ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Основні поняття і визначення

Вступ

Уперше абревіатуру САПР (система автоматизованого проектування) використав основоположник цього наукового напрямку Айвен Сазерленд. На початку 60-х років минулого століття ним були прочитані лекції з цього напрямку в Масачусетському технологічному університеті.

Із середини 50-х років вже існували перші зразки сучасного устаткування САПР. Широке поширення САПР обумовлене появою мікропроцесорної техніки, що дало можливість створювати, модифікувати й обробляти складні графічні зображення на екрані дисплея.

Терміном САПР "позначають процес проектування з використанням складних засобів машинної графіки, підтримуваних пакетами програмного забезпечення, для вирішення на комп'ютерах аналітичних, кваліфікаційних, економічних і ергономічних проблем, пов'язаних із проектною діяльністю" [1].

Переваги САПР

 

1. Швидке виконання креслень. У середньому конструктор виконує креслення в 2-3 рази швидше порівняно з його роботою за креслярською дошкою.

2. Більш точне виконання креслень, яке не залежить від гостроти зору конструктора і товщини грифеля олівця. У САПР кожна крапка чи лінія можуть бути збільшені в потрібну кількість разів.

3. Виконання креслень на якісно новому рівні. На папір виводиться вже відредаговане креслення. Сліди ластику, тобто всі виправлення креслення здійснюються на стадії його створення.

4. Багаторазове використання креслення, яке запам'ятовується і може використовуватись знову шляхом його модифікації для нової поставленої задачі.

5. Спеціальні креслярські засоби. Збільшення в потрібну кількість разів будь-якої ділянки креслення (команда ZOOM), прив'язка нових об'єктів креслення до вже існуючих (команда OSNAP) тощо.

6. Можливість більш швидкого розрахунку й аналізу при проектуванні завдяки наявності великої кількості програм розрахунку, аналізу й оптимізації в пакетах САПР.

7. Проектування на більш високому рівні. Метод кінцевих елементів є одним з могутніх засобів комп'ютерного моделювання (є присутнім у кожному пакеті САПР). Він звільняє конструктора від використання традиційних формул при проектуванні, як стандартних, так і нестандартних геометричних форм. Отримані нестандартні форми можна потім модифікувати І оптимізувати. Це значно скорочує витрати, що раніше було неможливо.

8. Удосконалення об'єктів проектування. Забезпечується засобами імітації, аналізу, оптимізації і синтезу, що є в САПР.

9. Інтеграція проектування з Іншими видами діяльності Наявність обчислювальних мереж з високоякісними засобами комунікацій забезпечує САГІР більш тісну взаємодію з інженерними підрозділами не тільки свого підприємства, але і через INTERNET з усім світом.

Системи автоматизованого проектування знаходять широке застосування при розрахунку і конструюванні різних виробів. Під автоматизацією конструювання розуміють автоматизований конструкторський синтез пристрою з випуском необхідної конструкторської документації (КД). Автоматизація конструювання підвищує продуктивність праці, ефективність і якість роботи, знижує трудомісткість І скорочує терміни проектування, поліпшує точність розрахунків і керованість процесом проектування, зменшує роль суб'єктивних факторів і частку "живої праці", тобто потребу в розробниках.

Впровадження САПР дає можливість підвищити престижність І культуру праці, скоротити кількість працівників, зайнятих ручними операціями.

Розробка САПР ведеться на стику обчислювальної математики й обчислювальної техніки, програмування, кібернетики, конструювання, технології, організації виробництва, фізики тощо.

Рівні та етапи проектування з позицій автоматизованого проектування

Рівні проектування

В один рівень проектування включають процеси, що мають загальну фізичну основу і допускають для свого опису визначений тип математичного апарата.

Рівні проектування розділяють за ступенем подробиці, з яких визначаються властивості проектованого об'єкта. У цьому випадку їх називають горизонтальними (ієрархічними) рівнями проектування.

Горизонтальним рівням проектування властиве наступне: на деякому рівні К розглядається система S. На сусідньому, більш низькому рівні відбувається поділ системи на блоки і розглядається не система S, а її окремі блоки. Причому вони розглядаються вже як системи.

Ступінь деталізації блоків на різних рівнях повинен бути приблизно однаковий.

Рівні проектування виділяють також за характером властивостей об'єкта, що враховуються. У цьому випадку їх називають вертикальними рівнями проектування .

При проектуванні засобів електрообладнання основними вертикальними рівнями с:

функціональне проектування,пов'язане з розробкою структурних, функціональних і принципових схем;

алгоритмічне проектування,пов'язане з розробкою алгоритмів функціонування і створенням їх загального математичного забезпечення (МЗ);

конструкторське проектування,пов'язане з конструкторською реалізацією результатів функціонального проектування (вибір форм і матеріалів оригінальних деталей, вибір типорозмірів уніфікованих деталей, просторове розташування складових частин, забезпечення заданих взаємодій між складовими частинами конструкцій);

технологічне проектування,що охоплює питання реалізації результатів конструкторського проектування, тобто питання створення технологічних процесів виготовлення виробів.

Етапи проектування

 

Під етапом проектування розуміють рівень проектування, віднесений до визначеного проміжку часу.

Етап науково-дослідних робіт (НДР) -це етап попереднього проектування. Новий прилад (чи система), як правило, або не має аналогів, або повинен за тими чи іншими показникам перевершувати їх. Поставлені цілі вимагають наукових досліджень, пошуку нових структур, фізичних процесів, технічних засобів і т.п. Результатом виконання цього етапу є технічна пропозиція.

Етап ескізного проектування або етап дослідно-конструкторських робіт (ДКР).Результатом етапу є ескізний проект,де відбиваються результати детального пророблення можливостей створення електротехнічного устаткування.

Етап технічного (робочого) проектування.Проводиться ретельне пророблення всіх схемних, конструкторських і технологічних рішень, що фіксуються в технічному проекті чи приладі системи.

Крім названих етапів, при проектуванні виробів, що серійно
випускаються, виділяються також етапи виготовлення, випробовування дослідженого зразка (дослідженої серії) і коректування проекту за результатами випробовувань .

Розв'язання задач ескізного і технічного проектування - основне призначення САПР.

Для етапу НДР застосовують спеціальні автоматизовані системи наукових досліджень (АСНД) і експериментів, в яких використовують багато елементів математичного і програмного забезпечення САПР. В цілому ці системи розглядають як самостійні.

Розрізняють проектування висхідне і низхідне, тобто проектування знизу нагору і зверху вниз [4]. Крім нього, у технічній літературі процес проектування розбивають на три етапи: системотехнічний схемотехнічний і технічний (рис. 1.1).

Системотехнічне проектуваннявключає зовнішнє і структурне проектування. Зовнішнє дозволяє провести всебічний аналіз ТЗ: з погляду швидкодії, маси характеристик, надійності, вартості і т.д. Після аналізу ТЗ приймають найбільш істотні рішення щодо можливих шляхів реалізації з урахуванням світових досягнень.

Системотехнічне проектування - неформалізований процес. На цьому етапі використовуються творчі здібності висококваліфікованих проектувальників. ЕОМ застосовують в основному як довідник і запам'ятовуючий пристрій: пошук варіантів за допомогою інформаційно-пошукової системи, перегляд варіантів рішень і т.п. За результатами зовнішнього проектування і- на підставі завдання на проектування в процесі структурного проектування уточнюють основні функціональні частини електрообладнання, що розробляється, розподіляють функції між складальними одиницями і блоками .

Схемотехнічне проектуванняскладається з логічного проектування, моделювання й аналізу схем, розробки й аналізу на повноту діагностичних тестів. Функціональні і принципові схеми, отримані в результаті схемотехнічного проектування, є вихідною інформацією для технічного проектування. Досить широко застосовується ЕОМ.

Технічне проектуваннявключає конструкторське і технологічне проектування і призначене для реалізації задумів проектувальників на етапі системотехнічного проектування.

Конструкторське проектуванняпередбачає перехід від принципової схеми виробу до конкретних конструктивних елементів (модулів, пристроїв, складальних одиниць), що забезпечують роботу виробу в цілому. Результатом проектування є технічна документація у вигляді креслень, розрахунків та інструкцій з виготовлення й експлуатації об'єктів проектування.

На цьому етапі також виконують роботу з аналізу одержуваних конструктивних рішень з погляду розподілу полів механічних напруг, електромагнітних і температурних полів, оцінки надійності виробу.

 
 

Рис. 1.1. Схема процесу проектування

Технологічне проектування.На цьому рівні здійснюються розробка технології і складання технологічної документації, необхідної для організації виробництва виробів.

Розглянувши всі етапи проектування, можна зробити наступні висновки:

1 На перших двох етапах (системотехнічному і схемотехнічному проектуванні) велика частина розв'язуваних задач носить яскраво виражений творчий характер, у роботі бере участь невелика кількість фахівців високої кваліфікації. САПР найбільш ефективні при розв'язанні задач аналізу і контролю виконання;

2. На третьому етапі проектування (технічному) більшість задач добре формалізуються, що сприяє використанню машинних методів їхнього рішення. Тому зусилля розробників САПР зосереджені на розв'язанні задачі максимально повної автоматизації цього етапу;

3. Цілком автоматизувати проектування електрообладнання за допомогою САПР зараз неможливо через відсутність об'єктивних умов. Найбільш ефективним засобом проектування в даний час є інтерактивні графічні системи (ІГС), реалізовані на комплексі засобів автоматизованих робочих місць (АРМ) чи проектувальника на робочих станціях САПР. При цьому САПР використовується після вибору принципової схеми, що задовольняє заданим технічним вимогам. ГГС визначається як апаратурно-програмний комплекс, що забезпечує користувачу введення, висновок, редагування, перетворення І документування графічної й алфавітно-цифрової інформації при розв'язанні задач заданого класу.

 

Підсистеми САПР

Підсистемою САПР називають деяку частину САПР, що спеціалізується на обслуговуванні проектних задач одного етапу проектування. Така спеціалізація стосується програмного, математичного, лінгвістичного, а іноді і технічного забезпечення. Кожна підсистема, як правило, має свою вхідну мову і пакет прикладних програм.

Підсистема загальносистемного програмного забезпечення дозволяє використовувати ефективні режими налагодження і розрахунку за прикладними програмами при мінімальній підготовці користувачів.

Підсистема пошуку розв'язань технічної задачі дозволяє здійснити пошук нових принципів дії (ПД) технічних об'єктів (ТО) і варіантів рішення при відомих принципах дії.

Підсистема інженерного аналізу дозволяє провести моделювання об'єкта проектування й оптимізацію його характеристик.

Існують й інші підсистеми: машинної графіки, діалогу, ведення і виготовлення документації і т.д.

Принципи побудови САПР

Створення сучасних САПР опирається на наступні принципи.

Комплексна автоматизація всіх рівнів проектування. Комплексна (наскрізна) автоматизація на всіх рівнях більш ефективна, ніж ведення автоматизованого проектування на декількох рівнях при збереженні старих (ручних) форм проектування. Вона дозволяє внести такі зміни в структуру проектних організацій та форму документів, які сприяють підвищенню якості проектування більш складних об'єктів при збереженні чисельності співробітників на колишньому рівні.

САПР - людино-машинна система. Колектив проектувальників, що виконує роботи у взаємодії з ЕОМ, є складовою частиною системи проектування.

Інформаційна погодженість підсистем і програм проектування. Програми ППП деякої підсистеми САПР інформаційно погоджені, тобто допускають можливість спільного використання при реалізації заданої проектної процедури без втручання людини в процес сполучення програм. Наприклад, програми створені для роботи з однієї і тією же базою даних і не вимагають ручного перекомпонування числових

масивів. При цьому забезпечується сполучення не будь-яких двох довільних програм пакета, а тільки тих. які утворять корисні для проектування послідовності.

Інформаційна погодженість для комплексної автоматизації всіх рівнів проектування вимагає погодженості як програм всередині підсистем, так і самих підсистем між собою.

Відкритість (Гнучкість) САПР. Під відкритістю системи розуміють можливість внесення змін у систему під час її експлуатації. У цьому випадку відкрита САПР є системою, шо розвивається, тому що вона легко адаптується до умов, що змінюються (нові програми, методи, різні технічні засоби). Таким чином, властивість відкритості збільшує термін служби системи, підвищує її універсальність.

Сумісність традиційного й автоматизованого проектування має істотне значення при впровадженні автоматизованого проектування на вже діючому підприємстві зі сформованою структурою, взаєминами, формами і способами використання проектної документації. У цьому випадку тільки еволюційний шлях впровадження САПР не порушить на тривалий термін нормального функціонування підприємства [3].

Вступ

Уперше абревіатуру САПР (система автоматизованого проектування) використав основоположник цього наукового напрямку Айвен Сазерленд. На початку 60-х років минулого століття ним були прочитані лекції з цього напрямку в Масачусетському технологічному університеті.

Із середини 50-х років вже існували перші зразки сучасного устаткування САПР. Широке поширення САПР обумовлене появою мікропроцесорної техніки, що дало можливість створювати, модифікувати й обробляти складні графічні зображення на екрані дисплея.

Терміном САПР "позначають процес проектування з використанням складних засобів машинної графіки, підтримуваних пакетами програмного забезпечення, для вирішення на комп'ютерах аналітичних, кваліфікаційних, економічних і ергономічних проблем, пов'язаних із проектною діяльністю" [1].

Переваги САПР

 

1. Швидке виконання креслень. У середньому конструктор виконує креслення в 2-3 рази швидше порівняно з його роботою за креслярською дошкою.

2. Більш точне виконання креслень, яке не залежить від гостроти зору конструктора і товщини грифеля олівця. У САПР кожна крапка чи лінія можуть бути збільшені в потрібну кількість разів.

3. Виконання креслень на якісно новому рівні. На папір виводиться вже відредаговане креслення. Сліди ластику, тобто всі виправлення креслення здійснюються на стадії його створення.

4. Багаторазове використання креслення, яке запам'ятовується і може використовуватись знову шляхом його модифікації для нової поставленої задачі.

5. Спеціальні креслярські засоби. Збільшення в потрібну кількість разів будь-якої ділянки креслення (команда ZOOM), прив'язка нових об'єктів креслення до вже існуючих (команда OSNAP) тощо.

6. Можливість більш швидкого розрахунку й аналізу при проектуванні завдяки наявності великої кількості програм розрахунку, аналізу й оптимізації в пакетах САПР.

7. Проектування на більш високому рівні. Метод кінцевих елементів є одним з могутніх засобів комп'ютерного моделювання (є присутнім у кожному пакеті САПР). Він звільняє конструктора від використання традиційних формул при проектуванні, як стандартних, так і нестандартних геометричних форм. Отримані нестандартні форми можна потім модифікувати І оптимізувати. Це значно скорочує витрати, що раніше було неможливо.

8. Удосконалення об'єктів проектування. Забезпечується засобами імітації, аналізу, оптимізації і синтезу, що є в САПР.

9. Інтеграція проектування з Іншими видами діяльності Наявність обчислювальних мереж з високоякісними засобами комунікацій забезпечує САГІР більш тісну взаємодію з інженерними підрозділами не тільки свого підприємства, але і через INTERNET з усім світом.

Системи автоматизованого проектування знаходять широке застосування при розрахунку і конструюванні різних виробів. Під автоматизацією конструювання розуміють автоматизований конструкторський синтез пристрою з випуском необхідної конструкторської документації (КД). Автоматизація конструювання підвищує продуктивність праці, ефективність і якість роботи, знижує трудомісткість І скорочує терміни проектування, поліпшує точність розрахунків і керованість процесом проектування, зменшує роль суб'єктивних факторів і частку "живої праці", тобто потребу в розробниках.

Впровадження САПР дає можливість підвищити престижність І культуру праці, скоротити кількість працівників, зайнятих ручними операціями.

Розробка САПР ведеться на стику обчислювальної математики й обчислювальної техніки, програмування, кібернетики, конструювання, технології, організації виробництва, фізики тощо.

Основні поняття і визначення

Основні терміни і визначення взяті з державних стандартів (ГОСТ) [12-20] і будуть надалі більш докладно розглядатися в міру вивчення матеріалу курсу.

Під поняттям проектування розуміється процес складання опису, необхідного для створення в заданих умовах ще неіснуючого об'єкта, на основі:

• первинного опису цього чи об'єкта алгоритму його функціонування:

• розрахунків І оптимізації заданих характеристик об'єкта й алгоритму його функціонування;

• усунення некоректностей первинного опису,

• послідовного представлення описів на різних мовах.

Неавтоматизоване проектування - це проектування, при якому всі перетворення описів об'єкта і представлення описів на різних мовах здійснює людина.

Автоматизоване проектування - проектування, при якому окремі перетворення описів об'єкта і представлення описів на різних мовах здійснюється взаємодією людини й ЕОМ.

Автоматичне проектування - це проектування, при якому всі перетворення описів об'єкта і представлення описів на різних мовах здійснюються без участі людини

Завдання на проектування - це первинний опис об'єкта проектування, представлений у заданій формі.

Проектне рішення - це проміжний чи кінцевий опис об'єкта проектування, необхідний І достатній для розгляду і визначення подальшого напрямку закінчення розгляду.

Типове проектне рішення - існуюче проектне рішення, яке використовується при проектуванні.

Результат проектування - проектне рішення (сукупність проектних рішень), що задовольняє задані вимоги, необхідне для створення об'єкта проектування.

Алгоритм проектування сукупність розпоряджень, необхідних для виконання проектування.

Мова проектування - мова, призначена для представлення і перетворення описів при проектуванні.

Вхідна мова проектування - мова проектування, призначена для представлення завдання на проектування.

Базова мова проектування - мова проектування, призначена для представлення додаткових зведень до первинного опису об'єкта проектування, проектних рішень, описів проектних процедур і їхньої послідовності.

Вихідна мова проектування мова проектування, призначена для представлення якого-небудь проектного рішення, включаючи результат проектування у формі, що задовольняє вимоги його подальшого застосування.

Проектний документ - документ, виконаний за заданою формою, у якому представлене будь-яке проектне рішення.

Проект сукупність проектних документів відповідно до встановленого переліку, у яких представлений результат проектування.

Проектна процедура - формалізована сукупність дій, виконання яких закінчується проектним рішенням.

Проектна операція - це дія чи формалізована сукупність дій, що складають частину проектної процедури, алгоритм яких залишається незмінним для ряду проектних процедур.

Формалізація проектної задачі важлива для її розв'язання на ЕОМ. Насамперед, формалізують рутинні задачі, що не вимагають істотних творчих зусиль інженерів, наприклад процедури виготовлення конструкторської документації, форми креслень, графіків, схем алгоритмів, таблиць з'єднань.

Потім формалізують задачі аналізу проектованих об'єктів. Це досягається, насамперед, шляхом моделювання, розвитку теорії і методів автоматизованого проектування. Однак, є задачі творчого характеру, для яких способи формалізації -невідомі. Наприклад, задачі, пов'язані з вибором принципів побудови й організації об'єкта, синтезу схем і конструкцій серед необмеженої кількості варіантів. Причому не виключається можливість одержання нових, раніше невідомих, рішень.

Існує численна група задач, що знаходяться між рутинними і творчими задачами. Для них можлива (чи доцільна) тільки часткова формалізація, задача параметричної оптимізації об'єктів при відсутності чітко зафіксованих вимог до вихідних параметрів ТЗ.

У САПР перша група задач (рутинні) найчастіше зважується на ЕОМ без втручання людини в процес розв'язання, тобто застосовується рішення на ЕОМ у пакетному режимі.

Друга група задач (які частково формалізуються) зважується на ЕОМ при активній участі людини, тобто має місце застосування ЕОМ в інтерактивному режимі.

Слід зазначити, що інтерактивний режим може бути кращим і при розв'язанні деяких рутинних задач, якщо втручання в хід обчислень на деяких етапах може прискорити одержання результату, наприклад за рахунок пропускання ряду безперспективних варіантів розрахунку.

Проектування виробів поступово переходить від третьої до другої і першої груп. Тому проектування виробів залишиться автоматизованим, у ньому активну роль відіграватиме людина. Автоматичне (без участі людини) проектування може з'явитися тільки в рамках яких-небудь окремих підсистем у загальній системі автоматизованого проектування.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти