2.3. Основные принципы создания сапр

Системы автоматизированного проектирования предназначены для выполнения проектных операций (процедур) в автоматизированном режиме. САПР создаются в проектных, конструкторских, технологических, а также других организациях и предприятиях с целью: 1) повышения качества проектирования изделий за счет применения новых методов проектирования, ориентированных на использование ЭВМ, позволяющих решать принципиально новые задачи; при этом увеличивается доля творческого труда проектировщика, количество проектных решений и повышается их качество; 2) сокращения сроков проектирования, вследствие уменьшения времени, затрачиваемого на поисковые, расчетные и вспомогательные операции; 3) снижения стоимости разработки проекта: в результате сокращения числа специалистов по обеспечению и управлению ходом создания объекта проектирования; высвобождения специалистов, занятых рутинной работой, связанной с проведением вычислений и обработкой графической и текстовой информации; замены ряда экспериментов по физическому моделированию математическим моделированием; 4) развития теории и методологии проектирования за счет создания и совершенствования методов, позволяющих формализовать проектно-поисковые операции и принимать обоснованные проектные решения, регламентации мероприятий, связанных с выпуском и прохождением проектной документации; 5) уменьшения стоимости проектирования, создания и эксплуатации объекта проектирования на основе снижения затрат в сфере проектирования, экономии ресурсов в производстве, повышения экономического эффекта при использовании.

Достижение указанных целей создания САПР возможно при условиях: 1) систематизации и совершенствования процессов проектирования на основе применения математических методов и средств вычислительной техники; 2) комплексной автоматизации проектных работ в проектной организации с необходимой перестройкой ее структуры и кадрового состава; 3) повышения качества управления проектированием; 4) применения эффективных математических моделей проектируемых объектов, комплектующих изделий и материалов; 5) использования методов многовариантного проектирования и оптимизации; 6) автоматизации трудоемких и рутинных проектных работ; 7) замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием; 8) создания единых банков данных, содержащих систематизированные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного проектирования объектов; 9) унификации и стандартизации методов проектирования.

Требования к САПР связываются в основном с их эксплутационными характеристиками, т.е. с чисто пользовательскими аспектами, а также с универсальностью САПР и возможностью адаптации их к быстроменяющимся условиям проектирования и производства. К основным требованиям относятся: 1) простой доступ пользователя к САПР, т.е. возможность реализации проектной процедуры, необходимой пользователю, на основе специальных языковых средств, ориентированных на пользователя; 2) прямой доступ пользователя к САПР, т.е. возможность непосредственного обращения пользователя к программно-информационным средствам САПР, иначе говоря, возможность оперативного ввода данных и отображения результатов проектирования; 3) универсальность программного обеспечения САПР, т.е. инвариантность программ по отношению к проектным задачам; 4) адаптация САПР к условиям проектирования, т.е. возможность включения в систему новых программных средств и расширения базиса структурного синтеза для отслеживания непредусмотренных изменений среды проектирования; 5) связь САПР с производством.

В основу создания и развития таких сложных кибернетических систем, как САПР, должны быть положены общесистемные принципы:

1. Новизна задач и их комплексность. САПР должна обладать способностью решения принципиально новых задач в заданном классе объектов проектирования. Кроме того, требуется обеспечить связь проектирования отдельных элементов и объекта в целом на всех стадиях разработки. Такой подход поможет избежать ошибок, обусловленных локальными решениями.

2. Модульность структуры и непрерывность развития САПР. Система должна состоять из отдельных независимых модулей, связанных между собой управляющей подсистемой САПР. Этот принцип означает возможность поэтапного ввода системы в действии, совершенствование и усложнение системы одновременно с ее эксплуатацией.

3. Типизация и стандартизация, т.е. обязательность введения единых документов, методов и приемов рабаты, а также нормативов для измерения ее количества и определения качества. Реализация данного принципа позволяет существенно снизить стоимость и трудоемкость создания САПР, сократить сроки выполнения и повысить качество работ, рационально используя трудовые ресурсы.

4. Информационное единство и полная управляемость потоками информации. В системе должна быть общая информационная база, а в подсистемах, средствах обеспечения и компонентах САПР использоваться единые термины, символы, условные обозначения, проблемно-ориентированные языки программирования и способы представления информации. Для этого необходимо выработать одинаковые требования к формам и видам вводимой, выводимой информации, классификаторам, кодам и шифрам, обеспечивающим обмен данных в САПР. Следует предусмотреть связь с другими системами различного назначения (АСУП, АСУТП, ГАП). Этот принцип реализуется лучшие, когда САПР создается как одна из составных частей интегрированной автоматизированной системы управления производством.

5. Человеко-машинная ориентация САПР. Согласно этому требованию, система должна работать в режиме диалога «проектировщик – ЭВМ» с четким разделением функций между ними, при этом следует предусмотреть за человеком сохранение творческих функций.

6. Управляемость процессов проектирования и доступность САПР. Система должна обеспечивать проектировщику возможность вмешательства в процесс проектирования и управления его ходом на любом этапе или стадии. Это делает систему функционально гибкой и перестраиваемой, позволяет прерывать и возобновлять цикл работ в соответствии с решениями, принятыми конструктором в каждой конкретной ситуации. При этом для управления ходом проектирования пользователь должен иметь минимальные знания в области вычислительной техники и программирования.

7. Наличие универсальной оптимизирующей подсистемы. Она должна оптимизировать проектные решения по заданным функциям качества с учетом принятых ограничений. Подсистема формирует банк методов поиска экстремумов функций качества, а также предусматривает возможность комплексного применения методов поиска в ходе оптимизации.

8. Математическая определенность проектных задач. Каждая проектная проблема или ситуация должны решаться с помощью набора качественно определенных задач, известных математических моделей, алгоритмов и вычислительных программ.

9. Инвариантность. Подсистемы и составляющие САПР должны быть по возможности универсальными и не изменяющимися по отношению к объектам проектирования и поколениям используемой вычислительной техники.

10. Комплексный подход к созданию САПР. Суть принципа состоит в том, что математическое, информационное и программное обеспечение должно строится с учетом выбранных технических средств САПР и наоборот.

11. Совместимость: техническая – согласованность по производительности и пропускной способности каналов; информационно-поисковая – единство разрядности буквенно-цифровой информации и формы представления в ЭВМ, средств сбора и выдачи данных; программная – осуществление возможности компоновать программы в любом наборе без их перестройки.

Исходя и принципов построения САПР, можно выделить следующие основные особенности САПР: САПР – человеко-машинная система; САПР – иерархическая система; САПР – совокупность информационно согласованных подсистем; САПР – открытая и развивающая система; САПР – специализированная система с максимальным использованием унифицированных модулей.