По масштабам различают

Лекция № 13

Современные системы автоматизации проектирования

Дмитрий Жук:

Преимущества и выгоды, которые дает внедрение на предприятии системы автоматизированного проектирова­ния (САПР), кажется, очевидны для всех. Не вызывает никаких сомнений и необходимость скорейшего техниче­ского переоснащения предприятий отечественной про­мышленности, - во всяком случае, той, что еще сохрани­лась. Поэтому усилившийся в последнее время интерес к САПР вряд ли можно назвать случайным».

Преимущества и выводы, которые дает внедрение на современном предприятии САПР, вызваны необходимостью в скорейшем техническом переоснащении предприятий. Сегодня под словом САПР понимается гораздо больше, чем просто " программно-аппаратный комплекс" для выполнения проектных работ с использованием компьютера.

Термин САПР в настоящее время используется, прежде всего, как аббревиатура для обозначения большого класса систем автоматизации. Это связано с тем, что за последние 10-15 лет такие системы прошли большой путь развития от электронных кульманов первого поколения до современных систем.

Первое поколение САПР было предназначено в основном для машинной подготовки проектной документации. Современные системы автоматизируют практически все процессы, связанные с проектированием и изготовлением новых изделий. Чем сложнее изготавливаемые изделия, тем более функционально сложной должна быть САПР.

По характеру базовой подсистемы различают следующие разновид­ности САПР.

1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основной процедурой проектирования является конструирование, т. е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. Поэтому к этой группе систем относится большинство графических ядер САПР в об­ласти машиностроения.

В настоящее время появились унифицированные графические ядра, применяемые более чем в одной САПР (это ядра Parasolid фирмы EDS Unigraphics и ACIS фирмы Intergraph).

2. САПР на базе СУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных математических расчетах перерабатывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно встречаются в тех­нико-экономических приложениях, например, при проектировании бизнес-планов, но имеют место также при проектировании объектов, подобных щитам управления систем автоматики.

3. САПР на базе конкретного прикладного пакета. Фактически это ав­тономно используемые программно-методические комплексы, например, имитационного моделирования производственных процессов, расчета прочности по методу конечных элементов, синтеза и анализа систем авто­матического управления и т. п. Часто такие САПР относятся к системам САЕ. Примерами могут служить программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD.

4. Комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупно­сти подсистем предыдущих видов. Характерными примерами комплекс­ных САПР являются CAE/CAD/CAM-системы в машиностроении или САПР БИС. Так, САПР БИС включает в себя СУБД и подсистемы проек­тирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов для проверки годности изделий. Для управления столь сложными системами применяют специализированные системные среды.

Для эффективной связи пользователя с САПР и решения большого количества менее сложных задач целесообразно иметь второй уровень, называемый интерактивно-графическим комплексом.

На каждом из уровней центрально-вычислительного комплекса и интерактивно-графического комплекса для выполнения сходных по содержанию проектных процедур имеются пакеты прикладных программ, ориентированные на задачи разной размерности.

Двухуровневые САПР могут иметь радиальную, кольцевую, звёздную структуры, объединенные в локальную вычислительную сеть.

Трёхуровневые САПР помимо технических средств двухуровневой системы включают периферийное программно-управляемое оборудование (например: чертежные автоматы (плоттеры), установки для изготовления фотошаблонов, комплексы для контроля программ для станков с ЧПУ и т.д.).

Мировую классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например, по приложению, целевому назначению, масштабам (т.е. комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы — ядра САПР.

По приложениям наиболее представительными и широко используе­мыми являются следующие группы САПР.

1. САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или MCAD (Mechanical CAD) системами.

2. САПР для радиоэлектроники. Их названия — ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation) системы.

3. САПР в области архитектуры и строительства.

Кроме того, известно большое число более специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих само­стоятельную ветвь в классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т. п.

По целевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты (страты) проектирования. Так, в составе MCAD появляются CAE/CAD/CAM-системы:

1) конструкторские САПР общего машиностроения — САПР-К, часто называемые просто CAD-системами;

2) технологические САПР общего машиностроения — САПР-Т, ина­че называемые автоматизированными системами технологической подго­товки производства АСТПП или системами САМ (Computer Aided Manu­facturing).

3) САПР функционального проектирования, иначе САПР-Ф или САЕ (Computer Aided Engineering) системы;

По масштабам различают

1) отдельные программно-методические ком­плексы (ПМК) САПР, например, комплекс анализа прочности механиче­ских изделий в соответствии с методом конечных элементов (МКЭ) или комплекс анализа электронных схем;

2) системы ПМК;

3) системы с уникаль­ными архитектурами не только программного (software), но и технического (hardware) обеспечении.