Основные принципы построения систем автоматизированного проектирования
При создании и развитии САПР, а также их подсистем и компонентов рекомендуют применять следующие общесистемные принципы: включения, системного единства, адаптации, развития, комплексности, информационного единства, совместимости, инвариантности.
Использование этих принципов позволяет обеспечить
- выполнение при разработке САПР конкретного технического объекта требований к созданию и функционированию со стороны автоматизированной системы более высокого уровня, например, САПР изделия, для которого данный технический объект является составной частью, или САПР отрасли, организации, АСУ предприятия, организации;
- проектирование связей необходимого уровня между подсистемами на стадиях создания, эксплуатации и развития;
- эффективность функционирования в условиях внешней среды;
- адаптируемость САПР к сложившейся системе проектирования;
- возможность последующего развития системы дополнением ее новыми компонентами, а также совершенствованием имеющихся компонентов при минимальных затратах;
- единство принимаемых решений как в целом для объекта САПР, так и для его отдельных составных элементов;
- единство терминов, условных обозначений, систем классификации и кодирования для всех подсистем, средств обеспечения и компонентов САПР;
- единство информационной базы;
- единство технической базы;
- единство используемых проблемно-ориентированных языков программирования;
- максимальную универсальность создаваемых подсистем средств обеспечения и компонентов, т. е. их инвариантность по отношению к техническим объектам САПР и их отраслевой специализации.
При разработке проектирующих подсистем и средств программного и математического обеспечения важно использование также принципов блочно-модульного построения, итерации (основа большей части инженерных расчетов) и иерархии математических моделей составных частей и объекта в целом.
Одно из основных мероприятий при создании различных систем автоматизированного проектирования в отрасли – организация координационного совета и назначение головной организации по САПР из числа ведущих научно-исследовательских или проектно-конструкторских организаций. Цель этих мероприятий – обеспечение единой технической политики по созданию САПР в отрасли. Аналогично поступают и для крупных подотраслей, промышленных объединений, имеющих в своем составе несколько научно-исследовательских или проектно-конструкторских организаций.
Структура САПР
Как любую сложную систему, САПР можно представить совокупностью отдельных частей – подсистем.
Каждая из подсистем САПР предназначена для выполнения определенных функций и обладает определенной самостоятельностью. В зависимости от характера выполняемых функций, согласно ГОСТ 23501.0-79 подсистемы делятся на обслуживающие и проектирующие. К последним относятся подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, например: подсистемы проектирования деталей и сборочных единиц, частей зданий и сооружений и др. К обслуживающим относятся подсистемы, обеспечивающие работоспособность проектирующих подсистем, например: подсистемы информационного поиска, документирования на различных носителях (бумага, микрофильм, микрофиша и др.). Особенностью обслуживающих подсистем является их общность для проектирующих подсистем.
Проектирующие подсистемы в зависимости от отношения к объекту проектирования делятся на объектно-ориентированные (объектные) и объектно-независимые (инвариантные).
Объектными называют подсистемы, реализующие проектные процедуры (одну или несколько) для конкретного объекта автоматизированного проектирования. К инвариантным относят подсистемы, выполняющие функции управления и обработки информации независимо от особенностей проектируемого объекта.
Инвариантные подсистемы в процессе создания САПР выделяют для уменьшения затрат на их разработку включением в систему готовых решений. Даже если нет готового аналога для заимствования, то и в этом случае выделение и разработка инвариантной подсистемы создают предпосылки для сокращения затрат и сроков на создание других САПР.
В качестве примера рассмотрим САПР коробок передач. Очевидно, в данной САПР инвариантными могут быть подсистемы проектирования валов, зубчатых передач, подшипниковых узлов, шпонок и т. д., а объектными – подсистемы проектирования кинематической схемы коробки передач, узла переключения скоростей, корпуса и т. д.
Таким образом, разделение проектирующих подсистем на объектные и инвариантные – важный этап в процессе разработки структуры САПР.
Следующим уровнем детализации САПР является выделение компонентов, выполняющих определенные функции в подсистемах и являющихся элементами средств обеспечения САПР. Связи между отдельными компонентами подсистемы обеспечивают ее структурное единство. Структурное объединение подсистем в систему обеспечивают связи между компонентами отдельных подсистем.
Выделение компонентов в САПР выполняют в соответствии с характером решаемых в них вопросов. Так, для САПР коробок передач подсистема проектирования валов представляет собой совокупность программ (по которым ЭВМ выполняет те или иные проектные проедуры), информационных массивов, технических средств, документов, регламентирующих работу операоров и проектировщиков, и т. д. Аналогичные компоненты имеются и в других подсистемах.
Следует отметить, что, как и подсистемы, компоненты могут быть объектными и инвариантными.