2.2. Сапр как объект проектирования
Проектирование — процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта, на основе первичного описания этого объекта и (или) алгоритма его функционирования.
Различают автоматизированное и автоматическое проектирование. При автоматизированном проектировании все преобразования описаний объекта и алгоритма его функционирования, а также представление описаний на различных языках осуществляются взаимодействием человека и ЭВМ. Автоматическим называется проектирование, при котором все преобразования описаний объекта и алгоритма его функционирования, а также представление описаний на различных языках осуществляются без участия человека.
Автоматизация проектирования предполагает систематическое использование средств вычислительной техники при рациональном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и обоснованном выборе методов машинного решения задач. Рациональное распределение функций между человеком и ЭВМ подразумевает, что человек должен в основном решать задачи творческого характера, а ЭВМ — задачи, допускающие формализованное описание в виде алгоритма, что позволяет достичь большей эффективности по сравнению с традиционным ручным способом.
Существенное преимущество машинных методов проектирования состоит в возможности проводить на ЭВМ эксперименты на математических моделях объектов проектирования, отказавшись или значительно сократив дорогостоящее физическое моделирование.
Система автоматизированного проектирования (САПР) — комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователем системы), выполняющей автоматизированное проектирование.
Основная функция САПР — выполнение автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей.
Объектами проектирования в САПР могут быть здания, сооружения, металлорежущие станки, режущий инструмент и т.д., в САПР технологических процессов (САПР ТП) - технологические процессы.
Проектирование по своему содержанию – это процесс переработки определенного объема различной информации.
Входами такого процесса (рисунок 1) являются:
Замысел (цель) проектирования, выраженный в виде определенной совокупности условий и требований, которым должен удовлетворять искомый объект.
Средства проектирования, т.е. факторы, которыми можно варьировать при проектировании.
Выход процесса (рисунок 1)– такое описание искомого объекта, которое необходимо и достаточно для материально – вещественного воплощения идеи проектирования в конкретный физический объект (т.е. его информационная модель в виде схем, чертежей, спецификаций, технологических карт и другой документации).
Рисунок 1 – Процесс проектирования с информационной точки зрения
Таким образом, смысл процесса проектирования в любой САПР независимо от объекта проектирования один и тот же: получить в соответствии с замыслом такую информационную модель, которая позволяет создать систему – оригинал, полностью соответствующую замыслу.
В процессе проектирования с помощью САПР в качестве промежуточных и окончательных решений используют различные математические модели.
Модели формы и геометрических параметров. Это плоские и объемные изображения объектов проектирования, выполненные в соответствии с правилами ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП (чертежи, схемы, карты эскизов и т.д.).
Модели структуры. Это кинематические, гидравлические, электронные и др. схемы. Для технологического процесса – это его структура, представленная, например, в виде маршрутной, операционной карты, а в процессе проектирования – в виде графа.
Модели временных и пространственно – временных отношений. Это циклограммы, сетевые графики и т.д.
Модели функционирования. Это, например, динамические и кинематические схемы, выполненные в режиме анимации.
Модели состояний и значений свойств объекта. Это формальное (упрощенное) описание объекта (процесса) в виде отдельных формул, систем уравнений и т.д. Они предназначены для расчетов параметров объекта, проведения численных экспериментов. Для технологического проектирования – это математические модели для расчета припусков и межпереходных размеров, режимов резания и т.д.
Имитационные (статистические) модели. Они позволяют, учитывая большую совокупность случайных факторов имитировать на ЭВМ многочисленные и разнообразные реальные ситуации, в которых может оказаться будущий объект проектирования.