Общие сведения о САПР.

Понятие САПР. Необходимость разработки САПР, её эффективность. Отличие САПР от обычных расчетов и исследований на ЭВМ. Классификация и обозначение. Принципы создания, состав и структура, виды обеспечения САПР. Структурная схема САПР.

САПР – это сложная человеко-машинная система использующая современные математические методы, средства электронно-вычислительной техники и связи, а также новые организационные принципы и приемопроектирование для отыскания оптимального технического решения.

Научно-технический прогресс привел к появлению сложных технических систем, это в первую очередь относится к энергетике и электромеханике. Проектирование таких систем занимает большое количество времени и требует большое количество проектировщиков.

Пример:

Проектирование новой серии 4А асинхронного двигателя заняло около 10 лет. Проектирование самолета заняло 5 ÷ 7 лет.

Длительные сроки проектирования приводят к тому, что изделия морально устаревают, появляются новые материалы, новые технологии. Сократить сроки проектирования можно:

1. Увеличением числа проектировщиков (это не реально)

2. Повышением производительности труда

Повысить производительность труда можно на основе широкого использования современных математических методов, более строгих математических моделей и методик, и применение ЭВМ, т.е. путем автоматизации проектирования.

ЭВМ при проектировании электрических машин стали применяться практически с момента их появления. При этом использовались старые математические модели, старые методики проектирования и выполнялась только расчетная часть проекта. На ЭВМ можно было получить большое количество вариантов расчетов, но выбирать из них лучший должен был проектировщик. Большого эффекта от такого применения ЭВМ не было, т.к. расчетная часть при проектировании составляет 5 ÷ 7 % от общей трудоемкости, а разработка конструкции 50 ÷ 70 %.

Отличие САПР от обычных расчетов и исследовании заключается в следующем:

1. Комплексность охвата всех этапов проектирования.

2. Системность рассмотрения, состоящая во взаимной увязки.

3. Оптимизация – неотъемлемая часть САПР.

4. Автоматизированное, информационное обеспечение как проектировщика, так и всего процесса проектирования.

5. Широкое использование диалога с ЭВМ.

6. Машинная обработка графической информации.

7. Автоматизированный выпуск проектной документации.

8. Работа в реальном масштабе времени.

Что же дает применение САПР?

1) Повышение производительности труда в 2 и более раз.

2) Сокращение затрат электроэнергии на 10 ÷ 20 %.

3) Экономия материалов на 5 ÷ 10 %.

4) Сокращение сроков проектирования от 2 до 4 раз.

Классификация и обозначение

САПР классифицируется по признакам:

1. Тип объекта.

2. Разновидность объекта.

3. Сложность объекта.

4. Уровень автоматизации проектирования.

5. Комплексность автоматизации проектирования.

6. Характер выпускаемых документов.

7. Количество выпускаемых документов.

8. Количество уровней в структуре технического обеспечения.

Различают САПР:

– Простые объекты – до 100 составных частей (например редуктор)

– Объекты средней сложности – 100 ÷ 1000 составных частей (станок, ЭМ)

– Сложные объекты – 10³ ÷ 10⁴ составных частей (автомобиль)

– Очень сложные объекты – 10⁴ ÷ 10⁶ составных частей (самолет, электровоз)

– Объекты очень высокой сложности – больше 10⁶ составных частей (космический корабль)

По уровню автоматизации проектирования различают:

1. Низкоавтоматизированный САПР до 25 % автоматизации

2. Среднеавтоматизированный САПР до 50 % автоматизации

3. Высокоавтоматизированный САПР свыше 50 % автоматизации

По комплексности охвата автоматизация проектирования различается:

– Одноэтапный САПР

– Многоэтапный САПР

– Комплексный САПР

В комплексном САПР автоматизированы все этапы проектирования.

По характеру выпускаемых документов САПР могут быть: на бумажной ленте, на машинных носителях, на фото носителях и комбинированные.

По количеству выпускаемых документов различают САПР:

– малой производительности (до 10⁵ документов формата А4)

– средней производительности (свыше 10⁵ документов формата А4)

– высокой производительности (свыше 10⁶ документов формата А4, за год)

По количеству уровней в структуре технического обеспечения, различают: одноуровневые, двухуровневые, трехуровневые.

Принципы создания САПР.

При создании САПР следует руководствоваться следующими принципами:

– системного единства

– совместимости

– типизации

– развития

Принцип системного единства обеспечивает целостность системы (иерархичность проектирования).

Принцип совместности обеспечивает совместное функционирование составных частей САПР и сохраняет открытую систему в целом.

Принцип типизации ориентирует на создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизации подлежат элементы, которые многократно используются.

Принцип развития обеспечивает пополнение, совершенствование и обновление составных частей САПР.

Состав и структура САПР.

Составными частями САПР являются подсистемы. По назначению они разделяются: на проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы – имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап или стадию проектирования.

Примеры проектирующих подсистем: эскизное, проектирование деталей, проектирование технологических процессов.

Обслуживающие подсистемы – имеют обще системные применения и обеспечивают поддержку функционирования проектирующих систем, а также оформление, передачу и вывод полученных в них результатов.

Пример обслуживающих подсистем: автоматизированный банк данных, подсистемы документирования, подсистемы графического ввода-вывода.

Виды обеспечения САПР.

Различают:

-математическое обеспечение САПР

-программное

-информационное

-техническое

-лингвистическое

-методическое

-организационное

Математическое обеспечение (М.О.)

Основу М.О. составляют алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение (П.О.) САПР. Элементы М.О. САПР разнообразны, среди них имеются инвариантные элементы- принципы построения функциональных моделей, метод численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, поиски экстремумов (min и max значений функции).

Разработка М.О. является самым сложным этапом создания САПР. От М.О. в наибольшей степени зависит эффективность и функционирование САПР в целом.

Программное обеспечение САПР представляет собой совокупность всех программ и эксплутационной документации к ним, необходимых для выполнения АПР. П.О. разделяют на: общесистемное и прикладное.

Общесистемное П.О. предназначено для организации функционирования технических средств, т.е. для планирования и управления вычислительным процессом, для распределения имеющихся ресурсов и представлена операционными системами.

П.О. общесистемное не отражает специфику САПР и является инвариантным.

В специальном П.О. (прикладном) реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур (для конкретного объекта).

Информационное обеспечение

Основу И.О. составляют данные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования (нормативно справочная документация (свойства стали, кривые намагничивания)).

В крупных САПР используют автоматизированные банки данных. Банк данных- это сами данные на машинных носителях и системы управления базой данных (СУБД- комплекс).

Техническое обеспечение

Представляют собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение

Основа лингвистического обеспечение САПР составляет специальные языки проектирования предназначенные для описания процедур автоматического и проектирования и проектных решений. Основная часть Л.О.- это языки общения человека с ЭВМ.

Методическое обеспечение

Это документы, регламентирующие порядок эксплуатации САПР.

Организационное обеспечение

Это положение инструкции, штатное расписание, приказы, квалификационные требования и т.д.