Інформаційні технології автоматизованого проектування

Автоматизація проектування традиційно є однією з ефективних завдань в сфері будь-якого виробництва. Так, наприклад, в машинобудуванні виробничий цикл підприємства, який визначається часом знаходження деталей, вузлів і готових виробів в цехах, становить 1% всього часу від початку проектування до випуску готової продукції, інші 99% припадають на дослідно-конструкторську, конструкторську і технологічну підготовку виробництва. З іншого боку складність вирішення задачі автоматизованого проектування пов'язана з різноманіттям і специфікою конкретних предметних областей.

Створення САПР-продуктів відбувається в наступних напрямках [25]:

• • універсальний графічний пакет для плоского креслення, об'ємного моделювання і фотореалістичної візуалізації;
• • відкрита графічне середовище для створення додатків (власне САПР для вирішення різноманітних проектних і технічних завдань в різних областях);
• • графічний редактор і графічне середовище додатків;
• • відкрите середовище конструкторського проектування;
• • САПР для непрофесіоналів (домашнього використання).

Найбільш повно можливості САПР-продукту на рівні універсального графічного пакета можна простежити на прикладі AutoCAD 2000 - нової версії самого популярного в Росії креслярського пакета. Розглянемо основні особливості нової розробки фірми Autodesk [41]:

• • можливість роботи з декількома файлами креслень в одному сеансі без втрати продуктивності;
• • контекстне спливаюче меню, що включає групу операцій буферного обміну, повтору останньої операції, скасування дій і повернення скасованої дії, виклику динамічних інтерактивних операцій панорамування і масштабування і ін .;
• • наявність засобів моделювання, що дозволяють редагувати твердотільні об'єкти на рівні ребер і граней;
• • можливість звернення до властивостей об'єктів;
• • можливість вибору, угруповання і фільтрації об'єктів за типами і властивостями;
• • наявність технології створення і редагування блоків;
• • можливість вставки в креслення гіперпосилань;
• • включення DesignCenter - нового інтерфейсу технології drag-and-drop для роботи з блоками, зовнішніми посиланнями, файлами зображень і креслень;
• • управління товщиною (вагою) ліній безпосередньо з відтворенням на екрані;
• • можливість роботи з шарами без виведення на друк;
• • наочна робота з розмірами і розмірними стилями;
• • наявність засобів управління видами і системами координат;
• • наявність декількох режимів візуалізації від дротяного каркаса до зафарбовування;
• • наявність засобів забезпечення точності введення при створенні і редагуванні;
• • можливість компонування креслень і виведення на друк;
• • робота із зовнішніми базами даних;
• • наявність засобів настройки за допомогою редакторів Visual LISP і Visual Basic;
• • сумісність версій (в форматах DWG AutoCAD R14, R13 і форматах DXF AutoCAD R14, R13, R12).

За оцінками фахівців AutoCAD 2000 є майже ідеальним універсальним 2D / 3D (дво- і тривимірної геометрії) графічним пакетом середньої цінової категорії.

Створення додатків пов'язано зі специфікою конкретної предметної області і вирішується це завдання на різних інструментальних платформах. Розглянемо цю проблему стосовно САПР в радіоелектроніці. Радіоелектроніка є дуже широкою науково-технічної областю, тому зупинимося тільки на проблемі проектування радіоелектронної апаратури (РЕА).

Основні вимоги, що пред'являються до САПР в області проектування РЕА [13]:

• • вирішення всього комплексу завдань проектування РЕА: введення структурної, функціональної та принципової схем, проведення розрахунків; моделювання; конструювання апаратури; технологічна підготовка виробництва та виготовлення;
• • наявність повної бібліотеки елементів і вузлів, джерел (генераторів) сигналів і шумів, з великим набором параметрів і можливістю їх легкої модифікації;
• • наявність довідкової бази даних і ГОСТів;
• • проведення необхідних розрахунків (надійності, потужності, робочих режимів і інших параметрів);
• • можливість імпорту та експорту інформації з інших інформаційних систем;
• • підтримка різноманітної периферії.

Процес проектування РЕА прийнято розбивати на етапи (системний, схемний, конструкторський, технологічний, виробничий), а саму проектовану РЕА на рівні (система, підсистема або апаратура, прилад, блок, осередок або вузол). Виходячи з такого розбиття, видається природним вимога, щоб САПР підтримували всі етапи і рівні проектування в повному обсязі. На жаль, на практиці цей підхід повністю не реалізований. Нижче в табл. 6.5 представлені найбільш поширені в Росії САПР і позначені забезпечуються ними етапи проектування [13].

Таблиця 6.5

Наведені в табл. 6.5 САПР умовно поділяються на три групи:

• • САПР рівня осередків (Р - CAD, OrCAD, DesignLab, ACCEL EDA, CADdy), що забезпечують введення схеми, розведення і виробництво друкованих плат;
• • схемотехнические САПР (PSpice, MicroCAP, Electronics Workbench, SISIE, MR-CAD, Симпатія, CircuitMaker, Dynamo), що забезпечують введення схеми і її моделювання;
• • САПР об'ємних конструкцій (AutoCAD, EUCLID, T-FLEX CAD і ін.), Що забезпечують розробку і випуск конструкторської документації.

В останні роки великий інтерес викликають САПР для непрофесіоналів (домашнього використання). Області їх використання: індивідуальне будівництво, аматорське моделювання та конструювання, планування ландшафту, інтер'єру та ін. Основні вимоги до систем подібного класу - прийнятна вартість і невисокі вимоги до ресурсів комп'ютера. У табл. 6.6 наведені характеристики таких САПР, представлених на ринку 16].

Таблиця 6.6

Найбільш перспективним в області автоматизованого проектування є використання відкритих середовищ, основною особливістю яких є автоматизація процесу проектування: вибір структури об'єкта проектування; необхідні розрахунки, включаючи геометричні і т.д. Прикладом реалізації такого підходу є СПРУТ-технологія, реалізована у вигляді

Мал. 6.8. Можливості проблемної орієнтації DiaCAD

графічної оболонки зі змінною проблемної орієнтацією DiaCAD [25]. На рис. 6.8 представлені можливості проблемної орієнтації DiaCAD, а на рис. 6.9 можливі варіанти реалізації конструкторських систем проектування.

Однак DiaCAD є лише складовою частиною СПРУТ-технології (рис. 6.10) і використовується в тих випадках, коли вдається формалізувати процес проектування в даній предметній середовищі. Там, де це неможливо, використовуються кошти інтерактівно-

Мал. 6.9. Можливі варіанти реалізації конструкторських систем проектування

Мал. 6.10. СПРУТ-технологія

го креслення, так само як у відомих засобах графічного редагування.

Можливості DiaCAD визначаються переліком вирішуваних завдань:

• • оперативна розробка креслень з дотриманням вимог ГОСТів;
• • створення і використання ієрархічних графічних баз даних;
• • інтерактивна параметризация креслення і його типових фрагментів;
• • інтелектуальне редагування (редагування креслення шляхом зміни значень розмірів);
• • отримання параметризованих програм без програмування.

Функціонально DiaCAD можна розділити на дві частини: середа адміністратора графічної бази даних і середовище конструктора.

Середа адміністратора графічної бази даних призначена для роботи з ієрархічними графічними базами даних і дозволяє вирішувати наступні завдання:

• • створення бази даних з довільною ієрархічною структурою;
• • оперативний перегляд креслення;
• • копіювання даних з одного креслення в іншій;
• • висновок креслення на плотер або принтер.

Середа конструктора дозволяє створювати і редагувати креслення і геометричні моделі.

Принциповою особливістю DiaCAD є можливість створення на її основі з використанням єдиного інтегрованого середовища СПРУТ власної САПР.