бесплано рефераты

Разделы

рефераты   Главная
рефераты   Искусство и культура
рефераты   Кибернетика
рефераты   Метрология
рефераты   Микроэкономика
рефераты   Мировая экономика МЭО
рефераты   РЦБ ценные бумаги
рефераты   САПР
рефераты   ТГП
рефераты   Теория вероятностей
рефераты   ТММ
рефераты   Автомобиль и дорога
рефераты   Компьютерные сети
рефераты   Конституционное право
      зарубежныйх стран
рефераты   Конституционное право
      России
рефераты   Краткое содержание
      произведений
рефераты   Криминалистика и
      криминология
рефераты   Военное дело и
      гражданская оборона
рефераты   География и экономическая
      география
рефераты   Геология гидрология и
      геодезия
рефераты   Спорт и туризм
рефераты   Рефераты Физика
рефераты   Физкультура и спорт
рефераты   Философия
рефераты   Финансы
рефераты   Фотография
рефераты   Музыка
рефераты   Авиация и космонавтика
рефераты   Наука и техника
рефераты   Кулинария
рефераты   Культурология
рефераты   Краеведение и этнография
рефераты   Религия и мифология
рефераты   Медицина
рефераты   Сексология
рефераты   Информатика
      программирование
 
 
 

Учебное пособие: Системи автоматизованого проектування

Учебное пособие: Системи автоматизованого проектування

Тема : Суть інженерного проектування

План

1.Визначення та суть інженерного проектування.

2. Методологія проектування.

3. Стадії та етапи проектування. Проектні процедури та операції.

4. Блочно-ієрархічний підхід до проектування. Ієрархічні рівні та аспекти опису об’єкту проектування.

5. Східне та несхідне проектування. Зовнішнє і внутрішнє проектування.

6. Типізація проектних рішень і процедур.

7. Узагальнений алгоритм інженерного проектування.

(3 год.)

1. Визначення та суть інженерного проектування

З точки зору системного підходу, у відповідності з ГОСТ 22487 - 77, проектування- це процес складання опису, необідного для створення ще не існуючого об’єкту, шляхом  перетворення його вихідного (первинного) опису в кінцевий опис на основі виконання комплексу робіт пошукового, розрахункового і конструкторського характеру.

Таким чином, суть процесу проектування зводиться до слідуючих ос-новних моментів:

1. Проектування технічного об’єкту пов’язане із створенням, перетворенням та представленням у прийнятій формі образу цього об’єкту (числової моделі).

2. Образ об’єкту проектування або його складових частин може створюватись або в уяві людини в результаті творчого процесу, або генеруватися по деяких алгоритмах в процесі взаємодії людини та ЕОМ.


2. Методологія проектування

Методологія проектування полягає в тому, що можливість проектування складних об’єктів обумовлена використанням ряду принципів: декомпозиція і ієрархічність опису об’єктів; багатоетапність та ітераційність проектування, типізація та уніфікація проектних рішень і засобів проектування.

Принцип декомпозиції припускає структуризацію (розбивання) уяв-лень відповідного рівня опису об’єкта на складові частини з метою їх роздільного проектування з врахуванням погодження рішень, що приймаються.

Приклад :          Двигун внутрішнього згорання складається із: кривошипно-шатунного механізму; систем охолодження, живлення, запалювання тощо.

Принцип ієрархічності припускає структуризацію уявлень про об’єкти і їх складові частини за ступенем конкретизації і деталізації опису з метою послідовного нарощування складності опису об’єкту в поєднанні з декомпозицією.

Багатоетапність проектування передбачає розподілення в часі на: - стадії; -етапи; - проектні процедури та операції.

Термін проектування машини складає 5-7 років.

Основними задачами методології проектування є:

- зменшення числа ітерацій (наближень) в процесі проектування;

- зниження затрат часу та вартості розробки проектів;

- підвищенні надійності та якості проектів.


ЗАГАЛЬНА СТРУКТУРА ЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ ВИРОБУ

АСП        АСНД          САПР       АСУВ,     АССД

                                       АСУТП  

 - - - -

 

Рис.1.1.

АСП - автоматизована система планування;

АСНД - автоматизована система наукових досліджень;

АСУВ - автоматизована система управління виробництвом;

АСУТП - автоматизована система управління технологічним процесом;

АССД - автоматизована система статистичних досліджень.

 

3. Стадії та етапи проектування. Проектні процедури та операції

Стадії проектування включають в себе: проектні дослідження; технічне завдання; технічну пропозицію; ескізний проект; технічний проект; робочий проект; випробовування; впровадження виробу у виробництво.

Етап проектування - це частина процесу проектування, що включає в себе формування всіх описів об’єкту, які відносяться до одного або декількох ієрархічних рівнів, або аспектів проектування (функціонального, конструкторського або технологічного). Складовими частинами етапу проектування є проектні процедури.

Проектні процедури - це формалізована сукупність дій, в результаті виконання якої одержується проектне рішення. Проектна процедура розподіляється на проектні операції.


АСПЕКТИ ОПИСУ ОБ’ЄКТУ ПРОЕКТУВАННЯ

 


          

Розрахунок                    Моделювання           Оформлення

параметрів                      об’єкту             креслення об’єкту

 


 Обчислення                  Оформлення              Викреслювання 

параметрів                    таблиці                 типового графічного

відповідним методом                                   вигляду

Рис.1.2.

 

4. Блочно- ієрархічний підхід до проектування. Ієрархічні рівні та аспекти опису об’єкту проектування

Опис об’єкту проектування по складності повинен бути погоджений з можливостями людини до сприйняття і з можливістю оперувати цими описами в процесі проектування. Однак, виконати ці вимоги в рамках деякого єдиного опису, не розбиваючи його на частини, практично можливо лише для дуже простих об’єктів. Як правило, необхідно оструктурювати опис об’єкту, що проектується на відповідні розчленування (декомпозиції) уявлень про нього на так звані ієрархічні рівні і аспекти.

Декомпозицією  називається розчленування, розбиття опису об’єкту проектування на окремі складові частини.

Можливі два варіанти декомпозиції:

- декомпозиція по ступеню детальності опису характеристик об’єкту;- декомпозиція по характеру властивостей об’єкту, що відтворюються.

В першому випадку ми приходимо до ієрархічного опису об’єкту проектування, коли його опис розбивається на ієрархічні рівні, котрі являють собою рівні опису об’єкту, що відрізняються за ступенем детальності відображення властивостей об’єкту.

Таким чином, декомпозиція першого типу реалізує принцип ієрархічності. Ієрархічні рівні називають ще горизонтальними, або рівнями абстрагування. Сукупність описів деяких рівнів разом з постановками задач і методів

одержання цих описів називають ієрархічними рівнями проектування.

Ієрархічний опис об’єкту проектування може бути приставлений у вигляді деревовидного графа:

Блочно- ієрархічна структура уявлення про об’єкт проектування

 


                     S   Об’ЄКТ ПРОЕКТУВАННЯ

                    (Трактор, автомобіль)

 


   S1         S 2         S 3          S n


   Агрегат          Агрегат            Агрегат             Агрегат

      ДВЗ           Шассі              Кузов               Кабіна

 


       

 S1 m1                       S1 m2                     S1 mn

  

  Збірна одиниця            Збірна одиниця                 Збірна одиниця

    КШМ , ГРМ            Система охолодження            Карбюратор

 



Деталь          Деталь        Деталь         Деталь       Деталь  

       (Вал)          (Шпонка)      (Гвинт)        (Зубчасте      (Поршень)

                                           колесо)

  S1m1n1     S1m1n2        S1m1n3         S1m1n4       S1m1nk

Рис.1.4.

Функціональний аспект опису об’єкту проектування пов’язаний із відображенням основних принципів функціонування, характеру фізичних і інформаційних процесів, які протікають в об’єкті і знаходить зображення в принципових, структурних та кінематичних схемах та відповідних документах.

Приклад (в машинобудуванні):

                                         

                                       Функціональний аспект

 


 

Електричний

аспект

Механічний

аспект

Гідравлічний

 аспект

Хімічний

аспект

Рис.1.5.

Конструкторський аспект опису об’єкту проектування пов’язаний з реалізацією результатів функціонального проектування, тобто з визначенням геометричних форм об’єктів та їх взаєморозміщенням у просторі.

Технологічний аспект опису об’єкту проектування відноситься до реалізації результатів конструкторського проектування, тобто пов’язаний з описом методів і засобів виготовлення об’єктів.

Можливий більш диференційований опис об’єкту з виділенням ряду підсистем і відповідного числа аспектів.         

 

5. Східне та низхідне проектування. Зовнішнє і внутрішнє проектування

Якщо рішення задач високих ієрархічних рівнів передує рішенню задач більш низьких рівнів, то проектування називається низхідним .

При низхідному проектуванні формулювання ТЗ на розробку елементів k- го ієрархічного рівня відноситься до процедур того ж рівня.

Якщо раніше виконуються етапи, які зв’язані з нижчими ієрархічними рівнями, то проектування називається східним. На практиці поєднуються два методи проектування одночасно.

При проектуванні систем вищого ієрархічного рівня, або уніфікованих систем, розробка ТЗ є самостійним етапом проектування. Таке проектування називається зовнішнім. При зовнішньому проектуванні, разом із технічними факторами, необхідно враховувати економічні показники, прогноз вартості і терміни періодів проектування і виготовлення. На основі вивчення стану і перспектив науково-технічного прогресу група експертів формулює  початковий варіант ТЗ на систему. Оцінку можливості виконання ТЗ і рекомендації по його користуванню одержують з допомогою проектних процедур внутрішнього проектування.

Внутрішнім проектуванням називається безпосереднє проектування на любому рівні по ТЗ, розробленому на більш високому рівні.

6. Типізація проектних рішень і процедур

Проектне рішення (процедура) називається типовим, якщо воно (вона) призначене (-на) для баготоразового використання при проектуванні багатьох типів об’єктів.

А. Процедури аналізу         підрозділяються на одноваріантний та багато-варіантний аналіз.

При одноваріантному аналізі : -задано: значення зовнішніх та внутрішніх параметрів; -необідно визначити : значення вихідних параметрів об’єкту.

При багатоваріантному аналізі : проводиться дослідження властивостей об’єкта в деякій області простору внутрішніх параметрів. Такий аналіз вимагає багаторазового розв’язку систем рівнянь (багаторазового виконання одноваріантного аналізу).

Б. Процедури синтезу         підрозділяються на структурний та параметричний синтез.

Класифікація типових проектних процедур

 



 

       Аналізу                                          Синтезу

 


 

   Одноваріантний          Багатоваріантний            Параметричний

      аналіз                     аналіз                     синтез

 


      аналіз статики       аналіз чутності              вибір прин

                аналіз динаміки      статичний аналіз            ципу

                аналіз в частотній     розрахунок               функціонування

                області              залежностей               вибір технічного

                аналіз стійкості       вихідних                  рішення

                інші                параметрів                оформлення    

                                                   документації    


                                  

                          Структурний

                             синтез

 


                                                                                вибір принципів              

                                                                                функціонування

                                                                                вибір технічного рішення

                                                                                оформлення документації

Рис.1.6.

Структурний синтез має за мету визначити структуру об’єкту , тобто перелік типів елементів, що складають об’єкт і спосіб зв’язку елементів між собою в складі об’єкту.

Параметричний синтез заключається у визначенні числових значень параметрів елементів при заданих структурі і умовах працездатності на ви-хідні параметри об’єкту, тобто при параметричному синтезі необхідно знайти точку або область в просторі внутрішніх параметрів, в яких виконуються ті або інші умови (звичайно умови працездатності).

Алгоритм інженерного проектування

 

                                  Рівень К

    Формулювання ТЗ                        Коректування ТЗ


    

                 Синтез структури

                 

 

 


                Створення моделі

 

 


                Вибір вихідних зна-

      чень параметрів


                                        Модифікація

                   АНАЛІЗ                       параметрів


    

      Одержано                 Ні                Вибір

    необхідне проектне                        способу покращення

        рішення                                   проекту


             Так


  Оформлення документації


 Формулювання ТЗ на елементи

                                  Рівень К+1

Рис.1.7.


2. Тема : Системи автоматизованого проектування

План

1. Загальні відомості про системи автоматизованого проектування. Проектування і автоматизація.

2. Визначення і суть автоматизованого проектування і систем авоматизованого проектування.

3. Класифікація САПР.

4. Принципи побудови і функціонування САПР.

5. Склад і структура САПР.

6. Комплекс засобів автоматизованого проектування.

7. Узагальнений алгоритм автоматизованого проектування.

(3 години).

 

1. Загальні відомості про системи автоматизованого проектування. Проектування і автоматизація

Автоматизоване проектування - це проектування, при якому окремі перетворення описів об’єкта та алгоритму його функціонування, або алгоритму процесу, а також уявлення опису на різноманітних мовах здійснюється взаємодією людини і ЕОМ.

Система автоматизованого проектування - це комплеск засобів автоматизації проектування, взаємозв’язаних з необхідними підрозділами проектної організації або колективом спеціалістів (користувачем системи), які виконують автоматизоване проектування.

САПР призначені для виконання проектних операцій (процедур) в автоматизованому режимі.

САПР складаються в проектних, конструкторських технологічних та інших організаціях з метою:

- підвищення якості і техніко- економічного рівня продукції, що про-ектується і випускається;

- підвищення ефективності об’єктів проектування, зменшення витрат на їх створення і експлуатацію;

- скорочення термінів, зменшення трудоємкості проектування і підви-щення якості проектної документації.

САПР об’єднує технічні засоби, параметри і характеристики, які виби-рають з максимальним врахуванням особливостей задач інженерного проектування.

 

2. Визначення і суть автоматизованого проектування і систем автоматизованого проектування

Основна функція САПР - виконання автоматизованого проектування на всіх або окремих стадіях проектування об’єктів і їх складових частин.

При створенні САПР слід керуватись наступними принципами: - сис-темної єдності; - сумістності; - типизації; - розвитку.

Принцип системної єдності забезпечує цілістність системи і системну “свіжість” проектування окремих елементів і всього об’єкту проектування в цілому (ієрархічність проектування).

Принцип сумістності забезпечує спільне функціонування складових частин САПР і зберігає відкриту систему в цілому.

Принцип типізації орієнтує на переважаюче створення і використання типових і уніфікованих елементів САПР.

Принцип розвитку забезпечує поповнення, удосконалення і обновлення складових частин САПР, а також взаємодію і розширення взаємозв’язку з автоматизованими системами різного рівня і функціонального призначення.

 


3. Класифікація САПР

1. За типом об’єкту проектування:

КОД 1 - САПР виробів машино- та приладобудування;

         2 - САПР технологічних процесів в машино- та приладобудуванні;

         3 - САПР об’єктів будівництва;

         4 - САПР організаційних систем;

         5 - 9 - Резерв.

2. За різновидністю об’єкту проектування:

Код і назву групи встановлюють по діючим позначенням документації на об’єкти системи, що проектується.

3. За складністю об’єкту проектування:

КОД

Назва

Число складових частин об’єкту, що проектуєтьс

  1

САПР простих об’єктів

102

  2

САПР об’єктів середньої складності

102 ... 103

  3

САПР складних об’єктів

103 ... 104

  4

САПР дуже складних об’єктів

104 ... 105

  5

САПР об’єктів дуже високої складності

106

4. За комплекстністю автоматизації проектування:

1 - Одноетапна САПР;

2 - Багатоетапна САПР;

3 - Комплексна САПР (виконує всі етапи проектування об’єкту).     

5. За рівнем автоматизації проектування:

КОД Назва Число складових частин об’єкту, що проектується

1

2

3

Система низькоавтоматизованого проектуван

Система середньоавтоматизованого проектува

Система високоавтоматизованого проектування

< 25 %

25 - 50 %

> 50 %  (використовуються методи  багатоваріа

оптимального проектування


6. За характером проектних документів, що випускаються:

КОД Назва Носій даних проектного документа

1

2

3

4

5

6

7 - 9

САПР текстових документів

САПР текстових і графічних документів.

САПР документів на магнітних носіях

САПР документів на фотоносіях

САПР на двох типах носіїв

САПР на всіх типах носіів даних

Резерв

Паперова стрічка, або лист

Паперова стрічка, або лист

Перфоносії (перфокарти перфо- стрічки) і магнітні носії (магнітні стрічки, диски, барабани).

Мікрофільми, мікрофіші, фотошаблони та інші.

Два любих типа носіїв.

Всі типи носіїв даних

7. За кількістю проектних документів, що випускаються:

КОД Назва Число документів, що випускається в розрахунку на формат А4 за рік

1

2

3

4- 9

САПР малої продуктивності

САПР середньої продуктивності

САПР високої продуктивності

Резерв

< 105

105 ... 106

> 106

8. За числом рівнів в структурі технічного забезпечення:

КОД Назва Характеристика технічних засобів системи

1

2

3

Однорівнева САПР

Дворівнева САПР

Трьохрівнева САПР

ЕОМ середнього або високого класу з штатним набором периферійних засобів, котрий може бути доповнений засобами обробки графічної інформації

ЕОМ середнього або високого класу з штатним набором периферійних засобів, котрий може бути доповнений засобами обробки  графічної інформації і одне або декілька автоматизованих місць проектувальника              (АРМ), включаючи міні - ЕОМ.

ЕОМ високого класу, одне або декілька АРМ і периферійне програмно- кероване обладнання.


Класифікація групи САПР

                                                    1    2  3   4   5  6  7   8  

 За типом об’єкту проектування

 За різновидністю об’єкту проектування

 За складністю об’єкту проектування

 За комплекстністю автоматизації проектування

 За рівнем автоматизації проектування

 За характером проектних документів, що випускаються

 За кількістю проектних документів, що випускаються

 За числом рівнів в структурі технічного забезпечення


Рис2.1.

 

4. Принципи побудови і функціонування САПР

При створенні і функціонуванні САПР використовують наступні принципи:

1. Принцип системної єдності полягає в тому, що при створенні, функціонуванні і розвитку САПР, зв’язки між підсистемами повинні забезпечувати цілістність системи.

2. Принцип включення забезпечує розробку САПР на основі вимог, що дозволяють включати цю САПР у САПР більш високого рівня.

3. Принцип розвитку означає те, що САПР повинна створюватись і

функціонувати з врахуванням доповнень, модернізацій та поновлення підсистем та компонентів.

4. Принцип комплексності  забезпечує взаємозв’язок між проектуванням елементів та всього об’єкту на всіх етапах та стадіях проектування.

5. Принцип інформаційної єдності полягає у використанні в підси-стемах, засобах та компонентах забезпечення САПР єдиних умовних позна-чень, термінів, символів, проблемно- орієнтованих мов, способів придстав-лення інформації, які відповідають прийнятим нормативним документам.

6. Принцип сумістності полягає в тому, що повинно забезпечуватись одночасне функціонування всіх підсистем САПР при збереженні відкритості системи в цілому.

7. Принцип стандартизації та інвентаризації полягає в уніфікації, типізації ї стандартизації підсистем і компонентів, інваріантних до галузей та об’єктів, що проектуються.

8. Принцип діалогу полягає в тому, що відбувається одночасне використання проектувальником ручних, автоматизованих та автоматичних проектних операцій, його активний вплив в процес формування проектних рішень.

9. Принцип накопичення досвіду проектування полягає в наявності і поповненні архіву проектних процедур та проектних рішень, математичних моделей (ММ), алгоритмів, теоретичних і експериментальних даних і т. д.

Стадії функціонування САПР

І стадія: використання ЕОМ для розв’язку інженерних задач в перші роки їх появи.

Тоді використання ЕОМ для вирішення інженерних задач здійснюва-лось по схемі, яка включає слідуючі етапи:

а) математичне формулювання задачі;

б) вибір чисельних методів рішення;

в) розробка алгоритму;

г) запис програми на алгоритмічній мові;

д) кодування вихідних даних;

є) занесення програми і всіх даних на проміжний носій - перфорація;

ж) відладка програми - виявлення помилок і внесення виправлення;

З) розв’язок задачі;

к) обробка результатів - побудова графіків, чистограм, таблиць, крес- лень та інших документів.

Етапи А - Д і К - здійснюються інженером (вручну).

Етап Є - оператором обчислювального центру.

Таке використання ЕОМ можна розглядати, як нижчу ступінь розвитку автоматизованого проектування.

ІІ стадія: Розробка математичних моделей, методів і алгоритмів, вже достатньо враховуючих можливості ЕОМ.

Універсалізація  полягає в тому, що програма автоматичного одер-жання рівнянь однакова для всього класу об’єктів і тому складається один раз, а використовується багаторазово багатьма інженерами в різних ситуаціях. Але технічні засоби і програмне забезпечення ще не були об’єднані в єдину проектуючу систему і розроблені програми не були з’єднані одна з другою. (Не було “підтримки” програм).

ІІІ стадія: системний підхід до вирішення проблеми проектування з допомогою ЕОМ, тобто створення і впровадження САПР.

 

5. Склад і структура САПР

Структурними компонентами САПР, які жорстко зв’язані з організа-ційною структурою проектної організації, є підсистеми, в яких при допомозі спеціалізованих комплексів засобів вирішується функціонально завершена пос-лідовність задач САПР.

САПР, за призначенням (ГОСТ 23501.0 - 79), розподіляються на:

Проектуючі підсистеми, які мають об’єктну орієнтацію і реалізують окремий етап (стадію) проектування або групу безпосередньо пов’язаних проектних задач. Приклад: ескізне проектування виробів, проектування корпусних деталей і т. д.

Обслуговуючі підсистеми мають загальне системне використання і запеспечують підтримку функціонування проектуючих підсистем, а також оформлення, передачу і вивід одержаних в них результатів. Приклад: автоматизований банк даних, підсистеми документування та графічного вводу- виводу.

Страницы: 1, 2, 3


© 2010 САЙТ РЕФЕРАТОВ