробка вимог на створення програми реалізації процедур проектування;

- розробка алгоритмів, мов проектування, компонентів ІО і формування загальносистемного забезпечення;

- визначення вимог до подання вихідної інформації й результатів;

- оформлення й твердження документів.

На стадії РП виконується:

- розробка детальної структури САПР і її підсистем;

- визначаються взаємозв'язки з ін. підсистемами;

- розробка алгоритмів і структурних схем автоматизованих процесів проектування;

- формування МО, ПО, ІО, ОО.

- розробка документації для монтажу, настроювання й експлуатація КСАП (комплекс засобів автоматизованого проектування);

- створення проектів програм, методик випробування й досвідченої експлуатації.

На цьому етапі виконуються комплекти експлуатаційної документації МО, ПО, ТЕ.

Принципи створення САПР.

1) Включення – припускає можливість включення проектованої САПР більш високого рівня.

2) Системна єдність – полягає в забезпеченні цілісності системи, при створенні, функціонуванні й розвитку САПР. тобто у системі будуть зв'язки в підсистемі ці зв'язки не повинні бути розірвані.

3) Розвиток – припускає можливість поповнення, удосконалювання й відновлення компонентів.

4) Комплексність - полягає у зв’язності, проектуванні елементів і всього об'єкта на всіх стадіях.

5) Інформаційна єдність – полягає у використанні єдиних позначень, термінології, способів подання інформації, нормованих документами.

6) Сумісність – припускає спільне функціонування підсистеми й збереження відкритої структурної схеми в цілому

7) Стандартність – припускає, що основні проектні процедури повинні стандартизуватися

Основи AutoCAD

Після запуску програми ми побачимо приблизно наступне:

4.1. Робоче вікно AutoCAD

Цифрами позначено:

1. Лінійка Завдань Windows.

2. Командний рядок AutoCAD.

3. Назва програми й у дужках назва поточного креслення.

4. Закрити програму AutoCAD (стандартно для Windows).

5. Згорнути AutoCAD на панель завдань (стандартно для Windows).

6. Поле креслення AutoCAD.

7. Зміст падаючого меню AutoCAD.

8. Кнопкове меню.

9. Курсор AutoCAD.

10. Вертикальний і горизонтальний слайдери (для переміщення по кресленню).

11. Розташування координатних осей.

Дані позначення будуть надалі використатися при поясненні.

В AutoCAD можна виділити 3 частини:

- область меню (7, 8)

- поле креслення (6)

- командний рядок (2).

Поле креслення це теж саме, що аркуш паперу, на якому можна намалювати все, що завгодно. Вашою рукою буде миша, а олівцем – курсор (9) AutoCAD (дві перпендикулярні лінії із прямокутником посередині). Якщо креслення не видне повністю на екрані, на частину, що цікавить, можна переміститися за допомогою слайдерів (10). Переміщення можна здійснювати 2 способами:

1. Одноразовим натисканням миші на стрілочку в тім напрямку, де перебуває та частина креслення, що у цей момент не видна.

2. Натиснути лівою кнопкою миші на прямокутник між стрілочками й не відпускаючи кнопку перемістити мишку в тім напрямку, де перебуває та частина креслення, що у цей момент не видна.

У лівому нижньому кутку робочого поля перебуває покажчик поточного положення осей координат.

Креслення в AutoCAD відбувається за допомогою команд, які перебувають в області меню. Крім цього команди можна вводити із клавіатури в командному рядку. Завжди при виборі команди варто звертати увагу на командний рядок, оскільки в ній кожна команда повідомляє про свою роботу.

Область меню реалізована за допомогою падаючого меню (7), і кнопкового меню (8).

Падаюче меню називається так, оскільки при виборі будь-якого пункту змісту меню з нього вниз опускається список, кожний рядок якого являє собою команду, або ще один список (якщо після рядка праворуч перебуває стрілочка).