Состав и структура сапр

Состав и структура сапр

Составными структурными частями САПР являются подсистемы, в которых при помощи различных комплексов средств выполняется решение функционально законченных задач в определенной последовательности. Как мы уже определили выше, подсистемы САПР сами обладают всеми свойствами системы, т.е. обычно реализуют вполне законченные этапы или стадии проектирования или группу непосредственно связанных между собой проектных задач.

Такого типа подсистемы называют проектирующими.

Примером подсистемы может служить, например, любая программная система на персональном компьютере, осуществляющая проектирование управляющей программы, скажем, для токарных станков с ЧПУ по заданному чертежу детали, получаемому из другой проектирующей подсистемы.

Помимо проектирующих подсистем в САПР используются подсистемы, которые принято называться обслуживающими. Например, ясно, что если вы используете некоторую базу данных, и соответственно некоторую СУБД, то система управления базами данных сама по себе ничего не проектирует, а лишь управляет процессом хранения, накопления, модификации и поиска данных, необходимых вам для проектирования.

Каждая подсистема строится на основе различных, но взаимосвязанных средств автоматизации. Эти средства можно условно разбить, опять же, на семь типов, которые называются видами обеспечения САПР, а именно:

1) математическое обеспечение ;

2) программное обеспечение ;

3) информационное обеспечение ;

4) техническое обеспечение ;

5) лингвистическое обеспечение ;

6) методическое обеспечение ;

7) организационное обеспечение ;

Основу математического обеспечения составляют алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР. Элементы математического обеспечения в САПР чрезвычайно разнообразны. Они зависят, конечно, от особенностей объекта проектирования, и могут быть как в достаточной мере инвариантными, так и весьма специфическими. Скажем, все системы, проектирующие трехмерные объекты, должны использовать методы построения и описания такого рода объектов, т.е. математический аппарат вычислительной геометрии, который в известной мере можно считать инвариантным. При решении оптимизационных задач используются различные методы поиска экстремумов, многие из которых применяются только в конкретной предметной области.

Программное обеспечение подразделяют на общесистемное и специальное. Разделение вполне понятное и особых комментариев не требует. Ясно, что операционные системы относятся к первому виду ПО, а , скажем, программное обеспечение для прогнозирования погоды в Екатеринбурге- к очень специальному.

В общесистемном программном обеспечение выделяют, в свою очередь, такой компонент как базовоепрограммное обеспечение, т.е. такое, которое не является объектом разработки при создании программного обеспечения, например, какая-либо СУБД.

Информационное обеспечение представляет собой совокупность данных, размещенных на различных носителях информации, которые используются для проектирования. Это могут быть различные справочники, таблицы, промежуточные проектные решения, параметры проектируемого изделия и т.п., в общем, все, что угодно. Иногда совокупность такого рода данных называют еще информационным фондом. Формы организации информационного обеспечения в компьютере могут быть различны, например: файлы или библиотеки. Библиотечная форма организации данных широко применяется в отечественных ЭВМ типа ЕС или СМ. Наиболее естественным и распространенным способом ведения информационного фонда в настоящее время является формирование баз данных, доступ к которым осуществляется различными системами управления базами данных.

Остановимся более подробно на проблемах выбора технических средств САПР.

Как мы уже отмечали ранее, к техническим средствам САПР относятся не только компьютеры, но и различные технические устройства, приборы, периферийные средства, которые необходимы для обеспечения процесса проектирования. К периферийным техническим средствам относятся, в частности, графопостроители и перфораторы (устройства вывода информации на перфоленту). Причем, если для функционирования наиболее распространенных графопостроителей, как правило, в базовом программном обеспечении САПР имеются необходимые программные средства (драйверы), то для стыковки, скажем, IBM-совместимых персональных компьютеров и широко распространенных на предприятиях перфораторов типа ПЛ150М необходимы уже дополнительные технические устройства (адаптеры).

Остановимся несколько подробнее на компьютерах, применяемых в САПР.

Очевидно, что подавляющая часть компьютеров, используемых в настоящее время в нашей стране для автоматизации проектирования(впрочем, и не только для этих целей) представляют собой IBM-совместимые персональные компьютеры. Надо отметить, что термин “IBM-совместимые” сейчас используется реже, больше говорят о “платформах”, аппаратной или программной. Для персональных компьютеров аппаратная платформа определяется типом процессора (часто говорят: “интелловская“ платформа), а программная — типом операционной системы (MS DOS или MS WINDOWS). Впрочем, терминология здесь очень не устоявшаяся. И не всегда люди, использующие один термин, имеют ввиду одно и то же. Характерным примером является термин “рабочая станция”. Если вы говорите со специалистом по сетевым технологиям, то под рабочей станцией он обычно понимает персональный компьютер, выполняющий функции “клиента” в технологии “клиент-сервер”. Вместе с тем, этот термин уже довольно давно используется для обозначения вполне определенного класса компьютеров, выпускаемых ,как правило, на основе так называемых RISC — процессоров рядом известных западных производителей. Именно этот класс компьютеров в отличие от персональных чаще всего применяется для решения задач автоматизации проектирования на крупных и средних предприятиях большинства развитых стран Запада. Рабочие станции, в частности, производят такие знаменитые компьютерные фирмы как HEWLETT PACKARD(HP), IBM, SILICON GRAPHICS(SGI), SUN Microsystem, DIGITAL(DEC) и ряд других. Как правило, рабочие станции работают на программной платформе UNIX, хотя большинство фирм-производителей предлагают и собственные специфические операционные системы. Нужно отметить, что версии OC UNIX для разных типов рабочих станций также имеют свою специфику.

Читайте также:  Как сделать большое отверстие в металле

Можно выделить две основные особенности рабочих станций как типа компьютеров:

— высокая производительность (наряду с другими техническими характеристиками) и использование RISC-процессоров;

— повышенные возможности для решения задач машинной графики.

Эти особенности и определили привлекательность рабочих станций для САПР-овских систем, в которых решение сложных геометрических и графических задач занимает важное место. Существенная часть такого рода задач решается рабочими станциями на аппаратном уровне с помощью специализированных процессоров, что, как раз, и обеспечивает высокую эффективность и производительность станций в сравнении с “персоналками”. Но, как говорится, “за все надо платить”. В данном случае платить приходится непосредственно деньгами и очень немалыми. Стоимость рабочих станций может достигать, естественно, в зависимости от конфигурации, нескольких десятков тысяч долларов. Именно поэтому в нашей стране предпочитают использовать для задач САПР дешевые персональные компьютеры “желтой” сборки. Справедливости ради надо отметить, что разница в возможностях рабочих станций и самых мощных персональных компьютеров в последнее время существенно уменьшилась, хотя по-прежнему есть. Так подсистемы конструкторского проектирования сложных сборочных чертежей для авиастроения и автомобилестроения эффективно работают только на рабочих станциях.

В заключении разговора о компьютерах приведу несколько наиболее покупаемых в России модификацийрабочих станций:

— Sun SPARC Solaris, Sun SPARC SunOS;

О лингвистическом обеспечении САПР. Основу лингвистического обеспечения САПР составляют, так называемые, проблемно-ориентированные языки, предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования. Собственно говоря, это и не языки вовсе, а комплексы программных средств, в качестве входных данных использующие языковые конструкции. В качестве “классического” примера можно привести язык СТЕП-Ш, разработанный преподавателем кафедры “Прикладная геометрия и автоматизация проектирования” УГТУ-УПИ Николаем Евгеньевичем Возмищевым под научным руководством проф. Р.А.Вайсбурда. Это ориентированный на конечного пользователя-непрограммиста технологический язык для описания информации о процессе и условиях проектирования в горячештамповочном производстве, а также методах решения проектных задач.

Разумеется, что в состав лингвистического обеспечения САПР входят и универсальные алгоритмические языки высокого уровня и различного типа “макроязыки”, расширяющие языковые средства больших программных систем и т.д.

Как уже отмечалось выше, стандарты по САПР выделяют еще 2 типа обеспечения САПР: методическое и организационное. Выделение это, на наш взгляд, достаточно искусственное, но “стандарт есть стандарт”. Под методическим обеспечением понимается набор документов, регламентирующих эксплуатацию САПР. Причем документы, касающиеся разработки САПР, сюда не входят. Т.е. методическое обеспечение — это, в общем смысле, просто набор инструктивных положений, касающихся эксплуатации САПР.

Организационное обеспечение также представляет собой комплекс регламентирующих документов, но уже касающихся организационной структуры подразделений, эксплуатирующих САПР, а также взаимодействия этих подразделений с САПР и между собой. В набор организационных документов входят обычно приказы, штатные расписания, квалификационные требования и т.д.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Как и любая сложная система, САПР состоит из подсистем. Различают подсистемы проектирующие и обслуживающие.[2]

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. В зависимости от отношения к объекту проектирования, делятся на (Рис. 2):

Объектные (объектно-ориентированные) — выполняющие проектные процедуры и операции, непосредственно связанные с конкретным типом объектов проектирования. автоматизация программный проектирование

Инвариантные (объектно-независимые) — выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, имеющие смысл для многих типов объектов проектирования

Рис. 2 Схема проектирующей подсистемы САПР

С помощью объектных подсистем осуществляется проектирование объекта (класса объектов) на определённой стадии. В соответствии с изложенной схемой проектирования можно выделить следующие основные объектные подсистемы САПР ЭМУС:

  • — моделирования и анализа (например, электродвигателей);
  • — конструирования;
  • — поиска проектных решений;
  • — технологической подготовки производства.

Примеры дополнительных объектных подсистем САПР ЭМУС:

  • — тепловых и деформационных расчётов;
  • — вероятностного анализа и синтеза допусков на параметры объекта;
  • — выпуска проектной документации.

Перечисленные подсистемы строятся с учётом круга специальных задач, которые надо решать при проектировании именно данного класса объектов. При этом имеются взаимосвязи между этапами проектирования и объектными подсистемами, с помощью которых решаются проектные задачи на этапах.

Инвариантные подсистемы напротив осуществляют функции управления и обработки информации, не зависящие от особенностей проектируемого объекта. Основные инвариантные подсистемы САПР:

  • — управления проектированием;
  • — организации диалога или диалоговых процедур;
  • — оптимизации или информационно-поисковых процедур;
  • — компьютерной графики или ввода, обработки и вывода графической информации.

Инвариантные подсистемы следует рассматривать как развитие возможностей универсальных ЭВМ в необходимых для решения проектных задач направлениях. Объектные и инвариантные подсистемы САПР тесно взаимосвязаны. При этом инвариантные подсистемы являются как бы фундаментом, на котором строятся объектные подсистемы. Например, если в решении проектных задач требуется обеспечить действия с графической информацией, интерактивное взаимодействие проектировщика с ЭВМ или осуществлять поиск в значительном по объёму массиве информации, то в состав объектных подсистем включаются соответствующие инвариантные средства.

Читайте также:  Как открыть модем билайн

Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР.

Рис. 3 Схема обслуживающей подсистемы САПР

Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными (PDM — Product Data Management), управления процессом проектирования (DesPM — Design Process Management), пользовательского интерфейса для связи разработчиков с ЭВМ, CASE (Computer Aided Software Engineering) для разработки и сопровождения программного обеспечения САПР, обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР (Рис. 3).

Структурирование САПР по различным аспектам обусловливает появление видов обеспечения САПР. Принято выделять семь видов обеспечения САПР:

  • * техническое (ТО), включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);
  • * математическое (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования;
  • * программное, представляемое компьютерными программами САПР;
  • * информационное, состоящее из базы данных, СУБД, а также включающее другие данные, используемые при проектировании; отметим, что вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, а база данных вместе с СУБД носит название банка данных;
  • * лингвистическое, выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;
  • * методическое, включающее различные методики проектирования, иногда к нему относят также математическое обеспечение;
  • * организационное, (представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, регламентирующими работу проектного предприятия.[3]

Теперь кратко разберёмся с назначением каждого компонента средств САПР.

Математическое обеспечение САПР. Основа — это алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР. Среди разнообразных элементов математического обеспечения имеются инвариантные элементы-принципы построения функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиски экстремума. Разработка математического обеспечения является самым сложным этапом создания САПР, от которого в наибольшей степени зависят производительность и эффективность функционирования САПР в целом.

Программное обеспечение САПР. Программное обеспечение САПР представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. Программное обеспечение делиться на общесистемное и специальное (прикладное) ПО. Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т. е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, о представлено различными операционными системами. В специальном ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур.

Информационное обеспечение САПР. Основу составляют данные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений.

Техническое обеспечение САПР. Это создание и использование ЭВМ, графопостроителей, оргтехники и всевозможных технических устройств, облегчающих процесс автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение САПР. Основу составляют специальные языковые средства (языки проектирования), предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения — языки общения человека с ЭВМ.

Методическое обеспечение САПР. Под методическим обеспечением САПР понимают входящие в её состав документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации. Причем документы, относящиеся к процессу создания САПР, не входят в состав методического обеспечения. Так в основном документы методического обеспечения носят инструктивный характер, и их разработка является процессом творческим.

Организационное обеспечение САПР. Этот пункт предписывает комплектование подразделений САПР профессионально грамотными специалистами, имеющими навыки и знания для работы с перечисленными выше компонентами САПР. От их работы будет зависеть эффективность и качество работы всего комплекса САПР (может даже всего производства).[4]

Тема 2: Основы автоматизированного проектирования электронных средств

ЛЕКЦИЯ 2

1. Основные понятия, состав и структура САПР.

2. Виды обеспечения САПР.

3. Классификация САПР.

4. Основные процедуры автоматизированного проектирования ЭС.

1. Норенков И.П. Автоматизированное проектирование: Учеб. пособие. – М.: Информатика в техническом университете, 2000.

2. Казённов Г. Г. Основы проектирования интегральных схем и систем. – М: БИНОМ. Лаборатория знаний,2005.

Технический прогресс в области создания ЭС осуществляется в направлении эволюционного развития и смены поколений этих изделий, период эксплуатации которых ограничен временем их морального старения.

Моральное старение ЭС происходит:

— в результате создания изделия с лучшими характеристиками, удовлетворяющими возросшим требованиям потребителя;

— в результате создания изделия со схожими характеристиками, но с более низкой стоимостью.

Проектирование ЭС — сложный, занимающий много времени и дорогостоящий процесс. Сроки разработки сложных ЭС могут превышать период, конкурентоспособности проектируемых изделий, а затраты на проектирование могут не окупиться к моменту морального устаревания этих ЭС.

Поэтому проектирование ЭС должно осуществляться в кратчайшие сроки с наименьшими затратами.

Одним из путей достижения этих целей является развития методологии и технологии проектирования ЭС с применением математических методов и средств вычислительной техники, комплексной автоматизации проектных работ, что позволяет заменить макетирование и натурное моделирование математическим моделированием с использованием методов оптимизации проектных решений. Главным средством автоматизации проектирования являются ЭВМ и вычислительные комплексы.

Читайте также:  Не удаляется вирус с андроида

Автоматизированное проектирование – это научно-техническое направление, которое заключается в применении сочетания достижений математики, теории проектирования и средств вычислительной техники к задачам проектирования реальных объектов.

К настоящему времени автоматизация процесса проектирования осуществляется, начиная с уровня представления требований к системе и заканчивая уровнем физического представления.

В теории автоматизированного проектирования применительно к ЭС оформилось пять функциональных уровней проектирования, образующих следующую иерархию:

— первый уровень – уровень автоматизированного структурного проектирования (АСтП);

— второй уровень – уровень автоматизированного функционально-логического проектирования (АФЛП);

— третий уровень – уровень автоматизированного схемотехнического проектирования (АСхП);

— четвертый уровень – уровень автоматизированного компонентного проектирования (АКП);

— пятый уровень – уровень автоматизированного конструкторско-технологического проектирования (АКТП).

Эти уровни различаются, прежде всего, сущностью решаемых задач и различием математических аппаратов.

Так на уровне АСтП занимаются системотехническим проектированием, при этом широко применяются теория игр, теория массового обслуживания, статистическое моделирование.

В АФЛП занимаются разработкой на функционально-логическом уровне ЭС различной функциональной сложности, при этом широко используются спектральный анализ, теория цифровых автоматов, логическая математика и методы моделирования и преобразования сигналов.

В АСхП разрабатывают сложные электронные устройства и узлы, для чего широко используют теорию электрических цепей.

В АКП разрабатываются новые пассивные и активные компоненты, в том числе устройства с использованием новых физических принципов. Для этого широко применяются методы математической физики и физики твердого тела.

В АКТП занимаются разработкой конструкции и технологии изготовления изделия, а также оформлением конструкторско-технологической документации; здесь используются математические аппараты теории принятия решений, ориентированных графов и геометрического моделирования.

Интеграция организационных и технических средств, с целью выполнения автоматизированного проектирования на всех или отдельных уровнях и стадиях создания изделий и их составных частей, осуществляется в рамках системы автоматизированного проектирования (САПР) проектной или научно-производственной организации.

САПР — организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП).

Взаимодействие подразделений проектной организации с комплексом средств автоматизации проектирования регламентируется организационным обеспечением.

При создании САПР и их составных частей руководствуются следующими основными принципами:

Принцип системного единства обеспечивает целостность системы и системную связность проектирования отдельных элементов и всего объекта в целом.

Принцип совместимости обеспечивает совместное функционирование составных частей САПР и сохраняет открытую систему в целом.

Принцип типизации заключается в ориентации на преимущественное создание и использование типовых элементов САПР.

Принцип развития обеспечивает обновление и совершенствование составных частей САПР, а также взаимодействие с автоматизированными системами различного функционального назначения.

Составными структурными частями САПР являются подсистемы, в которых при помощи специализированных комплексов средств решается функционально законченная последовательность задач автоматизированного проектирования.

По назначению подсистемы разделяют на проектирующие и обслуживающие.

Примеры проектирующих подсистем:

— подсистема эскизного проектирования;

— подсистема проектирования источников электропитания;

— подсистема проектирования несущих конструкций;

— подсистема проектирования технологических процессов механической обработки.

Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и обеспечивают поддержку функционирования проектирующих подсистем.

Примеры обслуживающих подсистем:

— подсистема вывода данных на твёрдые (бумажные) носители;

— подсистема управления потоком заданий;

— подсистема управления техническим документооборотом;

— подсистема управления применением ЭЦП;

— подсистема управления базами данных;

— подсистема разработки и сопровождения программного обеспечения САПР (CASE – Computer Aided Software Engineering);

— обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий и методов, реализованных в САПР..

Структурная схема системы автоматизированного проектирования представлена на рисунке 1.

Рис.1. Структурная схема САПР

Формирование и использование моделей объекта проектирования осуществляется КСАП системы или подсистемы проектирования.

Структурными частями КСАП в процессе его функционирования являются программно-методические (ПМК) и программно-технические (ПТК) комплексы, а также компоненты организационного обеспечения.

Программно-технические комплексы средств могут объединять свои вычислительные и информационные ресурсы, образуя локальные вычислительные сети подсистем или системы в целом.

Структурными частями программно-технических комплексов являются компоненты, которые выполняют заданную функцию и представляют наименьший (неделимый) элемент САПР (например: программа, и т. д.).

Различают компоненты следующих видов обеспечения:

Взаимодействие пользователей с программно-техническими компонентами комплекса средств автоматизации регламентируется компонентом организационного обеспечения.

Следует отметить, что процесс автоматизации проектирования прошел несколько этапов, прежде чем от решения частных задач проектирования разработчики ЭС получили возможность перейти к системному (или сквозному) проектированию в среде САПР.

Основные принципиальные отличия САПР от методов частичной (лоскутной) автоматизации, решающих только отдельные задачи:

— возможность комплексного решения общей задачи проектирования, от моделирования сложной системы, до решения задачи размещения компонентов и трассировки печатной монтажной платы;

— реализация интерактивного режима проектирования, при котором осуществляется непрерывный процесс диалога “человек – ЭВ машина ”;

— возможность имитационного моделирования электронных систем и комплексов в условиях работы, приближённых к реальным;

— значительное усложнение программного и информационного обеспечения, а также технических средств систем автоматизированного проектирования (САПР).

| следующая лекция ==>
Кето-енольная таутомерия | Основные компоненты программного обеспечения САПР

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 994 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Ссылка на основную публикацию
Сколько рублей получают ютуберы
Видеохостинг YouTube — не только развлекательная площадка, но и хороший источник дохода. Тысячи пользователей выкладывают ролики, пытаясь привлечь внимание аудитории....
Самый дорогой самсунг 2018
Samsung / Самсунг - южнокорейская компания, ведущий производитель смартфонов в мире. В первом квартале 2018 года доля Самсунг на мировом...
Самый лучший smart tv
Ежегодные обновления телевизионных технологий делают телевизоры уже больше, чем обычным экраном для демонстрации каналов. Растет популярность функции Smart TV, которая...
Сколько света мотает компьютер
Выбирая комплектующие для персонального компьютера (ПК) обычно обращают внимание на производительность и объем памяти, порой забывая о том, сколько же...
Adblock detector