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. Проектирующие
подсистемы чаще всего являются объектно-ориентированными,
то есть содержание и порядок выполнения
реализованных в них проектных процедур
характерны и применимы только для данного
вида проектируемых объектов. Если номенклатура
однотипных проектируемых объектов широка,
то проектирующие подсистемы (или даже
САПР в целом) относят к инвариантным или
объектно-независимым.
Обслуживающие подсистемы обеспечивают
функционирование проектирующих
подсистем (например, подсистемы
графического отображения состояния
предмета производства, информационно-поисковые,
подсистемы формирования текстовых документов
и т.д.), их совокупность часто называют
- системной средой (или оболочкой) САПР.
Обслуживающие подсистемы могут быть
инвариантны ко многим видам объектов
проектирования, т.к предназначены для
выполнения унифицированных проектных
процедур и операций, например, хранения
и поиска информации, формирования проектной
документации. Вместе с тем такие подсистемы
создают для использования в вычислительных
комплексах САПР конкретного состава
и с определенными операционными системами.
Обслуживающими подсистемами являются
подсистемы управления проектными данными,
подсистемы разработки и сопровождения
программного обеспечения CASE (Computer Aided
Software Engineering), обучающие подсистемы для
освоения пользователя технологий, реализованных
в САПР.
Промежуточное положение между
проектирующими и обслуживающими
подсистемами в большинстве САПР
занимает подсистема машинной
графики. Понятие подсистемы САПР
близко к понятию программно-технического
комплекса САПР, однако имеются отличия.
Одна подсистема при своем функционировании
может занимать ресурсы более чем одного
программно-технического комплекса. В
подсистеме могут использоваться один
или несколько программно-методического
комплекса, причем в процессе совершенствования
подсистемы те или иные ПМК заменяются
новыми с улучшенными характеристиками.
Подсистемы
делятся на составляющие, которые
принято называть компонентами.
Лицо, участвующее в эксплуатации
САПР или использующее результаты ее эксплуатации
называют пользователем системы. Пользователь
обычно работает с системой на АРМ, основным
техническим средством которого является
персональный компьютер различной конфигурации.
Рабочее место может быть автономным или
входить в локальную сеть.
Структурирование САПР по различным
аспектам обусловливает появление
видов обеспечения САПР. Принято
выделять семь видов обеспечения
САПР:
- техническое, включающее различные
аппаратные средства (ЭВМ, периферийные
устройства, сетевое коммутационное оборудование,
линии связи, измерительные средства),
используемых в САПР для переработки,
хранения, передачи информации, организации
общения человека с ЭВМ, изготовление
проектной документации. Основу технического
обеспечения составляют ЭВМ, разные виды
периферийного оборудования – внешние
запоминающие устройства, устройства
ввода-вывода информации, технические
средства машинной -
- графики, аппаратура для связи
технических средств между собой
и с пользователями САПР. К техническому
обеспечению САПР относят также средства
организационной техники, различное измерительное
оборудование для получения данных, используемых
при проектировании.
- математическое, объединяющее математические
методы, модели и алгоритмы для выполнения
автоматизированного проектирования.
Математическое обеспечение реализуется
в программном обеспечении САПР.
- программное - совокупность программ
, представленных в заданной форме,
вместе с необходимой программной
документацией, предназначенная для использования
в САПР.
Отображение процесса проектирования
в программное обеспечение САПР.
Важнейшим вопросом при создании
САПР после формализации процесса
проектирования является вопрос
отображения проектно-конструкторской
деятельности инженера в программное
обеспечение.
В общем, виде процесс проектирования
в САПР можно упрощенно представить
схемой, показанной на рис. 1. Эта
схема отображает элементарную
ячейку проектно-конструкторского
процесса, из цепочки, которых состоит
реальный автоматизированный процесс.
Все системы проектирования, создаваемые
с помощью современных средств вычислительной
техники, являются автоматизированными.
Важнейшую роль в этих системах играет
человек-инженер, разрабатывающий проект
новых технических средств.
Человек в САПР решает все не формализованные
проектные задачи и задачи планирования
работ. Современная САПР является инструментом
высококвалифицированного инженера-проектировщика,
поэтому тесное взаимодействие человека
и ЭВМ в процессе проектирования — один
из важнейших принципов построения и эксплуатации
САПР.
Основным блоком в схеме процесса
автоматизированного проектирования
(рис. 1) является блок проектных
решений. В зависимости от полноты
формализации наших знаний в
конкретной предметной области
проектное решение может быть
выполнено автоматически или в интерактивном
режиме. На основе входных данных и ограничений
(независимые параметры проектирования)
блок изменяет варьируемые параметры
(факторы решения) до получения приемлемых
проектных решений (зависимых переменных).
Результаты проектирования должны
быть представлены в виде, удобном для
восприятия человеком, и содержать информацию,
на основе которой инженер мог бы вынести
суждение о результатах проектирования.
Если проектное решение утверждается,
то оформляется требуемая выходная
документация, если необходима корректировка
проекта, инженер, уточняя варьируемые
параметры, в интерактивном режиме добивается
нужных результатов, когда же проектно-конструкторский
процесс не приводит к намеченной цели,
необходимо уточнить входные данные и
ограничения.
Рассмотрение даже такой упрощенной
схемы процесса проектирования
позволяет уточнить разделение
функции между инженером и
ЭВМ в САПР. Получение вариантов
проектных решений и их представление
в виде, удобном для восприятия человеком,
может быть возложено на ЭВМ в той мере,
в какой это позволит сделать математическое
обеспечение проектных процедур. Но даже
при автоматическом получении вариантов
проектных решений за инженером остаются
важнейшие функции — ввод исходных данных
для проектирования, окончательная оценка
и утверждение проектных решении. В интерактивном
же режиме проектирования инженер непосредственно
участвует в ходе решения задач, воздействуя
на выбор факторов решения и уточняя независимые
переменные. Получение выходной документации
в соответствии с существующими требованиями
является операцией рутинной и должно
выполняться автоматически.
Обобщенная модель программного
обеспечения проектной процедуры
в САПР имеет ряд составляющих и списки
данных. В общем, виде каждая составляющая
должна реализоваться своим программным
модулем.
Назначение модуля формирования
входных данных состоит в создании
списка этих данных для проектирования
и его контроля при вводе в систему. Структура
и формат списка входных данных зависят
от содержания проектной процедуры (расчетного
модуля).
Необходимо предусмотреть существование
нескольких версий списка входных данных,
которые с заданными именами хранятся
на участках магнитного диска. Структура
списка данных определяется разработчиком
САПР, а формируется он либо в диалоговом
режиме пользователем, либо генерируется
автоматически предыдущими проектными
процедурами.
Программный модуль корректировки
входных данных предусматривает редактирование
(удаление, вставку и т. п.) списка, потребность
в котором возникает из-за ошибок пользователя
при вводе данных, обнаруживаемых при
контроле, а также при необходимости их
уточнения в результате анализа и оценки
проектных решений.
Для обеспечения тщательного
контроля в САПР должны быть
предусмотрены программные средства
для визуализации списков данных.
В общем случае необходимо
иметь возможность получения
нескольких видов распечатки
списка данных: двоичный, десятичный, символьный,
табличный и по записям. Для реализации
различных требований пользователя распечатка
может выводиться на экран дисплея или
на АЦПУ. Все эти операции выполняет модуль
распечатки входных данных.
Программные модули формирования, корректировки
и распечатки ограничении на процесс проектирования
функционируют аналогично описанным.
Структура и формат ограничений зависят
от проектного модуля, но они существенно
меньше подвержены изменениям, чем структура
и формат исходных данных. Однако необходимо
предусматривать существование нескольких
версий этих списков (например, общих требований
к техническим средствам со стороны различных
заказчиков).
Создание и контроль списка
варьируемых параметров осуществляются
программными модулями их задания и распечатки.
Расчетный модуль программного
обеспечения процесса проектирования
предназначен для автоматического
выполнения ЭВМ всех тех операций
проектной процедуры, которые
удалось полностью формализовать.
Получаемые варианты проектных
решений обрабатываются программным
модулем подготовки данных для
оценки решений и передаются
модулю визуализации. Анализируя
результаты проектно-конструкторского
процесса, инженер должен иметь возможность
просмотра выходных данных на АЦПУ, дисплее
и графопостроителе, например, в виде таблиц,
схем и чертежей.
Допустимо существование нескольких
версий проектных решений, которые
хранятся на магнитном диске
и могут быть представлены в
требуемом виде с помощью программного
модуля документирования проектных решений.
Связь между различными программными
модулями проектной процедуры
и взаимодействие данной проектной
процедуры с другими происходит
через общую память.
Это позволяет осуществлять интерактивный
автоматизированный процесс проектирования
с сохранением множества различных
версий, как входных данных, так
и проектных решений. Для выполнения
требования принципа рациональной связи
САПР с окружающей средой при проектировании
программного обеспечения следует стремиться
к тому, чтобы список входных данных был
результатом предыдущих проектных процедур
или модулей. Это достигается при разработке
информационного обеспечения САПР.
Специфика информационного обеспечения
САПР.
В комплекс средств автоматизированного
проектирования входит информационное
обеспечение, которое представляет
собой совокупность документов,
описывающих стандартные проектные
процедуры, типовые проектные
решения, типовые элементы и комплектующие
изделия, материалы и другие данные, а
также файлы и блоки данных на машинных
носителях с записью указанных документов.
Главной целью создания информационного
обеспечения САПР является разработка
информационной системы, позволяющей
правильно и быстро решать проектные задачи.
Это может быть достигнуто своевременной
выдачей источнику запроса полной и достоверной
информации для выполнения определенной
части проектно-конструкторского процесса.
Основные требования к информационному
обеспечению САПР следующие:
Наличие необходимой информации для
обеспечения как автоматизированных,
так и ручных процессов проектирования.
Возможность хранения и поиска
информации, представляющей результат
ручных и автоматизированных процессов
проектирования.
Достаточный объем хранилищ информации.
Структура системы должна допускать
возможность наращивания емкости
памяти вместе с ростом объема информации,
подлежащей хранению. Одновременно необходимо
обеспечить компактность хранимой
информации и минимальное изнашивание
носителей информации.
Достаточное быстродействие системы
информационного обеспечения.
Возможность быстрого внесения
изменений и корректировки информации,
доведения этих изменений до
потребителя, а также получение твердой
копии документа.
При создании информационного обеспечения
САПР основная проблема заключается
в преобразовании информации, необходимой
для выполнения проектно-конструкторских
работ над определенным классом
объектов, в форму, приемлемую и наиболее
рациональную для машинной обработки,
и выводе информации на ЭВМ в виде, удобном
для восприятия человеком.
Множество данных, которые потенциально
могут использоваться при функционировании
САПР или служить запоминаемым
результатом ее работы, образуют информационную
базу данных (БД) системы. Типовыми группами
данных информационного обеспечения автоматизированного
проектирования являются классификаторы
и таблицы соответствия для них, научно-техническая
и расчетно-проектная (оперативная) информация.
Информационное обеспечение САПР
можно представить в виде схемы
(рис. 3), из которой видно, какое
место занимает база данных, и
каково взаимодействие информационной
системы с проектными модулями.