Назначение, принципы создания, структура и классификация САПР

1. Назначение, принципы создания, структура и классификация  САПР.

Основные  термины и определения.

Предпосылками автоматизации труда явились:

• Постоянное увеличение объема информации;
• Возрастающая сложность объектов проектирования
• Необходимость сокращения сроков проектирования
• Необходимость снижения стоимости продукции при высоком качестве.

 

Преимущества  использования САПР:

• Низкое время проектирования и производства.
• Высокое качество проектной документации и проектных решений
• Простота внесения изменений в программную документацию
• Возможность проектирования несколькими пользователями
• Возможность избежать ошибки при производстве путем дополнительной эмуляции обработки на ЭВМ.

 

Определение:

Проектирование – это процесс создания описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта, на основе описания объекта и алгоритма ее функционирования.

Проектирование является сложным творческим процессом целенаправленной деятельности человека, основанных на глубоких научных знаниях, использования накопленных знаний и опыта в определенной сфере.

Проектирование включает в себя значительный комплекс исследовательских конструкторских работ, целью которого является описания предмета проектирования для создания нового изделия или реализация нового процесса, удовлетворяющих заданным требованиям.

Проектирование технического объекта – это создание, преобразование в принятой форме образа этого, еще не существующего объекта. В результате творческого процесса образ может генерироваться с помощью некоторых алгоритмов или в процессе взаимодействия ЭВМ и человека.

 

 

Процесс проектирования технического объекта

 

Автоматизированное проектирование (ГОСТ 22487-87) – это такое проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта и алгоритмы ее функционирования или алгоритмы её функционирования или алгоритмы процесса, а также представление описаний на различных языках осуществляют взаимодействием человека и ЭВМ.

Автоматизированным называются проектирование, которое выполняется в процессе взаимодействия обычно в процессе взаимодействия пользователя и ЭВМ и основана на систематическом использовании средств между проектированием и ЭВМ и обоснованном выбор метода машинного решения задач.

САПР - это организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи средств автоматизированного проектирования.

 

 

2. Основная функция  и принципы создания САПР

Состоит в выполнении автоматизированного  проектирования на всех или отдельных  стадиях проектирования объектов и  их составных частей

 При  создании САПР и их составных  частей следует руководствоваться  следующими принципами:

1. Система единства. Должен обеспечивать целостность системы и целостную связь проектов отдельных элементов и всех в целом (иерархичность проектирования)
2. Совместимости. Должен обеспечивать совместное функционирование составных систем САПР и сохранять открытость системы в целом.

Свойство открытости системы означает:

• переносимость программного обеспечения на различные аппаратные платформы;
• приспособленность системы к ее модификациям и интегрированные с другими системами в целях расширения ее функциональных возможностей и придания систем новых качеств.

3. Типизации. Принцип типизации – заключается в ориентации на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизации должны подлежать в первую очередь те элементы, которые имеют перспективу многократного применения.
4. Развития. Должен обеспечивать пополнение, совершенствование основных частей САПР, а также взаимное расширение взаимосвязи с автоматизированными системами различного уровня и функционального назначения.

 

3. Состав и структура  САПР

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

По  назначению подсистемы делятся на:

1. Проектирующая. Имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап проектирования. Или группу непосредственно связанных проектных задач.

Например: подсистема проектирования деталей тел вращения. Подсистема проектирования ТП МО. Подсистемы геометрического моделирования механических объектов, схема технического анализа и другие.

2. Обслуживающая. Имеют общесистемное применение и обеспечивают поддержку функционирования проектирующих подсистем. А также оформление, передачу и выдачу полученных в них результатов. Например: АБД, подсистема документирования, графического вывода, обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий реализованных в САПР, подсистема управления проектными данными. Подсистемы разработки и сопровождения программного обеспечения (CASE).

 

 

4. Классификация САПР

Для классификации  САПР в соответствии с ГОСТ 23501.108-85 используются следующие классификационные  признаки:

1. Тип объекта проектирования:
1. САПР изделий машиностроения (обозначают машиностроительные САПР или MCAD);
2. САПР изделий приборостроений (ECAD, Electronic Design Automation)
3. САПР технологических процессов в машино и приборостроении
4. САПР объектов строительства 
5. САПР технологических процессов в строительстве
6. САПР программных изделий (проектируют программы для ЭВМ, станков с ЧПУ, роботов и др.)
7. САПР организационных систем
8. Прочее

 

2. Разновидность объекта проектирования:
1. Наименование классификационных группировок определяют по действующим классификаторам на объекты, проектируемой системы. 
   Например,  для САПР изделий машиностроения и приборостроения по классификатору ЕСКД, САПР летательных аппаратов, САПР электрических машин, САПР деталей и тел вращения.

 

3. Сложность объекта проектирования:
1. САПР простых объектов (число составных объектов до ста).  
   Например, технологическая оснастка, редуктор.
2. САПР объектов средней сложности (число составных частей от 100 до тысячи). 
   Например, металлорежущие станки, приборы.
3. САПР сложных объектов (число составных частей от 1000 до 10000). 
   Например, автомобили, тракторы и т.д.
4. САПР очень сложных объектов (число составных частей от 10000 до 100000).  
   Например, самолет, вертолет.
5. САПР объектов высокой сложности (число составных частей более 100000)

 

4. Уровень автоматизации проектирования:
1. Низко автоматизированные (уровень автоматизации до 25%);
2. Средне автоматизированные  (уровень автоматизации от 25% до 50%);
3. Высоко автоматизированные (свыше 50%).

 

5. Комплексность автоматизации проектирования:
1. Одноэтапная. Выполняет один этап проектирования из всех установленных для объекта, проектируемой системы;
2. Многоэтапная. Выполняет несколько этапов проектирования из всех, установленных для объекта;
3. Комплексная. Выполняет все этапы проектирования, установленные для объекта.

 

6. Характер выпускаемых документов:
1. САПР, выпускающая документы на бумаге (текстовые и графические документы на бумаге);
2. САПР, выпускающая документы на машинных носителях (перфолента, магнитные диски и другие);
3. САПР, выпускающая документы на фото носителях (микрофильтры, фотошаблоны и т.д.);
4. САПР комбинированная (на двух и более видах документов);
5. Прочее.

 

7. Количество уровней в структуре технического обеспечения:
1. Основой одноуровневого комплекса технических средств являются ЭВМ средней или высокой производительности и штатный набор периферийных средств. В этих ЭВМ осуществляется программная обработка данных, включая средство обработки графической информации и их хранение;
2. Двухуровневая САПР, для эффективной связи пользователя с САПР и решения помимо выполнения наиболее сложных программных процедур, большого количества простых задач в последней организуют второй уровень. Система, построенная на основе средней или большой ЭВМ и взаимосвязанных с ней одного или нескольких автоматизированных рабочих мест (АРМ) имеющих собственную ЭВМ;
3. Трехуровневая САПР, кроме технических средств двухуровневой системы имеют периферийное, программно-управляемое оборудование: комплекс для контроля управляющих программ к станкам ЧПУ, чертежные автоматы и графопостроители, установки для изготовления фотошаблонов и т.д.

 

8.  Количество выпускаемых документов:
1. САПР малой производительности (10⁵ документов в год);
2. САПР средней производительности (10⁵ -10⁶ документов в год);
3. САПР высокой производительности (более 10⁷).

 

 

5. Классификация САПР может осуществляться по ряду других признаков, например:

1. по  характеру базовой подсистемы. САПР на базе подсистем машинной графики  и геометрического моделирования, эти САПР ориентированы на приложение, где основной процедурой проектирования является конструирование, т.е. определение  пространственных форм и взаимное расположение объектов. В настоящее время широко используют модифицированные графические  ядра, используемые в нескольких системах. Например, ядро Parasolid.
2. САПР на базе СУБД. Ориентированы на приложения. При несложных математических расчетах обрабатывается огромное количество информации. САПР бизнес-планов, САПР счетов управления в объектах автоматики и др.
3. САПР на базе конкретного прикладного пакета – фактически это автономно используемые программно-методические комплексы, имитационное моделирования процессов, расчетов на базе мкв синтеза и анализа автоматизированного управления. Часто эти САПР относят к CAE, например, пакеты Mathcad, NX Nastran, ANSYS.
4. Комплексные или интегрированные САПР состоят из подсистем предыдущих видов, CAD/CAM/CAE системы.

 

 

6. Краткая характеристика видов обеспечения САПР

Краткая характеристика видов обеспечения  САПР. С точки зрения видов САПР выделяют следующие виды:

1. Математическое обеспечение. К нему относятся математические модели, используемые в САПР, методы их анализа и синтеза;

2. Лингвистическое обеспечение. Для описания структуры разрабатываемых объектов операции их построения и преобразования, организации управления процессов проектирования и упрощения диалога разработчиков с системой, используя специальные языки, которые моделируют для реализации на ЭВМ при помощи обычных языков программирования;

3. Программное обеспечение. Для решения задач с помощью ЭВМ все используемые алгоритмы должны быть представлены на языках программирования. Программным обеспечением называется вся совокупность программ, а также все поясняющие материалы к ним;