Всего на сайте:
236 тыс. 713 статей

Главная | Автоматизация производства

в САПР с помощью АПО  Просмотрен 127

Исходя из назначения и принципов формирования алгоритм проектных операций охватывает три этапа взаимодействия проектировщиков с подсистемой САПР в процессе решения конкретной проектной задачи.

1. Работа проектировщика до выполнения расчетной части подсистемы: формирование, просмотр и коррекция исходных данных в удобной и доступной форме (таблицы, диаграммы, графики, геометрические фигуры и т.д.). Система должна контролировать корректность работы проектировщика с исходными данными и в случае необходимости выдавать необходимую диагностику.

2. Работа проектировщика с системой в процессе выполнения задачи (то есть до получения окончательного результата): просмотр и анализ текущей информации; оперативная коррекция отдельных параметров; прерывание расчета с целью более детального анализа промежуточных результатов; изменение первоначального хода решения задачи (подключение или отключение различных ветвей алгоритма, завершение расчета и принятие решения по дальнейшим действиям и т.д.).

3. Работа проектировщика после завершения расчета (после автоматического или инициированного пользователем получения окончательного результата): анализ совокупности полученных результатов, принятие решений по их документированию или архивированию, принятие решений по дальнейшей работе и т.д.

Для удобства организации этой работы описание АПО должно включать ключевые слова, используемые на протяжении всего технологического цикла, связанного с получением проектного решения (начиная от постановки задачи и вплоть до получения результата при работе проектировщика на системе). Диалог “проектировщик-ЭВМ” осуществляется в терминах конкретных прикладных дисциплин, с использованием этих же ключевых слов.

Перечислим в качестве примера ряд основных ключевых слов, используемых при проектировании ЛА :

-ОБЪЕКТЫ реального мира.

Под ОБЪЕКТАМИ понимают: технические системы; подсистемы технических систем; материальные объекты искусственного и естественного происхождения; подобъекты материальных объектов и т.д.

Примеры ОБЪЕКТОВ: комплекс ЛА, система управления ЛА, двигатель ЛА, атмосфера, газовая среда в двигателе, электромагнитное поле и т.д.

-СВОЙСТВА (атрибуты) ОБЪЕКТОВ.

СВОЙСТВО – вид информации, характеризующий ОБЪЕКТ, который должен удовлетворять следующим требованиям:

- поддаваться количественному измерению физическими единицами измерения;

- представлять собой описание, в качестве которого выступают ОТНОШЕНИЯ между ОБЪЕКТАМИ или их физические ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Примеры СВОЙСТВ ОБЪЕКТОВ: масса, длина, температура, плотность, предел прочности, количество ступеней ЛА, аэродинамическая схема ЛА, теплозащитное покрытие и т.д.

-ПАРАМЕТРЫ ОБЪЕКТОВ.

ПАРАМЕТРЫ ОБЪЕКТОВ представляют собой действительные числа, целые числа, описания (строки символов или текст). Примеры ПАРАМЕТРОВ (ПАРАМЕТРЫ выделены скобками << >>): масса ЛА <<100 кг>>; число ступеней ЛА <<двухступенчатый ЛА>> или << 2 >>.

-СОСТОЯНИЕ ОБЪЕКТА.

СОСТОЯНИЕ ОБЪЕКТА представляет собой множество его ПАРАМЕТРОВ в данный момент времени. ОБЪЕКТ называется СТАТИЧЕСКИМ, если в данной задаче (в рассматриваемый период времени) его СОСТОЯНИЕ не изменяется. В противном случае ОБЪЕКТ называется ДИНАМИЧЕСКИМ. Пример: в задаче расчета аэродинамических характеристик корпус ЛА является СТАТИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ; в задаче расчета траектории ЛА, корпус является ДИНАМИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ.

Список ключевых слов, используемых при описании ОБЪЕКТОВ можно продолжить. Аналогичным образом вводятся ключевые слова, определяющие и классифицирующие ПРОЦЕССЫ, МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ, АЛГОРИТМЫ, ЗАДАЧИ, ПРОГРАММНЫЕ МОДУЛИ и т.д.

Принятие единой формы описания информации с использованием ключевых слов позволяет облегчить работу проектировщика, а также строго, а главное, взаимоувязано с постановочной и методической частями решаемой задачи выполнять описание АПО.

Заметим, что информация, представляемая в АПО в соответствии с приведенной выше формой, является исходной для целого ряда обслуживающих подсистем:

- для базы данных при разработке логической структуры и информационных моделей объектов проектирования и всей предметной области;

- для пакетов диалоговых программ при определении их функций и спецификаций;

- для подсистемы машинной графики при определении режимов работы и состава функций, реализуемых пакетом программ машинной графики.

Для облегчения и упорядочения работы пользователя в подсистемах САПР все множество операций, реализуемых АПО, разбивается на два класса:

1)формальные операции – операции над данными, выполняемые ЭВМ автоматически, без участия в этом процессе человека (пользователя ЭВМ, проектировщика в САПР);

2)неформальные операции – преобразования данных, выполняемые совместно ЭВМ и человеком с помощью периферийных устройств.

Каждая из перечисленных операций может иметь иерархическую структуру, то есть включать в себя элементарные операции и любые их комбинации на различных уровнях.

Как формальные, так и неформальные операции подразделяются на простые (элементарные) и сложные. Простой называют операцию, в которой реализуется какая-либо индивидуальная функция по обработке однородных данных. Простой операции всегда можно поставить в соответствие программный модуль.

В число простых (элементарных) формальных операций входят:

- вычислительная (расчетная) операция;

- операция обмена информацией с внешней памятью;

- операция вывода данных на периферийное устройство.

Сложные операции представляют собой фиксированные последовательности простых операций.

Простые неформальные операции бывают двух типов:

- с прерыванием процесса решения задачи;

- без прерывания процесса решения задачи.

Простые неформальные операции с прерыванием процесса решения задачи предполагают обязательное наличие двух первоначальных шагов:

1) выдача исходного информационного сообщения (в любом виде: текстовом, цифровом, табличном, графическом и др.);

2) выдача в произвольной форме приглашения к работе и перевод задачи в режим ожидания. Заключительным шагом при этом является подача команды на продолжение решения задачи.

Промежуточные шаги, реализуемые в простой неформальной операции с прерыванием расчета, представляют собой:

– ввод информации (цифровой, текстовой, графической, в виде специальных символов);

– коррекцию информации;

– принятие решения (то есть реализацию какой-либо предлагаемой системой функции без дополнительного ввода или коррекции информации).

Принятие решения чаще всего совмещается с заключительным шагом рассматриваемой операции.

Отличительной особенностью простой неформальной операции без прерывания процесса решения задачи является отсутствие в ней момента перевода задачи в режим ожидания и выдачи команды на продолжение решения задачи. В данном случае проектировщик и ЭВМ работают одновременно. Проектировщик – в режиме подготовки информации, ЭВМ – в режиме выдачи информации на терминал или в режиме ввода и обработки подготовленной пользователем информации.

Следует отметить, что в простой неформальной операции без прерывания процесса решения задачи может использоваться элементарная формальная операция (выдача информации на терминал). Кроме того, в специальных случаях с целью экономии машинных ресурсов возможно совмещение формальных и неформальных операций путем псевдораспараллеливания (в одномашинной однопроцессорной вычислительной системе) или реального распараллеливания (в многомашинной многопроцессорной вычислительной системе) алгоритма решения задачи.

Алгоритм проектных операций является одним из основных технологических средств автоматизированного проектирования. Поэтому важное значение приобретают способы представления информации, к которым предъявляются требования наглядности, наиболее полной информативности, простоты внесения изменений, однозначности и т.п.

Наиболее удобным для пользователей представляется комбинированный способ, включающий графическое, текстовое и покадровое (визуальное) представление информации. Причем, для повышения наглядности графическое представление выполняется в двух вариантах: графическое представление диалоговой работы пользователя (граф-схема диалога) и графическое представление программной структуры подсистемы. Графическая и текстовая информации позволяют понять общее содержание и логическую структуру АПО проектной процедуры решаемой задачи, а покадровая информация дает возможность уже на этапе проектирования подсистемы проработать вопросы удобства и доступности при работе на системе пользователя-проектировщика.

Графически АПО, описывающий программную структуру проектирующей подсистемы, изображается в виде графа, узлами которого являются проектные операции, а дуги соответствуют реализации команд управления (переходы), выполняемые во время работы проектировщика на подсистеме.

Степень детализации проектных операций проектной процедуры в графе АПО может быть различной, но должна быть доведена до уровня однородных проектных операций. Это позволяет рассматривать АПО как рабочий документ, являющийся основанием для разработки прикладных и системных программных и информационных фрагментов данной подсистемы и всей САПР.

Покадровая информация АПО отражает содержание кадров на дисплеях, идентичное (или близкое – в зависимости от конкретных способов программной и аппаратной реализации) тому, которое выдается проектировщику при его работе на системе. Основное требование, которое должно быть соблюдено для покадровой информации АПО заключается в том, чтобы эта информация давала проектировщику возможность наиболее полно сосредоточить свое внимание при работе в системе на научных и инженерно-технических аспектах решаемой задачи и не задумываться над вопросами программной и машинной реализации алгоритма решения задачи.

Описательная часть АПО представляет собой содержательные описания проводимых в нем операций и является необходимым дополнением к графу АПО. Назначение описательной части заключается в подробном раскрытии инженерного смысла АПО рассматриваемой проектной процедуры, а также возможностей проектировщика при работе в подсистеме.

Описанная технология проектирования и реализации АПО, позволяющая освободить проектировщиков от занятий несвойственными им проблемами, дает целый ряд реальных преимуществ при создании, эксплуатации и развитии САПР. К таким преимуществам можно отнести:

– сокращение сроков создания программно-информационного обеспечения САПР;

– повышение качества проблемно-ориентированных ППП, а также инвариантного и обслуживающего программного обеспечения;

– упрощение и унификация способов и форм общения проектировщиков с системой;

– практическая реализация в программном и информационном обеспечении САПР основ гибкости, мобильности и адаптации к различным условиям применения (как в отношении объектов проектирования и традиций организации работ в конкретных условиях, так и в отношении различных технических средств САПР).

В заключении следует еще раз подчеркнуть важность глубокого и тщательного анализа АПО проблемно-ориентированных подсистем, что является основой эффективной реализации САПР и основанием для наилучшей реализации совместных действий человека и ЭВМ при решении задач автоматизированного проектирования.

 

 


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Нестеренко Г.С., Герн К.А., Чечулин В.И. Разработка систем автоматизированного проектирования автоматических ЛА. – М.: Машиностроение, 1987.
  2. Петренко А.И., Семенков О.И. Основы построения систем автоматизированного проектирования. – Киев: Высшая школа, 1984.
  3. Джонс ДжК.
    Методы проектирования. Пер. с англ. – М.: “Мир”, 1986.
  4. Системы автоматизированного проектирования. Под ред. Дж. Алана. Пер. с англ. – М.: Наука, 1985.
  5. Чернобровкин Л.С., Петраш В.Я. Прикладные программы учебной системы автоматизированного проектирования летательных аппаратов. – М.: МАИ, 1980.
  6. Лебедев А.А., Чернобровкин Л.С. Динамика полета. М.: Машиностроение, 1973.
  7. Шапиро Я.М., Мазинг Г.Ю., Прудников Н.Е. Теория ракетного двигателя на твердом топливе.
    – М.: Воениздат. 1966.
  8. Шейнин В.М., Козловский В.И. Весовое проектирование и эффективность пассажирских самолетов. – М.: Машиностроение, 1997.
  9. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений.
  10. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследования операций. М.: Наука, 1971.
  11. Сеа Ж. Оптимизация. Теория и алгоритмы. – М.: Мир, 1973.
  12. Демьянов В.Ф., Малоземов В.Н. Введение в минимакс. М.: Наука, 1972.
  13. Деннинг В., Эссинг Г., Маас С. Диалоговая система. “Человек – ЭВМ”: Адаптация и требования пользователя. – М.: Мир, 1984.
  14. Заде Л. Теория нечетких множеств. – М.: Наука, 1982.

 

Предыдущая статья:Алгоритма проектных операций Следующая статья:Метод архитекторов
page speed (0.0188 sec, direct)