Амангельдіна М.А.
Східно-Казахстанський державний технічний університет, Казахстан
САПР як об'єкт проектування
Що таке проектування? Точного і остаточного визначення цього поняття не існує. Різні теоретики проектування намагаються дати свої визначення. Наведемо деякі з цих визначень.
Проектування - приведення вироби у відповідність з обстановкою при максимальному врахуванні всіх вимог (Грегорі).
Проектування - творча діяльність, яка викликає до життя щось нове і корисне, чого раніше не існувало (Різуік).
Проектування - процес, який кладе початок змінам в штучному середовищі (Дж. К. Джонс). Під штучним середовищем тут розуміються: транспорт, будівлі, засоби зв'язку, вироби і т.д.
Проектування - процес складання опису, необхідного для створення в заданих умовах ще не існуючого об'єкта, на основі первинного опису даного об'єкта і (або) алгоритму його функціонування ... (ГОСТ 22487).
Проектування є складним творчим процесом цілеспрямованої діяльності людини, заснованим на глибоких наукових знаннях, використанні практичного досвіду і навичок у певній сфері.
Автоматизоване проектування - проектування, при якому окремі перетворення описів об'єкта і (або) алгоритму його функціонування ..., здійснюються взаємодією людини і ЕОМ (ГОСТ 22487).
Функції між людиною і ЕОМ повинні бути раціонально розподілені. Людина повинна вирішувати завдання творчого характеру, а ЕОМ - завдання, що допускають формалізований опис у вигляді алгоритму рутинного характеру.
Перевагою автоматизованого проектування є можливість проводити на ЕОМ експерименти на математичних моделях. Це значно скорочує дороге фізичне моделювання. Математичні моделі при цьому повинні задовольняти вимогам універсальності, точності, адекватності та економічності.
Система автоматизованого проектування (САПР) - комплекс засобів автоматизації проектування, взаємозв'язаних з необхідними підрозділами проектної організації або колективом фахівців (користувачів системи), що виконує автоматизоване проектування (ГОСТ 22487).
Об'єктами проектування в САПР можуть бути будівлі, споруди, металорізальні верстати і т.д. в САПР ТП - технологічні процеси.
Проектування за змістом - це процес переробки певного обсягу різноманітної інформації. Входами такого процесу (рис. 2.1) є:
1. Задум (мета) проектування, виражений у вигляді певної сукупності умов і вимог, яким повинен задовольняти шуканий об'єкт.
2. Кошти, тобто фактори, якими можна варіювати при проектуванні.
Вихід процесу - такий опис шуканого об'єкта, яке необхідно і достатньо для матеріально - речового втілення ідеї проектування в конкретний фізичний об'єкт (тобто його інформаційна модель у вигляді схем, креслень, специфікацій, технологічних карт та іншої документації).
Таким чином, сенс процесу проектування в будь-який САПР незалежно від об'єкта проектування один і той же: отримати у відповідність до задуму таку інформаційну систему - модель, яка дозволяє створити систему - оригінал, повністю відповідну задумом.
В процесі проектування за допомогою САПР як проміжні і остаточних рішень використовують математичні моделі:
· Форми і геометричних параметрів;
· Тимчасових і просторово - тимчасових відносин;
· Станів і значень властивостей об'єкта;
Моделі форми і геометричних параметрів - це плоскі і об'ємні зображення об'єктів проектування, виконані відповідно до правил ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП (креслення, схеми, карти ескізів і т.д.).
Моделі структури - це кінематичні, гідравлічні, електронні і ін. Схеми. Для технологічного процесу - це його структура, представлена, наприклад, у вигляді маршрутної, операційної карти, а в процесі проектування - у вигляді графа.
Моделі часових і просторово - тимчасових відносин - це циклограми, мережеві графіки і т.д.
Моделі функціонування - це, наприклад, динамічні і кінематичні схеми, виконані в режимі анімації.
Моделі станів і значень властивостей об'єкта - це формальне (спрощене) опис об'єкта (процесу) у вигляді окремих формул, систем рівнянь і т.д. Вони призначені для розрахунків параметрів об'єкта, проведення чисельних експериментів (для технологічного проектування - це математичні моделі для розрахунку припусків і межпереходних розмірів, режимів різання і т.д.).
Імітаційні (статистичні) моделі дозволяють, враховуючи велику сукупність випадкових факторів програвати (імітувати) на ЕОМ численні і різноманітні реальні ситуації, в яких може опинитися майбутній об'єкт проектування.
При створенні та придбанні САПР і їх складових частин необхідно керуватися такими принципами:
Принцип системної єдності забезпечує цілісність системи і ієрархічність проектування окремих частин і об'єкта в цілому.
Принцип сумісності забезпечує спільне функціонування складових частин САПР і зберігає відкритою систему в цілому.
Принцип типізації передбачає розробку і використання типових і уніфікованих елементів САПР. Типізують елементи, що мають перспективу багаторазового використання.
Принцип розвитку дає можливість поповнення, вдосконалення і оновлення складових частин САПР.
Сучасні САПР, в тому числі і САПР ТП базуються на нових інформаційних технологіях. Внаслідок цього для них характерний ряд ознак:
1. Об'єктно - орієнтоване взаємодія людини і ЕОМ. Користувач працює в режимі маніпулювання зображеннями заготовок, деталей, складальних одиниць, зі схемами, текстом і т.д. в реальному масштабі часу. В основу маніпулювання закладено програмування відповідних процедур, виконуваності ЕОМ. Людина бачить інформаційні об'єкти, що отримуються за допомогою засобів виведення інформації, і впливає на них за рахунок коштів введення інформації.
2. Наскрізна інформаційна підтримка на всіх етапах обробки інформації на основі інтегрованої бази даних. База даних передбачає єдину уніфіковану форму подання, зберігання, пошуку, відображення, відновлення і захисту інформації.
3. Безпаперовий процес обробки інформації. Всі проміжні варіанти і необхідні чисельні дані записуються на машинних носіях і доводяться до користувача через екран монітора. На папері фіксується тільки остаточний варіант документа: технологічна карта, карта ескізів і т.д.
4. Інтерактивний режим рішення задач, що виконується в режимі діалогу користувача і ЕОМ. Нові інформаційні технології вимагають високого інтелектуального рівня, професійної та психологічної підготовки користувача. Користувач повинен досконально знати принципи і всі нюанси роботи САПР, її можливості, вміти вільно користуватися коштами спілкування з комп'ютером, кваліфіковано ставити завдання і осмислювати результати їх вирішення.