CAD система. Цели создания и назначение. Состав и структура

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Авиационный Институт

(Научно Исследовательский Университет)

Реферат на тему:

CAD система. Цели создания и назначения. Состав и структура.

по предмету «Всеобщее управление качеством»

Выполнил: Веревкин М.А.

Проверил: Головин Д.Л.

Содержание

Введение

1. Цели создания и назначение систем автоматизированного проектирования (CAD-системы)

2. Состав и структура САПР

3. Классификация САПР

Заключение

Список литературы

Введение

Научно-технический прогресс проявляется в том, что в нашу жизнь все время входят новые изделия. Проектирование их - основная задача изобретателей и конструкторов.

Создание новых изделий состоит из нескольких этапов:

- формирование замысла;

- поиск физических эффектов, обеспечивающих принципиальную реализацию замысла;

- поиск конструктивных решений;

- расчет и обоснование;

- создание опытного образца;

- разработка технологии промышленного изготовления.

Поиск физических эффектов, способных решить задачу, стоящую перед изобретателем - самый трудный этап для автоматизации. Он требует от системы автоматизации наличия банка физических эффектов и умения использовать хранящуюся в нем информацию для поиска ответа на вопрос: пригодны ли эти эффекты для реализации замысла. Несмотря на сложность этого этапа, создаются так называемые изобретательские машины. Их основной блок - большая по объёму база данных о физических эффектах и набор процедур позволяющих работать с этой базой. Два последних этапа, связанных с задачами конструирования и расчета, поддаются автоматизации уже сегодня. Для этого создаются системы автоматизированного проектирования (САПР).

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов - важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу. Это - современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений.

1. Цели создания и назначение систем автоматизированного проектирования (CAD-системы)

Основная цель создания САПР -- повышение эффективности труда инженеров, включая:

§ сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;

§ сокращения сроков проектирования;

§ сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;

§ повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;

§ сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

Достижение целей создания САПР обеспечивается путем:

§ автоматизации оформления документации;

§ информационной поддержки и автоматизации принятия решений;

§ использования технологий параллельного проектирования;

§ унификации проектных решений и процессов проектирования;

§ повторного использования проектных решений, данных и наработок;

§ стратегического проектирования;

§ замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;

§ повышения качества управления проектированием;

§ применения методов вариантного проектирования и оптимизации.

Основное назначение систем автоматизированного проектирования (САПР) - сокращение доли ручного труда и повышение качества при выполнении опытно-конструкторских работ и рабочего технического проектирования при подготовке к производству нового изделия. Особенно широкое распространение получили САПР в электронике (PCAD, Electronic WorkBench) и машиностроении, в гражданском и промышленном строительстве (ARCHICAD), в приборостроении, вычислительной технике и других отраслях, где их использование позволяет существенно сократить сроки разработки и подготовки к производству.

Системы моделирования предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, автомобилестроении, промышленном строительстве и т.д.

Пакеты САПР обладают набором следующих основных функций:

- коллективная работа в сети пользователей с пакетом;

- экспорт-импорт файлов всевозможных форматов;

- масштабирование объектов;

- управление объектами в части их группировки, передвижения с растяжкой, поворота, разрезание, изменение размеров, работа со слоями;

- перерисовка;

- управление файлами в части библиотек и каталогов чертежей;

- использование разнообразных чертежных инструментов;

- работа с цветом;

- автоматизация отдельных процедур и использование встроенного макроязыка.

2. Состав и структура САПР

В структуре САПР выделяют следующие элементы: компоненты обеспечения, подсистемы, ПМК, ПТК и КСАП. Компоненты определенного типа образуют программно-методические (ПМК) и программно-технические комплексы (ПТК). Совокупность ПМК, ПТК и отдельных компонентов обеспечения САПР, не вошедших в программные комплексы, объединенная общей для подсистемы функцией образует комплекс средств автоматизации проектирования (КСАП) подсистемы. Совокупность КСАП различных подсистем формируют КСАП всей САПР в целом. Подсистемы как элемент структуры САПР возникают при эксплуатации КСАП подсистем пользователями. Подсистемы образуют САПР (рис. 1).

Структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Каждая подсистема -- это выделенная по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающая выполнение некоторых функционально-законченных последовательностей проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов. По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы -- объектно-ориентированные подсистемы реализующие определенный этап проектирования или группу связанных проектных задач, в зависимости от отношения к объекту проектирования делятся на объектные и инвариантные.

Объектные -- выполняющие проектные процедуры и операции, непосредственно связанные с конкретным типом объектов проектирования.

Инвариантные -- выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, имеющие смысл для многих типов объектов проектирования.

Обслуживающие подсистемы -- объектно-независимые подсистемы реализующие функции общие для подсистем или САПР в целом, обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, оформление, передачу и вывод данных, сопровождение программного обеспечения и т. п., их совокупность называют системной средой (или оболочкой) САПР.

Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, схемотехнического анализа, трассировки соединений в печатных платах. Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными, обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР, подсистемы графического ввода-вывода, СУБД.

Каждая подсистема, в свою очередь состоит из компонентов, обеспечивающих функционирование подсистемы. Компонент выполняет определенную функцию в подсистеме и представляет собой наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый или покупной элемент САПР (программа, файл модели транзистора, графический дисплей, инструкция и т. п.). Совокупность однотипных компонентов образует средство обеспечения САПР. Выделяют следующие виды обеспечения САПР:

1. Техническое обеспечение (ТО) -- совокупность связанных и взаимодействующих технических средств, обеспечивающих работу САПР, включающая различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое оборудование, линии связи, измерительные средства).

2. Математическое обеспечение (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы, используемые для решения задач автоматизированного проектирования. МО по назначению и способам реализации делят на две части:

· математические методы и построенные на их основе математические модели объектов проектирования или их части;

· формализованное описание технологии автоматизированного проектирования.

Программное обеспечение (ПО), представляемое компьютерными программами необходимыми для осуществления процесса проектирования. ПО САПР подразделяется на общесистемное и прикладное:

· общесистемное ПО предназначено для управления компонентами технического обеспечения и обеспечения функционирования прикладных программ. Примером компонента общесистемного ПО является операционная система.

· прикладное ПО реализует математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур, включает программы пакеты прикладных программ, предназначенные для обслуживания определенных этапов проектирования или групп однотипных задач внутри различных этапов (модуль проектирования трубопроводов, пакет схемотехнического моделирования, геометрический решатель САПР).

Информационное обеспечение (ИО) -- совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования, состоит из описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, комплектующих изделий и их моделей, правил и норм проектирования. Основная часть ИОСАПР -- базы данных и системы управления базами данных.

Лингвистическое обеспечение (ЛО) -- совокупность языков, используемых в САПР для представления информации о проектируемых объектах, процессе и средствах проектирования, а также для осуществления диалога проектировщик-ЭВМ и обмена данными между техническими средствами САПР, включает термины, определения, правила формализации естественного языка, методы сжатия и развертывания. В ЛО выделяют класс различного типа языков проектирования и моделирования (VHDL,VERILOG, UML, GPSS).

Методическое обеспечение (МетО) -- описание технологии функционирования САПР, методов выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов, включающее в себя теорию процессов, происходящих в проектируемых объектах, методы анализа, синтеза систем и их составных частей, различные методики проектирования, иногда к МетО относят также МО и ЛО.

Организационное обеспечение (ОО) -- совокупность документов, определяющих состав проектной организации, связь между подразделениями, организационную структуру объекта и системы автоматизации, деятельность в условиях функционирования системы, форму представления результатов проектирования. В ОО входят штатные расписания, должностные инструкции, правила эксплуатации, приказы, положения и т. п.

В САПР как проектируемой системе, выделяют также эргономическое и правовое обеспечения.

Эргономическое обеспечение объединяет взаимосвязанные требования, направленные на согласование психологических, психофизиологических, антропометрических характеристик и возможностей человека с техническими характеристиками средств автоматизации и параметрами рабочей среды на рабочем месте. Правовое обеспечение состоит из правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании САПР, и юридический статус результатов ее функционирования.

Рис. 1. Структура САПР

3. Классификация САПР

автоматизированный проектирование сапр инвариантный подсистема

Существует большое разнообразие систем автоматизированного проектирования, которые используются на различных стадиях создания объекта. Можно привести следующую классификацию САПР.

1. По уровню формализации решаемых задач:

а) автоматические - системы, которые позволяют полностью описать решение задачи математически (на языке, понятном для ЭВМ). Эти системы состоят из трех частей: формирование входной информации, проектирование (проведение расчетов), формирование выходной информации. Для решения задачи используются универсальные алгоритмы обработки информации. Такие системы обычно работают в автоматическом режиме;

б) автоматизированные - системы, позволяющие решать задачи, не поддающиеся полному математическому описанию. Проектирование в таких системах осуществляется под непосредственным контролем человека-оператора, чаще всего на уровне человеко-машинного диалога. Человек сам принимает решение там, где процесс проектирования не поддается математическому описанию или оценка проектных решений не имеет количественного выражения. При работе с такими системами активно используется профессиональный уровень проектировщика;

в) эвристические - системы, организующие поиск решения задач, которые невозможно описать математически. Это чаще всего графические системы, которые служат как бы контролером правильности действия конструктора-проектировщика, так как задача создания новой конструкции стоит перед ним, а не перед ЭВМ. Например, конструктор формирует изображение проектируемого объекта, что эквивалентно введению информации в память компьютера. Затем с помощью расчетных модулей осуществляется анализ конструкции. Полученные результаты тут же обрабатываются и выдаются на экране графического дисплея в виде эпюр, гистограмм, графиков и т. д. Далее, в зависимости от поставленной задачи, конструктор вносит изменения в первоначальный проект геометрии образа, и указанный процесс осуществляется заново. Таким образом, за определенное число графических итераций (итераций процесса) может быть получено оптимальное проектное решение.

2. По специализации:

а) специализированные - САПР, область применения которых ограничивается определенным классом конструкций, например, САПР грузового автомобиля, строительных конструкций, авиастроения и т.д.

б) универсальные (инвариантные) - САПР, область применения которых не ограничена определенными сферами применения.

3. По технической организации:

а) с центральным процессорным управлением. В таких системах вся основная информация, связанная с проектированием, обрабатывается мощной ЭВМ, а корректировка и ввод информации на местах осуществляются с помощью персональных компьютеров, соединенных интерфейсом с головной машиной. Данная технология сложилась исторически, т.к. сначала появились большие ЭВМ, для которых начали создаваться САПР. Позднее, с появлением более компактных компьютеров, начали создаваться различные средства автоматизации конструкторских работ;

б) на базе автоматизированных рабочих мест (АРМ) конструктора с собственными вычислительными ресурсами. В таких системах весь процесс проектирования осуществляется на АРМах за счет собственных вычислительных и графических средств, а более мощный компьютер служит только передаточным звеном с общей базой знаний. Данное направление является более прогрессивным по многим аспектам, главные из которых следующие: во-первых, процесс проектирования не зависит от выхода из строя одного из рабочих мест, как это имеет место в системах первого направления, где выход из строя основной ЭВМ практически срывает весь процесс проектирования; во-вторых, независимая обработка данных избавляет конструктора от потерь времени, связанных с выполнением задания другого конструктора, упрощает управление процессом проектирования.

Заключение

В заключение отметим, благодаря системам автоматического проектирования САПР существенно (в несколько раз) сокращаются сроки исполнения и подготовки конструкторской и технической документации. Такой выигрыш во времени достигается за счет автоматизации большинства действий, связанных с этим процессом.

Кроме того, в результате использования машинного проектирования ощутимо улучшается качество, как технической документации, так и непосредственно самих конструкторских разработок. Конструктору, инженеру, проектировщику больше не приходится значительную часть своих усилий тратить на рутинные операции. Он может целиком сконцентрироваться на самом творческом процессе разработки.

САПР позволяют практически полностью исключить повторение одних и тех же действий. Например, если вы создали чертеж детали, а потом вам нужно эту же деталь начертить на другом чертеже (например, в составе сборочного чертежа), то вам не надо будет вычерчивать ее снова. Достаточно будет двух-трех секунд, чтобы скопировать построение с одного чертежа на другой. Стоит также отметить, что современные системы автоматического проектирования позволяют решать конструкторские задачи комплексно: от постановки задачи до получения чертежей и программ для оборудования (станков) с числовым программным обеспечением (ЧПУ). В конечном итоге это позволяет в несколько раз ускорить не только выполнение чертежей, но и изготовление самих деталей.

Системы автоматизированного проектирования совершили революцию в промышленности, сократив объем ручного труда, повысив точность конструирования, уменьшив количество ошибок, увеличив производительность проектировщиков и улучшив качество проектов. Но, как это обычно бывает, одни проблемы были решены, зато появились другие.

Дело в том, что в погоне за функционалом многие разработчики САПР подзабыли о том, для кого он предназначен. В результате на рынке появились системы, которые содержат массу возможностей для автоматизации работы конструктора или технолога, но специалисты не в состоянии воспользоваться этим богатством из-за сложности освоения. Поэтому разработчикам САПР следует не только расширять, но и усиливать функциональность своих продуктов, т. е. делать наиболее востребованные инструменты более простыми в изучении и эффективными в использовании.

Список литературы

1. http://www.ru.wikipedia.org.- Википедия - свободная энциклопедия (Интернет-источник).

2. http://www.intuit.ru.- Интернет университет информационных технологий (Интернет-источник).

Размещено на Allbest.ru