Системный подход в проектировании.
При построении моделей объектов используется системный подход, представляющий собой методологию решения сложных задач, в основе которой лежит рассмотрение объекта как системы, функционирующей в некоторой среде. Системный подход предполагает раскрытие целостности объекта, выявление и изучение его внутренней структуры, а также связей с внешней средой. При этом объект представляется как часть реального мира, которая выделяется и исследуется в связи с решаемой задачей построения модели. Кроме этого, системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель проектирования, а объект рассматривается во взаимосвязи с окружающей средой [19].
Сложный объект может быть разделен на подсистемы, представляющие собой части объекта, удовлетворяющие следующим требованиям:
1) подсистема является функционально независимой частью объекта. Она связана с другими подсистемами, обменивается с ними информацией и энергией;
2) для каждой подсистемы могут быть определены функции или свойства, не совпадающие со свойствами всей системы;
3) каждая из подсистем может быть подвергнута дальнейшему делению до уровня элементов.
В данном случае под элементом понимается подсистема нижнего уровня, дальнейшее деление которой нецелесообразно с позиций решаемой задачи.
Таким образом, систему можно определить как представление объекта в виде набора подсистем, элементов и связей с целью его создания, исследования или усовершенствования. При этом укрупненное представление системы, включающее в себя основные подсистемы и связи между ними, называется макроструктурой, а детальное раскрытие внутреннего строения системы до уровня элементов – микроструктурой.
Составные этапы процесса проектирования.
При проектировании сложных систем выделяют стадии предпроектных исследований, технического задания и технического предложения, эскизного, технического, рабочего проектов, испытаний и внедрения.
На стадиях предпроектных исследований, технического задания и технического предложения на основании изучения потребностей общества в получении новых изделий, научно-технических достижений в данной и смежной отраслях промышленности, имеющихся ресурсов определяют назначение, основные принципы построения технического объекта и формулируют техническое задание на его проектирование. Эти стадии называют также стадиями научно-исследовательских работ (НИР).
На стадии эскизного проекта (иначе стадии опытно-конструкторских работ — ОКР) проверяется корректность и реализуемость основных принципов и положений, определяющих функционирование будущего объекта, и создается его эскизный проект.
На стадии технического проекта выполняется всесторонняя проработка всех частей проекта, конкретизируются и детализируются технические решения.
На стадии рабочего проекта формируется вся необходимая документация для изготовления изделия. Далее создается и испытывается опытный образец или пробная партия изделий, по результатам испытаний вносятся необходимые коррективы в проектную документацию, после чего осуществляется внедрение в производство на выбранном предприятии.
Классификации САПР.
По типу объекта проектирования различают САПР:
– изделий машиностроения и приборостроения;
– технологических процессов в машиностроении и приборостроении;
– объектов строительства;
– организационных систем.
По разновидности объекта проектирования можно различать САПР РЭА, САПР атомной станции, САПР ракетной системы и т. п.
По сложности объекта проектирования различают САПР:
– простых объектов, содержащих до 102 составных частей;
– объектов средней сложности, содержащих от 102 до 103 составных частей;
– сложных объектов, содержащих от 103 до 104 составных частей;
– очень сложных объектов, содержащих от 104 до 106 составных частей;
– объектов очень высокой сложности, содержащих 106 и более составных частей.
Следовательно, САПР современных ЭВМ относится к САПР простых объектов, а САПР многопроцессорных вычислительных систем на сверхбольших интегральных микросхемах — к САПР очень сложных объектов.
По уровню автоматизации проектирования различают САПР:
– низкоавтоматизированные, в которых число автоматизированных проектных процедур (АПП) составляет 25 % общего числа проектных процедур;
– среднеавтоматизированные, — от 25 до 50% общего числа проектных процедур;
– высокоавтоматизированные от 50 до 75 %.
По комплексности САПР классифицируют так:
– одноэтапные, выполняющие один этап проектирования из всех установленных для объекта;
– многоэтапные, выполняющие несколько этапов проектирования из всех установленных для объекта;
– комплексные, выполняющие все этапы проектирования, установленные для объекта.
По характеру выпускаемых проектных документов различают САПР:
– текстовые, выполняющие только текстовые, документы на бумажной ленте или листе;
– текстовые и графические, выполняющие текстовые и графические документы на бумажной ленте или листе;
– на машинных носителях, выполняющих документы на магнитных носителях (магнитных лентах, дисках и барабанах);
– на фотоносителях, выполняющих документы на микрофильмах, микрофишах, фотошаблонах и т. п.;
– на двух типах носителей;
– на всех типах носителей.
По количеству выпускаемых проектных документов различают САПР:
– малой производительности, выпускающих до 105 проектных документов в пересчете на формат 2 за год;
– средней производительности, выпускающих от 105 до 106 проектных документов;
– высокой производительности выпускающих свыше 10 проектных документов.
В различных отраслях вводятся различные количественные характеристики информации, определяющие производительность САПР.
По числу уровней в структуре технического обеспечения различают САПР:
– одноуровневые, построенные на основе ЭВМ среднего или высокого класса со штатным набором периферийных устройств, который может быть дополнен средствами обработки графической информации;
– двухуровневые, построенные на основе ЭВМ среднего или высокого класса и одного или нескольких АРМ, включающих мини-ЭВМ;
– трехуровневые, построенные на основе ЭВМ высокого класса, АРМ и периферийного программно-управляемого оборудования.