Конвергенция рассматривается как последняя черта современного процесса развития ИТ, которая заключается в стирании различий между сферами материального производства и информационного бизнеса, в максимальной диверсификации видов деятельности фирм и корпораций, взаимопроникновении различных отраслей промышленности, финансового сектора и сферы услуг.

Информационные технологии обеспечивают переход от рутинных методов к промышленным методам и средствам работы с информацией в различных сферах человеческой деятельности, давая возможность рационально и эффективно ее использовать. [2].

Таким образом, совершенствование информационных технологий поэтапно превратилось в одну из бурно развивающихся отраслей, охватившей буквально все сферы человеческой деятельности.

1.3 Системы автоматизированного проектирования: определение, назначение, цель

Тема САПР и промышленной автоматизации привлекает все большее внимание IT-прессы, и это не случайно. В 1990-е годы предприятия увлеклись автоматизацией бухгалтерского и финансового учета, корпоративного управления. Вне поля зрения руководителей зачастую оставался производственный сектор, а ведь именно он является основой функционирования предприятия и важнейшим источником прибыли. На современном российском рынке все заметнее становятся важные структурные изменения: предприятия переходят от автоматизации разрозненных участков конструкторско-технологической подготовки производства к созданию единого информационного пространства как в рамках завода, так и в рамках холдинговых структур. Данная тенденция, хотя и с некоторым опозданием, начинает соответствовать общемировой практике.

Бизнес в производственной сфере характерен тем, что не менее 70% затрат приходится на производственные функции, и именно в сфере производственной деятельности могут быть скрыты основные резервы, способствующие сокращению сроков выпуска новой продукции и повышению конкурентоспособности предприятия. Обычно 5-10% времени, которое отводится для самого процесса, занимает непосредственно выпуск изделия, а все остальное - подготовительные работы.

Использование информационных технологий - один из немногих технологически и экономически выгодных способов повышения эффективности подготовки производства. Это известно давно и сомнений не вызывает. Основным инструментом автоматизации конструкторских и технологических подразделений по-прежнему остаются системы автоматизированного проектирования (САПР).

По определению, САПР -- это организационно-техническая система, состоящая из совокупности комплекса средств автоматизации проектирования и коллектива специалистов подразделений проектной организации, выполняющая автоматизированное проектирование объекта, которое является результатом деятельности проектной организации [ 4].

Из этого определения следует, что САПР -- это не средство автоматизации, а система деятельности людей по проектированию объектов. Поэтому автоматизация проектирования как научно-техническая дисциплина отличается от обычного использования ЭВМ в процессах проектирования тем, что в ней рассматриваются вопросы построения системы, а не совокупность отдельных задач. Эта дисциплина является методологической, поскольку она обобщает черты, являющиеся общими для разных конкретных приложений [5].

Идеальная схема функционирования САПР представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3 - Схема функционирования САПР; КСА -- комплекс технических средств

Эта схема идеальна в смысле полного соответствия формулировке согласно существующим стандартам и несоответствия реально действующим системам, в которых далеко не все проектные работы выполняются с помощью средств автоматизации и не все проектировщики пользуются этими средствами.

Проектировщики, как следует из определения, относятся к САПР. Это утверждение вполне правомерно, т. к. САПР -- это система автоматизированного, а не автоматического проектирования. Это значит, что часть операций проектирования может и всегда будет выполняться человеком. При этом в более совершенных системах доля работ, выполняемых человеком, будет меньше, но содержание этих работ будет более творческим, а роль человека в большинстве случаев -- более ответственной.

Из определения САПР следует, что целью ее функционирования является проектирование. Как уже было сказано, проектирование -- это процесс переработки информации, приводящий в конечном счете к получению полного представления о проектируемом объекте и способах его изготовления [8].

В практике неавтоматизированного проектирования полное описание проектируемого объекта и способов его изготовления содержит проект изделия и техническую документацию. Для условия автоматизированного проектирования еще не узаконено названия конечного продукта проектирования, содержащего данные об объекте, и технологии его создания. На практике его называют по-прежнему "проектом".

Проектирование -- это один из наиболее сложных видов интеллектуальной работы, выполняемой человеком. Более того, процесс проектирования сложных объектов не под силу одному человеку и выполняется творческим коллективом. Это, в свою очередь, делает процесс проектирования еще более сложным и трудно поддающимся формализации. Для автоматизации такого процесса необходимо четко знать, что в действительности он собой представляет и как выполняется разработчиками. Опыт свидетельствует, что изучение процессов проектирования и их формализация давались специалистам с большим трудом, поэтому автоматизация проектирования всюду осуществлялась поэтапно, охватывая последовательно все новые проектные операции. Соответственно, поэтапно создавались новые и совершенствовались старые системы. Чем на большее число частей разбита система, тем труднее правильно сформулировать исходные данные для каждой части, но тем легче провести оптимизацию.

Объектом автоматизации проектирования являются работы, действия человека, которые он выполняет в процессе проектирования. А то, что проектируют, называют объектом проектирования.

Человек может проектировать дом, машину, технологический процесс, промышленное изделие. Такие же объекты призвана проектировать САПР. При этом разделяют САПР изделия (САПР И) и САПР технологических процессов (САПР ТП) [9].

Следовательно, объекты проектирования не являются объектами автоматизации проектирования. В производственной практике объектом автоматизации проектирования является вся совокупность действий проектировщиков, разрабатывающих изделие или технологический процесс, или то и другое, и оформляющих результаты разработок в виде конструкторской, технологической и эксплуатационной документаций.

Разделив весь процесс проектирования на этапы и операции, можно описать их с помощью определенных математических методов и определить инструментальные средства для их автоматизации. Затем необходимо рассмотреть выделенные проектные операции и средства автоматизации в комплексе и найти способы сопряжения их в единую систему, отвечающую поставленным целям.

При проектировании сложного объекта различные проектные операции многократно повторяются. Это связано с тем, что проектирование представляет собой закономерно развивающийся процесс. Начинается он с выработки общей концепции проектируемого объекта, на ее основе - эскизного проекта. Далее приближенные решения (прикидки) эскизного проекта уточняются на всех последующих стадиях проектирования. В целом такой процесс можно представить в виде спирали. На нижнем витке спирали находится концепция проектируемого объекта, на верхнем -- окончательные данные о спроектированном объекте. На каждом витке спирали выполняют, с точки зрения технологии обработки информации, идентичные операции, но в увеличивающемся объеме. Следовательно, инструментальные средства автоматизации повторяющихся операций могут быть одни и те же.

Практически решить в полном объеме задачу формализации всего процесса проектирования очень сложно, однако если будет автоматизирована хотя бы часть проектных операций, это себя все равно оправдает, т. к. позволит в дальнейшем развивать созданную САПР на основе более совершенных технических решений и с меньшими затратами ресурсов.

В целом для всех этапов проектирования изделий и технологии их изготовления можно выделить следующие основные виды типовых операций обработки информации:

- поиск и выбор из всевозможных источников нужной информации;

- анализ выбранной информации;

- выполнение расчетов;

- принятие проектных решений;

- оформление проектных решений в виде, удобном для дальнейшего использования (на последующих стадиях проектирования, при изготовлении или эксплуатации изделия).

Автоматизация перечисленных операций обработки информации и процессов управления использованием информации на всех стадиях проектирования составляет сущность функционирования современных САПР [5].

1.4 Использование информационных технологий и систем автоматизированного проектирования на основе системного подхода

Информационная революция затронула практически все сферы профессиональной деятельности человека, не обойдя стороной и процесс проектирования продукции. За счет колоссального прорыва в области компьютерных технологий сейчас компьютеризация строительных предприятий приобрела совершенно иные формы и масштабы, что обусловлено и внутренними потребностями строительной отрасли. Основной причиной необходимости внедрения IT-технологий является то, что за последние годы объемы строительства и производства выросли настолько, что контроль над ними уже невозможно осуществлять на бумаге, как это было еще в 80-90-е годы.

Информационные технологии - это инструмент, который повышает эффективность деятельности и позволяет, сидя в кресле на рабочем месте, не тратя время на поездки и разбор бумаг, управлять процессом. Сегодня IT-технологии усовершенствованы до такого уровня, что не просто являются информационными системами, а предоставляют возможность настроить управленческий учет по отрасли, отслеживать функционирование отдельных бизнес-процессов, производственных процессов, связать администрирование предприятия в единую систему.

Сама идея автоматизации бизнес-процессов с помощью программных средств возникла довольно давно и продолжает оставаться актуальной по сегодняшний день. Однако, следуя рыночной конъюнктуре, первыми на рынке стали появляться компьютерные программы, автоматизирующие наиболее популярные сферы бизнеса - главным образом, бухгалтерский и финансовый учет, складской учет и торговлю [9].

Тем не менее, достижения информационных технологий можно успешно применять и в сфере проектирования. Так как же это можно сделать и какие функции, выполняемые отделом проектирования можно переложить на компьютер?

Проектирование любого технологического объекта -- создание, преобразование и представление в принятой форме образа этого еще не существующего объекта. Образ объекта или его составных частей может создаваться в воображении человека в результате творческого процесса или генерироваться в соответствии с некоторыми алгоритмами в процессе взаимодействия человека и ЭВМ. В любом случае инженерное проектированиe начинается при наличии выраженной потребности общества в некоторых технических объектах, которыми могут быть объекты строительства, промышленные изделия или процессы. Проектирование включает в себя разработку технического предложения и (или) технического задания (ТЗ), отражающих эти потребности, и реализацию ТЗ в виде проектной документации [7, 9].

Непрерывное усложнение современных технических средств и процессов их изготовления, повышающиеся требования к надежности и качеству продукции, а также необходимость сокращения сроков подготовки производства, снижения трудоемкости и стоимости инженерных работ неизбежно ведут к широкому внедрению вычислительной техники в процессы создания новой продукции.

В последние годы в нашей стране и за рубежом разрабатываются и внедряются системы автоматизированного проектирования (САПР). САПР представляет собой комплекс технических средств, программного и математического обеспечения, предназначенный для выполнения в автоматическом режиме инженерных расчетов, графических работ, выбор вариантов технических и организационных решений и т.д. Применение систем автоматизированного проектирования весьма эффективно. С помощью ЭВМ проектные работы выполняются за 15 мин. Весь цикл проектирования при этом занимает один-полтора дня. [8].

Внедрение САПР требует создания соответствующей системы организации работ, ибо только в этом случае может быть обеспечено эффективное использование сложной и высокопроизводительной техники.

В процессе проектирования необходимо не просто создать аппаратуру, которая будет обеспечивать заданное функционирование, но и оптимизировать ее по широкому спектру функциональных, конструкторско-технологических, эксплуатационных и экономических показателей.

Такое развитие базируется на системном подходе и совершенствовании процессов проектирования с применением математических методов и средств вычислительной техники, а также повышением качества управления проектированием.

Системный подход позволяет найти оптимальное, в широком смысле, решение задачи проектирования за счет всестороннего, целостного рассмотрения как проектируемого изделия, так и самого процесса проектирования, и способен привести к подлинно творческим новаторским решениям, включая крупные изобретения и научные открытия.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6