Лекция №1
Проектирование - процесс создания описания необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта на основе его первичного описания.
Проектирование разделяют на:
• неавтоматизированное
• автоматизированное
• автоматическое
Автоматизированное проектирование - проектирование, при котором подразумевается диалог человек-компьютер в процессе создания описания объекта.
Автоматическое проектирование - проектирование ЭВМ без участия человека.
CAПP/CAD Система Автоматизированного Проектирования
АСТПП/CAM Автоматизированная система Технологической Подготовки Производства
САИТ/САК Система Автоматизации Инженерного Труда
CAD Computer Automation Design
CАМ Computer Automation Manufacturing
CAE Computer Automation Engineering
В CAПP выделяют две основные задачи:
1. Задача анализа.
Связана с определением функций объектов или системы по заданному описанию и оценкой возможных проектных решений.
2. Задача синтеза.
Связана с созданием самого объекта и проектной документации.
Синтез бывает:
• Структурным.
Цель получение структурной схемы объекта, формирование сведений о составе элементов и способов их соединения между собой.
• Параметрическим.
Цель определение численных значений элементов или систем.
Синтез называют оптимизацией, если определяются наилучшие в заданном смысле структуры (структурная оптимизация) или параметры (параметрическая оптимизация).
Проведение оптимизации требует задания спектра критериев оптимизации. Если критерий один, то это скалярная оптимизация, если параметров несколько, то векторная.
Критерии оптимизации:
• частные
• аддитивные
• мультипликативные
• минимаксные
Для проведения задачи анализа применяют:
• специальные языки моделирования (например VHDL) имитационное моделирование. Используется для анализа объекта в динамике.
• Для анализа объекта в статике применяют математическое моделирование и различные нейросетевые модели и методы искусственного интеллекта (экпертные системы и системы поддержки принятия решений).
Системы поддержки принятия решений (СППР) могут включать в себя все вышеперечисленные средства.
Виды обеспечения САПР
Математическое обеспечение (МО) - совокупность математических методов моделей и алгоритмов проектирования, представленный в заданной форме.
Техническое обеспечение (ТО) - совокупность связанных и взаимодействующих технических средств, средств вычислительной техники.
Программное обеспечение (ПО) - совокупность машинных программ, необходимых для осуществления процесса проектирования, включая системное и прикладное ПО.
Информационное обеспечение (ИО) - совокупность языков проектирования. Включает термины, определения, правила формализации естественного языка, методы сжатия и развертывания текстов.
Методичсскос обеспечение (МТО) - совокупность документов, устанавливающих состав, правила отбора и эксплуатации средств обеспечения системы.
Организационное обеспечение (ОО) - совокупность документов, определяющих состав проектной организации, связь между подразделениями, а также форму представления результатов проектирования и порядок рассмотрения проектных документов.
Классификация САПР
САПР классифицируют по:
1. Разновидности и сложности объектов проектирования:
• CAПP низко сложных объектов (количество составных частей до 100)
• САПР средне сложных объектов (количество составных частей 100 - 10000)
• САПР высоко сложных объектов (количество составных частей 10000 и выше)
2. Уровню автоматизации:
• низко автоматизированные (до 12% проектных процедур автоматизировапно)
• средне автоматизированные (25 50% проектных процедур автоматизировапно)
• высоко автоматизированные (50 75% проектных процедур автоматизировапно)
3. Уровню комплексности:
• одноэтапные (выполняют один этап проектирования)
• многоэтапные (выполняют несколько этапов проектирования)
• комплексные (выполняют весь цикл проектирования объекта)
4. Характеру, числу выпускаемых проектных документов (в расчете на один год работы
системы и на единицу измерения формат А4):
• САПР ниткой производительности (100 10000 проектных документов)
• САПP средней производительности (10000 100000 проектных документов)
• САПР высокой производительности (100000 и больше проектных документов)
По ГОСТу проектная информация должна быть на твердом носителе (бумаге) и магнитном носителе (дискеты не рекомендуются)
5. Числу уровней технического обеспечения:
• Одноуровневые. Строятся на основы ЭВМ среднего или высокого класса со штатным периферийным оборудованием. Сейчас все больше производителей выпускают версии для ПЭВМ.
• Двухуровневые. Строятся на основе ЭВМ среднего или высокого класса, которые в качестве интеллектуальных терминалов используют ПЭВМ.
• Комплексные. Строятся на основе ЭВМ среднего или высокого класса, которые объединяются в сеть и каждая из этих ЭВМ имеет свою сеть ПЭВМ.
Лекция №2
Организация САПР
Составными структурными частями САПР являются системы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные.
Подсистемой САПР называют выделенную по некоторым признакам часть САПР позволяющую получать законченные проектные системы.
САПР разделяют на проектирующие подсистемы и обслуживающие.
К проектирующим подсистемам относят:
• Подсистему функционально-логического проектирования. На выходе этой системы мы получаем функциональную схему, затем логическую схему и на выходе принципиальную электрическую схему.
• Подсистему конструкторского (технического) проектирования. На выходе этой системы получаем конструкцию устройства и конструкторскую документацию, включая схему расположения элементов на поверхности модуля и топологию печатных соединений межу элементами.
• Подсистемы технической подготовки производства. На выходе этой системы получаем маршрутную карту производственного (технологического) процесса и программы для управления станками с числовым программным управлением.
К обслуживающим подсистемам относят:
• Системы информационного поиска
• Системы документирования
• Системы графического отображения объектов проектирования
В состав как проектирующих, так и обслуживающих системы современных САПР могут входить:
• Экспертные системы - это системы, в основе которых лежит база знаний, представленная либо в виде системы продукции, либо в виде фреймов (в виде семантических сетей). Экспертные системы позволяют формализовать знания эксперта в определенной предметной области с целью принятия рациональных проектных решений.
• Системы принятия решений. Эти системы позволяющие проводить выбор эффективных проектных решений в условиях определенности и неопределенности исходной информации на основе формальных методов и процедур принятия решений. Для оценки проектных решений могут также применяться нейросетевые технологии.
• Системы поддержки принятия решений. Наряду с вышеперечисленными методами могут применяться различные методы информационной поддержки и аналитической обработки представленной информации для принятия более правильного решения пользователем.
Принципы создания САПР
1. Принцип включения. Обеспечивает разработку систем на основе требований, позволяющих включать эти системы в САПР более высокого уровня.
2. Принцип системного единства. При создании, функционировании и развитии САПР, связь между подсистемами должна обеспечивать целостность всей системы.
3. Принцип развития. САПР должна создаваться и функционировать с учетом появления, совершенствования и обновления ее подсистем и компонентов.
4. Принцип комплексности. Обеспечивает связность процессов проектирования элементов и объекта в целом на всех уровнях проектирования, позволяя согласовать и контролировать характеристики элементов и объекта в целом.
5. Принцип информационного единства. Состоит в использовании в подсистемах, компонентах и средствах обеспечения САПР единых условных обозначений, терминов, символов, проблемно-ориентированных языков и способов представления данных в соответствии с принятыми нормативными документами.
6. Принцип совместимости. Языки, символы, коды, информационные и технические характеристики, связи между подсистемами, средствами обеспечения САПР и компонентами должны обеспечивать эффективное функционирование подсистем и открытую структуру системы в целом. Открытой называют систему, в которой интерфейсы взаимодействия с внешней средой стандартизированы.
7. Принцип стандартизации. Состоит в проведении процедур унификации, типизации, стандартизации подсистем и компонентов инвариантных к проектируемым объектам и отраслевой специфики, а также установления правил с целью упорядочения деятельности по созданию и развитию САПР.
Стадии создания САПР
При создании САПР различают внешнее и внутреннее проектирование.
К внешнему проектированию относят:
• Стадию пред проектных исследований
• Разработку технического задания на проект
К внутреннему проектированию относят:
• Разработку технических предложений
• Рабочий проект
• Эскизный проект
• Технический проект
• Изготовление, отладку, исполнение и ввод системы в действие
Все вышесказанное может быть применено при создании большинства технических объектов и систем.
Системный подход к проектированию
Исследование объектов проектирования с помощью их математических моделей составляет суть системного подхода.
Выделяют следующие принципы системного подхода:
• Иерархичность. Каждая система или элемент может рассматриваться как отдельная система.