Эргономические характеристики современных САПР

Технические характеристики современных САПР

Программные характеристики, классифицирующие САПР по отдельным особенностям программных решений

1. По специализации программных средств:

• Узкоспециализированные утилиты - предназначены для

• выполнения одной локальной функции системы, например, быстрого

• просмотра файлов моделей и чертежей или для преобразования

• файлов из формата одной системы в формат другой;

• Специализированные системы - позволяют автоматизировать комплекс
задач, связанных с одной достаточно узкой областью проектирования или
подготовки производства. Дополнительно их можно разделить в
зависимости от области применения и решаемых задач на следующие три
группы:

• 1) программы для графического ядра системы;

• 2) системы для функционального моделирования на различных уровнях физического представления проектируемых объектов;

• 3) системы, для подготовки управляющих программ для технического оборудования. Системы, используемые для анализа и оценки функциональных свойств проектируемых объектов, обычно отличаются высокой сложностью и стоимостью и охватывают широкий круг задач моделирования технических объектов. Специализированные программные системы могут
использоваться как автономные самостоятельные системы, так и включаться
в состав универсальных систем.

• Универсальные системы - позволяют создавать изделия самого широкого
профиля. Они предназначены для комплексной автоматизации
производства. Универсальные системы можно разделить в зависимости в
зависимости от их функциональных возможностей, набора модулей и структурной организации системы на системы низкого и среднего уровня, а также полномасштабные системы.

- Системы низкого уровня обычно имеют ограниченный набор модулей. Как
правило, системы низкого уровня эксплуатируются на недорогих ПЭВМ или
дешевых рабочих станциях (PC).

- Системы среднего уровня имеют более широкий набор модулей,
разрабатываемых в значительной мере фирмой — собственником системы. В
большинстве случаев, системы среднего уровня используют геометрические
моделлеры первого поколения с ограниченными возможностями
параметрического моделирования и ассоциативности. Технической базой для
таких систем являются обычно PC с ОС UNIX или ПЭВМ уровня графических
рабочих станций.

- Наибольшими возможностями обладают полномасштабные системы.

Обычно это сложные многофункциональные системы, в состав которых входит

Большой набор модулей различного функционального назначения. Типовой набор
модулей включает: графическое ядро; широкий набор модулей для различных
видов анализа; набор модулей для генерации управляющих программ; модули
обмена данными в различных графических форматах (IGES, STEP, DXF, VDA-
FS и др.); модули управления данными проекта в гетерогенной сети (PDM);
собственная или коммерческая СУБД. Этот базовый набор модулей
дополняется различными вспомогательными модулями, расширяющими
возможности систем. Очень часто в состав универсальных систем включаются
широко известные специализированные пакеты. Системы этого класса, как,
правило, эксплуатируются на достаточно мощных графических рабочих
станциях в среде ОС UNIX.

На практике в большинстве западных и отечественных фирм и предприятий в эксплуатации находится большое число разнообразных специализированных и универсальных систем CAD/CAM/CAE различных версий и в различной конфигурации. Очень часто в разных подразделениях организации используются различные системы, иногда это имеет место даже на уровне отдельных разработчиков.

• Комплексные системы — предназначены для решения проблем проектирования и подготовки производства специальных высокосложных изделий.

2. По способу организации внутренней структуры САПР классифицируются:

• Нерасширяемые системы - используют стандартный набор
взаимосвязанных модулей, реализующий все основные функции системы;
изменение функциональных возможностей системы требует, как правило,
модификации исходного программного кода и перекомпиляции системы.
Такой подход, в основном, применялся на первоначальном этапе создания
САПР.

• Масштабируемые модульные системы - формируемые вокруг базового
ядра. Ядро таких систем включает все требуемые базовые средства
построения двухмерной и трехмерной графики, средства диалога с
пользователем, базу данных графической информации и позволяют
компоновать специализированные системы на базе свободно подключаемых
модулей, учитывающих специфику работ пользователя.

• Горизонтально расширяемые системы. Интегрирующим ядром таких
систем является диспетчер пользовательской среды, организующий доступ к
внешним приложениям и обмен данными с внешними системами.

• Объектно-ориентированная структура данных и стандартизованный их
обмен между приложениями позволяет максимально децентрализовать
процесс проектирования и упростить подключение специализированных
модулей; такой подход, например, успешно реализован в системе Euclid
Quantum фирмы MATRA Data vision.

3. По возможности функционального расширения системы пользователем САПР подразделяются на:

• Закрытые системы, которые не имеют средств индивидуальной настройки
и возможности расширения системы пользователем.

• Системы с настраиваемой системой интерфейса пользователем —

обладают возможностью подстройки системы меню, создания диалоговых окон для создания среды, удобной пользователю.

• Системы с пакетной обработкой команд — имеют возможность
выполнения последовательности команд в САПР, сформированных в
текстовом пакетном файле, созданном внешней программой и позволяющие
задавать последовательность команд построения графических примитивов с
соответствующими им числовыми параметрами.

• Системы со встроенным макроязыком и библиотекой функций — обладают средствами для записи макрокоманд или создания новых функций
пользователя, позволяющих автоматизировать специфические
конструкторские операции.

• Системы с возможностью подключения внешних модулей — позволяют
подключать модули пользователя, написанные на языках высокого уровня
типа C++, что значительно увеличивает потенциальные возможности
расширения системы. Большинство современных САПР высокого уровня
обладают подобной возможностью. Инструменты разработчика САПР —
дают возможность, используя набор стандартных библиотек функций,
создавать свои собственные приложения для САПР или даже собственные
САПР. Инструменты могут включать как отдельные библиотеки функций
типа OpenGL для работы с графическими объектами, так и целые
интегрированные объектно - ориентированные инструментальные
"производства" типа С AS. CADE фирмы MATRA Data vision.

Современные САПР в том или ином виде включают практически весь набор (за исключением инструментов разработчика) средств индивидуальной настройки и возможности расширения систем пользователем.

4. По возможности обмена информацией системы автоматизированного проектирования можно классифицировать как:

• Замкнутые системы, которые сохраняют данные в своем собственном
внутреннем формате и не позволяют обмениваться информацией с другими
системами. Системы с текстовыми файлами обмена информацией сохраняют и
считывают информацию об отдельных геометрических примитивах в виде
массивов цифр, разделенных пробелами или запятыми.

• Системы со стандартными средствами обмена информацией. Они
позволяют сохранять и считывать полную информацию о созданных
моделях изделий в специальном текстовом или двоичном формате,
описывающем все объекты модели в специальных терминах описания
графических примитивов с соответствующими им числовыми значениям.

5. По способу создания изменяемых прототипов:

• Неизменяемые готовые блоки — вставляются в модель или чертеж в виде
готовых элементов, предварительно сохраненных на жестком диске.
Элементы, программно формируемые во внешних модулях — создаются
специальными программами в виде текстовых пакетных файлов с
последовательностью команд построения объекта или стандартных файлов
обмена информацией.

• Параметрически задаваемые элементы — представляют собой графические
объекты, размеры которых связаны между собой в виде взаимозависимых
цепочек параметров. Изменение какого-либо одного из них или
зависимости, определяющей взаимосвязь нескольких параметров, приводит
к соответствующему пересчету по всей зависимой цепочке размеров и
соответствующему изменению геометрии модифицируемого объекта.

• Адаптивно изменяемые элементы — дают возможность несколько более
простой корректировки объектов. Простым указанием курсора, мыши на
модифицируемые элементы геометрии объекта можно изменить форму
контуров проектируемого объекта или задать в диалоговом окне новую
величину определяющего параметра.

• Комбинированные методы — сочетают адаптивную технологию быстрой
корректировки свободных размеров и параметрическую технологию
изменения взаимозависимых размеров. Это направление, в котором движется большинство разработчиков САПР.

6. По методам моделирования функций создаваемых изделий:

• Без специальных методов — в этом случае основные параметры
проектируемых конструкций определяются вне системы традиционными
методами, проверочные расчеты с использованием метода конечных
элементов - позволяют проводить широкий комплекс работ по
определению основных характеристик проектируемого объекта.

• Специализированные подсистемы моделирования — дают возможность
анализировать поведение весьма специфических материалов и объектов
проектирования в не менее особых условиях.

1. По используемым техническим средствам и периферийному оборудованию систем автоматизированного проектирования можно классифицировать как:

• САПР минимальной конфигурации — монитор 14-15 дюймов, устройства ввода данных и позиционирования курсора (клавиатура, мышь), устройства вывода информации (матричный, струйный или лазерный (светодиодный) принтеры формата А4; устройства хранения информации (стример для резервного копирования данных).

• Технически развитые САПР — один или несколько мониторов от 17дюймов и выше, устройства ввода данных и позиционирования курсора
(«клавиатура, мышь»); дигитайзер (цифровой планшет) формата АО;
сканер формата А1-АО; устройства вывода информации (струйный или
лазерный (светодиодный) принтер формата A3—А4; один или несколько
плоттеров формата AS-AO (перьевой, рулонный, струйный, лазерный или
светодиодный)); устройства хранения информации (магнитооптические
диски, RAID массивы, сменные ZIP—диски, перезаписываемые оптические диски).

2. По числу уровней технического обеспечения;

• Одноуровневые (строится на основе ЭВМ среднего или высокого класса со штатным периферийным оборудованием).

• Двухуровневые (строятся на основе ЭВМ среднего или высокого класса, который в качестве интеллектуальных терминалов подключает персональные ЭВМ).

• Комплексные (строятся на основе ЭВМ среднего или высокого класса, которые объединяются в сеть и каждая из этих ЭВМ имеет подсеть персональных ЭВМ).

3. По используемым средствам вычислительной техники:

• Персональные компьютеры.

• Рабочие станции на базе разнообразных архитектур.

• Мини-ЭВМ.

• Мэйнфреймы.

4. По способу объединения технических средств:

• Автономные рабочие станции;

• Многотерминальные ЭВМ;

• Одноранговая локальная сеть;

• Локальная сеть с выделенным сервером;

• Гетерогенная сеть со сложной структурой.

Реально во многих случаях в эксплуатации находятся неоднородные или гетерогенные системы. В связи с этим часто используют модули прямой связи между известными системами CAD/CAM/CAE, например, CATIA-CADDS, CADDS-CATIA, I/EMS-MEDUSA, MEDUSA-I/EMS и другие. Использование прямых трансляторов позволяет более полно использовать графические возможности систем.

Тем не менее, для современных интегрированных систем этого уже недостаточно, поскольку не поддерживаются следующие особенности современных систем CAD/CAE/CAM, представляющие наибольший интересс точки зрения пользователя: повсеместный переход к твердотельному моделированию с использованием вариационной геометрии с ассоциативными связями, как развитию параметрического и геометрического моделирования; распространение ассоциативных связей на все уровни проекта, включая сборочные единицы, расчетные модули системы, технологическую подготовку производства; обеспечение горизонтальной и вертикальной интеграции и сбалансированности модулей в рамках единой системы; наличие средств поддержки параллельного проектирования и методов коллективной работы.

Неоднородность прикладного программного обеспечения усугубляется гетерогенностью инструментальной базы систем CAD/CAM/CAE, к которой можно отнести системные программно-аппаратные средства, включая средства организации локальных вычислительных сетей, и системы управления базами данных. В этих условиях для отечественных предприятий (учитывая их низкий уровень в использовании современных информационных технологий) оказывается более простым переход сразу к единой базовой системе масштаба предприятия для информатизации всего производственногопроцесса на современном уровне. Для западных фирм эта задача осложняется большим объемом наработок в устаревшей дискретной технологии информатизации, когда имеет место частичная автоматизация узких мест с использованием большого набораразнообразных CAD/CAE/CAM систем. Переход к единой базовой системе, что необходимо для полной информатизации, для них связан с большими материальными затратами, сложностью переобучения персонала и другими проблемами.

Классификация систем автоматизированного проектирования:

1. По способу организации диалога системы автоматизированного
проектирования с пользователем САПР классифицируются:

• с помощью командной строки;

• с помощью системы иерархических меню и диалоговых окон с контекстно
зависимой помощью в виде текстовых строк или в виде условных пиктограмм;

• с помощью объектно-ориентированного интерфейса и мультимедийной системы помощи.

2. По удобству диалога системы с пользователем:

• САПР с интуитивно-простым и удобным пользовательским интерфейсом;

• САПР со сложным и неудобным пользовательским интерфейсом.

3. По поддержке трехмерного моделирования:

• Двумерные системы.

• Трехмерные каркасные.

• Трехмерные с удалением скрытых линий.

• Трехмерные со светотеневой раскраской.

• Трехмерные с фотореалистическим отображением.

В общем смысле классификация — это система соподчиненных понятий, часто представляемая в виде различных схем, таблиц и используемая как средство для установления связей между этими понятиями или классами объектов, а также для точной ориентировки в многообразии понятий или соответствующих объектов. Классификация создает условия для разработки технически обоснованных норм обеспечения процесса создания, функционирования и стандартизации в области САПР, но теория автоматизации проектирования непрерывно развивается. Появляются новые технические и программные средства ЭВМ, комплексные САПР, поэтому существующие схемы классификации САПР будут видоизменяться и совершенствоваться.

Дата добавления: 2014-01-14