Порядок проектирования асу ТП.

Порядок проектирования АСУ ТП.

Процесс создания АС представляет собой совокупность упорядоченных во времени, взаимосвязанных, объединённых в стадии и этапы работ, выполнение которых необходимо и достаточно для создания АС, соответствующей заданным требованиям.

Стадии и этапы создания АС выделяются как части процесса создания по соображениям рационального планирования и организации работ, заканчивающихся заданным результатом.

Работы по развитию АС осуществляют по стадиям и этапам, применяемым для создания АС.

Состав и правила выполнения работ на установленных настоящим стандартом стадиях и этапах определяют в соответствующей документации организаций, участвующих в создании конкретных видов АС.

Стадии и этапы создания АС

Стадии	Этапы работ
1. Формирование требований к АС	1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС. 1.2. Формирование требований пользователя к АС. 1.3. Оформление отчёта о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания)
2. Разработка концепции АС.	2.1. Изучение объекта. 2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ. 2.3. Разработка вариантов концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя. 2.4. Оформление отчёта о выполненной работе.
3. Техническое задание.	Разработка и утверждение технического задания на создание АС.
4. Эскизный проект.	4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и её частям. 4.2. Разработка документации на АС и её части.
5. Технический проект.	5.1. Разработка проектных решений по системе и её частям. 5.2. Разработка документации на АС и её части. 5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку. 5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации.
6. Рабочая документация.	6.1. Разработка рабочей документации на систему и её части. 6.2. Разработка или адаптация программ.
7. Ввод в действие.	7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие. 7.2. Подготовка персонала. 7.3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями). 7.4. Строительно-монтажные работы. 7.5. Пусконаладочные работы. 7.6. Проведение предварительных испытаний. 7.7. Проведение опытной эксплуатации. 7.8. Проведение приёмочных испытаний.
8. Сопровождение АС	8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами. 8.2. Послегарантийное обслуживание.

 

Основные нормативные документы, регламентирующие порядок создания АСУ ТП.

1.1. Разработка АСУ ТП в целом, в том числе технического проекта, должна соответствовать общим требованиям, установленным ГОСТ 24.104, а также требованиям, содержащимся в техническом задании на ее создание (ГОСТ 34.602).

1.2. Последовательность стадий и этапов работ, связанных с определением целесообразности создания и собственно созданием АСУ ТП, определена в ГОСТ 34.601.

1.3 Состав и содержание этапов и работ по стадиям создания- ГОСТ 24.602.

1.4 Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем - ГОСТ 34.201.

2.6. Требования к содержанию отдельных документов технического проекта АСУ ТП.

2.6.1. Схема организационной структуры и «Описание организационной структуры» - требования к содержанию по РД 50-34.698-90.

2.6.2. Документы: «Схема структурная КТС», «Описание комплекса технических средств» - оформляются в соответствии с РД 50-34.698-90.

2.6.3. Схема функциональной структуры по РД 50-34.698-90.

2.6.4. Перечень заданий на разработку специализированных (новых) технических средств.

Документ выпускается в случае, если в ходе проектирования подготовлены и переданы заказчику в установленном порядке заявки на разработку новых приборов и средств автоматизации.

Состав и содержание - в соответствии с требованиями РД 50.34.698-80.

2.6.5. Схема автоматизации - в соответствии с РД 50-34.698-90, ГОСТ 21404.

2.6.6. Технические задания на разработку специализированных (новых) технических средств - по ГОСТ 15.001.

2.6.7. Задания на разработку строительных, электротехнических, санитарно-технических и других разделов проекта, связанных с созданием системы - оформляются РД 50-34.698-90.

В ведомость технического проекта «Задания...» не включаются, контрольный экземпляр документа хранится в деле технического проекта.

2.6.8. Ведомость технического проекта.

Требования к содержанию по РД 50-34.698-90.

Ведомости составляют по формам 4 и 4а ГОСТ 2.106.

2.6.9. Ведомость покупных изделий - в соответствии с ГОСТ 2.106.

2.6.10. Перечень входных (выходных) сигналов (документов) и данных по РД 50-34.698-90.

2.6.11. Перечень заданий на разработку строительных, электротехнических, санитарно-технических и других разделов проекта, связанных с созданием системы - составляют в соответствии с требованиями РД 50-34.698-90.

2.6.12. Пояснительная записка к техническому проекту - по РД 50-34.698-90.

2.6.13. Описание автоматизируемых функций. Состав и содержание в соответствии с РД 50-34.698-90.

2.6.14. Описание информационного обеспечения системы - в соответствии с требованиями РД 50-34.698-90.

2.6.15. Описание организации информационной базы по РД 50-34.698-90.

2.6.16. Описание системы классификации и кодирования - документ должен содержать по каждому классификационному объекту описание метода кодирования, структуру и длину кода, указания о системе классификации и другие сведения по усмотрению разработчика РД 50-34.698-90.

2.6.17. Описание массива информации - по РД 50-34.698-90.

2.6.18. Описание программного обеспечения

Комплектность и содержание - РД 50-34.698-90.

2.6.19. Описание алгоритма (проектной процедуры) - в соответствии с РД 50-34.698-90.

2.6.20. План расположения

План расположения, разрабатываемый в составе технического проекта АСУ ТП, должен определять требуемые площади и, ориентировочно, размещение на них оборудования. При разработке в соответствии с СНиП 1.02.01 рабочей документации документ перевыпускается.

2.6.21. Ведомость оборудования и материалов по РД 50-34.698-90, ГОСТ 21.109.

2.6.22. Локальный сметный расчет по РД 50-34.698-90.

На стадии «Технический проект» основной исполнитель (организация - проектировщик АСУ ТП) разрабатывает локальный сметный расчет затрат с выделением затрат на разработку проектной (рабочей) документации, монтаж и наладку системы.

Требования к содержанию документа по СНиП 1.02.01.

2.6.23. Проектная оценка надежности системы - в соответствии с РД 50-34.698-90.

2.6.24. Чертеж формы документа (видеокадра).

Состав и содержание по РД 50-34.698-90, требования к оформлению по ГОСТ 24.304. Документы данного типа подлежат согласованию с заказчиком в рабочем порядке, независимо от того, какой порядок сопровождения принят.

 

Порядок испытаний и ввод в эксплуатацию АСУ ТП. Перечень документов, необходимых при сдаче системы автоматизации в эксплуатацию.

Виды и порядок проведение испытаний при вводе асу в действие

Настоящий раздел распространяется на все АСУ, кроме создаваемых по заказам Министерства обороны.

3.1. АСУ или отдельно сдаваемая функция АСУ (далее - АСУ) при вводе ее в действие должна пройти предварительные и приемочные испытания, а также испытания, предусмотренные нормативно-техническими документами, действующими в ведомстве заказчика АСУ.

3.2. Приемочным испытаниям АСУ должна предшествовать ее опытная эксплуатация на объекте управления.

3.3. Испытания АСУ проводят в соответствии с документом «Программа испытаний», который готовит разработчик АСУ. Требования к содержанию программы испытаний - по ГОСТ 24.208-80.

3.4. Испытания АСУ допускается проводить в один или несколько этапов.

По результатам испытаний АСУ составляют «Протокол испытаний». Требования к содержанию протокола испытаний - по ГОСТ 24.208-80.

При поэтапном испытании АСУ в «Протоколе испытаний» по результатам предыдущего этапа должен быть вывод о возможности представления АСУ на последующий этап испытаний.

Предварительные испытания АСУ

3.5.1. Предварительные испытания АСУ проводят для определения ее работоспособности и решения вопроса о возможности приемки АСУ в опытную эксплуатацию.

3.5.2. «Программу испытаний» для предварительных испытаний АСУ утверждает заказчик АСУ.

3.5.3. Предварительные испытания АСУ организует заказчик и проводят разработчик АСУ и заказчик совместно.

3.5.4. Комиссию для проведения предварительных испытаний АСУ образуют приказом заказчика. Председателем комиссии назначают представителя заказчика АСУ.

3.5.6. В «Протоколе испытаний», составленном по результатам предварительных испытаний АСУ, приводят заключение о возможности приемки АСУ в опытную эксплуатацию, а также перечень необходимых доработок и рекомендуемые сроки их выполнения.

Опытная эксплуатация АСУ

3.6.1. Результаты приемки АСУ в опытную эксплуатацию оформляют «Актом приемки в опытную эксплуатацию», составленным на основании «Протокола испытаний» комиссией, проводившей предварительные испытания АСУ. Требования к содержанию акта - по ГОСТ 24.208-80.

3.6.2. Продолжительность опытной эксплуатации АСУ определяют по срокам, необходимым для проверки правильности функционирования АСУ при выполнении каждой автоматизированной функции и готовности персонала АСУ к участию в выполнении всех автоматизированных функций АСУ.

3.6.3. Минимальную длительность опытной эксплуатации АСУ (кроме ОАСУ) перед приемочными испытаниями определяют для каждой сдаваемой автоматизированной функции АСУ, она должна соответствовать значениям, указанным в таблице. Если общая продолжительность нарушений непрерывности выполнения автоматизированной функции превышает значение, указанное в таблице, опытная эксплуатация должна быть продолжена до получения результатов, соответствующих таблице, или до принятия решения о ее прекращении.

Допускается по согласованию с заказчиком представлять АСУ на приемочные испытания без опытной эксплуатации тех ее автоматизированных функций, частота решения которых реже одного раза в месяц, при условии, что в АСУ автоматизированы не только такие функции.

 

Частота выполнения автоматизированной функции	Минимальная длительность опытной эксплуатации АСУ перед приемочными испытаниями	Допускаемая общая продолжительность нарушений непрерывности выполнения автоматизированной функции АСУ
Непрерывно	1 мес	Не более 3 сут
Один раз в сутки и чаще	То же	Не более 10% планового числа решений
Реже одного раза в сутки до одного раза в месяц	3 мес	То же
Реже одного раза в месяц до одного раза в полгода	Период между двумя последовательными решениями	Нарушения непрерывности выполнения функции не допускаются
Раз в год и реже	Период времени, необходимый для проверки принятой технологии сбора и переработки информации в процессе однократного выполнения функции АСУ	То же

 

Примечания:

1. Нарушением непрерывности выполнения автоматизированной функции АСУ считают ее невыполнение в предусмотренный технической документацией на АСУ момент времени, если это не вызвано нарушением условий функционирования АСУ или объекта управления.

2. Если фактическая длительность опытной эксплуатации АСУ была больше времени, указанного во второй графе таблицы, то общую продолжительность нарушения непрерывности выполнения для каждой автоматизированной функции определяют за период времени, указанный в таблице и непосредственно предшествующий приемочным испытаниям.

3.6.4. Во время опытной эксплуатации АСУ ведется рабочий журнал, в который заносят сведения: о продолжительности функционирования АСУ, о результатах наблюдения за правильностью функционирования АСУ, об отказах, сбоях, аварийных ситуациях, об изменениях параметров объекта управления и проводимых корректировках технической документации.

3.6.5. По результатам опытной эксплуатации составляют акт о завершении работ по проверке АСУ в режиме опытной эксплуатации. Требования к содержанию акта - по ГОСТ 24.208-80.

Приемочные испытания АСУ

3.7.1. Приемочные испытания АСУ проводят для определения ее соответствия ТЗ на АСУ, требованиям настоящего стандарта и определения возможности ввода АСУ в действие.

3.7.2. В зависимости от важности объекта управления и АСУ приемочные испытания могут быть:

· государственные;

· межведомственные;

· ведомственные

и должны быть проведены соответствующими приемочными комиссиями. Приемочную комиссию образуют приказом министерства (ведомства) заказчика АСУ. Уровень приемочной комиссии должен быть установлен в ТЗ на АСУ.

3.7.3. Председателем приемочной комиссии назначают представителя заказчика АСУ. В состав приемочной комиссии обязательно включают представителей разработчика АСУ.

3.7.4. Работа приемочной комиссии не включает приемку зданий, сооружений и вспомогательного оборудования, создание которых осуществлено в связи с созданием АСУ. Комиссия проверяет только наличие актов о приемке их в эксплуатацию и выполнение требований, содержащихся в заданиях на проектирование в смежных частях проекта объекта, выданных в ходе проектирования АСУ.

3.7.5. Приемочной комиссии заказчик и разработчик предъявляют следующую документацию:

· техническое задание на создание АСУ;

· проект программы приемочных испытаний;

· протокол предварительных испытаний АСУ;

· акт приемки АСУ в опытную эксплуатацию;

· акт (акты) о завершении работ по проверке АСУ в режиме опытной эксплуатации;

· техническую документацию на АСУ (по решению приемочной комиссии).

3.7.6. Перед предъявлением на приемочные испытания АСУ, имеющей измерительные каналы, проводят их метрологическую аттестацию в соответствии с действующими стандартами.

3.7.7. Перед предъявлением АСУ на приемочные испытания система и ее техническая документация должны быть доработаны по замечаниям протокола предварительных испытаний и акта о завершении работ по проверке АСУ в режиме опытной эксплуатации.

Допускается по решению приемочной комиссии доработка технической документации АСУ после ввода ее в действие. Сроки доработки технической документации АСУ указывают в протоколе приемочных испытаний системы.

3.7.8. Приемочные испытания АСУ должны быть проведены на функционирующем объекте управления.

3.7.9. «Программа испытаний» для приемочных испытаний АСУ должна быть утверждена решений приемочной комиссии. Согласование программы приемочных испытаний с заказчиком АСУ обязательно.

3.7.10. По результатам приемочных испытаний комиссия составляет протокол испытаний и акт о вводе АСУ в действие (или заключение о неприемке АСУ с перечнем необходимых доработок и рекомендуемыми сроками их выполнения). Требования к содержанию протокола и акта по ГОСТ 24.208-80. Требования к содержанию заключения о неприемке АСУ аналогичны требованиям к содержанию акта о вводе АСУ в действие.

3.7.11. В случае поэтапного проведения приемочных испытаний акт о вводе АСУ в действие оформляют на основании актов о вводе в действие отдельных частей системы и (или) «Протоколов испытаний» всех этапов приемочных испытаний АСУ.

3.7.12. Датой ввода АСУ в действие считают дату подписания акта о вводе в действие приемочной комиссией.

3.7.13. Акт о вводе АСУ в действие утверждает министерство (ведомство) заказчика.

Гарантии

5.1. Разработчик АСУ гарантирует соответствие АСУ требованиям настоящего стандарта и ТЗ на АСУ при соблюдении пользователем условий и правил эксплуатации.

5.2. соответствие применяемых в АСУ и поставляемых как продукция производственно-технического назначения технических, программных средств и комплексов средств автоматизации требованиям стандартов и ТУ на них гарантируют изготовители этих видов продукции при соблюдении пользователем условий и правил эксплуатации.

5.3. Гарантийный срок эксплуатации на АСУ исчисляют со дня ввода АСУ в действие.

5.4. Гарантийный срок эксплуатации на АСУ должен быть установлен в ТЗ на АСУ и не может быть менее 18 мес.

Дополнительные требования к автоматизированным системам управления технологическими процессами (асу тп)

1. АСУ ТП в промышленности и в непромышленной сфере должна управлять технологическим объектом в целом и снабжать взаимосвязанные с ней системы достоверной технологической и технико-экономической информацией о работе технологического объекта управления (ТОУ).

2. АСУ ТП должна вырабатывать и реализовывать рациональные по целям и критериям управления управляющие воздействия на ТОУ в реальном масштабе времени протекания технологического процесса в объекте управления.

3. АСУ ТП должна выполнять управляющие, информационные и вспомогательные функции.

4. АСУ ТП должна быть совместима со всеми взаимосвязанными с ней автоматизированными системами (АС), указанными в ТЗ на АСУ ТП, в том числе с системами, входящими вместе с данной АСУ ТП в состав гибкого автоматизированного производства, например, САПР технологии, автоматизированными складскими и транспортными системами, АС технологической подготовки производства.

5. Управляющие воздействия в АСУ ТП должны вырабатываться автоматически или формироваться ее оперативным персоналом с помощью комплекса средств автоматизации, входящего в систему.

6. АСУ ТП должна обеспечивать управление объектом в нормальных, переходных и предаварийных условиях его функционирования, а также защиту или остановку объекта при угрозе аварии.

7. АСУ ТП должна осуществлять функцию контроля исполнения управляющих воздействий на ТОУ и сигнализировать о выходе исполнительных органов в предельно допустимые положения.

8. При реализации функции аварийного автоматического отклонения оборудования в АСУ ТП должна быть обеспечена сигнализация об этом оперативному персоналу с помощью светового и, при необходимости, звукового сигналов с автоматической регистрацией времени отключения.

9. В качестве основных технических средств АСУ ТП должны быть использованы изделия Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), другие изделия, удовлетворяющие требованиям стандартов ЕССП, и средства вычислительной техники, соответствующие ГОСТ 21552-84.

10. Технические средства АСУ ТП, размещаемые на технологическом оборудовании, должны соответствовать требованиям, предъявляемым к ним условиям эксплуатации.

11. Обязанности между операторами должны быть распределены с учетом:

· участия персонала в выполнении неавтоматизированных функций системы и ее взаимодействия с другими системами;

· установленного отраслевыми нормативно-техническими документами допустимого уровня психофизиологической и эмоциональной нагрузки операторов, связанной с выполнением возлагаемых на каждого из них обязанностей и его ответственности за итоговые и промежуточные результаты работы, а также требуемого уровня его активности в процессе работы.

12. Каждое лицо, входящее в состав персонала, должен обладать:

· знаниями, объем и глубина которых позволяет ему выполнять действия (взаимодействия), входящее в соответствующие автоматизированные и взаимосвязанные с ними неавтоматизированные функции АСУ ТП, а также принимать правильные решения в аварийных ситуациях или при других нарушениях нормальной эксплуатации;

· отработанными навыками, позволяющими с заданными безошибочностью и быстродействием выполнять все действия и взаимодействия.

13. В программном обеспечении АСУ ТП должны быть предусмотрены, а в организационном обеспечении отражены языковые средства для общения оперативного персонала с КТС АСУ ТП, удобные и доступные для лиц, не имеющих квалификации программиста.

14. Коды и условные обозначения, используемые в АСУ ТП, должны быть приближены к терминам и понятиям, применяемым технологическим персоналом объекта управления, и не должны вызывать трудностей при их восприятии.

15. Измерительные каналы АСУ ТП должны иметь метрологические характеристики, обеспечивающие выполнение ее информационных функций с показателями, заданными в ТЗ на АСУ ТП.

Требования к испытаниям АСУ ТП

16.1. Предварительные испытания АСУ ТП проводят на действующем ТОУ.

16.2. Предварительные испытания функций АСУ ТП, необходимых для проведения пуска и обкатки технологического оборудования, допускается проводить на объекте с помощью имитаторов.

16.3. Определение фактических значений показателей технико-экономической эффективности и надежности АСУ ТП производят после ее ввода в действие. Продолжительность наработки АСУ ТП, необходимую для определения фактических значений ее показателей, рассчитывают по соответствующим методикам, утвержденным в установленным порядке.

 

Состав проекта АСУ ТП.

Состав рабочей документации на создание АС ТП регламентируется также ГОСТ 21.408-93 СПДС «Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов» и ГОСТ 34.201-89 «Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем».

общесистемные решения (ОР): концепция автоматизации, задачи АСУ ТП, автоматизируемые функции, функциональная структура АСУ ТП, проектная оценка надежности АСУ ТП, локальный сметный расчет, программа и методика испытаний АСУ ТП;

организационное обеспечение (ОО): организационная структура, права и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала АС в условиях функционирования, проверка и обеспечение работоспособности АС;

информационное обеспечение (ИО): формы документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в АС при ее функционировании;

техническое обеспечение (ТО): структура комплекса технических средств (КТС), общие виды, схемы принципиальные, расположения, соединений и подключений, спецификации материалов и оборудования, инструкции по эксплуатации КТС;

математическое обеспечение (МО): математические методы, модели и алгоритмы, примененяемые в АС;

программное обеспечение (ПО): программы на носителях данных и программные документы, предназначенные для отладки, функционирования и проверки работоспособности АС.

 

На стадии создания рабочей документации (РД) разрабатываются следующие документы:

1. проектная оценка надежности системы;

2. чертеж формы документа (видеокадра);

3. ведомость держателей подлинников;

4. ведомость эксплуатационных документов;

5. спецификация оборудования;

6. ведомость потребности в материалах;

7. ведомость машинных носителей информации;

8. массив входных данных;

9. каталог базы данных;

10. состав выходных данных (сообщений);

11. локальная смета;

12. методика (технология) автоматизированного проектирования;

13. технологическая инструкция;

14. руководство пользователя;

15. инструкция по формированию и ведению базы данных (набора данных);

16. инструкция по эксплуатации КТС;

17. схема соединений внешних проводок;

18. схема подключения внешних проводок;

19. таблица соединений и подключений;

20. схема деления системы (структурная);

21. чертеж общего вида;

22. чертеж установки технических средств;

23. схема принципиальная;

24. схема структурная комплекса технических средств;

25. план расположения оборудования и проводок;

26. описание технологического процесса обработки данных (включая телеобработку);

27. общее описание системы;

28. программа и методика испытаний (компонентов, комплексов средств автоматизации, подсистемы, систем);

29. формуляр;

30. паспорт.

 

5. Система автоматизированного проектирования (САПР) — это организационно-техническая система, состоящая из совокупности комплекса средств автоматизации проектирования и коллектива специалистов подразделений проектной организации, выполняющая автоматизированное проектирование объекта, которое является результатом деятельности проектной организации.

основные принципы построения САПР.

1. САПР — человеко-машинная система. Все созданные и создаваемые системы проектирования с помощью ЭВМ являются автоматизированными, важную роль в них играет человек — инженер, разрабатывающий проект технического средства.

В настоящее время и по крайней мере в ближайшие годы создание систем автоматического проектирования не предвидится, и ничто не угрожает монополии человека при принятии узловых решении в процессе проектирования. Человек в САПР должен решать, во-первых, все задачи, которые не формализованы, во-вторых, задачи, решение которых человек осуществляет на основе своих эвристических способностей более эффективно, чем современная ЭВМ на основе своих вычислительных возможностей. Тесное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования — один из принципов построения и эксплуатации САПР.

2. САПР — иерархическая система, реализующая комплексный подход к автоматизации всех уровней проектирования. Иерархия уровней проектирования отражается в структуре специального программного обеспечения САПР в виде иерархии подсистем.

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

3. САПР — совокупность информационно-согласованных подсистем. Этот очень важный принцип должен относиться не только к связям между крупными подсистемами, но и к связям между более мелкими частями подсистем. Информационная согласованность означает, что все или большинство возможных последовательностей задач проектирования обслуживаются информационно согласованными программами. Две программы являются информа­ционно согласованными, если все те 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 с участием человека, который добавляет недостающие параметры, вручную перекомпоновывает массив или изменяет числовые значения отдельных параметров, то программы информационно не согласованы. Ручная перекомпоновка массива ведет к существенным временным задержкам, росту числа ошибок и поэтому уменьшает спрос на услуги САПР. Информационная несогласованность превращает САПР в совокупность автономных программ, при этом из-за неучета в подсистемах многих факторов, оцениваемых в других подсистемах, снижается качество проектных решений.

4. САПР — открытая и развивающаяся система. Существует, по крайней мере, две веские 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 техники, проектируемых объектов, 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 использования новых методов и средств.

5. САПР — специализированная система с максимальным использованием унифицированных модулей. Требования высокой эффективности и универсальности, как правило, противоречивы. Применительно к САПР это положение сохраняет свою силу. Высокой эффективности САПР, выражаемой прежде всего малыми временными и материальными затратами при решении проектных задач, добиваются за счет специализации систем. Очевидно, что при этом растет число различных САПР. Чтобы снизить расходы на разработку многих специализированных САПР, целесообразно строить их на основе макси­мального использования унифицированных составных частей. Необходимым условием унификации является поиск общих черт и положений в моделировании, анализе и синтезе разнородных технических объектов. Безусловно, может быть сформулирован и ряд других принципов, что подчеркивает многосторонность и сложность проблемы САПР.

Системный подход к проектированию.

Основные идеи и принципы проектирования сложных систем выражены в системном подходе. Для специалиста в области системотехники они являются очевидными и естественными, однако, их соблюдение и реализация зачастую сопряжены с определенными трудностями, обусловливаемыми особенностями проектирования. Как и большинство взрослых образованных людей, правильно использующих родной язык без привлечения правил грамматики, инженеры используют системный подход без обращения к пособиям по системному анализу. Однако интуитивный подход без применения правил системного анализа может оказаться недостаточным для решения все более усложняющихся задач инженерной деятельности.

Основной общий принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей явления или сложной системы с учетом их взаимодействия. Системный подход выявляет структуру системы ее внутренние и внешние связи.

Системы автоматизированного проектирования и управления относятся к числу наиболее сложных современных искусственных систем. Их проектирование и сопровождение невозможны без системного подхода. Поэтому идеи и положения системотехники входят составной частью в дисциплины, посвященные изучению современных автоматизированных систем и технологий их применения.

Структура САПР

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

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.

Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР. Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными, подсистемы разработки и сопровождения программного обеспечения CASE (Computer Aided Software Engineering), обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР.

Виды обеспечения САПР

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 (ПО), представляемое компьютерными программами САПР;

§ информационное (ИО), состоящее из базы данных, СУБД, а также включающее другие данные, которые используются при проектировании; отметим, что вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, база данных вместе с СУБД носит название банка данных;

§ лингвистическое (ЛО), выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;

§ методическое (МетО), включающее различные методики проектирования; иногда к нему относят также математическое обеспечение;

§ организационное (ОО), представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, которые регламентируют работу проектного предприятия.

Разновидности САПР

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы — ядра САПР.

По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются следующие группы САПР:

§ САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или системами MCAD (Mechanical CAD);

§ САПР для радиоэлектроники: системы ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation);

§ САПР в области архитектуры и строительства.

Кроме того, известно большое число специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих самостоятельную ветвь классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т. п.

По целевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты (страты) проектирования. Так, в составе MCAD появляются рассмотренные выше CAE/CAD/CAM-системы.

По масштабам различают отдельные программно-методические комплексы (ПМК) САПР, например: комплекс анализа прочности механических изделий в соответствии с методом конечных элементов (МКЭ) или комплекс анализа электронных схем; системы ПМК; системы с уникальными архитектурами не только программного (software), но и технического (hardware) обеспечений.

По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР:

1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основной процедурой проектирования является конструирование, т. е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. К этой группе систем относится большинство САПР в области машиностроения, построенных на базе графических ядер.

В настоящее время широко используют унифицированные графические ядра, применяемые более чем в одной САПР (ядра Parasolid фирмы EDS Urographies и ACIS фирмы Intergraph).

2. САПР на базе СУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных математических расчетах перерабатывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно встречаются в технико-экономических приложениях, например при проектировании бизнес-планов, но они имеются также при проектировании объектов, подобных щитам управления в системах автоматики.

3. САПР на базе конкретного прикладного пакета. Фактически это автономно используемые ПМК, например имитационного моделирования производственных процессов, расчета прочности по МКЭ, синтеза и анализа систем автоматического управления и т. п. Часто такие САПР относятся к системам САЕ. Примерами могут служить программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD.

4. Комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупности подсистем предыдущих видов. Характерными примерами комплексных САПР являются CAE/CAD/CAM-системы в машиностроении или САПР БИС. Так, САПР БИС включает в себя СУБД и подсистемы проектирования компонентов, принципиальных, логических и фу