Министерство Образования и Науки Республики Казахстан

Казахстанский Университет Инновационных и Телекоммуникационных Систем
КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Система Автоматизированного Проектирования (САПР)

Выполнил: студент 641 группы

Проверил: преподаватель

Уральск – 2008 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                     3

ГЛАВА
I
. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ                                                                           4

2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ САПР                            4

3. СОСТАВ И СТРУКТУРА САПР                                                    5

4. КОМПОНЕНТЫ
видов обеспечения САПР И

требо­вания к НИМ                                                                                 6


ГЛАВА
II
. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ                                                                           11

2. КЛАССИФИКАЦИЯ САПР                                                            11

3. ОБОЗНАЧЕНИЕ САПР                                                                   13

ГЛАВА
III
. ВНЕДРЕНИЕ САПР В ПРЕДПРИЯТИЕ

1.    
В ЧЕМ НЕОБХОДИМОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ

САПР В ПРЕДПРИЯТИЕ?                                                                            20

2. КАКАЯ САПР НУЖНА ПРЕДПРИЯТИЮ?                                  21

3. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ САПР                            21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                                        23

ЛИТЕРАТУРА                                                                                                24



ВВЕДЕНИЕ.
Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов - важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу. Это - современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук  отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и  т.д.
ГЛАВА
I
. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
САПР — организационно-техническая  система, входящая в структуру проектной организации  и осуществляющая  проектиро­вание при помощи комплекса средств автоматизированного проек­тирования (КСАП).

Взаимодействие    подразделений    проектной организации с комплексом средств автоматизации   проектирования   регламенти­руется организационным обеспечением.

Основная функция САПР состоит в выполнении автомати­зированного    проектирования    на всех    или   отдельных   стадиях проектирования объектов и их составных частей.
2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ САПР
При создании САПР и их составных частей следует руко­водствоваться следующими основными принципами:
- системного единства;


- совместимости;

- типизации;

- развития.
Принцип системного единства должен обеспечивать целост­ность системы и системную связность проектирования   отдельных элементов  и всего объекта  проектирования в целом   (иерархич­ность проектирования).

Принцип совместимости должен обеспечивать совместное функционирование  составных частей  САПР  и сохранять откры­тую систему в целом.

Принцип типизации заключается в ориентации на преи­мущественное создание и использование типовых и унифицирован­ных элементов САПР. Типизации подлежат элементы, имеющие перспективу многократного применения. Типовые и унифицирован­ные элементы, периодически проходят экспертизу на соответствие современным требованиям САПР и модифицируются по мере необходимости.

Создание САПР с учетом принципа типизации должно преду­сматривать:
- разработку базового варианта КСАП и (или) его компонентов;

- создание модификации КСАП и (или) его компонентов на ос­нове базового варианта.
Принцип развития   должен обеспечивать   пополнение, со­вершенствование и обновление составных частей САПР, а также взаимодействие и расширение    взаимосвязи с автоматизирован­ными системами различного уровня и функционального назначе­ния.

Работы по развитию САПР, модернизации составных час­тей САПР выполняют по техническому заданию.

3. СОСТАВ И СТРУКТУРА САПР
Составными структурными  частями  САПР,    жестко свя­занными  с организационной  структурой  проектной  организации, являются подсистемы, в которых при помощи специализированных комплексов средств решается    функционально    законченная    по­следовательность задач САПР.

По назначению подсистемы разделяют на проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы имеют объектную ориента­цию и реализуют определенный этап (стадию) проектирования или группу непосредственно связанных проектных задач.

Примеры проектирующих подсистем:
- подсистема эскизного проектирования;

- подсистема проектирования корпусных деталей;

- подсистема проектирования технологических процессов механической

обработки.
Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное при­менение и обеспечивают поддержку функционирования проекти­рующих подсистем, а также оформление, передачу и выдачу по­лученных в них результатов. Примеры обслуживающих подсистем:
- автоматизированный банк данных;

- подсистема документирования;

- подсистема графического ввода/вывода.
Системное единство САПР обеспечивается наличием ком­плекса  взаимосвязанных  моделей, определяющих объект  проек­тирования в целом, а также комплексом системных интерфейсов, обеспечивающих указанную взаимосвязь.

Системное единство внутри проектирующих подсистем обеспечивается наличием единой информационной модели той части объекта, проектное решение по которой должно быть получено в данной подсистеме.

Формирование и использование моделей    объекта проек­тирования в  прикладных задачах    осуществляется    КСАП сис­темы или подсистемы.

Структурными частями КСАП в процессе его функцио­нирования являются программно-методические (ПМК.) и програм­мно-технические (ПТК) комплексы (далее — комплексы средств), а также компоненты организационного обеспечения.

Комплексы средств могут объединять свои вычислительные и информационные ресурсы, образуя локальные вычислительные сети подсистем или систем в целом.

Структурными частями    комплексов средств    являются компоненты   следующих   видов  обеспечения:     программного,   ин­формационного, методического, математического, лингвистического « технического.

Компоненты  видов  обеспечения  выполняют в  комплек­сах средств заданную функцию и представляют наименьший (не­делимый)  самостоятельно разрабатываемый  (или покупной)  элемент САПР (например: программа, инструкция, дисплей и т. д.).

Эффективное функционирование КСАП и взаимодействие структурных частей САПР всех уровней должно достигаться за счет ориентации на стандартные интерфейсы и протоколы связи, обеспечивающие взаимодействие комплексов средств.

Эффективное функционирование комплексов средств должно достигаться за счет взаимосогласованной разработки (согласова­ния с покупными) компонентов, входящих в состав комплексов средств.

КСАП  обслуживающих   подсистем,   а  также    отдельные ПТК этих подсистем могут использоваться при функционировании всех подсистем.                                                                                                                                            
4. КОМПОНЕНТЫ
видов обеспечения САПР И

требо­вания к НИМ.


Стандарты по САПР требуют выделения в качестве самостоятельного компонента организационного обеспечения, которое включает в себя положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалифицированные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования. Функционирование САПР возможно только при наличии и взаимодействии перечисленных ниже средств:
    - программного обеспечения;

    - информационного обеспечения;

    - методического обеспечения;

    - математического обеспечения;

    - лингвистического обеспечения;

    - технического обеспечения;

    - организационного обеспечения.
Теперь кратко разберёмся с назначением каждого компонента средств САПР
Программное обеспечение САПР.

Программное обеспечение САПР представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. Программное обеспечение делиться на общесистемное и специальное (прикладное) ПО. Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т. е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, о представлено различными операционными системами. В специальном ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур.

Требования   к   компонентам   программного   обеспечения


Компоненты программного обеспечения, объединенные в программно-методический комплекс (ПМК) и программно-технических комплексов (ПТК), должны иметь иерархическую организацию, в которой на верхнем уровне размещается монитор управления компонентами нижних уровней программными модулями.

Программный   модуль должен:  регламентировать  функ­ционально законченное преобразование информации; быть напи­санным на одном из стандартных языков программирования; удов­летворять соглашениям о представлении данных, принятым в дан­ной   быть оформленным  в  соответствии с требованиями ЕСДП.

Монитор предназначен для: управления функционирова­нием набора программных модулей ПМК, включая контроль по­следовательности и правильности исполнения; реализации обще­ния  пользователя с ПМК и программных  модулей с соответст­вующими базами данных  (БД); сбора статистической    информа­ции.
Информационное обеспечение САПР.

Основу составляют данные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений.

Требования   к   компонентам   информацион­ного   обеспечения


Основной  формой  реализации,   компонентов    информа­ционного обеспечения являются БД в распределенной или центра­лизованной форме, организация данных в которых обеспечивает их оптимальное использование в конкретных применениях.

Совокупность БД САПР должна удовлетворять принципу информационного единства, т. е. использовать термины, символы, классификаторы, условные обозначения,   способы   представления данных, принятые в САПР объектов конкретных видов.

Независимо от логической организации данных БД долж­ны обеспечивать:
- информационную совместимость проектирующих и обслужи­вающих

подсистем САПР;

- независимость данных на логическом и физическом уровнях, в том

числе инвариантность к программному обеспечению;

- возможность одновременного использования данных из различ­ных БД

и различными пользователями;

- возможность интеграции неоднородных БД для совместного их

использования различными подсистемами САПР;

- возможность наращивания БД;

- контролируемую избыточность данных.
Создание,    поддержка    и  использование  БД,   а  также взаимосвязь между информацией в БД и обрабатывающими ее программными модулями осуществляется    системой    управления базами данных (СУБД), являющейся, как общесистемный ПМК, частью одной из обслуживающих подсистем.

Методическое  обеспечение САПР.

Под методическим обеспечением САПР понимают входящие в её состав документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации. Причем документы, относящиеся к процессу создания САПР, не входят в состав методического обеспечения. Так в основном документы методического обеспечения носят инструктивный характер, и их разработка является процессом творческим.

Требования   к   компонентам   методического обеспечения


К компонентам  методического обеспечения относят: ут­вержденную   документацию   инструктивно-методического   харак­тера, устанавливающую технологию  автоматизированного проек­тирования;  правила эксплуатации  комплекса средств автоматизированного проектирования, ПМК; норма­тивы, стандарты и другие руководящие   документы,   регламенти­рующие процесс и объект проектирования.

 Компоненты    методического    обеспечения    должны раз­мещаться  на' машинных носителях    информации,    позволяющих осуществлять как долговременное хранение документов, так и их оперативный вывод в форматах, установленных соответствующими стандартами.

Математическое обеспечение САПР.

Основа - это алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР. Среди разнообразных элементов математического обеспечения имеются инвариантные элементы-принципы построения  функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиски экстремума. Разработка математического обеспечения является самым сложным этапом создания САПР, от которого в наибольшей степени зависят производительность и эффективность функционирования САПР в целом.

Требования   к   компонентам   математичес­кого   обеспечения


К компонентам математического обеспечения относят ме­тоды математического моделирования объектов и процессов проек­тирования, математические модели объектов и процессов проекти­рования,  алгоритмы решения  задач в  процессе проектирования.

Взаимосвязи между компонентами математического обес­печения должны обеспечивать формализацию процесса проектиро­вания и его целостность.

Лингвистическое обеспечение САПР.

Основу составляют специальные языковые средства (языки проектирования), предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения - языки общения человека с ЭВМ.

Требования   к   компонентам   лингвистичес­кого   обеспечения


К компонентам лингвистического обеспечения относят языки проектирования (ЯП), информационно-поисковые языки (ИПЯ), и вспомогательные языки, используемые в обслуживаю­щих подсистемах, и для связи с ними проектирующих подсистем.

Компоненты лингвистического обеспечения должны быть согласованными с компонентами обеспечения других видов, быть относительно инвариантными к конкретному содержанию баз дан­ных, предоставлять в компактной форме средства для описания всех объектов и процессов заданного для систем класса с не­обходимой степенью детализации и без существенных ограничений на объект описания, быть рассчитанными, в основном, на диало­говый режим их использования.

ЯП должны базироваться на. терминах, принятых в кон­кретной системе, обеспечивать описание, управление и контроль процесса проектирования, быть ориентированными на    пользова­телей с различным уровнем профессиональной подготовки (в том числе не имеющих специальной подготовки в области програм­мирования), обеспечивать однозначное представление информации, стандартное описание однотипных элементов и высокую надеж­ность идентификации описания.

ЯП должны представлять собой набор директив, исполь­зуя которые пользователь осуществляет   процесс   формирования модели объекта проектирования и ее анализ, обеспечивать возмож­ность эффективного контроля заданий пользователя, иметь сред­ства выдачи пользователю справок, инструкций и сообщений об ошибках, предусматривать возможность использования механизма выбора альтернативных директив из определенного набора (функ­циональная клавиатура и др.).

ИПЯ должны включать словари, правила индексирова­ния входной информации и правила    формирования    поисковых предписаний.

Словари ИПЯ должны содержать термины (в том числе стан­дартизованные) соответствующей области техники и другие лекси­ческие, единицы, необходимые для индексирования и поиска проектной информации с высокой точностью и полнотой.
Техническое обеспечение САПР.

Это создание и использование ЭВМ, графопостроителей, оргтехники и всевозможных технических устройств, облегчающих процесс автоматизированного проектирования.

Требования к компонентам технического обеспечения


К компонентам технического обеспечения    относят уст­ройства   вычислительной   и  организационной    техники,   средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их со­четания, обеспечивающие функционирование ПТК и КСАП, в том числе диалоговый, многопользовательский и многозадачный режим работы, а также построение иерархических и сетевых    структур технического обеспечения.

В качестве предпочтительной для САПР следует исполь­зовать двухуровневую структуру технического обеспечения, вклю­чающую центральный вычислительный комплекс и автоматизиро­ванные рабочие места (терминальные станции).

Компоненты технического    обеспечения    должны    пред­оставлять возможность:  кодирования и ввода    информации с ее визуальным контролем и редактированием; передачи информации по различным каналам связи; хранения, контроля и восстановле­ния информации; загрузки, хранения и исполнения программного обеспечения; оперативного предоставления запрашиваемой инфор­мации на устройства вывода.
Организацион­ное   обеспечение
САПР.

Этот пункт предписывает комплектование подразделений САПР проффесионально грамотными специалистами, имеющими навыки и знания для работы с перечисленными выше компонентами САПР. От их работы будет зависеть эффективность и качество работы всего комплекса САПР (может даже всего производства).

Требования к компонентам организацион­ного   обеспечения


Компоненты организационного обеспечения должны уста­навливать организационную структуру системы и подсистем, включая взаимосвязи ее элементов; задачи и функции службы САПР и связанных с нею подразделений проектной организации; права и ответственность должностных лиц по обеспечению созда­ния и функционирования САПР; порядок подготовки и перепод­готовки пользователей САПР.

ГЛАВА
III
. ВНЕДРЕНИЕ САПР В ПРЕДПРИЯТИЕ
1. В ЧЕМ НЕОБХОДИМОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ САПР В ПРЕДПРИЯТИЕ?
         Если необходимость автоматизации бухгалтерского учета и отчетности, кадровых вопросов и документооборота в целом уже осознана руководителями предприятий, то необходимость приобретения современных САПР во многих случаях приходиться доказывать.

         Эффективность производства часто рассчитывается по упрошенным схемам, не включающим в себя научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИР и ОКР). Случается, что указанные работы включаются в расчет эффективности только как чисто затратные статьи, другими словами – убытки. Такой подход является в корне неверным: ведь именно проектная и конструкторская деятельность способна вывести производство на новый уровень развития и наладить массовый выпуск новой, конкурентоспособной продукции.

         Лучший метод убеждения руководства – представление ему обоснованных, прикрепленных реальными примерами внедрений и подтвержденных экономическими расчетами предложений от нижнего и среднего управленческого звена. Однако далеко не каждый грамотный технолог или конструктор одновременно является опытным экономистом. Именно поэтому иногда в спорах о пользе САПР верх над техническими службами одерживают финансовые, умело использующие слова «затраты» и «выгода».

         Что можно здесь посоветовать руководителю любого предприятия, имеющего собственное конструкторское подразделение? Конечно, решение будет принимать именно он, тем не менее, существует, по крайней мере, три объективных фактора:
         1. Нелегальные (пиратские) программные продукты, особенно иностранного производства, не могут быть использованы на полную мощность. К таким программам не прилагается нормальная документация, нет возможности пользоваться технической поддержкой, да и качество нелегальной копии может оказаться неважным. Для серьезных проектов необходимо использовать купленные лицензионные системы
2. Если на предприятии нет вовсе или есть сильно устаревшая САПР, то во многих случаях разумно начинать внедрение (или замену) с «легкой» современной системы, которую можно освоить за сравнительно небольшой срок и для эксплуатации которой пользователю не требуется глубоких специальных знаний.
3. В настоящее время существуют САПР российского производства, увы, но казахстанские готовые САПР не выпускаются, вполне конкурентоспособные по сравнению с импортными.. По мнению  многих специалистов, при выборе зарубежной или российской САПР при прочих равных условиях предпочтение сегодня стоит отдавать именно российским разработчикам, так как в этом случае существенно расширяются возможности обучения, внедрения, сопровождения, обновления и оперативного исправления выявленных недостатков.
2. КАКАЯ САПР НУЖНА ПРЕДПРИЯТИЮ?
Выбор той или иной САПР в каждом конкретном случае определяется потребностями предприятия, особенностями подготовки и выпуска продукции, опытом и квалификацией сотрудников и т.д. Этот выбор далеко не так прост, как может показаться на первый взгляд.

Как показывает практика, приобретение мощных дорогостоящих систем зачастую не позволяет решить все проблемы конструкторских и технологических служб, их внедрение вызывает большие трудности и, следовательно, результат инвестиций в САПР остается отрицательным.

Сегодня потребитель предпочитает комплексное решение имеющихся проблем, включая выбор оптимальной спецификации программно-аппаратных средств, его интересуют вопросы их увязки и интеграции друг с другом, подбора и тестирования оборудования, его внедрения, обучение персонала, запуска программно-аппаратного комплекса и его последующей технической поддержки.

В связи с этим перед промышленным предприятием достаточно остро встает проблема выбора как конкретной САПР (или нескольких базовых систем) в качестве инструмента автоматизации, так и компании – поставщика решений, способный взять на себя функции системного интегратора и предложить сбалансированное по стоимости и функциональности программно-аппаратное решение.
3. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ САПР
         Внедрение на предприятии любой системы автоматизации, в частности САПР, - это достаточно сложный процесс, результат которого зависит от четкой координации работ поставщика и заказчика на всех этапах.

         Наиболее эффективной, с точки зрения достижения конечного результата, нам представляется следующая схема:
Этап 1. Проведение экспресс-анализа предприятия.
Этап 2. Проведение комплексного обследования предприятия с детальным анализом основных технологических и производственных бизнес-процессов.
Этап 3. Выполнение технического проектирования, предполагающего разработку и согласование с заказчиком проекта автоматизации промышленного предприятия по схеме «как должно быть».

Этап 4. Внедрение комплексной системы автоматизации проектирования на предприятия по схеме: установка – тестирование – опытная эксплуатация (с обязательным обучением пользователей) – устранение замечаний – промышленная эксплуатация.
Этап 5. После сдачи системы автоматизации в промышленную эксплуатацию – взаимодействие компании с предприятием-заказчиком (периодический мониторинг функционирования системы, консультационное обслуживание, информационная поддержка, обновление версий ПО и т.д.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для успешного функционирования промышленных предприятий в современных условиях абсолютно необходимы передовые информационные технологий. Они позволяют не только решать широкий круг задач в сфере автоматизации финансово-хозяйственной и управленческой деятельности, но и осуществлять комплексную автоматизацию основных технологических и производственных бизнес-процессов.

На сегодняшний день внедрение САПР в производство предприятие является не таким уж и трудоемким, как на первый взгляд. Многие готовые системы САПР выпускаются сейчас, и их стоимость чуть выше 500$, в зависимости от  рабочих мест. Конечно, есть бесплатные, которые можно закачать с интернета. Но от них никакой технической поддержке. И еще неизвестно как они себя поведут.

Независимо от того какая система САПР необходима:
- PDM система - Управления данными об изделиях (Product Data

Management);

- PLM система - Управления жизненным циклом изделия (Product

Lifecycle Management);

- TDM система - Ведения электронного архива технической

документации (Technical Data Management);
необходимо хорошо развитая локальная сеть и компьютер с большим объемом памяти жесткого диска, для базы данных всей документации. И конечно же желание руководства.

Остальные, являются лишь второстепенными.



ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 23501.101—87  «СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ»  ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

2. ГОСТ 23501.108-85  «СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ»  КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ
2. А. В. Петров  «Проблемы и принципы создание САПР». Москва. 1990 г.
3. Д. М. Жук  «Технические средства и операционные системы САПР». Москва. 1986 г.
4. В. Г. Федорчук «Информационное и прикладное программное обеспечение САПР».
5. В. А. Вайсбург «Автоматизация процессов под готовки авиационного производства на базе ЭВМ и оборудования с ЧПУ». Москва. 1985 г.
6. Журнал «HARD & SOFT». Номера № 1,2,5.
7. Журнал «САПР и ГРАФИКА». Номер № 11.