Принято выделять материальное моделирование и идеальное моделирование

Лекция 4. Семинар 3. Виды обеспечения САПР.

Все подсистемы состоят из компонентов — элементов средств обеспечения, выполняющих определённую функцию в подсистеме и обеспечивающих её работоспособность. Компонентами САПР являются следующие средства обеспечения:

Математическое обеспечение (МО) АП - это совокупность математических методов, математических моделей и алгоритмов проектирования, необходимых для выполнения АП, представленных в заданной форме. Исторически известны два метода познания: это экспериментально – наблюдательный и теоретико–логический, но впоследствии был разработан и третий метод – моделирование. По сути, этот метод экспериментально - наблюдательный, но эксперименты проводятся не с реальным объектом, а с его моделью, которая проще и доступнее чем объект. Математические модели (ММ) служат для описания свойств объектов в процедурах АП. Если проектная процедура включает создание ММ и оперирование ею с целью получения полезной информации об объекте, то говорят, что процедура выполняется на основе математического моделирования. К математическим моделям предъявляются требования универсальности, адекватности, точности и экономичности.

Модель - это материальный объект, система математических зависимостей, алгоритм или программа имитирующие структуру или функции исследуемого объекта.

Модели нужны, для того чтобы:

1) научиться управлять объектом, наилучшим образом при заданных условиях, ограничениях;

2) прогнозировать влияние прямых и косвенных воздействий на объект. Процесс построения модели и ее исследования называется моделированием;

3) понять, как устроен объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром.

Моделирование - представление различных характеристик поведения физической или абстрактной системы с помощью другой системы.

Математическое моделирование можно классифицировать по ряду признаков.

1. По характеру отображаемых свойств объектов:

-Структурные модели, предназначены для отображения структурных свойств объекта:

а) топологические - отражают состав и взаимодействие элементов. Их чаще всего применяют для описания объектов, состоящих из большого числа элементов, или к относительным моментам времени (например, при разработке расписаний, технологических процессов). Топологические модели могут иметь форму графов, таблиц (матриц), списков и т.п.

б) геометрические - содержат сведения о форме детали и взаимном расположении. Геометрические ММ применяют при решении задач конструирования в машиностроении, приборостроении, радиоэлектронике, для оформления конструкторской документации, при задании исходных данных на разработку технологических процессов изготовления деталей.

в) Функциональные модели отображают протекание физических и информационных процессов, протекающих в технологических системах при их функционировании, при этом различают механические, гидравлические и т.д. модели. Обычно функциональные модели представляются системой уравнений, описывающих фазовые переменные, внутренние, внешние и выходные параметры.

2. По уровню иерархии:

-микро - используют описание дифференциальных уравнений с частными производными;

-макро - используют алгебраические и дифференциальные уравнения;

-мета - в качестве элементов принимают достаточно сложные совокупности деталей. Метауровень характеризуется большим разнообразием типов используемых ММ. укрупненное представление элементов на метауровне означает получение ММ приемлемой размерности для существенно более сложных объектов, чем на макроуровне.

3. По способу представления свойств объекта:

-аналитические модели, представляют собой явные выражения выходных параметров как функций входных и внутренних параметров;

-алгоритмические модели, выражают связи выходных параметров с параметрами внутренними и внешними в форме алгоритма;

-имитационные модели, это алгоритмическая модель, отражающая поведение исследуемого объекта во времени при задании внешних воздействий на объект.

4. По способу получения:

-теоретические;

-эмпирические.

Техническое обеспечение (ТО) АП - это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения АП.

Технические средства (ТС) представляют собой компоненты ТО. Различают следующие группы ТС:

1.Подготовка и ввод данных.

2.Передача данных.

3.Программная обработка данных.

4.Отображение и документирование данных.

5.Архив проектных решений.

Программное обеспечение (ПО) АП - совокупность машинных программ, необходимых для выполнения АП, представленных в заданной форме. Часть ПО АП предназначенную для управления проектированием называют операционной системой (ОС) АП.

Совокупность машинных программ (МП), необходимых для выполнения какой-либо проектной процедуры и представленных в заданной форме, называют пакетом прикладных программ (ППП).

Компонентами ПО являются документы с текстами программ на всех видах носителей, эксплуатационные документы. ПО разделяют на общесистемное (ОПО) и прикладное (ППО). Компонентами ОПО являются трансляторы (Т) с алгоритмических языков, эмуляторы (Э), супервизоры (С) и др. Компонентами ППО являются программы (МП) и пакеты прикладных программ для АП.

Информационное обеспечение (ИО) АП - это совокупность сведений, необходимых для выполнения АП. Основной частью ИО являются автоматизированные банки данных, которые состоят из баз данных (БД) САПР) и систем управления базами данных (СУБД). В ИО входят нормативно справочные документы, задания государственных планов, прогнозы технического развития, типовые проектные решения, системы классификации и кодирования технико-экономической информации системы документации типа ЕСКД, ЕСТД, файлы, блоки данных на машинных носителях, фонды нормативные, плановые, прогнозные, типовых решений, алгоритмов и программ и т.п. При создании автоматизированных банков данных одним из основных является принцип информативного единства, заключающегося в использовании единой терминологии, условных обозначений, символов, единых проблемно-ориентированных языков, способов представления информации, единой размерности данных физических величин, хранящиеся в БД. База данных составляется с учетом характеристик объектов проектирования, процесса проектирования, действующих нормативов и справочных данных.

Лингвистическое обеспечение (ЛО) АП - совокупность языков проектирования (ЯП), включая термины и определения, правила формализации естественного языка и методы сжатия и развертывания текстов, необходимых для выполнения АП, представленных в заданной форме. Языки программирования необходимы для создания программного обеспечения при разработке САПР. В принципе языки программирования относят и к программному обеспечению САПР.

В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.

Любой алгоритм, как мы знаем, есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования — чем меньше детализация, тем выше уровень языка.

По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:

- машинные - (computer language) - языки программирования, воспринимаемые аппаратной частью компьютера (машинные коды);

- машинно-оpиентиpованные (ассемблеpы); (computer-oriented language) - языки программирования, которые отражают структуру конкретного типа компьютера;

- машинно-независимые (языки высокого уровня).

Машинные языки и машинно-ориентированные языки — это языки низкого уровня, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных. Языки же высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы.

Языки высокого уровня делятся на: процедурные, логические и объектно-ориентированные.

Процедурные (алгоритмические) (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов; для решения задачи процедурные языки требуют в той или иной форме явно записать процедуру ее решения.

Логические (Prolog, Lisp и др.), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания.

Объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур.

В настоящее время для разработчиков предлагается широкое разнообразие прикладных программных продуктов, позволяющее автоматизировать различные задачи проектировщиков и разработчиков. Напомним лишь, что к наиболее распространенным языкам программирования относятся Pascal, Fortran, Basic, Си (различных версий). В настоящее время на их базе разработаны и повсеместно используются среды программирования такие, как, соответственно, Delphi, Visual Fortran, Visual Basic, Visual Си (также различных версий). Для разработки систем искусственного интеллекта также используются функциональные языки Лисп, Пролог и СНОБОЛ. Эти языки ориентированы на обработку символьной информации, требуют больших массивов данных и стали применяться в ПЭВМ в связи с появлением дешевой полупроводниковой памяти, позволяющей довести объем ОЗУ до нескольких мегабайт. Языки этого класса относятся к так называемым языкам представления знаний.

Язык Лисп применяется для программирования интеллектуальных задач — общение на естественном языке, доказательство теорем, принятие решений и т. п.

Язык Пролог приобрел в последние годы большую популярность в связи с японским проектом создания вычислительных систем пятого поколения. Он предназначен для создания широкого класса систем искусственного интеллекта, в том числе и персональных экспертных систем.

При использовании САПР приходится не только решать задачи вычислительного характера и обработки данных, но и автоматизировать описание объектов, процессы ввода, вывода и редактирования данных, ввода графических изображений, схем, чертежей и т. п. Для этой цели служат языки проектирования.

Методическое обеспечение (МТО) - совокупность документов устанавливающих состав и правила отбора и эксплуатации средств обеспечения АП, необходимых для выполнения АП.

Организационное обеспечение (ОО) АП - совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и ее подразделений, связи между ними, их функции, а также форму представления результата проектирования и порядок рассмотрения проектных документов, необходимых для выполнения АП. Компонентами ОО САПР являются методические и руководящие материалы, положения, инструкции, приказы и другие документы обеспечивающие взаимодействие подразделений проектной организации при создании и эксплуатации САПР.

Интегрированной называют САПР, имеющую альтернативное ПО и ОС АП и позволяющую выбирать совокупность машинных программ применительно к заданному объекту или классу объектов проектирования.

Функционирование САПР - выполнение проектирования в САПР в соответствии с заданным алгоритмом проектирования. Функционирование САПР должно обеспечивать получение проектных решений, т. е. промежуточных и конечных описаний объекта проектирования, необходимых для его окончания. Результатом проектирования в САПР считают совокупность законченных проектных решений, удовлетворяющих ТЗ и необходимых для создания объекта проектирования.

Алгоритм функционирования САПР - совокупность предписаний, необходимых для функционирования САПР.

Управление САПР - совокупность воздействий извне, предусмотренных алгоритмом функционирования САПР.

http://sapr.mgsu.ru/biblio/ibm/contents/obsved.htm

Дата добавления: 2014-01-20