Деталь Деталь Деталь Деталь Деталь

Розрахунок Моделювання Оформлення

параметрів об’єкту креслення об’єкту

Обчислення Оформлення Викреслювання

параметрів таблиці типового графіч-

відповідним ного вигляду

методом

Рис.1.2.

4. Блочно- ієрархічний підхід до проектування. Ієрархічні рівні та аспекти опису об’єкту проектування

Опис об’єкту проектування по складності повинен бути погоджений з можливостями людини до сприйняття і з можливістю оперувати цими опи­сами в процесі проектування. Однак, виконати ці вимоги в рамках деякого єди­ного опису, не розбиваючи його на частини, практично можливо лише для ду­же простих об’єктів. Як правило, необхідно оструктурювати опис об’єкту, що проектується на відповідні розчленування (декомпозиції) уявлень про нього на так звані ієрархічні рівні і аспекти.

Декомпозицією називається розчленування, розбиття опису об’єкту проектування на окремі складові частини.

Можливі два варіанти декомпозиції:

- декомпозиція по ступеню детальності опису характеристик об’єкту;

-де­ком­позиція по характеру властивостей об’єкту, що відтворюються.

В першому випадку ми приходимо до ієрархічного опису об’єкту проек­­тування, коли його опис розбивається на ієрархічні рівні, котрі являють со­бою рівні опису об’єкту, що відрізняються за ступенем деталь­ності відображення властивостей об’єкту.

Таким чином, декомпозиція першого типу реа­лі­зує принцип ієрархіч­ності. Ієрархічні рівні називають ще горизонтальними, або рівнями абстра­гу­вання. Сукупність описів деяких рівнів разом з постановками задач і мето­дів

одержання цих описів називають ієрархічни­ми рівнями проектування.

Ієрархічний опис об’єкту проектування може бути приставлений у виг­ля­ді деревовидного графа:

Блочно- ієрархічна структура уявлення

про об’єкт проектування

S Об’ЄКТ ПРОЕКТУВАННЯ

(Трактор, автомобіль)

S1 S 2 S 3 S n

Агрегат Агрегат Агрегат Агрегат

ДВЗ Шассі Кузов Кабіна

S1 m1 S1 m2 S1 mn

Збірна одиниця Збірна одиниця Збірна одиниця

КШМ, ГРМ Система охолодження Карбюратор

Деталь Деталь Деталь Деталь Деталь

(Вал) (Шпонка) (Гвинт) (Зубчасте (Поршень)

Колесо)

S1m1n 1 S1m1n2 S1m1n3 S1m1n4 S1m1nk

Рис.1.4.

Функціональний аспект опису об’єкту проектування пов’язаний із відображенням основних принципів функціонування, характеру фізичних і інформаційних процесів, які протікають в об’єкті і знаходить зображення в принципових, структурних та кінематичних схемах та відповідних докумен­тах.

Приклад (в машинобудуванні):

Функціональний аспект

Рис.1.5.

Конструкторський аспект опису об’єкту проектування пов’язаний з реалізацією результатів функціонального проектування, тобто з визначенням геометричних форм об’єктів та їх взаєморозміщенням у просторі.

Технологічний аспект опису об’єкту проектування відноситься до реалізації результатів конструкторського проектування, тобто пов’язаний з описом методів і засобів виготовлення об’єктів.

Можливий більш диференційований опис об’єкту з виділенням ряду підсистем і відповідного числа аспектів.

5. Східне та низхідне проектування.

Зовнішнє і внутрішнє проектування

Якщо рішення задач високих ієрархічних рівнів передує рішенню задач більш низьких рівнів, то проектування називається низхідним.

При низхідному проектуванні формулювання ТЗ на розробку елементів k- го ієрархічного рівня відноситься до процедур того ж рівня.

Якщо раніше виконуються етапи, які зв’язані з нижчими ієрархічними рівнями, то проектування називається східним. На практиці поєднуються два методи проектування одночасно.

При проектуванні систем вищого ієрархічного рівня, або уніфікованих систем, розробка ТЗ є самостійним етапом проектування. Таке проектування називається зовнішнім. При зовнішньому проектуванні, разом із техніч­ними факторами, необхідно враховувати економічні показники, прогноз вартості і терміни періодів проектування і виготовлення. На основі вивчення стану і перс­пек­тив науково-технічного прогресу група експертів формулює по­чат­­ковий ва­­ріант ТЗ на систему. Оцінку можли­вос­ті виконання ТЗ і реко­мен­дації по його користуванню одержують з допомогою проектних про­цедур внутріш­ньо­го проектування.

Внутрішнім проектуванням називається безпосереднє проектування на любому рівні по ТЗ, розробленому на більш високому рівні.

6. Типізація проектних рішень і процедур

Проектне рішення (процедура) називається типовим, якщо воно (вона) призначене (-на) для баготоразового використання при проектуванні багатьох типів об’єктів.

А. Процедури аналізу підрозділяються на одноваріантний та багато-варіантний аналіз.

При одноваріантному аналізі: - задано: значення зовнішніх та внут­рішніх параметрів; - необідно визначити: значення вихідних параметрів об’єкту.

При багатоваріантному аналізі: проводиться дослідження властивос­тей об’єкта в деякій області простору внутрішніх параметрів. Такий аналіз вимагає багаторазового розв’язку систем рівнянь (багаторазового виконання одноваріантного аналізу).

Б. Процедури синтезу підрозділяються на структурний та параметри-чний синтез.

Класифікація типових проектних процедур

Аналізу Синтезу

Одноваріантний Багатоваріантний Параметричний

аналіз аналіз синтез

аналіз статики аналіз чутності вибір прин

аналіз динаміки статичний аналіз ципу

аналіз в частотній розрахунок функціонування

області залежностей вибір технічного

аналіз стійкості вихідних рішення

інші параметрів оформлення

документації

Структурний

Синтез

вибір принципів

функціонування

вибір технічного

рішення

оформлення документації

Рис.1.6.

Структурний синтез має за мету визначити структуру об’єкту, тобто пе­релік типів елементів, що складають об’єкт і спосіб зв’язку елементів між собою в складі об’єкту.

Параметричний синтез заключається у визначенні числових значень параметрів елементів при заданих структурі і умовах працездатності на ви-хідні параметри об’єкту, тобто при параметричному синтезі необхідно знайти точку або область в просторі внутрішніх параметрів, в яких виконуються ті або інші умови (звичайно умови працездатності).

Алгоритм інженерного проектування

Рівень

К Формулювання ТЗ Коректування ТЗ

Синтез структури

Створення моделі

Вибір вихідних зна-

чень параметрів

Модифікація

АНАЛІЗ параметрів

Одержано Ні Вибір

необхідне проектне способу покращення

рішення проекту

Так

Оформлення документації

Формулювання ТЗ на елементи

Рівень К+1

Рис.1.7.

Питання для самоконтролю

1. В чому полягає суть системного аналізу інженерного проектування?

2. Визначення та суть інженерного проектування.

3. В чому полягає методологія проектування?

4. Стадії та етапи проектування. Проектні процедури та операції.

6. В чому полягає суть блочно-ієрархічного підходу до проектування. Ієрархічні рівні та аспекти опису об’єкту проектування?

7. Привести приклади східного та несхідного, зовнішнього та внут­рішнього проектування.

8. Привести приклади типізації проектних рішень і процедур.

9. В чому полягає суть узагальненого алгоритму інженерного проекту­ва­н­­ня?

Лекція № 2.

План

1. Загальні відомості про системи автоматизованого проектування. Проектування і автоматизація.

2. Визначення і суть автоматизованого проектування і систем авоматизова-ного проектування.

3. Класифікація САПР.

4. Принципи побудови і функціонування САПР.

5. Склад і структура САПР.

6. Комплекс засобів автоматизованого проектування.

7. Узагальнений алгоритм автоматизованого проектування.

(3 години).

1. Загальні відомості про системи автоматизованого проектування. Проектування і автоматизація.

Автоматизоване проектування - це проектування, при якому окремі пе­-

рет­ворення описів об’єкта та алгоритму його функціонування, або алгоритму процесу, а також уявлення опису на різноманітних мовах здій­с­ню­ється взає­модією людини і ЕОМ.

Система автоматизованого проектування - це комплеск засобів авто­ма­­тизації проектування, взаємозв’язаних з необхідними підрозділами проек­тної організації або колективом спеціалістів (користувачем системи), які вико­нують автоматизоване проектування.

САПР призначені для виконання проектних операцій (процедур) в авто­ма­тизованому режимі.

САПР складаються в проектних, конструкторських технологічних та інших організаціях з метою:

- підвищення якості і техніко- економічного рівня продукції, що про-ектується і випускається;

- підвищення ефективності об’єктів проектування, зменшення витрат на їх створення і експлуатацію;

- скорочення термінів, зменшення трудоємкості проектування і підви-щення якості проектної документації.

САПР об’єднує технічні засоби, параметри і характеристики, які виби-рають з максимальним врахуванням особливостей задач інженерного проек­тування.

2. Визначення і суть автоматизованого проектування

і систем автоматизованого проектування

Основна функція САПР - виконання автоматизованого проектування на всіх або окремих стадіях проектування об’єктів і їх складових частин.

При створенні САПР слід керуватись наступними принципами: - сис-темної єдності; - сумістності; - типизації; - розвитку.

П ринцип системної єдності забезпечує цілістність системи і системну “свіжість” проектування окремих елементів і всього об’єкту проектування

вцілому (ієрархічність проектування).

Принцип сумістності забезпечує спільне функціонування складових частин САПР і зберігає відкриту систему вцілому.

Принцип типізації орієнтує на переважаюче створення і використання типових і уніфікованих елементів САПР.

Принцип розвитку забезпечує поповнення, удосконалення і обновлення складових частин САПР, а також взаємодію і розширення взаємозв’язку з автоматизованими системами різного рівня і функціональ­ного призначення.

3. Класифікація САПР

1. За типом об’єкту проектування:

КОД 1 - САПР виробів машино- та приладобудування;

2 - САПР технологічних процесів в машино- та приладобудуванні;

3 - САПР об’єктів будівництва;

4 - САПР організаційних систем;

5 - 9 - Резерв.

2. За різновидністю об’єкту проектування:

Код і назву групи встановлюють по діючим позначенням документації на об’єкти системи, що проектується.

3. За складністю об’єкту проектування:

4. За комплекстністю автоматизації проектування:

1 - Одноетапна САПР;

2 - Багатоетапна САПР;

3 - Комплексна САПР (виконує всі етапи проектування об’єкту).

5. За рівнем автоматизації проектування:

6. За характером проектних документів, що випускаються:

7. За кількістю проектних документів, що випускаються:

8. За числом рівнів в структурі технічного забезпечення:

Класифікація групи САПР

1 2 3 4 5 6 7 8

За типом об’єкту проектування

За різновидністю об’єкту проектування

За складністю об’єкту проектування

За комплекстністю автоматизації проектування

За рівнем автоматизації проектування

За характером проектних документів, що випускаються

За кількістю проектних документів, що випускаються

За числом рівнів в структурі технічного забезпечення

Рис2.1.

4. Принципи побудови і функціонування САПР

При створенні і функціонуванні САПР використовують наступні принципи:

1. Принцип системної єдності полягає в тому, що при створенні, функціонуванні і розвитку САПР, зв’язки між підсистемами повинні забез-печувати цілістність системи.

2. Принцип включення забезпечує розробку САПР на основі вимог, що дозволяють включати цю САПР у САПР більш високого рівня.

3. Принцип розвитку означає те, що САПР повинна створюватись і

функціонувати з врахуванням доповнень, модернізацій та поновлення підси-стем та компонентів.

4. Принцип комплексності забезпечує взаємозв’язок між проекту-ванням елементів та всього об’єкту на всіх етапах та стадіях проектування.

5. Принцип інформаційної єдності полягає у використанні в підси-стемах, засобах та компонентах забезпечення САПР єдиних умовних позна-чень, термінів, символів, проблемно- орієнтованих мов, способів придстав-лення інформації, які відповідають прийнятим нормативним документам.

6. Принцип сумістності полягає в тому, що повинно забезпечуватись одночасне функціонування всіх підсистем САПР при збереженні відкритості

сис­теми в цілому.

7. Принцип стандартизації та інвентаризації полягає в уніфіка-ції, типізації ї стандартизації підсистем і компонентів, інваріантних до галу-

зей та об’єктів, що проектуються.

8. Принцип діалогу полягає в тому, що відбувається одночасне вико-ристання проектувальником ручних, автоматизованих та автоматичних про-ектних операцій, його активний вплив в процес формування проектних рішень.

9. Принцип накопичення досвіду проектування полягає в наявності і поповненні архіву проектних процедур та проектних рішень, математичних моделей (ММ), алгоритмів, теоретичних і експериментальних даних і т. д.

 

Стадіїфункціонування САПР

І стадія: використання ЕОМ для розв’язку інженерних задач в перші роки їх появи.

Тоді використання ЕОМ для вирішення інженерних задач здійснюва-лось по схемі, яка включає слідуючі етапи:

а) математичне формулювання задачі;

б) вибір чисельних методів рішення;

в) розробка алгоритму;

г) запис програми на алгоритмічній мові;

д) кодування вихідних даних;

є) занесення програми і всіх даних на проміжний носій - перфорація;

ж) відладка програми - виявлення помилок і внесення виправлення;

З) розв’язок задачі;

к) обробка результатів - побудова графіків, чистограм, таблиць, крес- лень та інших документів.

Етапи А - Д і К - здійснюються інженером (вручну).

Етап Є - оператором обчислювального центру.

Таке використання ЕОМ можна розглядати, як нижчу ступінь розвит­ку автоматизованого проектування.

ІІ стадія: Розробка математичних моделей, методів і алгоритмів, вже достатньо враховуючих можливості ЕОМ.

Універсалізація полягає в тому, що програма автоматичного одер-жання рівнянь однакова для всього класу об’єктів і тому складається один раз, а використовується багаторазово багатьма інженерами в різних ситуа­ціях. Але технічні засоби і програмне забезпечення ще не були об’єднані в єдину про­ек­туючу систему і розроблені програми не були з’єднані одна з дру­гою. (Не було “підтримки” програм).

ІІІ стадія: системний підхід до вирішення проблеми проектування з допомогою ЕОМ, тобто створення і впровадження САПР.

5. Склад і структура САПР

Структурними компонентами САПР, які жорстко зв’язані з організа-ційною структурою проектної організації, є підсистеми, в яких при допомозі спеціалізованих комплексів засобів вирішується функціонально завершена пос-лідовність задач САПР.

САПР, запризначенням (ГОСТ 23501.0 - 79),розподіляються на:

Проектуючі підсистеми, які мають об’єктну орієнтацію і реалізують окремий етап (стадію) проектування або групу безпосередньо пов’язаних проектних задач. Приклад: ескізне проектування виробів, проектування корпусних деталей і т. д.

Обслуговуючі підсистеми мають загальне системне використання і за­песпечують підтримку функціонування проектуючих підсистем, а також оформлення, передачу і вивід одержаних в них результатів. Приклад: авто­матизований банк даних, підсистеми документування та графічного вво­ду- виводу.

Підсистема складається із компонентів САПР, об’єднаних загальною для даної підсистеми цільовою функцією і які забезпечують функціонування цієї системи.

Компонент являє собою елемент забезпечення, який виконує окрему фун­к­цію в підсистемі:

Методичне забезпечення - документи, в яких відображені склад, прави­ла вибору та експлуатації засобів автоматизації проектування.

Лінгвістичне забезпечення - мови проектування, термінологія;

Математичне забезпечення - методи, математичні моделі, алгоритми;

Програмне забезпечення - документи з текстами програм, програми на машинних носіях і експлуатаційні документи;

Технічне забезпечення - засоби обчислювальної та організаційної техні-ки, передачі даних, вимірювальні та інші пристрої;

Інформаційне забезпечення - документи з описом стандартних проект- них процедур, типових рішень, типових елементів, тощо;

Організаційне забезпечення - положення, інструкція, накази, штатні розклади і інші документи, які регламентують організаційну структуру підрозділів АПР.

 

6. Комплекс засобів автоматизованного проектування

 

Комплекс засобів автоматизованного проектування включає в себе:

- технічні засоби (ЕОМ середнього або високого класу з штатним набором периферійних засобів, засобів обробки графічної інформації, автоматизоване місце проектувальника (АРМ) і периферійне програмно- кероване обладнання);

 

 

Матрична структура САПР

Забезпечення

Види забезпечення
Методичне	Програмне	Технічне	Інформа-ційне	Організаційне

 

Підсистема “А”	М1А   М2А	П1А   П2А	Т1А   Т2А	І 1А	О1А   Визначальний
Підсистема “Б”	М1Б	П1Б   П2Б	Т1Б   Т2Б	І 1Б	О1Б
Підсистема “Н”	М1Н	П1Н   П2Н   П3Н	Т1Н   Т2Н	І 1Н   І 2Н	О1Б

Рис.2.2.

 

 

Математичне забезпечення САПР

 

Програмне забезпечення

Інформаційне забезпечення

Лінгвістичне забезпечення

 

 

Загальне П.З. Розробляють- ся для любого використання ЕОМ і специфі- ку САПР не ві- дображає

Спеціальне П.З. Включає всі програмні рішення проектних задач

 

 

Рис.2.3.