Всего на сайте:
236 тыс. 713 статей

Главная | Механика

САПР – це комплекс засобів автоматизації проектування, пов’язаних з підрозділами проектної організації та колективом фахівців, який виконує автоматизоване проектування.  Просмотрен 3646

Складовими структурними частинами САПР є підсистеми (мають усі властивості системи). За призначенням їх поділяють на проектуючі і обслуговуючі.

Проектуючі виконують проектні процедури та операції (наприклад, САП). Їх поділяють на:

- об’єктно-залежні – це підсистеми, які залежать від об’єкта проектування: підсистеми проектування автоматних операцій, спеціальної технологічної оснастки, САП, САПР-СП, САПР-ТП, САПР-РТК;

- інваріантні (об’єктно-незалежні) – виконують уніфіковані проектні процедури: підсистеми вводу та коректування початкових даних, документування проектних рішень. Інваріантні підсистеми виділяються в САПР високого і середнього рівнів. В САПР низького рівня ввід початкових даних та документування вмонтовані в об’єктні пакети прикладних програм;

Обслуговуючі підсистеми підтримують працездатність проектуючих підсистем: ІПС – інформаційно-пошукова підсистема, що формує інформаційне середовище САПР.

Функцію об’єднання підсистем виконує інтерфейс – сукупність апаратних (шини, електронні схеми) та програмних засобів для обміну інформацією.

САПР будується на блочному принципі. Блок – апаратна одиниця, що виконує певну функцію в системі і має повну автономність. Блоки повинні бути сумісними.

Основні задачі при створенні САПР ТП:

1) Розробка множини типових рішень та організація ІПС – інформаційне забезпечення;

2) Розробка комплексу умов використання ТР, систем обчислень або функціональних залежностей та цільових функцій – математичних моделей для задач синтезу, аналізу та оптимізації параметрів і структури параметрів технологічних процесів, а також алгоритмів рішення усіх задач – математичне забезпечення САПР;

3) Розробка системи формалізованого опису початкової технологічної інформації;

4) Розробка алгоритмів для документування (оформлення вихідної технологічної документації).

4.2 Склад САПР [2]

САПР складається з таких компонентів:

· технічне забезпечення – це пристрої обчислювальної та організаційної техніки, засоби передавання даних, та інші засоби та пристрої, потрібні для автоматизованого проектування;

· програмне забезпечення – документи з текстами програм, програми на машинних носіях та інструктивні документи для виконання автоматизованого проектування;

· лінгвістичне забезпечення – мови проектування для опису початкових даних, завдань на проектування, результатів проектування (у т.ч. проміжних), а також термінологія;

· інформаційне забезпечення – документи з описами стандартних проектних процедур, типових рішень, довідкової інформації та файли й блоки даних на машинних носіях;

· математичне забезпечення – сукупність методів, математичних моделей та алгоритмів;

· методичне забезпечення – документи з описами складу, правил відбору та експлуатації засобів автоматизованого проектування;

· організаційне забезпечення – сукупність документів (інструкцій, положень, вимог), що регламентують роботу підрозділів автоматизованого проектування, їх взаємодію з іншими службами.

4.3 Технічне забезпечення САПР [2]

В логічній структурній схемі технічного забезпечення (ТЗ) усіх класів ЕОМ виділяють такі складові частини:

а) центральні пристрої (ядро ЕОМ) – процесори, оперативні запам’ятовуючі пристрої, мультиплексорні та селекторні канали для великих та малих ЕОМ або єдина магістраль передавання інформації – спільна шина, для міні-ЕОМ та ПЕОМ, що служать для взаємодії процесора з зовнішніми пристроями;

б) зовнішні пристрої – зовнішні запам’ятовуючі пристрої: магнітні накопичувачі (жорсткі та гнучкі) й стрічкові; пристрої вводу/виводу інформації та підготовки даних;

в) автономні пристрої підготовки та обробки даних (для САПР ТП, орієнтованих на роботу в пакетному режимі – це пристрої для перфорації карт та стрічок, пристрої на магнітних стрічках та дисках).

Широко використовують комплекси взаємозв’язаних ТЗ – мережі (для розв’язку певного кола задач). Це ЦВК – центральні вичислювальні комплекси – сукупність АРМ в єдиному процесі проектування, зберігання та представлення загальносистемної інформації та доповнення вичислювальних потужностей окремих АРМ. ЦВК можуть включати і великі ЕОМ.

АРМ – це автоматизовані робочі місця – це програмно-технічний комплекс на базі ЕОМ (міні- або мікро-ЕОМ) з відповідними засобами підготовки, вводу, відображення та документування даних для певних задач САПР (рисунок 4.1).

 

 


Рисунок 4.1 - Структура АРМ2-01 (АРМ другого покоління для автоматизованого розв’язку задач машинобудування)

 

Модем – модулятор-демодулятор – пристрій в складі апаратури автоматичного передавання даних по каналах зв’язку. Здійснює перетворення цифрових даних в електричні сигнали для передачі по лініях зв’язку (модуляцію) і зворотнє перетворення (демодуляцію) - при прийманні.

 

4.4 Програмне забезпечення САПР [2]

Програмне забезпечення (ПЗ) – це сукупність програм (на машинних носіях) та програмних документів (текстів програм й інструкцій) для виконання автоматизованого проектування.

Програма – це опис алгоритму розв’язку задачі на мові ЕОМ.

ПЗ САПР охоплює 2 групи компонентів:

1 - базове (загальне) системне програмне забезпечення (СПЗ),

2 - прикладне програмне забезпечення (ППЗ).

Системне програмне забезпечення охоплює операційну систему (ОС) та комплекс програм технічного обслуговування. Основними ОС є: ДОС ЕС та ОС ЕС в ЕС ЕОМ, ОС РВ (операційна система реального часу), ДОС КП (колективного користування), РАФОС (ОС розділення функцій), ДИАМС (діалогова дискова багатотермінальна система), М-86 та MSDOS в ПЕОМ (ІВМ РС/АТ), Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, Windows XP – в ПЕОМ класу Pentium – Pentium IV.

ОС – це декілька бібліотек та системних таблиць. Основними компонентами ОС є програми:

- керуючі (керування даними – їх передачею між основною памяттю та зовнішніми пристроями), керування завданнями виконує монітор – ядро ОС, частина керуючого пристрою ОС, керування задачами – супервізор для керування ходом вичислювального процесу;

- обробляючі (транслятори з алгоритмічних мов ФОРТРАН, ПЛ/1, ПАСКАЛЬ,... в об’єктний модуль, у якому програма переписана машинною мовою, сервісні програми – редактор зв’язків – формує абсолютний модуль, побудовувач задач або компоновщик – об’єднує окремі модулі в блок-задачу програми обслуговування системних програм).

СПЗ охоплює також СУБД, бібліотеку стандартних програм (системи програмування та мови програмування і транслятор, текстовий редактор).

Прикладне програмне забезпечення САПР охоплює окремі прикладні приграми і (або) пакети прикладних програм (ППП), котрі орієнтовані на розв’язок певних задач проектування й реалізовані як надбудова над ОС, в середовищі якої вони діють.

ППП – це множина програмних модулів, кожний з яких є вузькоспеціалізованою програмою якогось алгоритму або його фрагменту. У цій множині є також і керуючі модулі, що формують універсальний або спеціалізований монітор САПР. Монітор керує банком даних, організовує ввід-вивід, планує послідовність виконання окремих прикладних модулів. Налагодження монітора виконують описуючі та керуючі оператори вхідної мови (проблемно-орієнтованої), модулі якої постійно знаходяться в оперативній пам’яті ЕОМ. Завантаження в ОП та ініціалізацію монітора САПР здійснюють на мові керування завданнями ОС.

Після цього зв’язок з системою можливий лише за допомогою проблемно-орієнтованої мови взаємодії САПР.

Є два способи організації вичислювального процесу САПР:

1. ППП має спеціальні мовні засоби, які дозволяють користувачеві явно описати алгоритм розв’язку прикладної задачі САПР.

2. САПР має засоби автоматизованої або автоматичної генерації ланцюжка програмних модулів, що відповідає алгоритму розв’язку прикладної задачі.

В діалогових САПР є два типи організації діалогу:

1) Діалогові системи створюють на основі набору спеціалізованих підпрограм, орієнтованих на обмін із зовнішніми пристроями. Акти взаємодії повністю програмуються в прикладній програмі. Тому вона залежить від використовуваних ТЗ взаємодії.

2) Створюють набір апаратурно залежних програмних засобів, орієнтованих на забезпечення діалогової взаємодії з будь-якою прикладною програмою. Приклад: система програмування графічного діалогу ДИФОР для термінальних АРМ (ІТК АН БРСР). Служить для програмування діалогових прикладних процедур на ФОРТРАНі, охоплює вхідну мову, засоби генерації діалогових програм та засоби організації вичислювального процесу.

На рисунку 4.2 подана структурна схема програмного забезпечення САПР.

 

 


Рисунок 4.2 - Структурна схема ПЗ САПР

4.5 Лінгвістичне забезпечення [2]

Автоматизоване проектування – це процес обміну інформацією, процес спілкування між його учасниками – людьми різних спеціальностей та кваліфікації і ЕОМ, у тому числі з різними її підсистемами. Для спілкування потрібна мова. Позаяк ЕОМ не можуть послуговуватися природними мовами, то потрібні мови штучні (формальні). Ці мови різні, бо повинні враховувати рівень підготовки користувачів САПР в царині програмування та використання ЕОМ, особливості їх взаємодії з окремими елементами системи та особливості задач проектування.

Категорії користувачів САПР, їх функції та мови САПР:

1 – системні програмісти, адміністратор САПР. Найкваліфікованіші щодо контакту з ЕОМ: обслуговують ОС, можуть, з метою розширення функції ОС, розробляти додаткові процедури для керування інформаційними зв’язками між ППП, виконувати зміни в базі даних. Для виконання цієї роботи потрібні знання мови ОС, мов машинних та процедурних систем програмування. Ці мови входять у групу універсальних машинно-орієнтованих мов типу автокоду (асемблер). Команди такої мови відображають внутрішню структуру машини, дозволяють програмісту посилатися на внутрішні регістри машини й адреси пам’яті, користуючись їх символічними позначеннями. Проте системні програмісти не володіють методикою технологічного проектування й суттю технологічних задач. Тому з проектантами-технологами вони можуть спілкуватися тільки через програмістів.

2 – програмісти. Фахівці в галузі програмування на універсальних алгоритмічних (Фортран, ПЛ/І, Кобол), процедурно-орієнтованих (Паскаль, Сі) та об’єктно-орієнтованих (Delphi, C++, Java) мовах високого рівня, спеціалізованих проблемно-орієнтованих мовах технологічного проектування, знайомі з машинними мовами, знайомі з методами технологічного проектування.

Їх функції – розробка пакетів прикладних програм (ППП), нових методів проектування, генерація конкретної конфігурації САПР на підприємстві, формування сервісних засобів САПР, підготовка, освоєння та підключення нових ППП.

3 – технологи-проектувальники, наприклад, технолог-програміст. Фахівці – технологи, нормувальники, конструктори з оснастки, спеціально навчені на користування спеціальними проблемно-орієнтованими мовами. На цих мовах вони описують та вводять в ЕОМ дані про об’єкт виробництва (деталь), вимоги до обробки та елементів ТП (ЗТО), ведуть діалог: коректують дані, ТЗ та рішення.

Ці мови в найбільшій мірі враховують вимоги зручності для малокваліфікованого щодо ЕОМ користувача при описі початкових даних та завдання на проектування (орієнтовані на об’єкт), а при потребі – щодо ведення діалогу. Тому такі мови є близькі до природної мови інженера та лаконічні.

Усі названі мови є зовнішніми, тобто такими, що служать для спілкування машини з людиною – для опису об’єкта проектування, завдання на проектування (вхідні) та супроводу й керуванням процесом проектування різними фахівцями. В САП як зовнішні вхідні мови додатково використовують машинні мови керуючих програм для ЧПК, наприклад, код ISO 7-біт БЦК-5.

Крім зовнішніх в САПР використовують внутрішні мови, в тому числі проміжні мови, наприклад, CLDATA – проміжна проблемно-орієнтована мова, в термінах якої зручно подавати геометричну та технологічну інформацію перед її кодуванням в керуючі програми для ЧПК. Подібну роль відіграє автокод (машинно-орієнтована мова): програми, записані на процедурно-, об’єктно- або проблемно-орієнтованих мовах, відповідним транслятором перекладаються на універсальну мову – автокод. Останню асемблер (компонент системного програмування) перекладає на машинну мову (теж внутрішня) – зазвичай такою є мова завантажника.

Проблемно-орієнтовані мови:

АРТ – мови САП, що використовуються для систем ЧПК зарубіжних верстатів. Мови різних САП вітчизняних – ІНТЕРСАП, САП, ТЕХТРАН, ТЕХНОЛОГ, мови САПР-ТП. Як правило, ці мови називаються за назвою системи.

Ці мови (як і універсальні алгоритмічні) мають власну граматику: алфавіт, словник, синтаксис, потребують спеціального транслятора. Але, оскільки вони обслуговують певний клас прикладних задач, вони простіші за універсальні. За видом інформації зовнішні мови поділяються на символьні, графічні, голосові, змішані.

ЕОМ по відношенню до користувача може виступати як:

1) інформатор: ЕОМ повністю підпорядкована користувачеві і за його вказівками може швидко і точно відшукати стандарти, ТУ, правила, каталоги, іншу інформацію; здійснює розрахунки і перевірки, виконує оформлення ТД;

2) порадник: ЕОМ, опираючись на результати роботи пошуку рішень технологічної задачі та інженерного аналізу, пропонує користувачу на його запити різні варіанти рішень усієї задачі або підзадачі (з об’єктивною супровідною порівняльною інформацією) і рекомендаціями;

2а) партнер: теж що і 2), коли проектувальник знає, які задачі треба розв’язувати: ЕОМ запитує потрібні початкові дані, аналізує їх, складає план розв’язку і повідомляє результати.

4.6 Режими взаємодії учасників САПР та мови САПР [2]

Розрізняють два режими роботи обчислювальної системи, котрі визначають спосіб організації взаємодії її учасників: режим пакетної обробки даних та режим розділення часу.

У режимі пакетної обробки інформації проектант не має впливу на хід розв’язку задачі ЕОМ. При цьому процес взаємодії між учасниками САПР поділяється на такі етапи:

1 – опис об’єкта проектування на вхідній мові та опис (задання) необхідних процедур розв’язку проектування – мови опису ОП та опис завдання. Виконує проектувальник;

2 – занесення початкової інформації в машину. Виконують: або проектувальник за допомогою відеотермінала, або оператори перфоратора і ЕОМ;

3 – виконання задачі на ЕОМ;

4 – аналіз результатів. Виконує проектувальник.

Час розв’язку задачі визначається тривалістю етапів 1 та 2 в середньому від десятків хвилин (при термінальному способі занесення інформації) до кількох годин і навіть діб (при перфораційному способі введення інформації).

Для цього режиму властивою є неможливість проектувальника вплинути на хід проектування під час розв’язку задачі на ЕОМ. Якщо система оснащена відеотерміналами, то можливий вивід на них проміжних результатів чи іншої інформації про хід обробки даних на ЕОМ.

Режим пакетної обробки нині не має широкого використання.

Режиму розділення часу властивий безпосередній контакт проектувальника з ЕОМ під час розв’язку задачі: ввід початкових даних, у тому числі в процесі проектування та їх корекція, а також керування процесом розв’язку.

Якщо розв’язок протікає в реальному масштабі часу, то режим називають діалоговим в реальному масштабі часу.

Можливість діалогу забезпечує мова, яка називається діалоговою. Якщо мова не має засобів ведення діалогу – це пасивна або недіалогова мова.

Діалог реалізується через повідомлення. Вони поділяються на:

· інформаційні – що не потребують негайної дії– відповіді (будь-якої дії);

· запити – завжди потребують відповіді;

· відповіді – реакції на попередній запит.

Засоби мови визначають форми повідомлень:

1. таблична – повідомлення подається у вигляді форматованої таблиці (на екрані) з поіменованими полями, де розміщена інформація, що виводиться, або має бути занесена ввідна інформація, таблиця називається шаблоном або меню. Тут же додаються пояснення до таблиці.

Меню дозволяє керувати виконанням проектних процедур через вибір відповідної функції, заданої в меню. Ця форма не має достатньої гнучкості, тому найчастіше використовується разом з директивною;

2. директивна (командна) – це набір команд, за допомогою яких проектувальник може керувати процесом: вводити дані або змінювати напрямок проектування. Порівняно з табличною формою дає учаснику діалогу більшу свободу дій;

3. фазова – повідомлення дається на обмеженій природній мові. Вона найзручніша для проектування і все більше поширюється.

Стан учасників діалогу та типи діалогів:

Активний стан учасника діалогу – виконує дії по аналізу отриманого повідомлення та формуванні нового (відповіді);

Пасивний – не виконує ніяких дій, чекає повідомлення;

Синхронний діалог – обидва учасники по черзі змінюють свої стани;

Асинхронний діалог – обидва учасники в активному стані. Людина у будь-який час може втручатись у хід виконання проектної процедури для зупинки, зміни, ЕОМ постійно дає повідомлення на відеотермінал про поточний стан машинної процедури;

Тупикова ситуація – обидва учасники в пасивному стані. Вийти з неї опираючись на засоби ведення діалогу неможливо.

Проектування – це процес переробки інформації, а мова – засіб передавання інформації. Тому лінгвістичне забезпечення є одним з найважливіших компонентів САПР.

Мови в САПР призначені для подання та перетворення описів при автоматизованому проектуванні. Класифікація мов в САПР подана на рисунку 4.3. Основними об’єктами описів в САПР є: завдання на проектування, проектні процедури та операції, проектні рішення (проміжні, кінцеві, типові) та проектні документи.

Сервісна мова спілкування проектанта з ЕОМ охоплює:

- розпорядження системі та запити про її стан;

- ввід-вивід інформації, розподіл потоків інформації всередині системи;

- директиви по керуванню роботою системи.

Основною структурною одиницею мови є оператор - вираз, складений за певними правилами, який несе інформацію про виконання певної операції.

Виконання вказаної у операторрі дії здійснюється через інтерпретатор сервісної мови, що обслуговує діалог “користувач - ЕОМ” під керівництвом ОС.

 

 


Рисунок 4.3 – Класифікація мов в САПР

Інформаційні мови – засоби опису об’єктів керування: об’єктів, креслень, графіків, довідкової інформації. Основною структурною одиницею такої мови є опис – рядок символів.

 

Запитання для самоконтролю

1. Які підсистеми входять до складу САПР.

2. З яких компонентів складається САПР.

3. Опишіть склад та призначення технічного забезпечення САПР

4. Що входить до складу програмного забезпечення САПР.

5. Які категорії користувачів є в САПР, які їх функції.

6. Охарактеризуйте режими взаємодії учасників САПР.

7. Що таке режим діалогу, способи його організації та проведення.

8. Як класифікуються мови САПР


Предыдущая статья:Методи автоматизованого технологічного проектуваннЯ Следующая статья:Інформаційне забезпечення САПР
page speed (0.0093 sec, direct)