Засоби забезпечення САПР

Засоби забезпечення САПР класифікують як єдність таких компонентів: технічне, програмне, математичне, методичне, інформаційне та організаційне.

Технічне та програмне забезпечення

Технічне забезпечення- це комплекс технічних засобів, за допомогою якого здійснюють збір, обробку, зберігання, перетворення і передачу даних, пов'язаних з об'єктом проектування.

Основу технічного забезпечення складають засоби обчислювальної техніки і, в першу чергу, це- персональний комп'ютер.

Стандартна конфігурація комп'ютера загальновідома:

системний блок, що складається з процесора, оперативної пам'яті, блоку живлення, вінчестера, інших накопичувачів даних, портів підключення периферійних пристроїв;

клавіатура для введення інформації; монітор для відображення інформації;

мишка для зручності діалогу "людина- комп'ютер".

Поняття периферійних пристроїв включає широкий перелік технічних засобів. У першу чергу, це засоби збору та обробки даних для проектування. До них можна віднести електронне геодезичне обладнання (тахеометри, системи супутникової навігації лазерні сканери та ін), яке або працює безпосередньо під управлінням комп'ютерів, або передає дані вимірювань у вигляді комп'ютерних файлів.

Якщо вихідна інформація про проектовану дорогу представлена ​​у вигляді планшетів топографічних планів, то для перетворення інформації з паперового вигляду в електронний застосовують сканери. Сканери бувають рулонні або планшетні. Точність сканування останніх істотно вище і може досягати 12 000 dpi (dots per inch- точок на дюйм). Коли мова йде про проектування складних технічних об'єктів, то застосовують інженерні сканери великого формату A0 (A1).

Вихідну графічну інформацію про об'єкт проектування ( креслення ) друкують на плоттерах також великого формату. За способом подачі паперу плоттери як і сканери, бувають рулонні або планшетні. За способом нанесення барвника- лазерні або струменеві.

До периферійних пристроїв комп'ютера також можна віднести апарати цифрового фото і відео, які в даний час широко застосовуються при зборі вихідних даних для проектування доріг.

Програмне забезпечення САПР поділяють на загальносистемне і прикладне.

До загальносистемного програмного забезпечення відносять, в першу чергу, операційні системи (ОС), які управляють всіма процесами, що відбуваються в комп'ютерах. Поява і еволюція ОС відбувалася паралельно з розвитком самих комп'ютерів. Якщо створення першого персонального комп'ютера асоціюють з фірмою IBM (www.ibm.com), то перша масова ОС з'явилася для цього комп'ютера від фірми Microsoft ( www.microsoft.com ) і називалася MS- DOS.

В даний час ( з 2001 р.) більшість прикладних програм, у тому числі САПР, функціонує під управлінням операційної системи MS Windows XP (від англ. EXPerience- досвід ).

До умовно загальносистемного програмного забезпечення можна віднести MS Office, ряд додатків якого ( текстовий редактор Word, електронні таблиці Excel ) стали де- факто стандартами в своєму класі програм. Практично всі САПР, що формують в якості вихідних даних текстові документи, здійснюють це у середовищі MS Word, а табличні форми- в середовищі MS Excel.

До прикладних програм, окрім самих САПР, можна віднести: векторизатори; програми обробки геодезичних даних, даних дистанційного зондування; системи управліннями базами даних (СКБД); системи управління проектно- конструкторською документацією (СУПКД ) та ін..

Останні з перерахованих ( СУПКД ) є виключно важливими в роботі проектних організацій, оскільки в значній мірі забезпечують функціонування систем контролю якості при виробництві проектної продукції.

Математичне та методичне забезпечення

Математичне забезпечення- це сукупність аналітичних і чисельних методів, математичних моделей і алгоритмів виконання проектних процедур. Застосування тих чи інших методів залежить від рівня розвитку САПР, властивостей об'єктів проектування і характеру вирішуваних завдань.

На початковому етапі розвитку САПР здійснювалася алгоритмізація ручних методів проектування. Це сприяло скороченню часу проектування, але якість проектних рішень при цьому практично не поліпшувалася.

У період "ручного" проектування автомобільних доріг геодезичні дослідження виконувалися " пікетним " методом. Суть цього методу полягає в наступних етапах робіт:

-Польове трасування автомобільної дороги. При цьому тангенціальний хід траси є одночасно і магістральним ходом для всіх наступних розбивочних робіт, як на стадії вишукувань, так і на стадії будівництва.

-Планово- висотне закріплення траси притрасовими реперами і кутовими стовпами.

-Розбивка пікетажу по трасі. Розбиваються і закріплюються не тільки пікетні точки, а й плюсові (характерні ) точки, пов'язані із зламами рельєфу, перетином водних потоків, інженерних комунікацій і доріг.

-Подвійне поздовжнє геометричне нівелювання траси за прийнятим пікетажем.

-Зйомка поперечників. При розбивці пікетажу по трасі одночасно здійснюють розбивку поперечников на всіх пікетних і плюсових точках. На прямолінійних ділянках траси поперечники розбивають перпендикулярно до осі дороги, а на криволінійних ділянках- перпендикулярно дотичній до траси. Довжину поперечника приймають такою, щоб у його межах розмістилося земляне полотно з усіма його конструктивними елементами.

Як випливає з вищенаведеного, при " пікетному " методі вишукувань зміна положення траси і, отже, всіх інших проекцій на проектній стадії неможлива.

Абсолютно іншу перспективу відкриває "беспікетний" метод вишукування доріг, пріоритетне застосування якого стало можливим завдяки досягненням електронної тахеометрії та обчислювальної техніки.

Вишукування за цим методом полягають у наступному:

У смузі можливих проектних рішень, визначеній на передпроектній стадії, закладається і закріплюється магістральний хід (мережа ходів).

Здійснюється тахеометрична зйомка смуги варіювання. При цьому забезпечується висока продуктивність робіт, оскільки всі вимірювання, необхідні для визначення просторових координат знімальних точок місцевості, виконують комплексно з використанням одного геодезичного приладу- тахеометра.

З електронного тахеометра в комп'ютер зчитується цифрова модель місцевості, яка є основою для всіх наступних проектних процедур. Зауважимо, що при " беспікетному " методі вишукувань місце розташування траси визначається не на стадії вишукувань, а на стадії проектування ( в камеральних умовах). Це дає можливість варіювати місце розташування траси практично на будь-якому етапі проектування, застосовувати для встановлення місця розташування траси і її опису найсучасніші математичні методи, в тому числі і оптимізаційні.

Враховуючи тривимірну природу ЦММ і породжуваних нею поверхонь, з'являється унікальна можливість просторового трасування доріг. В даний час методологія та алгоритми просторового трасування успішно розробляються в рамках САПР і скоро повинні поповнити арсенал передових технологій для дорожньої проектної практики.

Методичне забезпечення- сукупність методичних матеріалів, що сприяють функціонуванню САПР.

Професійні САПР мають, як правило, методичний супровід у вигляді "Довідки" в паперовому вигляді. Головне меню таких систем також містить розділ Довідка (Допомога), в якому представлено опис основних проектних процедур.

У процесі експлуатації САПР накопичується досвід раціонального вироблення проектних рішень на основі всієї сукупності інструментальних засобів системи. Цей досвід, як правило, викладається у формі " Практичних керівництв (допомог )" і сприяє підвищенню ефективності та якості інженерної праці.

Інформаційне та організаційне забезпечення

Інформаційне забезпечення- це сукупність засобів і методів побудови інформаційної бази для цілей проектування.

До складу інформаційного забезпечення входять:

- Державні стандарти ( ДСТУ),

- Будівельні норми і правила ( ДБН ),

- Відомчі будівельні норми ( ВБН ),

- Типові проектні рішення по спорудах і елементам автомобільних доріг.

Всі перераховані вище нормативно- інформаційні матеріали існують в паперовому вигляді або у вигляді електронних аналогів.

Інша частина інформаційного забезпечення існує тільки в електронному вигляді і є невід'ємною частиною САПР. Це бібліотеки умовних знаків, класифікатори та коди, шаблони типових елементів у складі графічних алгоритмів.

У процесі проектування використовується також інформація регіонального характеру. До неї відносяться відомості метеорологічного та екологічного характеру, дані про рельєф і геологічну будову місцевості, відомості про місцезнаходження кар'єрів грунтів та кам'яних матеріалів та ін..

За іншою класифікацією інформацію можна поділити на вхідну, проміжну і вихідну.

Вхідна- сукупність вхідних даних, необхідних для прийняття проектного рішення.

Проміжна- отримана раніше в результаті рішення одних завдань і використовувана для вирішення інших, але не остаточні результати вирішення завдань.

Вихідна- отримана як результат вирішення завдань і призначена для безпосереднього використання в проектуванні.

Організаційне забезпечення являє собою сукупність організаційних і технічних заходів, спрямованих на підвищення ефективності функціонування САПР.

До них відносяться:

- Зміна організаційної структури проектної організації, її відділів і підрозділів; перерозподіл функцій між відділами;

- Зміна технології проектно- вишукувальних робіт і кадрів складу співробітників, підвищення кваліфікації проектувальників у сфері САПР, організація і функціонування систем управління якістю проектної продукції на основі міжнародних стандартів ISO 9001:2000.