Стадії, етапи і процедури

Аспекти і ієрархічні рівні проектування

Уявлення інженера про складні технічні об'єкти в процесі їх проектування розділяються на аспекти і ієрархічні рівні.

Аспекти характеризують ту або іншу групу родинних властивостей об'єкта. Типові аспекти в описах технічних об'єктів функціональний, конструкторський і технологічний. Функціональний аспект відображає фізичні і (або) інформаційні процеси, що протікають в об'єкті при його функціонуванні. Конструкторський аспект характеризує структуру, розташування в просторі і форму складових частин об'єкта, технологічний аспект технологичность, можливості і способи виготовлення об'єкта в заданих умовах.

Функціональним називається проектування, пов'язане з рішенням групи задач, що відносяться до функціонального аспекту. При функціональному проектуванні отримують і перетворюють структурні, функціональні і принципові схеми. Аналогічно виділяють конструкторське і технологічне проектування.

У ряді випадків доцільно поділяти описи на більшу кількість аспектів. Наприклад, при проектуванні обчислювальних систем окремий аспект складає опис алгоритмів і програм, при проектуванні электромеханических периферійних пристроїв виділяють аспекти електронний і механічного і

Уявлення про складні об'єкти всередині кожного аспекту необхідно розділяти на ієрархічні рівні (рівні абстрагування). На верхньому ієрархічному рівні розглядається весь складний об'єкт як сукупність взаємодіючих підсистем. При цьому опис кожної підсистеми не повинно бути дуже докладним, оскільки це приведе до надмірної громозд-

Проектування ділиться на стадії, етапи і процедури. При проектуванні складних об'єктів виділяють стадії науково-дослідних робіт (НИР), дослідно-конструкторських робіт (ОКР), технічного проекту, робочого проекту, випробувань дослідного зразка.

Стадію НИР в багатьох випадках можна розділити на стадії предпроектных досліджень, технічного завдання, технічної пропозиції. На цих стадіях послідовно вивчаються потреби в отриманні нових виробів із заданим цільовим призначенням, досліджуються фізичні, інформаційні, конструктивні і технологічні принципи побудови виробів і можливості реалізації цих принципів, прогнозуються можливі значення характеристик і параметрів об'єктів. Результатом НИР є формулювання технічного завдання (ТЗ) на розробку нового об'єкта.

На стадії ДКР розробляється ескізний проект виробу, перевіряються, конкретизуються і коректуються принципи і положення, встановлені на стадії НИР.

На стадії технічного про ект а приймаються докладні технічні рішення і проробляються всі частини проекту.

На стадії робочого проекту створюється повний комплект конструкторсько-технологічної документації, достатній для виготовлення об'єкта.

На стадії випробувань дослідного зразка (або пробної партій при крупносерийном виробництві) отримують результати, що дозволяють виявити можливі помилки і недоробки проекту, приймаються заходи до їх усунення, після чого документація передається на підприємства, виділені для серійного виробництва виробів.

Проектування розділяється також на етапи. Етап проектування це умовно виділена частина проектування, що зводиться до виконання однієї або декількох проектних процедур, об'єднаних по ознаці приналежності проектних рішень, що отримуються до одного ієрархічного рівня і (або) аспекту описів. Проектне рішення опис об'єкта або його складової частини, достатній для розгляду і прийняття висновку про закінчення проектування або шляхах його продовження. Проектна процедура частина проектування, що закінчується отриманням проектного рішення. Прикладами проектних процедур служать синтез функціональної схеми пристрою, оптимізація параметрів функціонального вузла, трасування межсоединений на друкарській платі і

На будь-якій стадії або етапі проектування можна виявити помилковість або неоптимальність раніше прийнятих рішень і, отже, необхідність або доцільність їх перегляду. Подібне повернення характерне для проектування і зумовлює його итерационный характер. Може бути також виявлена необхідність коректування ТЗ. У цьому випадку відбувається чергування процедур зовнішнього і внутрішнього проектування, що особливо характерно для ранніх стадій (НИР, ДКР). При цьому до зовнішнього проектування відносять процедури формування або коректування технічного завдання, а до внутрішнього процедури реалізації сформованого ТЗ.

Розрізнюють низхідне (зверху вниз) і висхідне (знизу, вгору) проектування. При низхідному проектуванні задачі високих ієрархічних рівнів вирішуються раніше, ніж задачі більш низьких ієрархічних рівнів. При висхідному проектуванні послідовність протилежна. Функціональне проектування складних систем частіше за все є низхідним, конструкторське проектування висхідним.

7.4. Склад САПР

Різноманітність коштів і функцій, що виконуються зумовлює складність структури САПР, в якій виділяють ряд видів забезпечення і підсистем.

Види забезпечення САПР. Компонентами САПР є види ¦ забезпечення технічне, математичне, програмне, лінгвістичне, інформаційне, методичне і організаційне.

Технічне забезпечення сукупність технічних (апаратних) засобів, що використовуються в САПР для переробки, зберігання, передачі інформації, організації спілкування людини з ЕОМ, виготовлення проектної документації. Основу технічного забезпечення складають ЕОМ, різні види периферійного обладнання зовнішні запам'ятовуючі пристрої, пристрої введення виведення, технічні засоби машинної графіки, апаратура для зв'язку технічних засобів між собою і з користувачами САПР. До технічного забезпечення САПР відносять також кошти організаційної техніки, різне вимірювальне обладнання для отримання даних, що використовуються при проектуванні.

Математичне забезпечення сукупність математичних моделей, методів, алгоритмів для рішення задач автоматизованого проектування. Математичне забезпечення реалізовується в програмному забезпеченні САПР.

Програмне забезпечення сукупність програм, представлених в заданій формі, разом з необхідною програмною документацією, призначена для використання в САПР.

Лінгвістичне забезпечення сукупність мов, що використовуються в САПР для уявлення інформації про об'єкти, що проектуються, процес і кошти проектування, якою обмінюються люди з ЕОМ і між собою в процесі автоматизованого проектування.

Інформаційне забезпечення документи, що містять описи стандартних проектних процедур, типових проектних рішень, комлектуючий виробів, матеріалів і інші дані, а також файли і блоки даних на магнітних носіях із записом вказаних документів.

Методичне об беспечени е документи, в яких відображені склад, правила відбору і експлуатації коштів автоматизованого проектування. Іноді поняття методичного забезпечення розширюють, включаючи в нього лінгвістичне і математичне забезпечення.

Організаційне об еспечение положення, інструкції, накази, штатні розклади, кваліфікаційні вимоги і інші документи, що регламентують організаційну структуру підрозділів проектного підприємства і їх взаємодію з комплексом коштів автоматизованого проектування.

Підсистеми САПР. При проектуванні всі компоненти САПР функціонують у взаємодії. Для користувача апаратні і програмні засоби виступають як єдине ціле, утворюючи інструмент проектування. Цей інструмент складений і неоднорідний, в ньому можна виділити окремі структурні одиниці: комплекси програмно-методичні (ПМК) і програмно-технічні (ПТК), підсистеми САПР.

Програмно-методичний комплекс взаємопов'язана сукупність деяких частин програмного, методичного і инфор мационного забезпечення, необхідна для отримання закінченого проектного рішення по об'єкту проектування або для виконання певних уніфікованих процедур. Оскільки в програмному забезпеченні з необхідністю реалізовується математичне і лінгвістичне забезпечення, відповідні частини математичного і лінгвістичного забезпечення доцільно вважати компонентами ПМК. Наприклад, виділяють ПМК оформлення документації, синтезу проектних рішень, моделювання і т. п. Ізвестно велике число ПМК, що тиражуються і що застосовуються в багатьох організаціях, наприклад ПМК РАПІРА і ПРАМ, створена для проектування РЭА.

Програмно-технічний комплекс взаємопов'язана сукупність програмно-методичних комплексів, об'єднаних по деякій ознаці, і коштів технічного забезпечення САПР. Поняття ПМК відноситься до програмних засобів, а поняття ПТК до обчислювальних систем, що об'єднує апаратні і програмні засоби і призначеним для застосування в САПР. Прикладами ПТК можуть служити автоматизовані робочі місця, що включають в себе ЕОМ, комплект периферійних пристроїв і ряд ПМК для виконання проектних маршрутів і процедур.

Програмно-методичний і програмно-технічний комплекси являють собою промисловий продукт, що розробляється, що виготовляється і що поставляється для створення або розвитку САПР на предйриятиях замовників.

, В конкретних САПР підприємств можна виділити декілька підсистем, кожна з яких виконує певні функції.

ПодсистемаСАПР це складова структурна частина САПР, обла^що-дає всіма властивостями системи і що є самостійною системою. Підсистеми САПР можуть бути такими, що проектують або обслуговуючими. Перші з них безпосередньо беруть участь у виконанні проектних процедур, а другі забезпечують правильне функціонування перших. По мірі універсальності підсистеми діляться на об'єктні, орієнтовані на певний клас об'єктів, що проектуються, і на інваріантні не пов'язані з якими-небудь конкретними типами об'єктів. Типові проектуючі підсистеми в САПР ЕОМ підсистеми функціонально-логічного і конструкторського проектування. Прикладом об'єктно-орієнтованої підсистеми є підсистема конструкторського проектування КМДП БІС, прикладом інваріантної підсистеми підсистема параметричної оптимізації методами нелінійного програмування. Основні обслуговуючі підсистеми:

керуюча (мониторная) система САПР і система управління базами даних. Проміжне положення між проектуючими і обслуговуючими підсистемами в більшості САПР займає підсистема машинної графіки.

Поняття підсистеми САПР близько до поняття програмно-технічного комплексу САПР, однак є і відмінності. Одна підсистема може при своєму функціонуванні займати ресурси більш ніж одного ПТК. Так, задачі розміщення і трасування при невеликій розмірності можуть виконуватися на АРМ, а при великій розмірності в центральному обчислювальному комплексі САПР. У підсистемі можуть використовуватися один або декілька ПМК, причому в процесі вдосконалення підсистеми ті або інші ПМК замінюються новими з поліпшеними характеристиками.

7.5. Класифікація САПР

На основі класифікації САПР вирішують наступні основні задачі:

· формування укрупненого формалізованого опису САПР по сукупності встановлених ознак класифікації;

· позначення САПР, що створюються в організаціях галузей промисловості і в будівництві;

· планування підвищення значень рівня автоматизації проектування, комплексності автоматизації проектування і інших показників САПР в процесі їх створення і розвитку;

· завдання умов для розробки технічно обгрунтованих норм забезпечення процесу створення, функціонування і розвитку САПР фахівцями, технічними засобами, енергією, інформацією, фінансовими і іншими ресурсами.

У відповідності з ГОСТ 23501.108 85 формалізований опис САПР включає в себе коди класифікаційних угрупувань САПР по встановленим стандартом ознакам класифікації; найменування класифікаційних угрупувань, відповідні приведеним кодам; вказівки, відповідно до яких класифікаторів, стандартами або методиками визначені коди кожного класифікаційного угрупування.

САПР характеризують наступні ознаки: тип, різновид, складність об'єкта проектування; рівень, комплексність автоматизації проектування; характер, число проектних документів, що випускаються; число рівнів в структурі технічного забезпечення САПР.

Три перших ознаки відображають особливості об'єктів проектування, наступні чотири можливості систем, восьму ознаку особливості технічної бази САПР. Для отримання навіть загального уявлення об конкретну САПР вона повинна бути оцінена по всіх перерахованих ознаках. Розглянемо їх детальніше.

Тип об'єкта проектування. ГОСТ передбачає розподіл САПР на дев'ять груп:

· САПР виробів машинобудування;

· САПР виробів приладобудування;

· САПР технологічних процесів в машино- і приладобудуванні;

· САПР об'єктів будівництва;

· САПР технологічних процесів в будівництві;

· САПР програмних виробів;

· САПР організаційних систем.

Інші групи (8 і 9) є резервними і призначені для виділення і кодування САПР, що не відноситься до перерахованих угрупувань.

Різновид об'єктів проектування. ГОСТ не встановлює спеціальних позначень на об'єкти проектування, а вимагає їх вказівки і кодування відповідно до діючих в кожній галузі промисловості системами позначення документації на об'єкти, що проектуються системою.

Складність об'єкта проектування. Можна виділити САПР:

· простих об'єктів з числом складових частин до 102;

· об'єктів середньої складності (102 103);

· складних об'єктів (103 1 0'1);

· дуже складних об'єктів (104 106);

· об'єктів дуже високої складності (число складових частин понад 106).

Складовою частиною об'єкта проектування, що являє собою технічний комплекс, споруду або виріб, є деталь. Якщо об'єктом проектування буде технологічний процес, то виділити його складові частини складніше. Існує два підходи, один з яких заснований на розділенні технологічного процесу на елементарні технологічні операції, іншої на розділенні об'єкта на частині умовно відповідно до номенклатури технологічної документації, що випускається.

Рівень автоматизації проектування. Виділяють системи проектування:

· низкоавтоматизированного (до 25 % проектних процедур);

· среднеавтоматизиро-ванного (25 50%);

· высокоавтоматизированного (понад 50%).

Щоб віднести САПР до третьої групи, в ній повинні бути використані методи многовариантного оптимального проектування.

Комплексність автоматизації проектування. Розрізнюють САПР:

1) одноэтапные;

2) многоэтапные;

3) комплексні.

Якщо система автоматизації охоплює один з етапів проектування відповідного об'єкта, то її відносять до першої групи. Під комплексної САПР мається на увазі автоматизація всіх етапів проектування.

Характер проектних документів, що випускаються. Встановлені п'ять класифікаційних груп САПР, що випускають документи:

· на паперовій стрічці і(або) листі;

· на машинних носіях;

· на фотоносителях (у вигляді мікрофільмів, мікрофіш, фотошаблон і інш.);

· комбинировванные (ыполняют документи на двох носіях даних або більш).

П'яте угрупування є резервним.

Число проектних документів, що випускаються. Розрізнюють САПР малої, середньої і високої продуктивності. При цьому число проектних документів в рік в перерахунку на формат 11 коливається від 103 до 106.

Число рівнів в структурі технічного забезпечення. Виділяють САПР одно двох- і трехуровневые.

Основу одноуровневого комплексу технічних засобів (КТС) складають ЕОМ середнього або високого класу, в яких виконується програмна обробка даних і здійснюється їх зберігання, і штатний набір периферійних пристроїв. При використанні мини-ЕОМ КТС називають автоматизованим робочим місцем. У вітчизняних КТС типу АРМ-М, АРМ-З, АРМ-Р застосовують ЕОМ сімейства CM (СМ-4, СМ-1420), а в КТС типу «Кулон» ЕОМ сімейства «Електроніки» («Електроніки 100-25», «Електроніка-79» і т.п.). Крім цього, застосовуються персональні ЕОМ.

Швидке зростання можливостей мини- і микроЭВМ приводить до переваги побудови АРМ з терміналами, що складаються не тільки з алфавітно-цифрових і графічних дисплеїв, але і з микроЭВМ. Наявність микроЭВМ дозволяє різко збільшити число терміналів комплексу і, отже, число одночасно працюючих користувачів. Звичайно, збільшення числа користувачів і розширення кола проектних процедур, що виконуються вимагає застосування в КТС ЕОМ більш довершених мини-ЕОМ. Такими ЕОМ стали супермини-ЕОМ типу VAX 11 /780, основні характеристики яких не поступаються більшості моделей ЕОМ сімейства ЄС. Таким чином, в одноуровневых САПР використовуються єдина мониторная система, банк даних і пакети прикладних програм, орієнтована на основну ЕОМ комплексу. Термінальні микроЭВМ програмно сумісні з основною ЕОМ і служать або для підготовки задач до рішення на основній ЕОМ, або для рішення простих задач за допомогою тих же програмних і інформаційних засобів. Можливості одноуровневых САПР обмежені. Тому в САПР великих підприємств прагнуть використати ЕОМ граничної продуктивності. Один з рівнів САПР утворить одна або декілька ЕОМ. Цей рівень називається центральним обчислювальним комплексом (ЦБК). У ЦВК сучасних САПР використовуються такі високопродуктивні ЕОМ, як «Ельбрус-2», CRAY. Вони ефективно виконують функції програмної обробки даних при виконанні найбільш складних програмних процедур, що вимагають величезних обчислювальних ресурсів. Але для ефективного зв'язку користувача з САПР і рішення великої кількості менш складних задач доцільно мати в САПР другий рівень, званий інтерактивно-графічним комплексом (ИГК). На кожному з рівнів ЦВК і ИГК є свої ППП для виконання схожих за змістом проектних процедур, але орієнтованих на різну розмірність задач.

Дворівневі САПР можуть мати радіальну і кільцеву структуру. Остання відповідає об'єднанню АРМ в кільцеву обчислювальну мережу. У такій САПР функції мониторной системи і СУБД розподілені по вузлах обчислювальної мережі.

Трехуровневые САПР крім технічних засобів дворівневої системи повинні включати периферійне програмно-кероване обладнання, наприклад креслярські автомати, установки для виготовлення фотошаблон, комплекси для контролю програм до станків з ЧПУ.

Дата добавления: 2014-11-29