Система автоматизированного проектирования

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Система автоматизации проектных работ»)
Перейти к: навигация, поиск


Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования[1], представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.[2][3] Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.

Расшифровки и толкования аббревиатуры[править | править вики-текст]

  • Система автоматизированного проектирования. Наиболее популярная расшифровка. В современной технической, учебной литературе и государственных стандартах аббревиатура САПР раскрывается именно так.
  • Система автоматизации проектных работ. Такая расшифровка точнее соответствует аббревиатуре, однако более тяжеловесна и используется реже.
  • Система автоматического проектирования. Это неверное толкование. Понятие «автоматический» подразумевает самостоятельную работу системы без участия человека. В САПР часть функций выполняет человек, а автоматическими являются только отдельные проектные операции и процедуры. Слово «автоматизированный», по сравнению со словом «автоматический», подчёркивает участие человека в процессе.
  • Программное средство для автоматизации проектирования. Это излишне узкое толкование. В настоящее время часто понимают САПР лишь как прикладное программное обеспечение для осуществления проектной деятельности. Однако в отечественной литературе и государственных стандартах САПР определяется как более ёмкое понятие, включающее не только программные средства.

Английский эквивалент[править | править вики-текст]

Для перевода САПР на английский язык зачастую используется аббревиатура CAD[4][5] (англ. computer-aided design), подразумевающая использование компьютерных технологий в проектировании. Однако в ГОСТ 15971-90[6] это словосочетание приводится как стандартизированный англоязычный эквивалент термина «автоматизированное проектирование». Понятие CAD не является полным эквивалентом САПР как организационно-технической системы. Термин САПР на английский язык может также переводиться как CAD system[7][8], automated design system[9], CAE system[10].

В ряде зарубежных источников устанавливается определённая соподчиненность понятий CAD, CAE, CAM. Термин CAE определяется как наиболее общее понятие, включающее любое использование компьютерных технологий в инженерной деятельности, включая CAD и CAM.[11][12][13][14]

Для обозначений всего спектра различных технологий автоматизации с помощью компьютера, в том числе средств САПР, используется термин CAx (англ. computer-aided technologies).

Цели создания и задачи[править | править вики-текст]

В рамках жизненного цикла промышленных изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.

Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:

  • сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;
  • сокращения сроков проектирования;
  • сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
  • повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
  • сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

Достижение этих целей обеспечивается путем:

  • автоматизации оформления документации;
  • информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений;
  • использования технологий параллельного проектирования;
  • унификации проектных решений и процессов проектирования;
  • повторного использования проектных решений, данных и наработок;
  • стратегического проектирования;
  • замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;
  • повышения качества управления проектированием;
  • применения методов вариантного проектирования и оптимизации.

Состав и структура[править | править вики-текст]

По ГОСТ[править | править вики-текст]

Структура САПР

В соответствии с ГОСТ[1][2], в структуре САПР выделяют следующие элементы:

  • КСАП САПР — комплекс средств автоматизации проектирования САПР
    • подсистемы САПР, как элемент структуры САПР, возникают при эксплуатации пользователями КСАП подсистем САПР.
    • КСАП-подсистемы САПР — совокупность ПМК, ПТК и отдельных компонентов обеспечения САПР, не вошедших в программные комплексы, объединённая общей для подсистемы функцией.
    • ПТК — программно-технические комплексы
      • компоненты обеспечения ПТК САПР
      • ПМК — программно-методические комплексы
        • компоненты обеспечения ПМК САПР
    • компоненты обеспечения САПР, не вошедшие в ПМК и ПТК

Совокупность КСАП различных подсистем формируют КСАП всей САПР в целом.

Подсистемы[править | править вики-текст]

По ГОСТ 23501.101-87[2], составными структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Каждая подсистема — это выделенная по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающая выполнение некоторых функционально-законченных последовательностей проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов. По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.

  • Обслуживающие подсистемы — объектно-независимые подсистемы, реализующие функции, общие для подсистем или САПР в целом: обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, оформление, передачу и вывод данных, сопровождение программного обеспечения и т. п., их совокупность называют системной средой (или оболочкой) САПР.
  • Проектирующие подсистемы — объектно-ориентированные подсистемы, реализующие определенный этап проектирования или группу связанных проектных задач. В зависимости от отношения к объекту проектирования, делятся на:
    • Объектные — выполняющие проектные процедуры и операции, непосредственно связанные с конкретным типом объектов проектирования.
    • Инвариантные — выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, имеющие смысл для многих типов объектов проектирования.

Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, схемотехнического анализа, трассировки соединений в печатных платах.

Типичными обслуживающими подсистемами являются:

  • подсистемы управления проектными данными
  • обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР
  • подсистемы графического ввода-вывода
  • система управления базами данных (СУБД).

Компоненты и обеспечение[править | править вики-текст]

Каждая подсистема, в свою очередь, состоит из компонентов, обеспечивающих функционирование подсистемы.

Компонент выполняет определенную функцию в подсистеме и представляет собой наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый или покупной элемент САПР (программа, файл модели транзистора, графический дисплей, инструкция и т. п.).[1][2]

Совокупность однотипных компонентов образует средство обеспечения САПР. Выделяют следующие виды обеспечения САПР:

  • Техническое обеспечение (ТО) — совокупность связанных и взаимодействующих технических средств (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое оборудование, линии связи, измерительные средства).
  • Математическое обеспечение (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы, используемые для решения задач автоматизированного проектирования. По назначению и способам реализации делят на две части:
    • математические методы и построенные на них математические модели;
    • формализованное описание технологии автоматизированного проектирования.
  • Программное обеспечение (ПО). Подразделяется на общесистемное и прикладное:
    • прикладное ПО реализует математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур. Включает пакеты прикладных программ, предназначенные для обслуживания определенных этапов проектирования или решения групп однотипных задач внутри различных этапов (модуль проектирования трубопроводов, пакет схемотехнического моделирования, геометрический решатель САПР).
    • общесистемное ПО предназначено для управления компонентами технического обеспечения и обеспечения функционирования прикладных программ. Примером компонента общесистемного ПО является операционная система.
  • Информационное обеспечение (ИО) — совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования. Состоит из описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, комплектующих изделий и их моделей, правил и норм проектирования. Основная часть ИО САПР — базы данных.
  • Лингвистическое обеспечение (ЛО) — совокупность языков, используемых в САПР для представления информации о проектируемых объектах, процессе и средствах проектирования, а также для осуществления диалога "проектировщик — ЭВМ" и обмена данными между техническими средствами САПР. Включает термины, определения, правила формализации естественного языка, методы сжатия и развертывания.
  • Методическое обеспечение (МетО) — описание технологии функционирования САПР, методов выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов. Включает в себя теорию процессов, происходящих в проектируемых объектах, методы анализа, синтеза систем и их составных частей, различные методики проектирования. Иногда к МетО относят также МО и ЛО.
  • Организационное обеспечение (ОО) — совокупность документов, определяющих состав проектной организации, связь между подразделениями, организационную структуру объекта и системы автоматизации, деятельность в условиях функционирования системы, форму представления результатов проектирования… В ОО входят штатные расписания, должностные инструкции, правила эксплуатации, приказы, положения и т. п.

В САПР как проектируемой системе выделяют также эргономическое и правовое обеспечения.[1][3]

  • Эргономическое обеспечение объединяет взаимосвязанные требования, направленные на согласование психологических, психофизиологических, антропометрических характеристик и возможностей человека с техническими характеристиками средств автоматизации и параметрами рабочей среды на рабочем месте.
  • Правовое обеспечение состоит из правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании САПР, и юридический статус результатов её функционирования.

Классификация[править | править вики-текст]

По ГОСТ[править | править вики-текст]

ГОСТ 23501.108-85[15] устанавливает следующие признаки классификации САПР:

  • тип/разновидность и сложность объекта проектирования
  • уровень и комплексность автоматизации проектирования
  • характер и количество выпускаемых документов
  • количество уровней в структуре технического обеспечения


Классификация САПР по ГОСТ

Классификация с использованием английских терминов[править | править вики-текст]

В области классификации САПР используется ряд устоявшихся англоязычных терминов, применяемых для классификации программных приложений и средств автоматизации САПР по отраслевому и целевому назначению.

По отраслевому назначению[править | править вики-текст]

По целевому назначению[править | править вики-текст]

По целевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, которые обеспечивают различные аспекты проектирования[16][17].

  • CAD (англ. computer-aided design/drafting) — средства автоматизированного проектирования, в контексте указанной классификации термин обозначает средства САПР, предназначенные для автоматизации двумерного и/или трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской и/или технологической документации, и САПР общего назначения.
    • CADD (англ. computer-aided design and drafting) — проектирование и создание чертежей.
    • CAGD (англ. computer-aided geometric design) — геометрическое моделирование.
  • CAE (англ. computer-aided engineering) — средства автоматизации инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов, осуществляют динамическое моделирование, проверку и оптимизацию изделий.
    • CAA (англ. computer-aided analysis) — подкласс средств CAE, используемых для компьютерного анализа.
  • CAM (англ. computer-aided manufacturing) — средства технологической подготовки производства изделий, обеспечивают автоматизацию программирования и управления оборудования с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем). Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства.
  • CAPP (англ. computer-aided process planning) — средства автоматизации планирования технологических процессов, применяемые на стыке систем CAD и CAM.

Многие системы автоматизированного проектирования совмещают в себе решение задач, относящихся к различным аспектам проектирования CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM. Такие системы называют комплексными, или интегрированными.

С помощью CAD-средств создаётся геометрическая модель изделия, которая используется в качестве входных данных в системах CAM и на основе которой в системах CAE формируется требуемая для инженерного анализа модель исследуемого процесса.

Работа архитектора XXI века. Французская карточка 1910 года

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 4 ГОСТ 34.003-90 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения»
  2. 1 2 3 4 ГОСТ 23501.101-87 «Системы автоматизированного проектирования. Основные положения»
  3. 1 2 РД 250-680-88 «Методические указания. Автоматизированные системы. Основные положения»
  4. Мизинина, И. Н. Мизинина, А. И. Жильцов, И. В. Англо-русский и русско-английский словарь ПК. — М.: ОЛМА-Пресс Образование, 2006. — ISBN 978-5-948-49888-1
  5. Пройдаков, Э. М. Теплицкий, Л. А. Англо-русский толковый словарь терминов и сокращений по ВТ, Интернету и программированию. — М.: Русская Редакция, 2004. — ISBN 5-750-20195-3 (Словарь поставляется в электронной версии с ABBYY Lingvo x3 для ПК)
  6. ГОСТ 15971-90 «Системы обработки информации. Термины и определения»
  7. Масловский, Е. К. Англо-русский словарь по вычислительной технике и программированию (The English-Russian Dictionary of Computer Science). — ABBYY Ltd, 2008.. (Словарь поставляется в электронной версии с ABBYY Lingvo x3 для ПК и доступен на сайте lingvo.yandex.ru. Проверено 3 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 4 февраля 2012.)
  8. Rosenberg, M. Bobryakov, S. Elsevier’s dictionary of technical abbreviations in English and Russian. — Amsterdam: Elsevier, 2005. — ISBN 978-0-44-451561-2
  9. Воскобойников, Б. С., Митрович, В. Л. Англо-русский словарь по машиностроению и автоматизации производства. — М.: РУССО, 2003. — 1008 с. — ISBN 5-887-21228-4. (Словарь поставляется в электронной версии с ABBYY Lingvo x3 для ПК)
  10. Лисовский, Ф. В. Новый англо-русский словарь по радиоэлектронике. — М.: РУССО, 2005. — 1392 с. — ISBN 5-887-21289-6. (Словарь поставляется в электронной версии с ABBYY Lingvo x3 для ПК)
  11. Oxford dictionary of computing / Под общ. ред. John Daintith. — 5-е изд. — Oxford: Oxford University Press, 2004. — ISBN 978-0-19-860877-6
  12. Clifford, Matthews. Aeronautical engineer's data book. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 2002. — ISBN 978-0-75-065125-7
  13. Meguid, S. A. Integrated computer-aided design of mechanical systems. — London: Elsevier Applied Science, 1987. — ISBN 978-1-851-66021-6
  14. Graf, Rudolf F. Modern dictionary of electronics. — Boston: Newnes, 1999. — ISBN 978-0-75-069866-5
  15. ГОСТ 23501.108-85 «Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение»
  16. Малюх В. Н. Введение в современные САПР: Курс лекций. — М.: ДМК Пресс, 2010. — 192 с. — ISBN 978-5-94074-551-8
  17. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. — 430 с. — ISBN 978-5-7038-3275-2

Литература[править | править вики-текст]

  • Латышев П.Н. Каталог САПР. Программы и производители: Каталожное издание. — М.: ИД СОЛОН-ПРЕСС, 2006, 2008, 2011. — 608, 702, 736 с. — ISBN 5-98003-276-2, 978-5-91359-032-9, 978-5-91359-101-2
  • Малюх В. Н. Введение в современные САПР: Курс лекций. — М.: ДМК Пресс, 2010. — 192 с. — ISBN 978-5-94074-551-8
  • Муромцев Ю. Л., Муромцев Д. Ю., Тюрин И. В. и др. Информационные технологии в проектировании радиоэлектронных средств: учеб. пособие для студ. высш. учебн. заведений. — М.: Издательский центр "Академия", 2010. — 384 с. — ISBN 978-5-7695-6256-3
  • Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. — 430 с. — ISBN 978-5-7038-3275-2
  • Норенков И. П. Автоматизированное проектирование. Учебник. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. — 188 с.
  • Боровков А.И. и др. Компьютерный инжиниринг. Аналитический обзор - учебное пособие. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. — 93 с. — ISBN 978-5-7422-3766-2

Ссылки[править | править вики-текст]