1. Основні особливості САПР.
Проектування – процес створення опису необхідного для побудови в заданих умовах ще не існуючого об’єкту на основі первинного опису даного об’єкту. Процес створення опису нового об’єкту може виконуватись різними способами:
якщо весь процес проектування здійснюється людиною, то проектування називається ручним або неавтоматизованим.
проектування, при якому виконуються взаємодія людини і технічних засобів і таке проектування називається автоматизованим.
проектування, при якому всі перетворення описів об’єкту і алгоритми його функціонування здійснюється без участі людини. Дане проектування називається автоматичне.
Первинний опис об’єкту, який представляється в заданій формі називають завдання на проектування. В завданні повинні бути дані про призначення об’єкту, його параметри, способи функціонування, реалізації і виготовлення.
Особливості САПP
Мета автоматизації проектування – це підвищення якості, зниження матеріальних витрат, скорочення термінів проектування і зменшення кількості інженерно технічних працівників, які зайняті в проектуванні.
Основні особливості САПР:
САПР являється людино-машинною системою. Всі створені і створювані за допомогою САПР системи проектування являються автоматизованими.
САПР являється ієрархічною системою. САПР реалізує комплексний підхід до автоматизації всіх рівнів проектування. Ієрархія рівнів проектування відображається в структурі спеціалізованого програмного забезпечення у вигляді ієрархії підсистем.
САПР являється сукупністю інформаційно-погоджувальних підсистем. Інформаційно-погодженість означає, що всі чи більшість послідовних задач у проектування супроводжуються інформаційно-погоджувальними програмами. Дві програми являються інформаційно-погоджувальними, якщо всі ті дані, які представляють собою об’єкти обробки в 2 програмах, входять в числові масиви, які не потребують змін при переході від одної програми до іншою.
САПР являється відкритою і системою, що розвивається. САПР повинна бути системою, яка змінюється в часі.
САПР являється спеціалізованою системою з максимальним використанням уніфікованих модулів. Необхідна умова уніфікації – це пошук загальних положень у моделюванні, аналізі і синтезі різновидних технічних об’єктів.
2. Області застосування САПР
- Машиностроение – для этой отрасли ЭВМ используется для решения 2х задач – изготовление чертежей, проведение вычислений
- Автомобилестроение
Применение САПР – классификация
- 2D представление – расчет экспериментальных диаграмм и граф. представление электронных схем.
- 3D представление объектов – машиностроительное конструирование.
- Изготовление чертежей, составление программ с ЧПУ, предназначенных для сверления, точения, фрезерования.
Вариантное конструирование. Проектирование называется вариантным, когда при заданной функционально-зависимой структуре и неизменным расположении всех элементов, изменяется конфигурация и размеры самих элементов. Вар. проектирование предполагает, как необходимое условие, описание комплексных деталей. Для этого из группы геометр. похожих деталей составляется искусств. комплексная деталь, которой присуще все геометр. признаки деталей группы. Доп. определяется, на базе каких параметров и в каком диапазоне изменения этих параметров можно создавать отдельные элементы группы. Отдельные вар. группы образуются путем задания путем задания действ. всех параметров. Благодаря этому при создании варианта не требуется описание их геометр. элементов. 3D поверхности применяются для конструирования и выравнивания сопряжений, конструирования внешних форм поверхностей при проектировании кузова автомобиля, при составлении программ с ЧПУ, фрезеровании контуров и поверхностей исходных моделей и инструментов. Применение САПР для 3D описания деталей и агр., с одной стороны, служит для последующего детального конструирования и изготовления чертежей, с другой стороны, помогает конструктору произвести пространственную компоновку агрегатов, решить сложные вопросы сборки, промоделировать движение и определить истинное расстояние в пространстве.
Авиастроение: в связи со сложностью, чисто используются несколько систем для: конструирования обводов фюзеляжа, конструирования деталей и создания программ для станков, изготовления чертежей, моделирования процессов.
Благодаря применению фрезерных станков с ЧПУ стало возможным изготовление деталей легких и прочных. Получить это из традиционного конструирования на базе листовых заготовок невозможно.
Судостроение:
1. Эскизное проектирование (описание корпуса)
- оценки технических и экономических данных
- приближенное описание корпуса
- гидростатические и гидродинамические расчеты
2. Проектирование, параметризация корпуса
- Определение размеров
- Принятие конструктивных решений
- Сборочные и монтажные чертежи
- Окончательное определение формы корпуса
3. Деталировка
- Конструирование деталей и технологическая подготовка.
- Кестинг – минимум отходов раскроя
- Рабочие чертежи, информация для машин с ЧПУ, ведомость материалов и т.п.
Электротехника
Особое положение занимают изделия п/п и электронной техники. Здесь разрабатываются разнообразные простые системы, которые охватывают весь производственный процесс. Группам изделий, где проявляется нехватка отн. Приборы и уст. энергетики, приборы обр. инфы обр. связи, пром. и вспом. электроника, ширпотреб. САПР, которая осуществляет автоматический или полуавтоматический контроль электрической схемы. Особо эффективны эти системы, если проводить периодич. и непр. одни и те же операции, например, включить исполнение логических символов, и т.п., системы конструирования печатных плат, логических схем, моделирование электрических схем, проектирование структурных интегр. схем, расчет параметров интегр. схем и монтажных плат.
Строительство: Архитектура, Проектирование рабочей документации, Планировка внутренних площадей, Планировка коммуникаций
Применение САПР облегчает труд архитектора, помогая ему осуществить выборку всех промежуточных результатов. В принятии решения ему помогает наглядное представление результатов, быстрое проигрывание альтернатив. Благодаря 3D можно получить различные виды, определив плоскость сечения. 3D описание является предпосылкой для изображения внутренних помещений при рассмотрении его из разных точек.
При строительстве инт. сооружений возникает необходимость вычислений. Применение расчетного прогнозирования позволяет сократить расход конструкционной стали примерно на 35%. Для планировки сантехнического, отопительного и другого оборудования применяются как 2D так и 3D САПР.
Общий план, монтаж электротехнического оборудования, монтаж вентиляционного оборудования, текстовая информация.
3.Переваги САПР.
До появи ЕОМ випуск конкурентноздатної продукції здійснювався завдяки науковій організації процесу проектування та першокласним фахівцям. Застосування САПР дало безперечні переваги: дозволило впровадити стратегію накопичування та передавання знань і досвіду конструкторів, що забезпечує високу живучість, сприяє розв’язуванню тих практичних задач виробника, що дозволяють проводити прогресивну політику на ринку (знизити виробничі витрати та собівартість, скоротити час розробки та підвищити споживчі якості продукції).
Головною перевагою використання САПР є висока швидкість виходу продукції на ринок. Тут спрацьовує відома в економіці залежність між обсягом продажу товару та часом: виробник, який отримав через пізній вихід продукції на ринок менший прибуток, направить на розробку нового покоління продукції менше коштів, і так – до повної зупинки виробництва. Це підтверджують дослідження компанії Хьюлет-Паккард можливих втрат прибутку виробниками у конкурентній боротьбі: 33% втрат – через піврічне спізнення виходу продукції на ринок; 22% втрат – через підвищення матеріалоємності продукції на 9%; лише 3,5% втрат – через підвищення витрат на проектування на 50%.
САПР є індустріальними технологіями, що націлені на найважливіші галузі виробництва, визначаючи рівень розвитку та стратегічний потенціал нації. Без САПР неможливо виробляти сучасну техніку, що є дуже складною та вимагає надзвичайної точності виготовлення. Рівень розвитку САПР, кількість робочих місць та кількість інженерів, які професійно володіють САD-технологіями, впливають на статок кожного члена суспільства.
4.Особливості, що включає в себе проект складного проекту
Основные идеи и принципы проектирования сложных систем выражены в системном подходе. Для специалиста в области системотехники они являются очевидными и естественными, однако, их соблюдение и реализация зачастую сопряжены с определенными трудностями, обусловливаемыми особенностями проектирования. Как и большинство взрослых образованных людей, правильно использующих родной язык без привлечения правил грамматики, инженеры используют системный подход без обращения к пособиям по системному анализу. Однако интуитивный подход без применения правил системного анализа может оказаться недостаточным для решения все более усложняющихся задач инженерной деятельности.
Основной общий принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей явления или сложной системы с учетом их взаимодействия. Системный подход выявляет структуру системы ее внутренние и внешние связи.
Системы автоматизированного проектирования и управления относятся к числу наиболее сложных современных искусственных систем. Их проектирование и сопровождение невозможны без системного подхода. Поэтому идеи и положения системотехники входят составной частью в дисциплины, посвященные изучению современных автоматизированных систем и технологий их применения.
5.Функції, які може виконувати і людина, і ЕОМ для виконання проектних операцій.
Головна мета проектування об’єкта полягає у створенні технічної документації, дослідних зразків і моделей, необхідних для виготовлення об’єктів. Сучасні проектування виробу мають такі особливості:
може існувати паралельно кілька проектів
потрібно задовольняти багато вимог, які можуть бути суперечливими.
використовується велика кількість типових елементів
потрібно виконувати узгодження з іншими системами
передбачати обробку великого об’єму інформації
широке використання обчислювальної техніки
Сучасні комп’ютери в області проектування виконують наступні функції:
дослідження і управління
функції експерта
функції навчання
зберігання даних
Сучасні комп’ютери не можуть виконувати деякі функції:
постановка задача
перехід від проблеми до задачі
формалізація задачі
рішення неформалізованих задач
Є задачі, які можуть виконуватися комп’ютером, але людина має перевагу при їх виконання:
1. побудова моделі системи
2. вибір алгоритму
3. уточнення алгоритму під задачу
6.Основний принцип автоматизації.
Розрахунки – це рішення систем рівнянь.
Візуалізації – на основі опису отримують зображення об’єкту.
Автоматизоване проектування – це створення проектів людиною з широким використанням КЗ
Разработка САПР представляет собой крупную научно-техническую проблему, а ее внедрение требует значительных капиталовложений. Накопленный опыт позволяет выделить следующие основные принципы построения САПР.
1. САПР — человеко-машинная система. Все созданные и создаваемые системы проектирования с помощью ЭВМ являются автоматизированными, важную роль в них играет человек — инженер, разрабатывающий проект технического средства.
В настоящее время и по крайней мере в ближайшие годы создание систем автоматического проектирования не предвидится, и ничто не угрожает монополии человека при принятии узловых решении в процессе проектирования. Человек в САПР должен решать, во-первых, все задачи, которые не формализованы, во-вторых, задачи, решение которых человек осуществляет на основе своих эвристических способностей более эффективно, чем современная ЭВМ на основе своих вычислительных возможностей. Тесное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования — один из принципов построения и эксплуатации САПР.
2. САПР — иерархическая система, реализующая комплексный подход к автоматизации всех уровней проектирования. Иерархия уровней проектирования отражается в структуре специального программного обеспечения САПР в виде иерархии подсистем.
Следует особо подчеркнуть целесообразность обеспечения комплексного характера САПР, так как автоматизация проектирования лишь на одном из уровней оказывается значительно менее эффективной, чем полная автоматизация всех уровней. Иерархическое построение относится не только к специальному программному обеспечению, но и к техническим средствам САПР, разделяемых на центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места проектировщиков.
3. САПР — совокупность информационно-согласованных подсистем. Этот очень важный принцип должен относиться не только к связям между крупными подсистемами, но и к связям между более мелкими частями подсистем. Информационная согласованность означает, что все или большинство возможных последовательностей задач проектирования обслуживаются информационно согласованными программами. Две программы являются информационно согласованными, если все те данные, которые представляют собой объект переработки в обеих программах, входят в числовые массивы, не требующие изменений при переходе от одной программы к другой. Так, информационные связи могут проявляться в том, что результаты решения одной задачи будут исходными данными для другой задачи. Если для согласования программ требуется существенная переработка общего массива с участием человека, который добавляет недостающие параметры, вручную перекомпоновывает массив или изменяет числовые значения отдельных параметров, то программы информационно не согласованы. Ручная перекомпоновка массива ведет к существенным временным задержкам, росту числа ошибок и поэтому уменьшает спрос на услуги САПР. Информационная несогласованность превращает САПР в совокупность автономных программ, при этом из-за неучета в подсистемах многих факторов, оцениваемых в других подсистемах, снижается качество проектных решений.
4. САПР — открытая и развивающаяся система. Существует, по крайней мере, две веские причины, по которым САПР должна быть изменяющейся во времени системой. Во-первых, разработка столь сложного объекта, как САПР, занимает продолжительное время, и экономически выгодно вводить в эксплуатацию части системы по мере их готовности. Введенный в эксплуатацию базовый вариант системы в дальнейшем расширяется. Во-вторых, постоянный прогресс техники, проектируемых объектов, вычислительной техники и вычислительной математики приводит к появлению новых, более совершенных математических моделей и программ, которые должны заменять старые, менее удачные аналоги. Поэтому САПР должна быть открытой системой, т. е. обладать свойством удобства использования новых методов и средств.
5. САПР — специализированная система с максимальным использованием унифицированных модулей. Требования высокой эффективности и универсальности, как правило, противоречивы. Применительно к САПР это положение сохраняет свою силу. Высокой эффективности САПР, выражаемой прежде всего малыми временными и материальными затратами при решении проектных задач, добиваются за счет специализации систем. Очевидно, что при этом растет число различных САПР. Чтобы снизить расходы на разработку многих специализированных САПР, целесообразно строить их на основе максимального использования унифицированных составных частей. Необходимым условием унификации является поиск общих черт и положений в моделировании, анализе и синтезе разнородных технических объектов. Безусловно, может быть сформулирован и ряд других принципов, что подчеркивает многосторонность и сложность проблемы САПР.
7.Що забезпечує система автоматизованого проектування?
САПР – це організаційно-технічна система, яка складається з комплексів засобів автоматизації проектування і взаємодіє з іншими підрозділами. Така система є інструментом проектувальника і включає технічне математичне, програмне і методичне забезпечення для автоматичного проектування об’єктів.
САПР забезпечує:
поділ задачі на під задачі
виконання обчислень і вирішення окремих задач
оформлення висновків документації
сервіс, який полягає у використанні даних, що спрощують створення проекту. Він передбачає використання бібліотек моделей, бібліотек типових рішень та інші.
Крім того, САПР забезпечує моніторинг функціонування проекту та можливість його модернізації
САПР - це комплексні системи, що дозволять автоматизувати технологічні операції проектування.
Мета САПР: Автоматизувати і Із найменшими затратами ресурсів процес проектування інформаційної системи, яка створюється у відповідності до організаційної структури об`єкта і його технологічних операцій. Результатом САПР є створення технічної документації, дослідних зразків та моделей.
Функції САПР:
- автоматизація робіт
-збільшення продуктивності
-дослідження та управління (лічити, запам'ятовувати, вибирати, стежити, контролювати, координувати, керувати);
-функції експерта (виявляється в широких можливостях машини радити, підказу
-вати, попереджати, забороняти);
-функції навчання(суть її — у навчанні та його контролі);
-зберігати інформацію, запитувати, шукати, видавати, пересилати, перетворювати
(функції БнД);
-створення документації
-друкувати, копіювати, рисувати, працювати з текстом, рисунками, редагувати (функції контакту)
8.Структура системи автоматизованого проектування.
Складовими частинами САПР є підсистеми. У кожній підсистемі вирішується функціонально закінчена послідовність завдань.
Будь-яка САПР складається з проектуючих підсистем і обслуговуючих підсистем.
Проектуючі підсистеми виконують процедури і операції отримання нових даних. Вони мають об’єктну орієнтацію і реалізують певний етап проектування або групу взаємозв’язаних проектних завдань.
Обслуговуючі підсистеми мають загальносистемне застосування і служать для забезпечення функціонування проектуючих підсистем, а також для оформлення, передачі і виведення результатів проектування. Приклади: система управління базою даних, підсистеми введення – виведення даних, документування і т.д.
САПР складається з проектувальних та обслуговуючих систем. Проектувальні системи діляться на 2 групи:
проектно-залежні системи призначені для виконання задач, специфічних для даного класу об’єктів.
проектно-незалежні системи – призначені для виконання типових проектних процедур.
Обслуговуючи підсистеми призначені для обслуговування інших систем, наприклад інформаційно-пошукова система, система спостереження та інші.
Засоби автоматизації можна згрупувати з видами забезпечення:
технічне
математичне
програмне
лінгвістичне
інформаційне
методичне
організаційне
Технічне забезпечення – це сукупність взаємодіючих апаратних засобів комп’ютера, пристроїв вводу-виведення.
9.Технічне забезпечення САПР.
Технічне забезпечення САПР включає сукупність технічних засобів (ТЗ), що взаємодіють між собою і виконують автоматизоване проектування. Автоматизація проектування вимагає випуску спеціалізованих засобів САПР. Технічне забезпечення САПР є сукупністю взаємозв'язаних і взаємодіючих технічних засобів, призначених для виконання автоматизованого проектування.
До технічних засобів відносяться пристрої обчислювальної і організаційної техніки; засоби передачі даних, вимірники та інші пристрої і їх поєднання, що забезпечують певну технічну функцію відповідних підсистем САПР.
Реалізацію однорідних функцій різних підсистем САПР виконують наступні групи ТЗ: підготовка і введення даних, передача даних, програмна обробка даних, відображення і документування даних, архів проектних рішень.
Група ТЗ підготовки і введення даних призначена для автоматизації підготовки, введення, первинної обробки і редагування початкових і нормативно-довідкових даних для автоматизованого проектування. ТЗ підготовки і введення даних повинні забезпечувати кодування інформації, нанесення даних на машинні носії, введення даних в ЕОМ, візуальний контроль і редагування даних при введенні й підготовці алфавітно-цифрової і графічної інформації. Для виконання вказаних функцій застосовують пристрої підготовки даних на машинних носіях (перфоносіях, магнітних носіях, мікрофішах); пристрої введення даних з машинних носіїв (з перфоносіїв, з мікрофішей, що запам'ятовують пристрої на магнітних стрічках і дисках); пристрої введення графічної інформації (графоповторювачі або дід-жітайзери); клавіатури алфавітно-цифрові, функціональні, спеціальні, а також світлові, що реалізуються на екрані дисплея, і, фотоселекторні засоби.
Група ТЗ передачі даних служить для забезпечення дистанційного зв'язку засобів САПР по різних каналах зв'язку. Пристрої цієї групи повинні забезпечувати передачу даних між видаленими компонентами САПР по телефонних, телеграфних і спеціальних каналах зв'язку. До пристроїв даної групи відносять апаратуру передачі даних (модеми, пристрої перетворення сигналів, пристрої захисту від помилок) і апаратуру сполучення і концентрації (пристрої сполучення, адаптери дистанційного зв'язку, мультиплексори передачі даних, процесори телеобробки даних).
Група ТЗ програмної обробки даних призначена для прийому цифрових даних, їх програмної обробки, накопичення і виводу на машинні носії, пристрої відображення і в канали зв'язку. До пристроїв цієї групи відносять: ЕОМ загального призначення (мікро-ЕОМ, персональні, малі, середні, великі й надвеликі ЕОМ); спеціалізовані ЕОМ і мікропроцесори. ТЗ програмної обробки повинні забезпечувати розробку і експлуатацію програмного забезпечення САПР, зміну продуктивності шляхом заміни або нарощування ЕОМ, використання програмно-апаратних засобів обліку, зберігання і видачі поточного часу, мультипрограмний режим роботи.
Група ТЗ відображення і документування даних призначена для оперативного представлення проектних рішень і запрошуваних даних, а також для виведення проектної документації і проміжних носіїв. До ТЗ цієї групи відносяться пристрої візуального відображення інформації (алфавітно-цифрові і графічні дисплеї, панелі й табло відображення інформації, мнімосхеми); пристрої виведення інформації на папір (пристрої друку, графічні пристрої, реєструючі пристрої); пристрої виведення інформації на мікрофільми і мікрофіші; пристрої виводу на машинні носії запису (перфоносії, магнітні носії); пристрої виведення спеціального призначення (коордінатографи, фотонабірні пристрої і т. д.).
Група ТЗ архіву проектних рішень забезпечує зберігання, контроль, відновлення і розмноження даних про проектні рішення САПР, а також довідкові дані (зокрема нормативно-технічній документації). До ТЗ цієї групи відносять пристрої тиражування мікрофільмованих документів.
Контроль, відновлення і розмноження даних архіву проектних рішень, що зберігаються на магнітних носіях, виконуються групами ТЗ підготовки і введення, а також програмної обробки даних.
Сучасні технічні засоби САПР повинні відповідати наступним вимогам: забезпечувати можливість оперативної взаємодії інженерів з ЕОМ; мати достатню продуктивність і обсяг оперативної пам'яті ЕОМ для вирішення завдань всіх етапів проектування; володіти можливістю одночасної роботи з технічними засобами необхідного числа користувачів для ефективної діяльності всього колективу розробників; мати комплекс технічних засобів для розширення і модернізації системи; володіти високою надійністю; мати прийнятну вартість та ін.
Вищеперелічені вимоги найповніше можуть бути реалізовані при організації комплексів технічних засобів.
10.Математичне забезпечення САПР.
Математичне забезпечення (МЗ) – сукупність математичних методів, математичних моделей і обчислювальних алгоритмів виконання операцій і процедур проектування. Математичне забезпечення визначає закономірності переробки інформації в ході виконання проекту. Від математичного забезпечення багато в чому залежать продуктивність і ефективність функціонування САПР в цілому.
Математичне забезпечення не використовується безпосередньо в процесі проектування – складові його алгоритми є основою для розробки програмного забезпечення.
Основу математичного забезпечення САПР складає математичний апарат для моделювання, синтезу структури, одноваріантного і багатоваріантного аналізу, структурної і параметричної оптимізації. Завдяки МЗ проектувальник звільняється від виконання трудомістких обчислень. При цьому ступінь обґрунтованості проектних рішень, що базуються на математичних моделях, підвищується. Розробка математичного забезпечення є одним з найбільш складних і відповідальних етапів розробки САПР.
Математичне забезпечення можна розділити на спеціальне і інваріантне.
Спеціальне МЗ прив’язане до конкретних завдань проектування і відображає специфіку об’єкту проектування, фізичні і інформаційні особливості його функціонування. У його склад входять математичні моделі і методи проектування конкретних об’єктів.
Інваріантне МЗ складають методи і алгоритми власне автоматизованого проектування: виконання різних типових і уніфікованих проектних операцій і процедур, наприклад, призначених для багатоваріантного аналізу і параметричної оптимізації, пошуку інформації, автоматизованої графіки і ін.
Ця частина МЗ є найбільш складною для розробки, оскільки ще не розроблена єдина теоретична база: вона формується на основі математичних методів опису об’єктів проектування, математичної логіки, теорії ухвалення рішень, теорії автоматичного управління і т.д.
Вимоги до математичного забезпечення:
1 2 3 4 5 6 7