5035

Полная схема САПР состоит из компонентов аппаратного и программного обеспечения. Общим компонентом программного обеспечения системы САПР является центральный процессор (ЧП), несколько рабочих станций, разделяемая между рабочими рабочая станци-

онная периферия.

Состав типичной системы САПР:

процессор,

дисплей (графический или алфавитно-цифровой),

клавиатура,

устройство управления курсором (мышь, дигитайзер),

электронный командный планшет,

принтер.

Среди систем класса САПР особое место занимают универсальные чертежные системы (CAD - системы) и ориентированные на конкретные предметные области (CAM - системы).

Одной из широко распространенной и популярной системы автоматизированного проектирования является система AutoCAD (фирмы AutoDesk).

Она не является проблемно – ориентированной системой, так как не содержит специальных баз данных, экспертных систем и много того, что входит в состав специальной интеллектуальной системы и того, что входит в состав САПР:

развитая система экранных меню,

высокая точность графической информации,

разбивка информации (расслоение),

прочерчивание на дисплее координатной сетки,

средства захвата графических объектов,

мощное редактирование,

отражение параметров графических характеристик,

полуавтоматическая и автоматическая постановка размеров,

штриховка,

работа с блоками.

Из отечественных программ данного класса следует отметить КОМПАС, ГРАФИК компании АСКОН, которые широко используются российскими предприятиями.

Технические средства САПР должны обеспечивать:

а) выполнение всех необходимых проектировочных процедур, для которых имеются машин- но-ориентировочные алгоритмы, б) взаимодействие между проектировщиками и ЭВМ – то есть реализация интерактивного режима работы,

в) взаимодействие между членами коллектива, выполняющими работу над общим проектом.

Вчастности:

первое требование выполняется при наличии САПР вычислительных машин с достаточной производительностью и емкостью памяти,

второе требование относится к предоставлению проектировщику средств наблюдения за ходом решения задач и ведением диалога с ЭВМ – для чего применяются удобные средства ввода – вывода данных и устройство обмена графической информацией. Программные средства, предназначенные для общения пользователя с вычислительной техникой, называется пользователями интерфейсом.

11

третье требование обуславливает объединение рабочих мест проектировщика в вычислительную сеть.

В результате создания САПР образуется сеть узлов, связанных между собой средства передачи данных.

Узлами являются рабочие места проектировщиков, часто называемыми Автоматизирован-

ными Рабочими Местами (АМР).

Типичный состав устройств АРМ включает ЭВМ с одним или несколькими микропроцессорами, внешней и оперативной памятью и шинами, служащими для взаимодействий связи устройств.

Устройство ввода-вывода включает в себя как минимум клавиатуру, мышь, дисплей, в дополнительное состояние АРМ могут входить принтер, сканер и некоторые другие периферийные устройства.

В зависимости от назначения существуют АРМ конструктора, АРМ архитектора, АРМ технолога строителя, АРМ руководителя проекта и т.д.

Причем они могут отличаться как состав периферийных устройств, так и характеристиками ЭВМ.

2.5. Типы промышленных систем автоматизированного проектирования

АС – автоматизированная система обработки информации, в которой задачи решаются при взаимодействии человека и ЭВМ.

CAD – Computer Aided Design (компьютерная поддержка проектирования) - автоматизированная система конструкционного проектирования.

CAM – Computer Aided Manufacturing – компьютерная поддержка проектирования промышленных предприятий и технологических процессов.

CAE – Computer Aided Engineering (компьютерная поддержка инженерного анализа) – автоматизированная система функционального проектирования называется также автоматизированной системой инженерного расчета и анализа.

CAD/CAM/CAE (САПР) – организационно-технологическая система, представляющая собой комплекс средств автоматизированного проектирования, выполняющая автоматизированное проектирование и взаимосвязанная с подразделами проектной организации.

CAAP – Computer Aided Process Planning – автоматизированная система проектирования технологических процессов включая выбор или расчет необходимого технологического оборудования, оснастки, инструмента.

PDM – Product Data Management – управление проектами данными о промышленных изделиях, разделенных разными системами и подсистемами автоматизированного проектирования.

CPC – Collaborative Product Commerce – система обеспечения информационного взаимопонимания производителей, поставщиков и покупателей на различных этапах жизненного цикла изделий, направление на оптимальной удовлетворение потребности заказчиков в продукции и услугах.

CNC – Computer Numerical Control (ЧПУ) – компьютерно числовое управление технологическим оборудованием.

Замечание.

При создании строительного объекта принято рассматривать так называемый жизненный цикл объекта – состоящий из этапов:

12

технико-экономическое исследование целесообразности строительства,

архитектурностроительное проектирование,

собственно строительство сооружения,

эксплуатация и ремонт сооружения,

ликвидация морально и физически устаревшего объекта.

На каждом этапе жизненного объекта необходимо применение информационных технологий для автоматизированного решения задач в автоматизированных системах.

Техническое обеспечение – аппаратное средство АС.

Информационное обеспечение – данные исполняющие решения задач АС. Лингвистическое обеспечение – языки и форматы данных, используемые в АС. Программное обеспечение – компьютерные программы, обеспечивающие функциональные

системы или решения задач определенного приложения.

Методическое обеспечение – методики решения прикладных задач; например, методики выполнения проектных процедур.

Организационное обеспечение – инструкции, штатное расписание и т.п., относящееся к САПР.

{CATIA – Computer Aided Tree - dimensional}

ГЛАВА 3. Современные системы автоматизированного проектирования

3.1.СПРУТ – технологии

Наиболее перспективным в области автоматизированного проектирования является использование ОТКРЫТЫХ СРЕД, основной особенностью которых является автоматизация процесса проектирования:

-выбор структуры объекта проектирования;

-необходимые расчеты, включая геометрические и т.д.

Примером реализации такого подхода является СПРУТ – технология, создаваемая виде профильной оболочки со сменной проблемной ориентацией Dia CAD.

Открытая среда Dia CAD

Элементы строительных конструкцийЭлементы

деталей машинЭлементы

радиотехнических

изделий

13

Условно в зависимости от ряда факторов:

14

По возможным требованиям к аппаратному обеспечению, объёмом созданных моделей и обработанной информации, стоимости – (профессиональный жаргон) – их можно разделить на классы:

Тяжелый, средний, лёгкий.

В настоящее время в мировой практике проектирования известно до 10 тысяч CADсистем, используемых практически во всех отраслях промышленности.

Наиболее поразительна разница в стоимости: если полномодульная версия тяжелой системы CATIA/CADAM стоит порядка 500 тыс. $, то стоимость полнофункциональной версии системы «Компас» составляет около 1200$!

Современные предприятия, как правило, не ограничиваются выбором рабочих мест, ориентированных на одну систему, а используют комплексы, составленные из набора систем разного класса, выполняющие разнообразные функции, связанные с деятельностью предприятия и взаимосвязанные между собой.

3.2.1.CAD-системы тяжелого класса

CATIA – Computer Aided Three – dimensional Interactive Application.

Является одной из самых распространенных среди тяжелых САПР.

Это комплексная система автоматизированного проектирования (CAD), технической подготовки производства (САМ) и инженерного анализа (САЕ), разрабатываемая фирмой Dassault Systems и поставляемая фирмой IBM. Она предназначена как для создания простых конструкций (например мебель), так и сложных (автомобиль, самолет). По сути является стандартом в зарубежной аэрокосмической и автомобильной промышленности. Заключает в себе массу передовых технологий и легко используемых функций, в том числе:

Параметрическое и вариационное проектирование

Проектирование на основе типовых элементов

Поверхностное моделирование

Точные пространственные тела

3D-построитель сборных эскизов

контекстно-независимая интерактивная подсказка и т.д.

В настоящее время систему используют более 100 тысяч пользователей.

3.2.2.Система среднего класса ALLPLAN.

Является интерактивной, объектно-ориентировочной системой 3-х мерного моделирования для архитектуры и строительного конструирования. Разработана фирмой Nemefschek. Система позволяет решать сугубо специальные задачи, возникающие при проектировании строительных конструкций и сооружений.

Вместо графических примитивов (точка, линия, дуга и т.д) пользователь проектирует реальные объекты: стены, крыши, окна, двери. Является интеллектуальной, что упрощает задачу проектирования.

Например, стена «знает» внутренняя она или внешняя, стены соприкасаются автоматически, несущая ЖБ стена проходит через легкую кирпичную перегородку. Данная фирма является первой из трёх мировых поставщиков специальных по новому интеллектуальному стандарту IFC.

15

Система снабжена дружелюбным интерфейсом, обладающим встроенной анимацией, а встроенные средства визуализации упрощают создание конструктивных моделей и презентационных изобретений.

Позволяет быстро и эффективно вносить изменения, поскольку конструктивные элементы сопрягаются автоматически с изменением размеров, пересчетом площадей, масс и т.д.

ГЛАВА 4. Хранение, управление и обработка данных

4.1.CALS – технологии

CALS – Continues Acquisition and Life Support. (информационная поддержка жизненного цик-

ла изделий или непрерывная информационная поддержка поставок из жизненного цикла)

В России принят адекватный аналог CALS. Информационная поддержка жизненного цикла ИПИ, основу которой составляет интегрированная информационная среда ИИС или ЕИП (единое информационное пространство).

Государственным стандартом России принят первый термин.

Данный стандарт определяют ИИС как совокупность распространенных баз данных, содержащих сведения об изделиях, в производственной среде, ресурсах и процессах предприятия, обеспечивающая корректность, актуальность, сохранность и доступность данных тем субъектам производственно-хозяйственной деятельности, которая участвует в осуществлении жизненного цикла изделия и которой это необходимо и разрешено.

При создании ИИС на предприятии должен реализоваться главный принцип ИПИ:

- информационная, однажды возникшая на каком-либо этапе производственного процесса, сохраняется и становится доступный всем участникам этого или другого этапов в соответствии с имеющимися у них правами пользования этой информацией.

Процессы создания, преобразования и передачи информации осуществляется при помощи современных программных средств и в частности:

-систем конструктивного и технологического автоматизированного проектирования (САПР-КП, САПР-ТП) или CAE/CAD/CAM управления,

-программные средства данными об изделии,

-СУБД (PDM),

-автоматизированная система планирования и управления производством (MRP/ERP),

-системы анализа поддержки и ведения баз денных (LSA),

Программированное средство управления потоками работ (WF) и т.д.

Основами для создания ЕИП являются базы данных, причем современных позиций они должны быть многопользовательскими (общими БД).

4.2.Хранилища данных

ИИС представляет собой ХРАНИЛИЩЕ ДАННЫХ, создаваемое все сведения создаваемые и используемые всеми подразделениями предприятия – участниками жизненного цикла в процессе их производственной деятельности.

16

Они имеют сложную структуру и связи и должны включать в свой состав как минимальные две основные базы:

-общую базу данных изделия (ОБДИ),

-ОБДП – общая база данных предприятия.

С ОБДИ связаны процессы на всех стадиях жизненного цикла.

ОБДП информационно связана с экономической и организационно-технологической подготовкой производства и собственно производством.

4.3.Банки данных (БнД)

БнД являются современной формой организации, хранения и доступа к информации.

БнД – это система специальным образом организованных данных (БД), программных, технологических, языковых, организационных и методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Поскольку услугой БнД пользуются большое число пользователей, поэтому в БнД предусматривается специальное средство приведение всех запросов к единой терминологии – или словарь данных.

БнД должен удовлетворять актуальным потребностям внешних пользователей, обеспечивать возможность хранения и модификации больших объемов многоаспектной информации:

-обеспечить выявленным и вновь возникшим потребностям внешних пользователей,

-обеспечить заданный уровень достоверности, хранимой информации и ее непротиворечивость,

-обеспечить доступ к данным только пользователям с соответствующими полномочиями,

-обеспечить возможность поиска информации по производственной группе признаков,

-удовлетворять заданным требованиям по производительности при обработке запросов,

-обеспечить выдачу информации пользователя в различной форме, обслуживание (одновременное) большого числа внешних пользователей и т.п.

БнД включает две основные компоненты:

-базу данных – является датологическим представлением информаций модели предметной области,

-СУБД – с помощью которой реализуются центральные управления данными, хранимыми в базе, доступ к ним и поддержание их в состоянии соответствующему состоянию предметной области.

Структура банка данных.

Банк данных

Ядром БнД является БД, в которых включаются не только собственно хранимые данные о предметной области, но и описание самих данных и баз.

Описания БД относятся к метаинформации, то есть информации об информации. Центральные хранилища метаинформации называются словарем данных, при использовании средств автоматического проектирования информационной системы словарь становится ядром всей системы.

4.4.Базы данных

Базы данных – поименованная совокупность структурных и взаимосвязанных данных и объектов, относящиеся к определенной предметной области.

Под структурным понимается введение соглашений о способах представления данных.

Основные требования к организации БД:

1.БД есть основа для будущего наращивания прикладных программ: должна обеспечиваться возможность разработки приложений легче, дешевле, быстрее.

2.Многократное использование данных: пользователей, которые поразному понимают данные, могут их и по разному использовать:

1)простота – пользователи могут понять какие данные имеются в их расположении,

2)легкость,

3)гибкость использования,

4)быстрота обработки,

5)простота внесения решений,

6)производительность,

7)секретность,

8)защита от искажения и уничтожения.

4.5.Классификация БД

По технологии обработки данных БД подразделяются на централизованные и распределённые.

Централизованные БД - хранятся в памяти одной вычислительной системы; Распределённые БД состоят из нескольких возможно даже пересекающихся или дублирующихся частей, хранимых на различных ЭВМ сети. Работа с такой БД осуществляется с помощью систем

18

управления распределенной БД (СУРБД). По способу доступа к данным подразделяются на БД с локальным доступом и БД с удаленным (или сетевым) доступом. Системы централизованных БД сетевым доступом предполагают архитектуру:

-файл-сервер

-клиент-сервер

Архитектура файл-сервер предполагает выделение одной из машин, если в качестве центральной, где хранится централизованная БД, все другие рабочие будут выполнять функции с помощью которых поддерживается доступ к централизованной БД.

Архитектура клиент-сервер - подразумевается, что кроме хранения централизованной БД машина-сервер БД обеспечивает выполнение основного объёма обрабатываемых данных, которые по запросу выдаются клиентам.

4.6.Модели данных

Ядром любой БД является модель данных, представляющая собой множество структур данных ограниченной целостности и операций манипулирования данными.

Наиболее распространенными являются модули:

А) иерархическая – представляет собой совокупность элементов, связанных между собой по определённым правилам, образуют ориентированный график

В каждой записи существует только один путь от корневой записи.

Б) Сетевая модель – при тех же основных понятиях, что и иерархическая. Каждый элемент может быть связан с любым другим.

в) Реляционная модель характеризуется простотой и удобством структуры данных удобной для пользователя, интерфейсом, табличным представлением данных и возможностью использования аппарата алгебры и реляционного исчисления для обработки данных. Реляционная модель ориентирована на организацию данных виде двумерных таблиц.

19

4.7.Системы управления БД (СУБД)

СУБД – программные системы, предназначенные для создания на ЭВМ общей БД, используемой для решения множества задач. По степени универсальности различают СУБД – общего назначения – не ориентированы на конкретную предметную область или информационные потребность определенной группы пользователей: они настраиваются на работу с конкретной БД.

Специализированная СУБД – создается в редких случаях при невозможности или нецелесообразности применения СУБД общего назначения.

Современные СУБД: Lotus Approach, MS Access, Borland, dBase, Borland Paradox, MS Visual Fox Pro, Oracle и др.

Быстрая разработка приложений или RAD-технологий всё чаще на ряду с классическими СУБД предлагает использовать языки программирования: Visual Basic X.X., Visual C++, которые по скорости работы даже превосходят классические СУБДы.

Необходимым условием разработки и применения СУБД являются средства обеспечения безопасности данных, включающие:

Самым высоким уровнем безопасности отвечает СУБД dBase-IV и выше. И достаточно хорошими характеристиками СУБД Access.

4.8.Операционные системы

ОС – комплекс программ, организующих вычислительный процесс в вычислительной системе.

ОС выполняет 2 группы функций:

1.Предоставление пользователю вместо реальной аппаратуры компьютера некоторые расширенные машины, с которыми удобно работать и которыми легче программировать.

2.Повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления ресурсами в соответствии с некоторыми критериями. Ресурсы разделяются на первичные (аппаратные) и вторичные (логические, программные, информационные).

Классификация ОС.

Построенная на основе общих классификационных признаков

1.По количеству одновременно существующих программных процессов – однопрограммные и мультипрограммные (имеется ещё мультизадачный режим, отличающийся возможностью одновременного использования к разделяемым ресурсам)

2.По количеству пользователей, осуществляющих доступ к вычислительной системе: - однопользовательская и – многопользовательская (каждая из которых работает не за собственным терминалом, а вычисления производятся на одном компьютере).

3.По назначению: – универсальные и специализированные.

4.По способу загрузки: загружаемые ОС и постоянно находящиеся в памяти вычислительной системы (работают в специализированных устройствах).

5.Системы разделения и реального времени.

20