Системы автоматизации проектирования (САПР)

 

Одним из основных условий технического прогресса является обеспечение возможности проектирования, создания и освоения новой высококачественной продукции в кратчайшие сроки при минимальных затратах. Выполнение этих требований невозможно без крупномасштабной автоматизации на основе ЭВМ. Главной особенностью решения проблемы интенсификации является то, что проводится не интенсификация физического труда, которая практически исчерпала себя, а интенсификация практически неограниченного интеллектуального труда человека, использующего широкие возможности современных ЭВМ.

Основной стратегией является широкое использование систем автоматизированного проектирования во всех сферах проектирования и производства и создание промышленной робототехники и гибких автоматизированных производственных систем (АИТУГПС).

Автоматизация проектирования входит неотъемлемой составной частью в приоритетные направления научно-техничес-кого прогресса. От успехов в создании и развитии САПР во многом зависят возможности и сроки разработки образцов новой техники, внедрение интегрированных автоматизированных производств, рост производительности труда инженерно-техничес-ких работников, занятых проектированием.

При построении новых объектов по заданному описанию несуществующего объекта выполняется его материализация в работоспособную надежную конструкцию. Проектирование — это процесс создания описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта на основе первичного описания этого объекта. Проектирование, при котором происходит взаимодействие человека и ЭВМ, называют автоматизированным. Автоматизированное проектирование, как правило, осуществляется в режиме диалога человека с ЭВМ на основе применения специальных языков общения с ЭВМ.

При создании новых объектов выделяют следующие этапы:

– этап научно-исследовательских работ (НИР). Объединяет стадии: предпроектное исследование, техническое задание и часть технического предложения.

– этап опытно-конструкторских работ (ОКР). Включает стадии: часть технического предложения, эскизный проект, технический проект.

– этап рабочего проектирования. Объединяет стадии: рабочий проект, изготовление, отладка и испытание, ввод в действие.

Система автоматизации проектных работ (САПР) — это организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования (который взаимосвязан с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов — пользователей системы) и выполняющая автоматизированное проектирование. Составными структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные. Подсистемой САПР называют выделенную по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающую получение законченных проектных решений.

По назначению подсистемы САПР разделяют на проектирующие и обслуживающие. К проектирующим относят подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции (например, подсистема логического проектирования, подсистема конструкторского проектирования, подсистема проектирования деталей и сборочных единиц и т.п.). К обслуживающим относят подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем (например, подсистема информационного поиска, подсистема документирования и т.п.).

По отношению к объекту проектирования различают объектно-ориентированные (объектные) и объектно-независимые (инвариантные) подсистемы. Подсистемы состоят из компонентов, объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией и обеспечивающих функционирование этой подсистемы.

Основное назначение САПР — получение оптимальных проектных решений. Технологии проектирования в САПР базируются на следующих принципах:

– использование комплексного моделирования;

– интерактивное взаимодействие с математической моделью;

– принятие проектных решений на основе математических моделей и проектных процедур, реализуемых средствами вычислительной техники;

– обеспечение единства модели проекта на всех этапах и стадиях проектирования;

– использование единой информационной базы для автоматизированных процедур синтеза и анализа проекта, а также для управления процессом проектирования;

– проведение многовариантного проектирования и комплексной оценки проекта с применением методов оптимизации;

– обеспечение максимальной инвариантности информационных ресурсов, их слабой зависимости от конкретной области применения, простоты настройки на отраслевую специфику.

Роль САПР в автоматизации производства не ограничивается функциями автоматизации конструирования и технологической подготовки производства. Не менее важная задача САПР — проектирование самих автоматизированных производств, включая проектирование робототехнических комплексов, технологического оборудования, их компоновку, размещение и т.п. Для этого в САПР должны быть мощные средства имитационного моделирования работы производственных линий, участков и цехов; средства синтеза и анализа объектов с физически разнородными элементами (роботами, манипуляторами, технологическими аппаратами; инструментальные средства проектирования программного обеспечения; средства разработки вычислительных сетей и др.).