Лекция № 8 Системы автоматизированного проектирования

Вопросы:

1 Структура и классификация САПР

2 Классификация САПР

3 Функциональное разделение и характеристики

4 Понятие о CALS-технологии

5 Трехмерное моделирование

1 Структура и классификация сапр

Функциональная структура САПР

Как и любая сложная система, САПР состоит из подсистем. Функциональную структуру САПР можно представить следующей схемой:

Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примеры: подсистема геометрического трёхмерного моделирования механических объектов, подсистема изготовления конструкторской документации, подсистема схемотехнического анализа (в радиоэлектронике).

Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем. Совокупность таких подсистем называется системной средой (оболочкой) САПР. Типичные обслуживающие подсистемы:

– подсистема пользовательского интерфейса для связи проектировщиков с ЭВМ;

– подсистема управления проектными данными (PDM – Product Data Management);

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

– подсистема управления процессом проектирования (DesPM – Design Process Management);

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

Виды обеспечения САПР

Структурирование САПР обуславливает выделение различных видов обеспечения САПР. Обычно выделяют 7 видов обеспечения САПР:

• техническое (ТО). Включает различные аппаратные средства САПР (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные устройства, датчики и т.п.).

• математическое (МО). Включает математические модели, методы и алгоритмы, необходимые для выполнения проектирования.

• программное (ПО). Состоит из компьютерных программ различного назначения, применяемых в САПР.

• информационное (ИО). Состоит из баз данных (БД), систем управления базами данных (СУБД), а также других данных, используемых при проектировании.

Совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР.

• лингвистическое (ЛО). Выражается в совокупности лингвистических средств САПР и включает три группы компонентов:

– языки общения между проектировщиками и ЭВМ;

– языки программирования, используемые в САПР;

– языки обмена данными между техническими средствами САПР.

• методическое (МетО). Включает используемы в САПР методики проектирования. В некоторых случаях к методическому обеспечению относят также и математическое обеспечение САПР.

• организационное (ОО). Представляется штатными расписаниями, должностными инструкциями, графиками проектирования и другими документами, которые регламентируют работу проектной организации.

2 Классификация сапр

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков: по области использования, по целевому назначению, по масштабам и комплексности решаемых задач, по характеру базовой подсистемы (ядра САПР).

По области применения наиболее широко используемыми являются:

1. САПР для машиностроения (MCAD – Mechanical CAD).

2. САПР для радиоэлектроники (ECAD – Electronic CAD, EDA – Electronic Design Automation).

3. САПР в области архитектуры и строительства (ArCAD – Architecture CAD).

В указанных 3-х основных группах известны также специализированные САПР: САПР летательных аппаратов, САПР кораблестроения, САПР электрических машин, САПР больших интегральных схем (БИС). Иногда специализированные САПР выделяют в самостоятельные классы, например, САПР БИС.

По целевому назначению различают САПР или их подсистемы, реализующие различные аспекты проектирования. К примеру, в составе машиностроительных САПР (MCAD) выделяют:

1. САПР функционального проектирования (САПР-Ф, CAE – Computer Aided Engineering).

2. Конструкторские САПР (САПР-К, CAD – Computer Aided Design).

3. Технологические САПР, автоматизированные системы технологической подготовки производства (САПР-Т, АСТПП, CAM – Computer Aided Manufacturing).

По масштабам различают:

1. Отдельные программно-методические комплексы (ПМК) САПР.

К отдельным ПМК относятся, например, комплекс анализа прочности изделий методом конечных элементов, комплекс динамического анализа механических конструкций, комплекс анализа электронных схем и др.

2. Системы ПМК.

3. Системы с уникальной архитектурой программного и технического обеспечения.

По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР:

1. САПР на основе СУБД.

Такие САПР ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных используемых алгоритмах и математических расчётах перерабатываются большие объёмы данных. Преимущественно встречаются в технико-экономических приложениях, например, при проектировании бизнес-планов. Используются также при проектировании объектов с не очень сложной структурой и большим количеством элементов, например, щитов управления систем автоматики.

2. САПР на базе подсистем машинной графики и геометрического моделирования.

Эти САПР ориентированы на приложения, в которых основными проектными процедурами является решение конструкторских задач, т.е. определение пространственной формы и взаимного расположения объектов. К этой группе САПР относится большинство конструкторских САПР для машиностроения, а точнее их графические ядра. В настоящее время существуют графические ядра, которые применяются в нескольких САПР: ядро Parasolid фирмы EDS Unigraphics и ядро ACIS фирмы Intergraph.

3. САПР на основе конкретных прикладных пакетов.

Эти САПР чаще всего представляют собой автономно используемые программно-методические комплексы, например: имитационного моделирования технических и производственных систем, расчёта прочности объектов методом конечных элементов, синтеза и анализа систем автоматического управления. Такие САПР чаще всего относятся к системам CAE. Их характерными примерами являются программы на базе математических пакетов типа Mathlab, Mathcad и их расширений.

4. Комплексные (интегрированные) САПР.

Состоят из совокупности подсистем предыдущих видов. Характерными примерами являются CAE/CAD/CAM-системы в машиностроении и САПР БИС в электронике. Пример – системы Pro/Engineer, EUCLID, T-FlexCAD. Для управления такими сложными системами применяют специализированные системные среды.