Виды обеспечения САПР

Обеспечение САПР имеет несколько видов: математическое, программное, информационное, техническое, лингвистическое, методическое, организационное.

1. Математическое обеспечение включает в себя алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение; функциональные модели проектируемых объектов; методы численного решения задач; методы поиска экстремума. МО САПР делится на:

· математические методы и построение на их основе математических моделей объектов проектирования;

· формализованное описание технологии автоматизированного проектирования;

· МО должно описывать во взаимосвязи объект, процесс и средства автоматизации проектирования.

2. Программное обеспечение — это совокупность всех программ и эксплутационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. ПО делится на общесистемное и специальное (прикладное).

Общесистемное ПО создано для организации функционирования технических средств, т. е. планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов. Общесистемное ПО близко по назначению к операционным системам.

Специальное ПО реализует математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур.

Специальное ПО, или прикладное ПО, имеет форму ППП.

Уровни программного обеспечения: машинный код, язык Ассемблера, языки высокого уровня (рис. 1.1).

Рис.1.1 – Иерархическая структура ПО

3. Информационное обеспечение — это такие данные, которыми пользуется проектировщик в процессе проектирования для выработки проектного решения. Это справочные данные о комплектующих изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений, структур и параметров проектируемых объектов. Совокупность данных, используемых в САПР, составляет информационный фонд. Основная функция ИО — это ведение фонда, обновление, сохранение и организация доступа к данным.

В состав ИО САПР входят:

· программные модули;

· исходные и результирующие данные для программных модулей;

· нормативно-справочная проектная документация, государственные и отраслевые стандарты, руководящие материалы и указания, типовые проектные решения, текущая проектная документация, отражающая ход и состояние выполнения проекта.

Различают следующие способы ведения ИО САПР:

· использование файловой системы;

· построение библиотек;

· использование БД;

· создание информационных программ адаптеров.

Применение файловой системы и построение библиотек широко распространено, так как поддерживается средствами операционной системы. Эти способы применяют при хранении программных модулей, диалоговых сценариев поддержки процесса проектирования, вводе крупных масштабов исходных данных, хранении текстовых документов. Однако они мало пригодны при оперативной обработке справочных данных.

Лингвистические средства системы управления базами данных изменяются от языков программирования до языков, ориентированных на конкретного пользователя.

Основные функции СУБД:

· создание схемы базы данных;

· организация хранения данных;

· защита целостности БД;

· поддержание загрузки БД;

· предоставление пользователям доступа к БД.

Создание информационных программ адаптеров — для организации межмодульного интерфейса. В САПР, программы которых оперируют с большим числом данных (входных, промежуточных, результирующих), области обмена удобно организовать в виде некоторого банка данных. Это позволяет часть функций, выполняемых адаптером, возложить на СУБД, что в итоге сокращает время на разработку информационного и программного обеспечения. Адаптер выполняет совокупность операций по организации информационного взаимодействия между программными модулями.

Техническое обеспечение САПР. Традиционное проектирование занимает 15% вычислительных операций. Для САПР необходимы специализированные средства, в основном это автоматизированное рабочее место (АРМ). АРМ — для решения сложных проектных задач в автономном режиме (для трех- и двухмерного представления объектов проектирования), инвариантные к различным видам объектов проектирования и для решения типовых инженерных, конструкторских и технологических задач.

Лингвистическое обеспечение САПР, основу которого составляют специальные языковые средства (языки проектирования), предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Проблемно-ориентированные языки — это Фортран, Си и др. Для решения геометрических задач инженерного типа ПОЯ соединяют в себе средства алгоритмического языка для решения математических задач и специальные языковые средства моделирования геометрических объектов. Создаются ПОЯ по соответствующим областям применения (строительство, электроника и т. д.). Но чрезмерное разнообразие языков затрудняет обмен средствами САПР между предприятиями. Развитие гибких производственных систем требует тщательного решения вопросов по составу лингвистического обеспечения.

Методическое обеспечение САПР — это входящие в ее состав документы, регламентирующие порядок эксплуатации системы, носят характер инструкций.

Организационное обеспечение САПР — положения, приказы, штатное расписание, квалификационные требования, регламентирующие организационную структуру подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования.

Классификация САПР

САПР характеризуют следующие признаки:

· тип, разновидность, сложность объекта проектирования;

· уровень, комплексность автоматизации проектирования;

· характер, число выпускаемых проектных документов;

· число уровней в структуре технического обеспечения САПР.

Три первых признака отражают особенности объектов проектирования, следующие четыре — возможности систем, восьмой признак — особенности технической базы САПР.

Тип объекта проектирования. ГОСТ предусматривает деление САПР на группы: 1. САПР изделий машиностроения. 2. САПР изделий приборостроения. 3. САПР технологических процессов в машино- и приборостроении. 4. САПР программных изделий. 5. САПР организационных систем.

Разновидность объектов проектирования. ГОСТ требует указания обозначений на объекты проектирования и кодирования в соответствии с системой обозначения документации на объекты, проектируемые САПР.

Сложность объектов проектирования: 1) простые — с числом составных частей до 10²; 2) средние — до 10³; 3) сложные — до 10⁴; 4) очень сложные — до 10⁵; 5) самые сложные — свыше 10⁶.

Составной частью объекта проектирования, представляющего технический комплекс, является деталь (микросхема).

Уровень автоматизации проектирования: 1) низкоавтоматизированный — до 25% проектных процедур; 2) среднеавтоматизированный — до 50% ; 3) высокоавтоматизированный — свыше 50%.

Чтобы отнести САПР к третьей группе, в ней должны быть использованы методы многовариантного оптимального проектирования.

Комплексность автоматизации проектирования: 1) одноэтапные; 2) многоэтапные; 3) комплексные, т. е. автоматизация всех этапов проектирования.

Число уровней в структуре технического обеспечения:

Одноуровневые комплексы технических средств — ЭВМ среднего класса: программная обработка данных, хранение их на основе штатного набора периферийных устройств, где единая мониторная система, банк данных и пакет прикладных программ. Терминальные микроЭВМ совместимы с основной (центральной) ЭВМ и служат либо для подготовки задач к решению на основной ЭВМ, либо для решения простых задач с помощью тех же программных и информационных средств.

Двухуровневые КТС имеют радиальную или кольцевую структуру (вычислительная сеть). В такой САПР функции мониторной системы и СУБД распределены по узлам вычислительной сети.

Трехуровневые САПР помимо двухуровневого КТС включают чертежные автоматы, комплексы для контроля программ к станкам с числовым программным управлением.