Основные принципы построения САПР ТП

Классификационные признаки САПР ТП

Основные принципы построения САПР ТП

Существует значительное число отечественных и зарубежных разработок САПР ТП, существенно различающихся по базовым принципам построения, возможностям и, в целом, научно-тех­ническому уровню. С целью сравнения научно-технического уров­ня различных САПР ТП и оценки принципиальной возможности их использования для решения задач ТПП используют классификацию САПР ТП.

В Российской Федерации принципы классификации и основные классификационные признаки САПР регламентированы ГОСТ 01.108—85 «Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение». В соответствии со стандартом САПР характеризуют по следующим признакам: тип объекта проектиро­вания; разновидность объекта проектирования; сложность объекта проектирования; уровень автоматизации проектирования; комплексность автоматизации проектирования; количество выпускаемых проектных документов; число уровней в структуре технического обеспечения САПР.

Эти признаки отражают особенности объектов проектирования, возможности систем и технической базы САПР. По типу объекта проектирования все САПР ТП в машино- и приборостроении имеют общий классификационный номер 3.

Для разновидностей объектов проектирования стандарт не уста­навливает специальных обозначений, и поэтому часто используют для разделения САПР ТП макрооценки результатов их деятельно­сти: маршрутная технология, операционная технология, маршрутно-операционная технология, управляющая программа для станка с ЧПУ.

По признаку «сложность объекта проектирования» выделяют САПР:

• простых объектов с числом составных частей до 10²;

• объектов средней сложности с числом составных частей I0²... 10³;

• сложных объектов с числом составных частей 10³... 10⁴;

• очень сложных объектов с числом составных частей 10⁴... 10⁶;

• объектов очень высокой сложности с числом составных частей свыше 10⁶.

При опенке сложности такого объекта проектирования как «тех­нологический процесс» за составную часть ТП принимают его основной элемент. Для маршрутного ТП - технологическую операцию. Для технологической операции - элементарный переход. Объек­ты проектирования в современных САПР ТП имеют оценки от «сложных» до «очень высокой сложности».

По признаку «уровень автоматизации проектирования» выде­ляют системы:

• низкоавтоматизированного проектирования (автоматизирую­щие до 25% проектных процедур, выполняемых при проектирова­нии объекта);

• среднеавтоматизированного проектирования (25...50%);

• высокоавтоматизированного проектирования (свыше 50%).

Для отнесения САПР ТП к последней группе в ней должны быть применены методы многовариантного оптимального проек­тирования. В противном случае систему относят к группе среднеавтоматизированных систем.

По числу выпускаемых проектных документов различают сис­темы:

• малой производительности (до 10⁵ проектных документов в год в пересчете на формат А4);

• средней производительности (10⁵... 10⁶);

• высокой производительности (свыше 10⁶).

По числу уровней в структуре технического обеспечения выде­ляют:

• одноуровневые;

• двухуровневые;

• трехуровневые САПР ТП.

Основой технического обеспечения одноуровневой системы является универсальный компьютер со штатным набором периферийных устройств. Техническое обеспечение двухуровневой САПР ТП включает в себя центральный компьютер средней или большой мощности и взаимосвязанные с ним одно или несколько автомати­зированных рабочих мест (АРМ), имеющих собственные компьюте­ры. Трехуровневая САПР ТП создана на основе центрального ком­пьютера большой мощности, нескольких АРМ и периферийного программно-управляемого оборудования для централизованного обслуживания АРМ. Трехуровневая САПР может быть построена и на основе центрального компьютера большой мощности и группы АРМ, объединенных в вычислительную (локальную) сеть.

Наряду с изложенными стандартными классификационными признаками используют и дополнительные.

По режиму обработки информации (ГОСТ 15971-90 «Систе­мы обработки информации. Термины и определения») различают САПР ТП:

• пакетные;

• интерактивные;

• диалоговые;

• системы реального времени.

В пакетных системах процесс проектирования осуществляется автоматически, после ввода необходимых исходных данных, без связи с лицами, поставившими задание на выполнение.

В интерактивных системах происходит взаимодействие процес­са обработки информации системой с человеком, выражающееся в разного рода воздействиях на этот процесс (предусмотренных механизмом управления) человека и вызывающих ответную реак­цию процесса.

В диалоговых САПР ТП человек и система обмениваются дан­ными в темпе, соизмеримом со скоростью обработки информа­ции человеком.

В CAПP ТП реального времени обработка информации и полу­чение

результатов происходят в темпе, соизмеримом со скоростью протекания проектируемых (технологических) процессов.

Реализующийся в пакетных САПР ТП процесс проектирова­ния полностью формализован и позволяет надежно получать ре­зультаты необходимого качества. В САПР ТП реального времени также реализован полностью формализованный процесс проекти­рования, однако работу рассматриваемой системы от предыдущей отличает высокое быстродействие, что может быть достигнуто за счет автоматизации ввода исходных данных, а также использова­ния методов и технических средств высокоскоростной обработки информации.

Пакетные САПР ТП, являясь мощным средством сокращения длительности ТПП, позволят в перспективе принципиально изменить содержание и качество отработки конструкции на техно­логичность. САПР ТП реального времени позволят революционно из­менить содержание функции контроля и управления ходом ТП, позволяя получать проектные решения высокого качества в случа­ях нарушений заданных параметров реализующихся в производ­стве ТП (задачи ситуационного управления). Создание полноцен­ных САПР ТП указанных видов является делом будущего.

Интерактивные и диалоговые системы практически на 100% пред­ставляют современные САПР ТП. Диалоговые системы можно счи­тать разновидностью интерактивных. Интерактивный режим исполь­зуют в САПР ТП как средство преодоления трудно- и неформализуемых этапов технологического проектирования. Система выполняет формализованные процедуры проектирования, а неформализован­ные (выбор, принятие промежуточных решений и т.д.) предостав­ляет для выполнения специалисту. По завершении человеком необ­ходимых действий вновь работает система. Процесс многократно повторяется до получения желаемого результата проектирования. Преимущества данного подхода очевидны — он позволяем создавать CAIIP ТП, несмотря на отсутствие методов формализации отдель­ных процедур проектирования. Недостатком следует считать влияние специалистов на результаты проектирования (проектное решение). Сформированное такими системами проектное решение не является вполне объективным. Возрастает и время его формирования. Основ­ной тенденцией совершенствования диалоговых САПР ТП является минимизация диалога пользователя (человека) с системой и постепенная трансформация диалоговых САПР ТП в пакетные.

Обобщение опыта исследований и разработки САПР ТП по­зволило сформулировать основные общесистемные принципы их построения:

• полного соответствия системы цели ее создания;

• системного единства: система и создается, и эксплуатируется как единая совокупность взаимодействующих подсистем, работа которых подчинена обшей цели;

• открытости системы: при эксплуатации системы, как един­ства подсистем, должна быть сохранена открытость ее структуры;

• интеграции: средства реализации САПР ТП должны обеспе­чивать возможность се информационной интеграции с другими автоматизированными системами поддержки ЖЦИ;

• развития: структура системы должна обеспечивать возмож­ность наращивания и совершенствования компонентов САПР ТП и связей между ними;

• инвариантности: по возможности система должна быть инва­риантной объекту проектирования и отрасли;

• тиражируемости и адаптации: система должна быть тиражи­руема и легко адаптируема к возможным изменениям объекта про­ектирования и условий эксплуатации;

• живучести: система должна обеспечивать выполнение заданных функций при воздействиях внешней среды и отказах ее компонентов в заданных пределах.

Соответствие системы цели ее создания определяют:

• формирование системой объектов проектирования заданной разновидности (например, маршрутных, операционных, маршрутно-операционных ТП);

• обеспечение заданного качества проектных решений (не хуже качества реше-

ний, полученных специалистом);

• возможность достижения цели системы.

Структура и параметры каждой подсистемы при разработке должны определяться из условий наилучшего соответствия цели системы. Каждая подсистема должна разрабатываться с учетом обеспечения наиболее эффективного взаимодействия с другими подсистемами и не может разрабатываться изолированно от них.

Система не должна разрабатываться как замкнутая, в против­ном случае теряется возможность ее совершенствования и интегра­ции с другими системами.

Интегрированной автоматизированной системой называют со­вокупность двух или более взаимосвязанных автоматизированных систем, в которой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту сово­купность можно рассматривать как единую автоматизированную систему.

Под интегрированными понимают конструкторско-технологические САПР, осуществляющие комплексное проектирование изде­лия и технологической среды его производства. Уровень интеграции систем различен. К интегрированным относят системы CAD/CAM, CAE/CAD/CAM, CAE/CAD/CAPP и т.д.

Другим важнейшим аспектом принципа интеграции является объединение САПР с другими автоматизированными система­ми, обеспечивающими автоматизацию поддержки решений не только на производственно-технологических, но и на иных эта­пах ЖЦИ в рамках концепции CALS-технологий (см. подраздел 1.7). К таким можно отнести, например CAE/CAD/CAM/CAPP/PDM или САЕ/САD/САМ/САРР/РDМ/РLМ-системы.

Система может быть универсальной или специализированной. Универсальная (многофункциональная) САПР ТП характеризу­ется широким применением, полноценной реализацией принци­па многовариантности. Ее создание гораздо дороже и сложнее по сравнению со специализированной САПР ТП, предназначенной для выполнения определенных, ограниченных процедур или име­ющих ограничения по объекту производства (например, САПР ТП изготовления деталей тина тел вращения, призматических дета­лей и т.д.).

Системы, имеющие ограничения по объекту проектирования, часто называют объектно-ориентированными. Чем выше уровень формализации процесса проектирования, тем больше ограниче­ний накладывают на объекты проектирования САПР ТП, т.е. сис­тема становится все более специализированной (объектно-ориен­тированной).

Полнота реализации изложенных принципов при разработке различных САПР ТП различна. Полноценная реализация любого из принципов связана со значительными затратами. Разработчики систем, как правило, пытаются достичь компромисса между уров­нем реализации принципа и соответствующими затратами.

Дата добавления: 2014-01-03