Презентация " Состав и структура САПР"

 
 
 
 

Состав  и структура САПР  

Лекция  по дисциплине «Системы автоматизированного  проектирования» 

Каф. ЭиАТП

 
 
 
 

САПР — система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования. В САПР обеспечивается удобство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проблемно-ориентированных языков и наличия информационно-справочной базы.

   

Структурными  составными   составляющими   САПР   являются   подсистемы, обладающие  всеми  свойствами  систем  и  создаваемые  как   самостоятельные системы. Это выделенные  по некоторым признакам  части  САПР,  обеспечивающие выполнение   некоторых   законченных   проектных    задач    с    получением  соответствующих проектных решений  и проектных документов. 

 
 
 
 

По назначению  подсистемы САПР разделяют на  два  вида:  проектирующие и обслуживающие  

• Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, изготовления конструкторской документации, схемотехнического анализа, трассировки соединений в печатных платах.
• Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР. Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными, подсистемы  разработки и сопровождения программного обеспечения  CASE (Computer Aided Software Engineering), обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР.

 
 
 
 

Структурирование  САПР по различным аспектам  обусловливает появление   видов  обеспечения САПР. Принято выделять  семь видов обеспечения: 

• техническое  (ТО), включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);
• математическое (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования;
• программное (ПО), представляемое компьютерными программами САПР;
• информационное (ИО),  состоящее из  БД, систем управления базами данных (СУБД), а также включающее другие данные, используемые при проектировании; отметим, что вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, а БД вместе с СУБД носит название банка данных (БнД);
• лингвистическое (ЛО), выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;
• методическое (МетО), включающее различные методики проектирования, иногда к МетО относят также математическое обеспечение;
• организационное (ОО), представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, регламентирующими работу проектного предприятия.

 
 
 
 

Формирование  и использование моделей объекта  проектирования в прикладных  задачах осуществляется комплексом средств автоматизированного проектирования (КСАП) системы (или подсистемы).  

• Структурными  частями КСАП системы являются  различные комплексы средств, а  также компоненты организационного  обеспечения. Комплексы средств  относят к промышленным изделиям, подлежащим изготовлению, тиражированию  и применению в составе САПР, и документируют как специфицируемые  изделия. Виды комплексов средств  и компонентов САПР представлены  на рисунке

 
 
 
 

Комплексы  средств подразделяют на комплексы  средств одного вида обеспечения (технического, программного, информационного) и комбинированные. Комплексы средств  одного вида обеспечения содержат  компоненты одного вида обеспечения; комплексы средств комбинированные  — совокупность компонентов разных  видов обеспечения. Комбинированные  КСАП, относящиеся к продукции  производственно-технического назначения, подразделяются на: программно-методические (ПМК); программно- технические (ПТК).  

• Программно-методический  комплекс представляет собой  взаимосвязанную совокупность компонентов  программного, информационного и  методического обеспечения (включая  компоненты математического и  лингвистического обеспечении), необходимую  для получения законченного проектного  решения по объекту проектирования (одной или нескольким его частям  или объекту в целом) или выполнения  унифицированных процедур.

 
 
 
 

В зависимости  от назначения ПМК подразделяют  на общесистемные и базовые.  

• Общесистемные  ПМК направлены на объекты  проектирования и вместе с  операционными системами ЭВМ  являются операционной средой, в  которой функционируют базовые  комплексы.
• Базовые ПМК могут быть проблемно-ориентированными и объектно-ориентированными, в зависимости от того, реализуют ли они проектные процедуры унифицированные или специфические для определенного класса объектов.

 
---
 
 
 

• Проблемно-ориентированные  ПМК могут включать программные средства, предназначенные для автоматизированного упорядочения исходных данных, требований и ограничений к объекту проектирования в целом или к сборочным единицам; выбор физического принципа действия объекта проектирования; выбор технических решений и структуры объекта проектирования; оценку показателей качества (технологичности) конструкций, проектирование маршрута обработки деталей.
• Объектно-ориентированные ПМК отражают особенности объектов проектирования как совокупной предметной области. К таким ПМК, например, относят ПМК, поддерживающие автоматизированное проектирование сборочных единиц; проектирование деталей на основе стандартных или заимствованных решении; деталей на основе синтеза их из элементов формы; технологических процессов по видам обработки деталей и т. п.

 
 
 
 

Программно-технический  комплекс представляет собой  взаимосвязанную совокупность компонентов  технического обеспечения. В зависимости  от назначения ПТК различают:  

• автоматизированные  рабочие места (АРМ);
• центральные вычислительные комплексы (ЦВК).

 

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  и технического.

 
 
 
 

• Компоненты  видов обеспечения выполняют  заданную функцию и представляют  наименьший (неделимый) самостоятельно  разрабатываемый (или покупной) элемент  САПР (например, программа, инструкция, дисплей и т. п.). 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 КСАП  должно достигаться за счет  взаимосогласованной разработки (согласование  с покупными) компонентов, входящих  в состав комплексов средств. КСАП обслуживающих подсистем, а  также отдельные ПТК этих подсистем  могут использоваться при функционировании  всех подсистем. Общесистемные ПМК  включают в себя программное, информационное, методическое и  другие виды обеспечении. Они  предназначены для выполнения  унифицированных процедур по  управлению, контролю, планированию  вычислительного процесса, распределению  ресурсов САПР и реализации  других функций, являющихся общими  для подсистем или САПР в  целом. Примеры общесистемных ПМК: мониторные системы, системы управления  БД, информационно-поисковые системы, средства машинной графики, подсистема  обеспечения диалогового режима  и др.

 
 
 
 

Мониторные  системы управления  функционированием  технических средств  в САПР. (Монитор – управляющая программа)  

• Основными  функциями мониторных систем  являются: формирование заданий  с контролем пакета задач, требуемых  и наличных ресурсов, права доступа  к базе данных с установлением  приоритета и номера очереди; обработка директив языков управления  заданиями и задачами, а также  реакция на прерывания с перехватом  управления, анализом причин и  их интерпретацией в терминах, понятных проектировщику; обслуживание  потоков задач с организацией  диалогового и интерактивно-графического  сопровождения в условиях параллельной  работы подсистем; управление проектированием  в автоматических режимах с  анализом качества исполнения  проектных операций, проверкой критериев  повторения этапа или продолжения  маршрута, выбором альтернативных  вариантов маршрута; ведение и  оптимизация статистики эксплуатации  системы; распределение ресурсов  САПР с учетом приоритетов  заданий, задач и подсистем, плановых  заданий и текущих указаний  и запросов; защита ресурсов и  данных от несанкционированного  доступа и непредусмотренных  воздействий.

 
 
 
 

Информационно-поисковые  системы (ИПС)  

• Информационно-поисковые  системы (ИПС) в САПР выполняют такие функции, как заполнение информационного фонда (инфотеки) сведениями; арифметическую обработку цифровых данных и лексическую обработку текстов; обработку информационных запросов с целью поиска требуемых сведений; обработку выходных данных и формирование выходных документов. Особенности ИПС заключаются в том, что запросы к ним формируются не программным путем, а непосредственно пользователями, и не на формальном языке, понятном монитору, а на естественном языке в виде последовательности ключевых слов — дескрипторов. Перечень дескрипторов, содержащихся во всех принятых на хранение описаниях, составляет словарь дескрипторов, или тезаурус, и предназначен для формирования поисковых предписаний. Существуют и более сложные ИПС по сравнению с дескрипторными. Важную роль в них играет информационно-поисковый язык, в котором учитываются семантические взаимоотношения между информационными объектами. Это позволяет уменьшить число неправильно распознаваемых языковых конструкций, а обработку запросов производить на основе различных критериев смыслового соответствия.

 
 
 
 

Система  управления базами  данных (СУБД)  

• Система  управления базами  данных (СУБД) — программно-методический комплекс для обеспечения работы с информационной базой, организованной в виде структуры данных. Банки данных являются наиболее высокой формой организации информации в больших САПР. Они представляют собой проблемно-ориентированные информационно-справочные системы, обеспечивающие ввод необходимой информации, не зависимые от конкретных задач ведения и сохранения информационных массивов и выдачи необходимой информации по запросам пользователей или программ. В банках данных используется информация фактографического вида. СУБД выполняет следующие основные функции: определение баз данных, т. е. описание концептуального, внешнего и внутреннего уровней схем; запись данных в базу; организацию хранения, выполняя изменение, дополнение, реорганизацию данных; предоставление доступа к данным (поиск и их выдача). Для определения данных и доступа к ним в СУБД имеются языковые средства. Так, определение данных, состоящее в описании их структур, обеспечивается с помощью языка определения данных. Функции доступа к данным реализуются с помощью языка манипулирования данными и языка запросов. По типу поддерживаемых структур различают следующие виды СУБД: иерархический, сетевой, реляционный.

 
 
 
 

Программно-методические  комплексы машинной  графики  

• Программно-методические  комплексы машинной  графики обеспечивают взаимодействие пользователя с компьютером при обмене графической информацией, решение геометрических задач, формирование изображений и автоматическое изготовление графической информации. Графическое взаимодействие пользователя с компьютером (так называемый графический метод доступа) базируется на подпрограммах ввода-вывода, которые обеспечивают прием и обработку команд от устройства ввода-вывода и выдачу управляющих воздействий на эти устройства. Решение геометрических задач (геометрическое моделирование) сводится к преобразованию графической информации, которое представляет собой выполнение в той или иной последовательности элементарных графических операций типа сдвиг, поворот, масштабирование и т. п.  Для геометрического моделирования используется ПМК, в котором кроме отдельных элементарных графических операций могут быть реализованы графические преобразования трехмерных изображений, процедуры построения проекций, сечений и т. п. В ПМК графических преобразований обычно предусматриваются средства для формирования некоторых часто используемых изображений, управления графической базой данных, отладки графических подпрограмм.