Особенности технологии автоматизированного проектирования

Проектирование как инвариантная по отношению к конкретным объектам форма инженерной деятельности имеет ряд характерных особенностей:

1. Процесс имеет итерационный характер.

2. Решения принимаются на отдельных этапах в условиях неполной или недостаточной информации, которая в эти случаях поступает или из внешней среды, или вырабатывается проектировщиком в процессе творческой деятельности.

3. В процессе проектирования сочетаются процедуры алгоритмического и эвристического характера.

4. В проектной деятельности используются различные ресурсы, среди которых одним из наиболее важных являются знания проектировщика.

5. Цель проектирования устанавливается вне процесса проектирования и остается неизменной в течении этого процесса.

6. Процесс проектирования производит информацию, которая может быть использована в производстве.

САПР в процессе проектирования играет роль мощного средства, эффективное применение которого невозможно без разработки комплекса методических указаний и инструкций, регламентирующих последовательность этапов и используемых на каждом этапе. Поскольку на каждом этапе автоматизированного проектирования осуществляются различные операции с материальными и нематериальными (информационными) объектами, а также возникает проблема наиболее эффективного распределения этих операций во времени и оптимального соотнесения в пространстве с целью экономии трудовых и материальных ресурсов, то представляется целесообразной необходимость разработки и отработки технологии автоматизированного проектирования. Чтобы разработать технологию автоматизированного проектирования, необходимо тщательно изучить сам процесс проектирования.

Радикальные отличия автоматизированного проектирования от неавтоматизированного состоят в следующем:

1. Полная систематизация всей информации и представление ее в виде требуемого набора данных.

2. Четкая предопределенность этапов проектирования.

3. Однозначность или малая степень неопределенности на каждом этапе проектирования.

4. Сквозной, последовательный характер процесса проектирования от первоначального замысла до получения окончательного проектного решения.

Таким образом, реализация технологии автоматизированного проектирования предъявляет к САПР комплекс следующих требований:

· возможность формулировать решаемые проектные задачи из предметной области на различных языках, понятных проектировщику;

· наличие средств для эффективной корректировки задания на проектирование с использованием простых форм входного языка (таблиц, бланков и т.п.);

· отсутствие жестких ограничений на структуру и объем входных данных и формы носителей информации, на которых они хранятся;

· возможность оперативного подключения к программному обеспечению системы новых модулей и исключение устаревших;

· представление возможностей проектировщику на основе промежуточных результатов принимать решение о выборе методов для продолжения проектной задачи, а также изменений значений отдельных параметров в используемом методе решения;

· возможность в ходе выполнения проектных операций прослеживать значения основных показателей процесса, свидетельствующих о его эффективности, и в зависимости от их значений корректировать вычислительный процесс;

· допустимость включения обучающих программ для повышения квалификации проектировщика;

· обеспечение совместимости автоматизированного и неавтоматизированного видов проектирования.

 

Вопросы и задания

1. Что такое САПР?

2. В каких целях применяется автоматизированное проектирование?

3. Что входит в структуру САПР?

4. Перечислите основные принципы проектирования САПР.

5. Перечислите специализированные САПР. Охарактеризуйте их.

6. Какие требования предъявляются к САПР?

 

Лекция 2

Системы двумерного автоматизированного проектирования

Введение

Виды САПР

3. Типы САПР

4. Требования к САПР

5. Вопросы и задания

Введение

По мнению ведущих мировых аналитиков, основными факторами успеха в современном промышленном производстве являются: сокращение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение качества. К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих выполнить эти требования, принадлежат так называемые CAD/CAM/CAE-системы (системы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа).

Необходимость автоматизации всех этапов проектирования, подготовки производства, выпуска продукции в рамках единого решения по управлению предприятием, осознает сейчас подавляющее большинство руководителей отечественных промышленных предприятий. Постепенно это становится залогом удержания своих позиций не только на мировом, но уже и на внутреннем рынке.

Свое начало термин САПР (Система Автоматизированного Проектирования) берет в 1970-х годах. САПР или CAD (Computer-Aided Design) обычно используются совместно с системами автоматизации инженерных расчетов и анализа CAE (Computer-aided engineering). Данные из СAD-систем передаются в CAM (Computer-aided manufacturing) – систему автоматизированной разработки программ обработки деталей для станков с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем)).

Под термином «САПР для машиностроения» в нашей стране обычно подразумеваются пакеты, выполняющие функции CAD/CAM/CAE/PDM, т. е. автоматизированного проектирования, подготовки производства и конструирования, а также управления инженерными данными.

Первые CAD-системы появились еще на заре вычислительной техники – в 60-х годах. Именно тогда в компании General Motors была разработана интерактивная графическая система подготовки производства, а в 1971-м ее создатель – доктор Патрик Хэнретти (его называют отцом САПР) – основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS), оказавшую огромное влияние на развитие этой отрасли. По мнению аналитиков, идеи MCS составили основу почти 70% современных САПР.

На начальном этапе пользователи CAD/CAM/CAE-систем работали на графических терминалах, присоединенных к мэйнфреймам производства компаний IBM и Control Data, или же мини-ЭВМ PDP/11 (от Digital Equipment Corporation) и Nova (производства Data General). Большинство таких систем предлагали фирмы, продававшие одновременно аппаратные и программные средства (в те годы лидерами рассматриваемого рынка были компании Applicon, Auto-Trol Technology, Calma, Computervision и Intergraph). У мэйнфреймов того времени был ряд существенных недостатков. Например, при разделении системных ресурсов слишком большим числом пользователей нагрузка на центральный процессор увеличивалась до такой степени, что работать в интерактивном режиме становилось трудно. Но в то время пользователям CAD/CAM/CAE-систем ничего, кроме громоздких компьютерных систем с разделением ресурсов (по устанавливаемым приоритетам), предложить было нечего, т.к. микропроцессоры были еще весьма несовершенными.

В начале 80-х годов, когда вычислительная мощность компьютеров значительно выросла, на сцену вышли первые CAM-пакеты, позволяющие частично автоматизировать процесс производства с помощью программ для станков с ЧПУ, и CAE-продукты, предназначенные для анализа сложных конструкций.

Таким образом, к середине 80-х системы САПР для машиностроения обрели форму, которая существует и сейчас. Но наиболее бурное развитие происходило в течение 90-х годов – к тому времени на поле вышли новые игроки «средней весовой категории».

Усиление конкуренции стимулировало совершенствование продуктов: благодаря удобному графическому интерфейсу значительно упростилось их использование, появились новые механизмы твердотельного моделирования ACIS и Parasolid, которые сейчас используются во многих ведущих САПР, значительно расширились функциональные возможности.

Можно сказать, что переход в новый век стал для рынка САПР переломным моментом. В такой ситуации на первый план вышли две основные тенденции – слияние компаний и поиск новых направлений для роста. Яркий пример первой тенденции – покупка компанией EDS в 2001 г. двух известных разработчиков тяжелых САПР – Unigraphics и SDRC, а второй – активное продвижение концепции PLM (Product Lifecycle Mana-gement), подразумевающей управление информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла.

Виды САПР