Учебное пособие: Системи автоматизованого проектування

Підсистема складається із компонентів САПР, об’єднаних загальною для даної підсистеми цільовою функцією і які забезпечують функціонування цієї системи.

Компонент являє собою елемент забезпечення, який виконує окрему функцію в підсистемі:

Методичне забезпечення - документи, в яких відображені склад, правила вибору та експлуатації засобів автоматизації проектування.

Лінгвістичне забезпечення - мови проектування, термінологія;

Математичне забезпечення - методи, математичні моделі, алгоритми;

Програмне забезпечення - документи з текстами програм, програми на машинних носіях і експлуатаційні документи;

Технічне забезпечення - засоби обчислювальної та організаційної техні-ки, передачі даних, вимірювальні та інші пристрої;

Інформаційне забезпечення - документи з описом стандартних проект- них процедур, типових рішень, типових елементів, тощо;

Організаційне забезпечення - положення, інструкція, накази, штатні розклади і інші документи, які регламентують організаційну структуру підрозділів АПР.

6. Комплекс засобів автоматизованного проектування

Комплекс засобів автоматизованного проектування включає в себе:

- технічні засоби (ЕОМ середнього або високого класу з штатним набором периферійних засобів, засобів обробки графічної інформації, автоматизоване місце проектувальника (АРМ) і периферійне програмно- кероване обладнання);

Матрична структура САПР

Забезпечення

Підсистема “А”	М1А      М2А	П1А       П2А	Т1А      Т2А	І 1А		О1А  Визначальний
Підсистема “Б”	М1Б	П1Б       П2Б	Т1Б      Т2Б		І 1Б		О1Б
Підсистема “Н”	М1Н	П1Н       П2Н        П3Н	Т1Н      Т2Н		І 1Н        І 2Н		О1Б

Рис.2.2.

Рис.2.3.

7. Узагальнений алгоритм автоматизованного проектування

Всі елементи структури діючої САПР (підсистема, проектно-технічна документація, програмно-методичні комплекси (ПМК), програмно-технічні комплекси (ПТК) і т.д.) знаходяться в складній взаємодії між собою. Логіка цих взаємодій направлена на реалізацію узагальненого алгоритму проектування.

Сукупність взаємодій всіх структурних елементів САПР, взятих в ціло- му по всьому об’єкту проектування і в їх розвитку по стадіях і етапах проектування  утворює  узагальнений алгоритм автоматизованого проектування (УААП). Він складається із типових операцій та процедур, котрі співпадають по суті та змісту з елементами УААП для традиційного (безмашинного) проектування, але по способу реалізації є автоматизованим, крім того в цей алгоритм при необхідності включаєтьсч цілий ряд сервісних і системних операцій і процедур (введення - виведення данних, пошуку інформації та інше), які забезпечують надійне функціонування САПР.

Таким чином, УААП являє собою відповідно організовану послідовність автоматизованих і неавтоматизованих операцій проектування, які підтримуються відповідного виду забезпеченням, котра в цілому приводить до людино-машинного виконання узагальненого алгоритму проектування.

Основною ланкою цього алгоритму є узагальнена процедура автоматизованого проектування.

3. Тема : Технічне забезпечення САПР.

План

1. Загальна характеристика, визначення ТЗ САПР.

2. Вимоги до технічного забезпечення САПР.

3. Основні компоненти технічного забезпечення САПР.

4. Комплекси технічних засобів САПР, їх структура і стисла характеристика.

(2 години).

1. Загальна характеристика, визначення ТЗ САПР

Технічне забезпечення (ТЗ) САПР являє собою комплекс технічних засобів (КТЗ), на базі якого фізично реалізується весь процес автоматизованого проектування (АП): від вводу і підготовки вихідних даних до одержання готової проектної документації.  

По суті, ТЗ САПР являє собою матеріальну основу автоматизованого проектування і разом з програмним забезпеченням (ПЗ САПР) створює те фізичне середовище, в котрому реалізуються другі види забезпечення САПР (математичне, інформаційне, лінгвістичне та інші).

Слід відмітити, що проблема підбору ТЗ САПР для любої конкретної САПР є дуже важливим і відповідним етапом при розробці або експлуатації цієї САПР. Це пов’язане з тими обставинами, що КТЗ САПР поряд із ПЗ САПР є найбільш дорогим компонентом САПР і в значній мірі визначає ефективність всієї системи вцілому.

2. Вимоги до технічного забезпечення САПР

Вимоги до технічного забезпечення САПР можна розділити на чотири категорії:

- системні; - функціональні; - технічні; - організаційно- експлуатаційні.

Системні вимоги обумовлюють спектр властивостей, параметрів і характеристик КТЗ САПР як технічної системи. Системні вимоги до КТЗ є слідуючі: ефективність, універвальність, сумістність, гнучкість і відкритість, надійність, точність (достовірність), захищеність, можливість одночасної роботи достатньо широкого кола користувачів, низька вартість.

Функціональні вимоги обумовлюють властивості КТЗ з точки зору виконання функцій САПР. Висуваються до КЗ САПР і повинні забезпечувати: реалізацію математичних моделей; задач прийняття рішень і проектних процедур; архівіі, бібліотек проектних рішень і типових елементів; системи пошуку даних, забезпечення наглядності інформації; роботу з графічними зображеннями і моделями; паралельну розробку окремих вузлів; взаємозв’язок етапів проектування; роботи роботу користувача як в пакетному, так і в діалоговому режимі з можливістю переходу з одного режиму на інший на любому етапі проектування; документування результатів проектування; видачі результатів на технологічне обладнання (запис програми для обладнання з ЧПУ та інше).  

Технічні вимоги обумовлюють параметри і характеристики КТЗ і окремих ТЗ при функціонуванні САПР та виражаються у вигляді кількістних, якісних та номенклатурних значень характеристик та параметрів. До основних характеристик та параметрів відносять слідуючі: продуктивність, швидкодія розрядність пристроїв, систему кодування інформації; ємність запам’ятовуючих пристроїв, види носіїв даних; типи інтерфейсів для спряження обладнання.

До організаційно- експлуатаційних  відносяться вимоги по технічній  естетиці, ергономіці, безпеці (охороні праці), організації експлуатації та обслуговуванню ТЗ САПР.

Найбільш загальні вимоги (в більшій частині системні і функціональні) приводять в ТЗ на САПР. Більш деталізовані і конкретизовані системні і функціональні вимоги, а також технічні і організаційно- експлуатаційні вимоги вказують в технічних завданях на комплекси засобів.

3. Основні компоненти технічного забезпечення САПР

В даний час в складі технічного забезпечення САПР прийнято виділяти дві групи ТЗ:

Функціональні групи ТЗ

Рис.3.1

Як видно із рис.3.1, всі групи ТЗ відповідають послідовно всім етапам рішення проектної задачі - від вводу даних до збереження результатів проектування і призначені для виконання слідуючих функцій: введення вихідних данних в ЕОМ при описанні об’єкту проектування в доступній формі; відтворення введеної інформації з метою її візуального контролю та редактування; обробка інформації; збереження інформації; відтворення проміжних та кінцевих результатів розв’язку; оперативне спілкування проектувальника з автоматизованою системою в процесі розв’язання задачі.

4. Комплекси технічних засобів САПР, їх структура та стисла характеристика

Комплекси технічних засобів загального призначення (КТЗЗП) є основою КТЗ САПР. Ці засоби по суті являють собою серійні ЕОМ різноманітних типів і класів.

Структура програмної обробки даних (ЕОМ) може бути приставлена наступним чином:

Рис.3.2

Центральний процесор (ЦП) призначений для перетворення інформації у відповідності з програмою, яка виконується; управління обчислювальним процесом та пристроями, які працюють разом з ЦП (спецпроцесор, ОЗП, ЗЗП).

Спецпроцесор забезпечує більш швидке (в 5 ... 100 разів) розв’язування задач в спеціальній частотній області розв’язку задач.

Оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП) виконує функції оперативного зберігання, прийому та видачі данних і програм.

Зовнішній запам’ятовуючий пристрій (ЗЗП) призначений для довготермінового, архівного зберігання данних і програм (інформації).

Сучасний парк ЕОМ великий і дуже різноманітний. В даний час всі вони в основному класифікуються за двома признаками:

1) за областю використання (універсальні ЕОМ загального призначення, спеціалізовані ЕОМ);

2) за продуктивністю і вартістю (СУПЕР ЕОМ - швидкість виконання

операцій 100 ... 800 оп/сек; ЕОМ високої продуктивності; ЕОМ середньої продуктивності; СУПЕР- міні ЕОМ; міні- ЕОМ; макро- ЕОМ; персональні ЕОМ;)

В САПР найбільш широке використання одержали слідуючі універсальні ЕОМ: ЕОМ високої та середньої продуктивності сімейства ЕС ЭОМ;

міні ЕОМ сімейства СМ ЭОМ; професіональні персональні ЕОМ програмно та апаратно сумістні з ППЕОМ ІВМ РС/ ХТ/ АТ.

А) Із сімейства ЕС ЭОМ найбільш широке використання одержали моделі: ЕС 1035 з Пср= 200 тис. оп/с, ОЗП= 1 Мб; ЕС 1045 з Пср= 800 тис. п/с та ОЗП = 4 Мб. Сучасними перспективними моделями є моделі: ЕС 1036, 1046, 1061, 1066 з П = 0,4 ... 5 млн. оп/с та ОЗП = 4 ... 16 Мб.

Б) Із сімейства міні-ЕОМ СМ ЭОМ в даний час найбільше поширення

одержали міні- ЕОМ: СМ- 4 Пср= 200 тис. оп/с та ОЗП = 256 Кб; СМ - 142 з Пср = 400 тис. оп/с та ОЗП = 4 Мб.    Перспективною моделлю є 32- розрядна міні-ЕОМ СМ - 1700 з Пср = 1 млн. оп/с та ОЗП = 8 Мб.

В) з професіональних персональних ЕОМ найбільше поширення одержали 16-ти розрядні  ЕС 1841 з Пср = 150 ... 500 тис. оп/с та ОЗП = 256 Кб, “Электроника - 85” з Пср = 500 тис. оп/с та ОЗП = 512 Кб, “Электроника - 85” з Пср = 500 тис. оп/с та ОЗП = 512 Кб, “Электроника НЦ - 80-01А (ДВК - 2М)” з Пср = 500 тис. оп/с та ОЗП = 56 Кб та інші.

Спеціальні комплекси технічних засобів (СКТЗ) є автоматизованими робочими місцями проектувальника (АРМ) .

Автоматизованим робочим місцем проектувальника (АРМ) називається апаратно- програмний, проблемно- орієнтований комплекс, склад якого визначається в залежності від його функціонального призначення, а також від складу і об’єму задач, які необхідно вирішувати.

АРМ призначене для автоматизації операцій по підготуванню, перетворенню та редактуванню текстової та графічної інформації, а також опера-цій взаємодії користувача з системою в процесі проектування.

Технічною базою сучасних АРМ є : міні - ЕОМ типу СМ- 1420, СМ- 1700, СМ- 4; АХ; СМ- 1800, СМ- 1810, “Электроника”. Найкращими зразками, які підходять для розробки САПР є ПЕОМ ІВМ ХТ/АТ та мікропроцесори Pentium. В якості терміналів використовуються кольорові та монохромні дисплеї MDA, CGA, Hercules, EGA, VGA, Super-VGA.

Класифікація АРМ

Рис.3.3

Продуктивність АРМ визначається складом та характеристикою компонентів (модулів) технічного забезпечення, а також складом і характеристикою ЕОМ та характеристикою програмно-методичних комплексів (ПМК) відповідного АРМу.

Рис.3.4

Структура АРМ

Автоматизовані робочі місця данної професійної орієнтації поставляються заводами- виробниками в різному виконанні і являють собою сполучення різних типів і числа пристроїв. АРМ можуть бути зкомплектовані і самим користувачем довільно з номенклатури засобів обчислювальної техніки та машинної графіки, які є в наявності. АРМ можуть бути високої продуктивності (обов’язково мають в наявності велику або середню ЕОМ з кількістю робочих місць 20 і більше), середньої (базуються на середній або міні- ЕОМ) та малої (на міні- або мікро- ЕОМ).

Рис.3.5

Подальший розвиток КТЗ САПР зв’язаний із спеціалізацією по класу задач, що вирішуються, включенням в склад КТЗ спеціалізованих ЕОМ та процесорів, створенням все більш удосконалених засобів спілкування інженера з ЕОМ та орієнтації, в основному на супер- міні- , міні- та персо-нальні ЕОМ.

Питання для самоконтролю Л№3

1. Приведіть визначення технічного забезпечення САПР.

2. Які вимоги висуваються до технічного забезпечення САПР?

 3. Які основні компоненти технічного забезпечення САПР?

4. Що входить в поняття “Комплекси технічних засобів САПР”? Приведіть їх структуру і стислу характеристику.

4. Тема : Математичне забезпечення САПР

План

1. Загальна характеристика. Основні вимоги до математичного забезпечення САПР.

2. Структура математичного забезпечення САПР.

3. Функціональний опис об’єктів проектування.

4. Морфологічний опис об’єктів і процедур

5. Методи та алгоритми проектних операцій і процедур.

(2 години).

1. Загальна характеристика

Математичним забезпеченням автоматизованого проектування називається сукупнiсть математичних моделей об’єктів проектування, а також методів і алгоритмів операцій і процедур.

Узагальнену структуру МЗ САПР можна показати в наступному вигляді (Див. рис. 4.1). Як видно із цієї схеми, вся сукупність математичних моде-лей об’єктів, що проектуються по характеру своїх властивостей діляться на функціональні і структурні моделі .

Функціональні моделі призначені для відображення фізичних проце-сів, які протікають в об’єкті при його функціонуванні і встановлюють зв’язки між вхідними, вихідними, керуючими та зовнішніми параметрами за допомогою функціональних залежностей, функціоналів, операторів, імовірних залежностей і т.і. Функціональні ММ разом з деякими критеріями оцінки якості функціонування об’єкту складають основу функціонального опису об’єкту проектування (функціональний аспект).

Структурні ММ призначені для відображення структурних властивостей об’єкту проектування. Розрізняють структурні ММ: топологічні і геометричні.

Топологічні ММ висвітлюють склад і зв’язок елементів об’єкту проек-тування. Їх частіше всього використовують для опису об’ектів, що склада-ються із великого числа окремих елементів при розв’язку задач прив’зки конструктивних елементів до певних просторових позицій (приклад задачі: компоновки , трасування з’єднань), чи до відносних моментів часу (наприклад,- при розробці технологічних процесів). Топологічні моделі можуть мати форму графів, таблиць, списків, матриць і т.і.

Геометричні ММ відображають просторові співвідношення і форми об’єкту, що проектується і його складових частин. Геометричні ММ можуть виражатись сукупністю рівнянь ліній і поверхонь, графами і списками і т.і. На основі топологічних і геометричних ММ здійснюють морфологічопис об’єкту проектування.

Страницы: 1, 2, 3