Будь-яка програма, що використовується в процесі виробництва продукту, вважається засобом САМ. Таким чином, до САМ відносяться програми для планування, управління і контролю виробничих операцій через прямий або непрямий комп'ютерний інтерфейс з виробничими ресурсами.

Програми САЕ використовуються для аналізу геометрії конструкції і дозволяють розробнику моделювати і вивчати поведінку продукту для покращення і оптимізації проекту. Типовим прикладом являється програма для розрахунку напруг, деформації або теплопередачі в деталі методом кінцевих елементів.

6. Конфігурація апаратних засобів САПР.

Графічні пристрої рідко використовуються поодинці. Частіше всього вони об'єднуються в кластер того або іншого роду, який розрахований на обслуговування множини користувачів. Існують три типи основних варіантів конфігурації такого кластера.

Перша конфігурація складається з мейнфрейму (mainframe) і множини графічних пристроїв (рис.1).

Рис. 1. Мейнфрейм с графічними приладами

Графічні пристрої підключаються до мейнфрейму. До нього також підключаються і пристрої виводу, такі як принтери і плоттери. Цей підхід до цих пір використовується виробниками автомобілів і кораблів, у яких є великі бази даних, які обробляються централізовано. Хоча є деякі недоліки. Він потребує великих початкових вкладень в апаратне і програмне забезпечення, а також обслуговування системи, що експлуатується коштує недешево. Обслуговування мейнфрейму завжди включає в себе розширення системної пам'яті і жорсткого диску, що для мейнфрейму обходиться значно дорожче, ніж для невеликих комп'ютерів. Крім того, оновлення операційної системи також є непростою задачею. Програми CAD/CAM/CAE потребують частої заміни в зв'язку з виходом нових, більш потужних версій і альтернатив.

Друга конфігурація складається з автоматизованих робочих місць проектувальника (робочих станцій -- workstations), об'єднаних в мережу (рис. 2).

Рис. 2. Робочі станції, об'єднані в мережу

До тієї ж мережі підключаються пристрої виводу -- плоттери і принтери. Робоча станція -- це графічний пристрій з власними обчислювальними ресурсами. Продуктивність робочих станцій збільшується вдвічі кожен рік при збереженні їх ціни. Даний підхід володіє ще й іншими перевагами. Користувач може працювати з будь-якої станції мережі, вибираючи її у відповідності зі своєю задачею, причому системні ресурси не будуть залежати від задач інших користувачів. Ще одна перевага -- це відсутність необхідності в крупних первинних вкладеннях. Кількість робочих станцій і програмних пакетів може збільшуватися поступово, по мірі зростання потреб в ресурсах CAD/CAM/CAE.

Третя конфігурація аналогічна другій за винятком того, що замість робочих станцій використовуються персональні комп'ютери з операційними системами Windows 98 та ХР. Конфігурації на базі персональних комп'ютерів популярні в невеликих компаніях, особливо якщо продукти, що випускаються складаються з невеликої кількості деталей обмеженої складності, а також в компаніях, що використовують системи CAD/CAM/CAE головним чином для побудови креслень.

7. Блочно-ієрархічний підхід до проектування складних комп'ютерних систем

Проектування технічного об'єкта зв'язане із створення, перетворенням і представленням у прийнятій формі образу цього об'єкта. Образ об'єкта чи його складових частин може створюватися в уяві людини в результаті творчого процесу чи генеруватися по деяких алгоритмах у процесі взаємодії людини й ЕОМ. У будь-якому випадку проектування починається при наявності завдання на проектування, що відбиває потреби суспільства в одержанні деякого технічного виробу. Завдання представляється у виді тих чи інших документів і є вихідним (первинним) описом об'єкта. Результатом проектування, як правило, служить повний комплект документації, що містить достатні даны для виготовлення об'єкта в заданих умовах. Ця документація являє собою остаточний опис об'єкта.

Проектована система розчленовується на ієрархічні рівні. На вищому рівні використовується найменш деталізоване представлення, що відбиває тільки загальні риси й особливості проектованої системи. На наступних рівнях ступінь детальності розгляду зростає; при цьому система розглядається не в цілому, а окремими блоками.

При блочно-ієрархічному підході до проектування складна задача великої розмірності розбивається на послідовно розв'язувані групи задач малої розмірності, причому усередині груп різні задачі можуть вирішуватися паралельно. На кожнім рівні існують свої представлення про систему й елементи. Те, що на більш високому i-му рівні називалося елементом, на наступному (i-1)-му рівні стає системою. Часто елементи самого нижчого з рівнів називають базовими чи елементами компонентами.

При проектуванні складних систем іноді приходиться оперувати описами, у яких одночасно представлені два ієрархічних рівні, у цьому випадку застосовують терміни система, підсистема й елементи.

На нижчому рівні проектуються принципові схеми, елементами яких є ЛЕ - логічні елементи. На наступному рівні проектуються функціональні схеми, для яких базовими елементами є ФВ - функціональні вузли. Далі створюються структурні схеми з функціональних пристроїв (ФПР), які складають функціональний комплекс (ФК).

Таким чином, ієрархічні рівні являють собою рівні опису об'єктів, які розрізняються ступенем детального відображення властивостей об'єкта. Інакше їх називають горизонтальними рівнями чи рівнями абстрагування. Сукупність описів деякого рівня разом з постановками задач і методів одержання цих описів називають ієрархічним рівнем проектування.

На горизонтальних рівнях існують групи задач, зв'язані з проектуванням схем, конструкцій, технології. Ці групи задач разом з використовуваними для їхнього рішення моделями, методами, формами документації називаються аспектами проектування (іноді аспекти проектування називають вертикальними рівнями проектування).

8. Класифікація параметрів об'єктів проектування

Параметр - це величина, що характеризує властивості або режими роботи об'єкту. Серед параметрів об'єктів проектування виділяють показники ефективності, які являються кількісною одиницею ступеню відповідності об'єкта, його цільового призначення.

Показники ефективності поділяють на показники:

- виробництва

- надійності

- вартості

- маси

- габаритів

- точності

Термін показник ефективності часто використовують на високих ієрархічних рівнях проектування. Вихідні параметри - це показники якості, по яких можна робити висновки про правильність функціонування системи. Вихідні параметри залежать як від властивостей елементів, так і від особливостей зв'язків елементів один з одним в залежності від структури або конфігурації системи. Внутрішні параметри - це параметри елементів. Зовнішні параметри - це параметри зовнішні по відношенню до об'єкта, середовища, яке впливає на його функціонування.

На кожному ієрархічному рівні вихідні параметри характеризують властивості системи, а внутрішні параметри - властивості елементів. При переході до нового рівня внутрішні параметри можуть стати вихідними і навпаки.

Об'єкти при такому розгляданні слід називати дискретним описом або дискретними об'єктами. Якщо на даному рівні розглядання враховуються реальні значення внутрішніх параметрів, то об'єкт називається об'єктом з неперервним описом.

Для дискретних об'єктів основна задача - задача синтезу структури. Для неперервних об'єктів основні результати одержуються при рішенні задачі параметричної оптимізації.

- вектор вихідних параметрів

- вектор внутрішніх параметрів

- вектор зовнішніх параметрів

(1)

(1) - вигляд функціональної залежності, яка визначається структурою системи.

9. Математичні моделі об'єктів проектування

Існують два підходи до верифікації проектних процедур: аналітичний і чисельний.

Аналітичний підхід заснований на використанні формальних методів доказу відповідності двох порівнюваних описів. Для реалізації аналітичного підходу необхідно в рамках деякої формальної системи установити мову представлення проектних рішень і правила перетворення пропозицій і конструкцій цієї мови, потрібно розробити алгоритми цілеспрямованого застосування правил для приведення порівнюваних варіантів до виду, по якому можна зробити висновок про наявність чи відсутність відповідності цих варіантів. В даний час клас об'єктів, для яких удається реалізувати аналітичний підхід обмежений.

Чисельний підхід заснований на математичному моделюванні процесів функціонування проектованих об'єктів. Моделювання-- це дослідження об'єкта шляхом створення його моделі й оперування нею з метою одержання корисної інформації про об'єкт. При математичному моделюванні досліджується математична модель (ММ) об'єкта.

Математичною моделлю технічного об'єкта називається сукупність математичних об'єктів (чисел, скалярних перемінних, векторів, матриць, графів і т.п.) і єднальних їхніх відносин, що відбиває властивості моделюючого технічного об'єкта, що цікавлять інженера-проектувальника. Математична модель, що відбиває поводження моделюючого об'єкта при заданих зовнішніх впливах, що змінюються в часі, називається імітаційною.

При конструюванні необхідно визначити насамперед геометричні і топологічні властивості об'єктів: форму деталей і їхнє взаємне розташування в конструкції. Ці властивості відображаються за допомогою структурних математичних моделей, що можуть бути виражені рівняннями поверхонь і ліній, системами нерівностей, графами, матрицями інциденцій і т.п.

При функціональному проектуванні моделюють стан чи процеси -- послідовності змінюючих друг друга станів об'єкта. Таке моделювання здійснюється за допомогою функціональних математичних моделей. Типова форма функціональних ММ-- система рівнянь, що виражає взаємозв'язок між фазовими (характеризують стан об'єкта), зовнішніми (характеризують стан зовнішньої стосовно об'єкта середовища) і незалежними перемінними, якими можуть бути час t і просторові координати. Рішенням системи рівнянь є залежності елементів вектора фазових перемінних, що представляються у виді сукупності графіків чи у табличній формі.

10. Різновидності проектних процедур при підготовці та веденні проекту

Процедури структурного синтезу по характеру проектованого об'єкта поділяються на синтез схем (принципових, функціональних, структурних, кінематичних і ін.), конструкцій (визначення геометричних форм, взаємного розташування деталей), процесів (технологічних, обчислювальних і ін.), документації (креслень, пояснювальних записок, відомостей і ін.). Основні процедури параметричного синтезу -- оптимізація номінальних значень параметрів елементів і їхніх допусків. Важлива задача призначення технічних вимог на параметри об'єкта, розв'язувана при зовнішньому проектуванні, віднесена до задачі оптимізації допусків. Ідентифікація моделей полягає в розрахунку параметрів, які використовуються у ММ. Для процедур оптимізації, як правило, потрібно виконання великого обсягу обчислень за допомогою складних програмних комплексів. В окремих випадках задовільні результати параметричного синтезу виходять на основі спрощених методик, подібних до розрахункових методик неавтоматизованого проектування.

На рис. 1 представлена одна з можливих класифікацій проектних процедур.

Детермінована верифікація може бути спрямована на виявлення відповідності структур об'єктів, заданих двома різними описами (структурна верифікація), чи значень вихідних параметрів (параметрична верифікація). Параметрична верифікація може виконуватися по повній сукупності параметрів чи по їхній частині, в останньому випадку розрізняють верифікацію статичну, динамічну, у частотній області.

Статистичний аналіз призначений для одержання статистичних зведень про вихідні параметри при заданих законах розподілу параметрів елементів.

Результати статистичного аналізу можна представляти гістограмами, оцінками числових характеристик розподілів вихідних параметрів.

Рис. 1. Класифікація проектних процедур

Аналіз чутливості полягає в розрахунку коефіцієнтів чутливості вихідних параметрів yj змінам параметрів елементів (чи зовнішніх параметрів) xi.

Розрізняють абсолютний і відносний коефіцієнти чутливості:

де та - номінальні значення параметрів і відповідно.

Задачі, у яких дослідження властивостей об'єкта зводиться до однократного рішення рівнянь моделі при фіксованих значеннях внутрішніх і зовнішніх параметрів, називаються задачами одноваріантного аналізу. Задачі, що вимагають багаторазового рішення рівнянь моделі при різних значеннях внутрішніх і зовнішніх параметрів, називаються задачами різноманітного аналізу.

Страницы: 1, 2, 3