Загальна характеристика та особливості програмування сучасних систем автоматизованого проектування

Сучасні підприємства не зможуть вижити у всесвітній конкуренції, якщо не будуть випускати нові продукти кращої якості, більш низької вартості і за менший час. Тому вони прагнуть використати величезні можливості пам'яті комп'ютерів, їх високу швидкодію та можливості зручного графічного інтерфейсу для того, щоб автоматизувати і зв'язати один з одним задачі проектування і виробництва, які раніше були вельми утомливими і зовсім не пов'язаними один з одним. Таким чином скорочується час і вартість розробки і випуску продукту. Для цієї мети використовуються технології автоматизованого проектування.

Система автоматизованого проектування (САПР; англ. Computer-aided design) – комп'ютерна система обробки інформації, що призначена для автоматизованого проектування (CAD), розробки (CAE) і виготовлення (CAM) кінцевого продукту, а також оформлення конструкторської і/або технологічної документації.

Автоматизоване проектування (Computer-aided design – CAD) є технологією, що складається у використанні комп'ютерних систем для полегшення створення, зміни, аналізу та оптимізації проектів. Таким чином, будь-яка програма, що працює з комп'ютерною графікою, так само як і будь-який додаток, що використовується в інженерних розрахунках, відноситься до систем автоматизованого проектування. Іншими словами, безліч засобів САD простирається від геометричних програм для роботи з формами до спеціалізованих додатків для аналізу та оптимізації. Сама основна функція САD - визначення геометрії конструкції (деталі механізму, архітектурні елементи, електронні схеми, плани будівель і т. п.), оскільки геометрія визначає всі наступні етапи життєвого циклу продукту.

CAE (англ. Computer-aided engineering) – загальна назва для програм і програмних пакетів, призначених для вирішення різних інженерних задач: розрахунків, аналізу та симуляції фізичних процесів. Розрахункова частина пакетів найчастіше заснована на чисельних методах вирішення диференціальних рівнянь. Сучасні системи автоматизації інженерних розрахунків (CAE) застосовуються спільно з CAD-системами (найчастіше інтегруються в них, в цьому випадку виходять гібридні CAD / CAE-системи).

CAE-системи – це різноманітні програмні продукти, що дозволяють за допомогою розрахункових методів (метод кінцевих елементів, метод кінцевих різниць, метод кінцевих обсягів) оцінити, як поведе себе комп'ютерна модель виробу в реальних умовах експлуатації. Допомагають переконатися в працездатності виробів, без залучення великих витрат часу і коштів.

CAM (англ. Computer-aided manufacturing) – підготовка технологічного процесу виробництва виробів, орієнтована на використання ЕОМ. Під терміном розуміються як сам процес комп'ютеризованої підготовки виробництва, так і програмно-обчислювальні комплекси, використовувані інженерами-технологами.

Російським аналогом терміна є АСТПВ – автоматизована система технологічної підготовки виробництва.

Для створення САПР необхідно:

- удосконалювати проектування на основі застосування математичних методів і засобів обчислювальної техніки;

- автоматизувати процеси пошуку, обробки та видачі інформації;

- використовувати методи оптимального і варіантного проектування;

- застосовувати ефективні, що відображають істотні особливості, математичні моделі об'єктів, що проектуються, комплектуючих виробів і матеріалів;

- створювати банки даних, що містять систематизовані відомості довідкового характеру, необхідні для автоматизованого проектування об'єктів;

- підвищувати якість оформлення проектної документації;

- підвищувати творчу долю праці проектувальників за рахунок автоматизації нетворчих робіт;

- уніфікувати та стандартизувати методи проектування;

- готувати фахівців;

- реалізовувати взаємодію з автоматизованими системами різного рівня та призначення.

Програмне забезпечення САПР представляє собою сукупність всіх програм та експлуатаційної документації до них, які необхідні для автоматизованого проектування. Фізично до складу програмного забезпечення входять:

- документи з текстами програм;

- програми, записані на машинних носіях інформації;

- експлуатаційні документи.

Програмне забезпечення конкретної САПР включає в себе програми і документацію для всіх типів ЕОМ, використовуваних у цій САПР.

Складові програмного забезпечення САПР, а також вимоги до його розробки та документування встановлені державними стандартами.

Приклади САПР:

- КОМПАС - поширена САПР компанії АСКОН у варіантах для двовимірного та тривимірного проектування. В якості основи мови програмування КОМПАС-МАСТЕР була використана стандартна мова програмування С++;

- AutoCAD – найпоширеніша САПР не російського виробництва; Бібліотеки даної САПР системи написані на MS Visual C + +, Basic. NET, MS Visual C #, окремі додатки написані на MS Visual C + +. AutoLISP використовується для скриптів, але на ньому описані лише команди.

- TurboCAD - універсальна САПР для архітекторів і конструкторів, написаний на мові програмування С.

- Foran - спеціалізована суднобудівна система автоматизованого проектування, розроблена фірмою SENER для проектування і будівництва комерційних і військово-морських судів;

- MathCAD - інтегрована система розв'язання математичних, інженерно-технічних і наукових завдань.

Комплекс засобів автоматизації проектування включає методичне, лінгвістичне, математичне, програмне, технічне, інформаційне та організаційне забезпечення.

Для написання програмного забезпечення призначені мови програмування; вони є засобом розробника САПР. До мов програмування об’єктних програм (програм, одержаних після трансляції на машинну мову).

Мови програмування поділяються на 4 класи:

1. Низького рівня – це машинно-орієнтовані мови (асемблери, турбоасемблери, макроасемблери).

2. Універсальні мови високого рівня (BASIC, С, PASCAL, TurboPASCAL).

3. Проблемно-орієнтовні мови – (GPSS, SPSS, динамо, побок) вони дозволяють відтворювати роботу певних виробничих підрозділів.

4. Мови зображення знань і роботи з ними (намети програм, які використовуються як тренажери при навчанні операторів).

Прикладне програмне забезпечення переважно представляє собою пакет прикладних програм, які розміщуються на диску і реалізуються на мові високого рівня фірмою, яка спеціалізується на виготовленні такого програмного забезпечення. Дані пакети можуть бути адаптовані на комп’ютери якогось одного типу, а в ідеальному випадку сумісні з різними типами апаратного забезпечення. Пакети прикладного програмного забезпечення вирішують специфічні задачі САПР. Більшість таких пакетів пишеться на таких компільованих мовах, як Fortran, С, С++, Java, Pascal, а деякі більш прості пакети для мікрокомп’ютерів реалізуються на мові Basic.

Типове програмне забезпечення для додатків в САПР складається з наступних частин:

1. Пакети двохмірного креслення. Бувають різного степеня складності і функціонують на 16-бітових мікрокомп’ютерах, міні-комп’ютерах і великих комп’ютерах. Ці пакети забезпечують засоби для виконання двохмірного креслення.

2. Пакети трьохмірного моделювання. Найбільш ефективно функціонують на 32-бітових міні-комп’ютерах і більш потужних машинах, однак деякі менш складні пакети в даний час доступні і на мікрокомп’ютерах.

3. Пакети, які забезпечують аналіз методом кінцевих елементів (МКЕ). Переважно пишуться на мові Fortran. Як і пакети трьохмірного моделювання, ці пакети традиційно функціонують на міні-комп’ютерах і великих машинах, але в даний час у багатьох випадках успішно працюють і на 16-бітових мікрокомп’ютерах. Розвиті пакети можуть мати свої власні системи трьохмірного моделювання.

4. Пакети ергономічного аналізу. Найбільш відомий з них називається SAMMIE. Він реалізований на мові Fortran IV і продається фірмами Prime і Sammie.

5. Різноманітні програми, написані на мові Basic. Окрім розвитих пакетів для систем САПР існують тисячі простих комерційних пакетів, які переважно реалізуються на мові Basic і доступні на 8- або 16-бітових мікрокомп’ютерах. Типовими додатками таких програм є: простий розрахунок, вирахування допустимих навантажень, нескладні операції над поверхнями.

Дата добавления: 2015-06-04