Процессов и структура подсистем САПР (2 ч) 11 страница
Лекция 14
Тема: Комплексная автоматизация производственных
Процессов и структура подсистем САПР (2 ч)
План лекции: Назначение комплексных автоматизированных систем. Подсистемы САПР. Классификация подсистем САПР. П роектирующие и обслуживающие подсистемы. Мониторная система САПР. Операционные системы ЭВМ (ОС). Диалоговые подсистемы САПР. Действия пользователя в режи ме диалога с программно-техническими средствами САПР. Графические подсистемы САПР.
14.1 Комплексная автоматизация производственных процессов
Комплексные автоматизированные системы предназначены для автоматизации всего комплекса работ, связанных с созданием технических объектов, начиная от автоматизации научных исследований (АСНИ) и кончая автоматизацией технологической подготовки производства и гибкой производственной системы (ГПС). Системы автоматизации научных исследований и технологической подготовки производства могут рассматриваться и как подсистемы САПР. Для управления и планирования производством служит автоматизированная система управления АСУП или АСУ.
Взаимодействие автоматизированных систем обычно осуществляется по схеме: от АСУ все системы получают управляющую информацию, относящуюся к планированию производства, наличию тех или иных ресурсов, объему потребляемой энергии и т. д.; на основе этой информации другие АС, в том числе и САПР, составляют соответствующие управляющие программы, например, для станков с числовым программным управлением для изготовления деталей и сборочных единиц, для различных управляющих программ САПР.
|
|
|
В свою очередь АС направляют в АСУ данные о выполнении плановых заданий, о потребности в различных ресурсах.
Системная интеграция различных АС позволяет теснее связать все фазы создания объектов - от научных исследований, проектирования до изготовления объекта и значительно повысить их эффективность. В ряде случаев такая интеграция позволяет обходится без выпуска традиционной проектно-конструкторской документации, т.к. результаты проектирования, полученные в САПР, могут быть непосредственно использованы при составлении управляющих программ для станков с ЧПУ.
Интеграция СА потребует: существенного расширения состава базы данных (БД) и объединения их в единую базу интегрированной системы; создание отраслевых и межотраслевых банков данных нормативно-технической, научно-технической и технико-экономической информации; развития и совершенствования математических методов исследования проектируемых объектов, в том числе методов оптимального проектирования; увеличение производительности вычислительного комплекса САПР.
|
|
|
Развитие интеграции АС позволяет существенно улучшить качество принимаемых решений на всех стадиях создания объекта и, как следствие этого, значительно улучшить его характеристики, что особенно важно при создании сложных, дорогостоящих объектов.
14.2 Подсистемы САПР. Классификация подсистем САПР
Как любая система САПР может быть подразделен на подсистемы различного иерархического уровня и компоненты, которые по каким-либо признакам выделяются из общей системы. В качестве таких признаков могут быть приняты функции, выполняемые той или иной частью системы: характер объекта, с которым работает данная подсистема; уровни абстрагирования при решении проектной задачи; средства проектирования, входящие в данную подсистему (технические, программные, организационные и др.); степень универсальности подсистемы. Могут быть приняты и другие классификационные признаки.
Подсистемы САПР - это составная структурная часть САПР, обладающая всеми свойствами системы. Такими, например, являются подсистемы конструкторского и технологического проектирования, подсистемы проектирования деталей и сборочных единиц, проектирования различного рода механизмов, и т.д. В рамках каждой из этих подсистем выполняются силовые и динамические расчеты, анализ и синтез механизмов, производится поиск оптимальных параметров объекта проектирования, с помощью графических средств пользователь может выполнять необходимые геометрические построения и т. д.
|
|
|
По характеру выполняемых функций различают проектирующие и обслуживающие подсистемы. Первые служат для непосредственного выполнения проектных процедур и операций, а вторые обеспечивают правильное функционирование проектирующих подсистем.
К обслуживающим подсистемам относятся: мониторная подсистема САПР, предназначенная для организации и оптимизации управления процессом проектирования; подсистема информационного поиска и управления базами данных, подсистемы документирования, графического отображения и т. д.
По степени универсальности проектирующие подсистемы делятся на проектно-зависимые (объектные) и проектно-независимые (инвариантные).
К первым относятся подсистемы, выполняющие одну или несколько проектных процедур и операций, непосредственно зависящих от проектируемого объекта. К инвариантным подсистемам относятся подсистемы, выполняющие унифицированные проектные операции, непосредственно не зависящие от специфики проектируемого объекта.
|
|
|
Например, в автоматизированной системе проектирования «Коробка передач» инвариантной подсистемой может быть подсистема проектирования валов и подшипников, проектирование зубчатых передач, расчет и проектирование которых выполняется по унифицированным методикам. Объектными составляющими в этой системе будут подсистемы проектирования кинематической схемы коробки передач, узла переключения передач, корпуса.
Другими примерами объектных подсистем могут быть подсистемы технологических процессов изготовления деталей, моделирования системы нагружения конструкций. При постановке оптимизационных задач объектными составляющими являются подсистемы или модули, выполняющие процедуры выбора и формирования критериев эффективности (оптимальности) и установления зависимости принятого критерия от переменных проектирования.
Примерами инвариантных подсистем являются подсистемы расчета конструкций на прочность, расчет технико-экономических показателей, отыскание экстремального значения критерия эффективности с помощью принятых общематематических методов. Управляющие подсистемы (модули) также можно рассматривать как инвариантные составляющие САПР.
14.3 Мониторная система САПР
Эта система предназначена для организации и оптимизации управления процессом проектирования и взаимодействия всех подсистем САПР. Основными функциями мониторной системы являются:
формирование проектных заданий и контроль за прохождением пакета прикладных программ в ходе решения проектных задач;
доступ пользователя к базе данных с установлением приоритета и номера очереди;
управление последовательностью подключения программных модулей для выполнения проектных процедур в соответствие с заданными маршрутами проектирования;
управление диалоговым взаимодействием пользователя с техническими средствами САПР;
анализ причин ошибок, допускаемых в ходе проектирования и их интерпретация в терминах, понятных проектировщику.
Программное обеспечение мониторной системы реализуется только под управлением операционной системы ЭВМ (рисунок 14.1).
14.4 Операционные системы ЭВМ (ОС)
Основные функции ОС состоят в автоматическом управлении вычислительным процессом; обеспечении повышения эффективности ЭВМ; обеспечении контроля работы ЭВМ; обеспечении удобного обращения между ЭВМ и пользователем; сокращении времени, требуемого для подготовки задачи к решению на ЭВМ; распределении всех ресурсов ЭВМ.
Для выполнения этих функций ОС включает следующие программы:
управления данными, хранящимися в определенной памяти ЭВМ;
управления и планирования заданий и их подготовка для исполнения с учетом необходимой последовательности их реализации или с учетом их приоритетов;
управления всем ходом вычислительного процесса;
динамического распределения каналов передачи данных и ВЗУ между одновременно решаемыми задачами.
Кроме названных управляющих программ операционная система включает также:
программу-транслятор, предназначенную для перевода текста исходных программ на машинный язык данной ЭВМ;
обрабатывающие программы, служащие для подготовки прикладных программ к реализации на ЭВМ. Подготовка прикладных программ к исполнению включает трансляцию исходной программы, ее редактирование и загрузку.
Операционная система имеет модульную структуру, что позволяет легко приспосабливать систему к конкретным конфигурациям используемых в САПР технических средств.
Таким образом, управляющие программы ОС помогают пользователю преодолеть трудности управления аппаратными средствами вычислительной системы и освобождают его от необходимости знать свойства каждого технического устройства. Программы распределения ресурсов ЭВМ освобождают пользователя от необходимости при решении своей задачи заботиться о распределении памяти в ОЗУ и ВЗУ, а также позволяют общаться с ЭВМ одновременно нескольким пользователям.
В ОС входит также инструментальная подсистема, предназначенная для облегчения и ускорения разработки, модификации и сопровождения ПО САПР. В ее состав могут входить средства отладки программ, оформления и редактирования проектной документации и др.
С помощью средств операционной системы ЭВМ и мониторной системы САПР на основе соответствующего языка управления заданиями осуществляется объединение нужных программ для реализации маршрутного проектирования в соответствии с заданной последовательностью выполнения проектных процедур.
Маршрутное проектирование осуществляется с помощью определенной последовательности взаимодействующих программ, называемых маршрутами или цепочкой программ. На рисунке 14.2 представлен пример взаимодействия равноправных и равноуровневых программ. В этом случае взаимодействие программ в маршрутах предполагает, что переход от одной программы к другой 
программе производится по командам, содержащихся в предыдущих программах. При взаимодействии программных модулей разных уровней (рисунок 14.3) программа 3 вложена в программу 2, а программа 2 вложена в программу 1.
Независимо от выполненных функций операционные системы должны удовлетворять определенным эксплутационным требованиям, а именно:
1 Надежностью. Система должна быть, по меньшей мере, также надежна, как и аппаратура, с которой она работает. В случае ошибки в программном или аппаратном оборудовании ОС должна обнаружить ошибку или устранить ее, либо свести к минимуму ее последствия для пользователя.
2 Защитой. Система должна защищать пользователя как от воздействия чужих ошибок, так и от попыток злонамеренного вмешательства.
3 Эффективностью. Система должна таким образом управлять ресурсами ЭВМ, чтобы свести к минимуму время простоя пользователя, а также затраты машинного времени и памяти.
4 Предсказуемостью. Оно связано с тем, что для пользователя желательно, чтобы при работе с данной ЭВМ время исполнения отдельных программ и проектных операций было предсказуемо и не очень менялось в течение продолжительного времени.
Лекция 15
Тема: Использование систем автоматизированного проектирования. Система AutoCAD . Система T - FLEX CAD / CAM / CAE / PDM . (2 ч)
План лекции: Система AutoCAD . Автоматизация разработки и выполнения конструкторской документацииСистема T - FLEX CAD / CAM / CAE / PDM . )
15.1 Автоматизация разработки и выполнения конструкторской документации в AutoCAD
Одним из основных компонентов автоматизированного производства являются системы автоматизированного проектирования (САПР) - структуры, где методика и информационные базы данных имеют оптимальную организацию.
Система автоматизированной конструкторской документации (АКД) выполняет ввод, хранение, обработку и вывод графической информации в виде конструкторских документов. Для реализации системы необходимы: документы, регламентирующие работу системы АКД; исходная информация для формирования информационной базы; технические и программные средства создания моделей геометрических объектов (ГО) и графических изображений (ГИ) и их вывода; интерфейс пользователя в виде графического диалога с компьютером. Все перечисленные составляющие образуют методическое, информационное, техническое, программное и организационное обеспечение системы АКД.
Эффективность применения АКД при разработке КД обеспечивается следующими ее возможностями:
• использованием готовых фрагментов чертежей: конструктивных и геометрических элементов, унифицированных конструкций, стандартных изделий;
• ведением диалога с компьютером в привычных для конструктора терминах и с привычными для него объектами (графическими изображениями);
• наличием языковых средств описания типовых моделей-образцов чертежей объектов, когда процесс создания конкретного чертежа изделия сводится к заданию размеров;
• получением чертежей высокого качества, путем вывода на графопостроители, принтеры и другие устройства.
Построение таких систем АКД целесообразно выполнять в виде систем-над строек над базовой графической системой, содержащей все необходимые возможности.
Основными принципами построения систем ДКД являются:
• адаптируемость системы АКД к различным САПР, то есть расширение возможностей ее использования;
• информационное единство всех частей АКД и САПР, которое предполагает единство базы данных для различных назначений (например, использование модели ГО и ГИ как для формирования чертежей, так и для расчетов);
• инвариантность - максимальная независимость составных частей и системы АКД в целом по отношению к ориентированным системам АКД и САПР. Например, система электронных устройств может быть использована как графическая подсистема в системе управления робототехническим комплексом и как графическая подсистема в системе управления контрольно-измерительным устройством;
• возможность расширения системы АКД путем дополнения новых составных частей и развития имеющихся.
Построение таких систем значительно упрощается, если они создаются на базе универсальной, открытой среды проектирования для реализации графических возможностей САПР. Примером данной среды является AutoCAD - универсальная графическая система, в основу структуры которой положен принцип открытой архитектуры, позволяющий адаптировать и развивать многие функции AutoCAD применительно к конкретным задачам и требованиям.
Разработанная фирмой AutoDesk и появившаяся на рынке в конце 1982 г. система AutoCAD получила необычайно широкое распространение. AutoCAD представляет собой среду проектирования, которая постоянно развивается. От версии к версии сохраняются уже ставшие привычными для пользователя возможность запуска команд из диалоговой строки, использование командного и выпадающих меню.
Ранние версии системы — AutoCAD 10 и AutoCAD 11 — предназначены для работы в DOS, а версии 12, 13, 14 и 2000 — в Windows. Хотя большинство команд AutoCAD, связанные с построением и редактированием чертежей, в версиях для DOS и для Windows совпадают, экранный интерфейс Windows-версий для знакомых команд совсем другой. Более того, отличаются друг от друга экранные интерфейсы AutoCAD 13 для Windows 3.1 и AutoCAD 14 для Windows 95. Разработка 14-й версии системы явилась большим достижением фирмы AutoDesk. Существенным новшеством данной версии по сравнению с предыдущей явилось значительное увеличение скорости работы и уменьшение объемов используемой памяти. Для сравнения в таблице 14.1 представлены требуемые вычислительные ресурсы, необходимые для нормальной работы в различных версиях AutoCAD.
Таблица 14.1 - Минимальные требования к ресурсам компьютера версий AutoCAD
| Версия АutoCAD | Процессор | Среда | Оперативная память | Память на жестком диске |
| 10 | РС-ХТ | DOS 2 | 640 Кбайт | 30 Мбайт |
| 13 | Intel 386 | MS-DOS 5.0, Windows 3 Windows 3.1X | 64 Мбайт | 77 Мбайт |
| 14 | Intel486 | Windows 9X, Windows NT | 32 Мбайт | 112 Мбайт |
| 2000 | Pentium | Windows 9X, Windows NT | 32 Мбайт | 120 Мбайт |
| 2005 | Pentium ІІІ | Windows 2000 Windows XP | 256 Мбайт | 6 Гбайт |
Одна из самых популярных графических систем автоматизированного проектирования — AutoCAD. AutoCAD может эффективно использоваться для решения широкого круга задач: черчения, конструирования, дизайнерских работ, создания мульт- и слайд-фильмов и т. д.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 37; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!