РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТНТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ ИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ, МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ И ИНСТРУМЕНТОВ Доцент СОЛОВЬЕВ В.В. Учебное пособие для бакалавров инженерного факультета по направлению 55900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ САПР - вопросы и ответы Москва 2004 г. 2 ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ. 1. Необходимость создания и развития САПР Широкое внедрение компьютеризации в условиях научно- технического прогресса обеспечивает рост производительности труда в различных областях общественного производства. Главное внимание при этом обращается на те области, где рост производительности труда до применения ЭВМ проходил крайне медленно. Это, в первую очередь, области, связанные с приложением умственного труда человека, т.е. управление производством, проектирование и исследование объектов и процессов. Если производительность труда в сфере производства с начала века возросла в сотни раз, то в области проектирования только в 1.5-2 раза. Это обусловливает большие сроки проектирования новых объектов, что не отвечает потребностям развития экономики. Очевидность того факта, что развитие новой техники в современных условиях замедляется не столько отсутствием научных достижений и инженерных идей, сколько сроками и не всегда удовлетворительным качеством их реализации при конструкторско-технологической разработке, ни у кого не вызывает сомнения. Одним из направлений решения этой проблемы является создание и развитие систем, автоматизированного проектирования (САПР). Качество проектирования в значительной степени определяет темпы технического прогресса. Прогресс производства в современных условиях связывают с достижениями в области автоматизации производства. Поскольку проектирование и разработка технологии являются ступенью производства (логическим уровнем), то прогресс на этой ступени также должен определяться автоматизацией. Если первоначально возможности САПР сдерживались малой скоростью обработки информации и небольшими доступными объемами памяти, то возможности современных компьютеров позволяют рещать самые сложные задачи проектирования в кратчайшее время. 3 2. Преимущество САПР перед неавтоматизированным проектированием При неавтоматизированном проектировании результаты во многом определяются инженерной подготовкой конструкторов, их производственным опытом, профессиональной Автоматизированное интуицией проектирование и позволяет другими факторами. значительно сократить субъективизм при принятии решений, повысить точность расчетов, выбрать наилучшие варианты для реализации на основе строгого математического анализа всех или большинства вариантов проекта с оценкой технических, технологических и экономических характеристик производства и эксплуатации проектируемого объекта, значительно повысить качество конструкторской документации, существенно сократить сроки проектирования и передачи конструкторской документации в производство, эффективнее использовать технологическое оборудование с программным управлением. Автоматизация проектирования способствует унифицированных изделий в более качестве полному использованию стандартных компонентов проектируемого объекта. 3. Этап «позадачного» подхода при создании САПР Применение ЭВМ при проектировании различных объектов с течением времени претерпевает значительные изменения. С появлением вычислительной техники был сделан переход от традиционных "ручных" методов проектирования к реализации отдельных задач проектирования на ЭВМ. Этот подход, характеризовавший использование ЭВМ на первом этапе, носит название "позадачного" и заключается в том, что каждая вновь возникающая задача решается с помощью автономно создаваемой программы, которая функционируем независимо от других программ данной предметной области. Коренной недостаток такого подхода заключается в том, что подобные программы строятся по принципу "натурального хозяйства", когда для решения отдельной задачи требуется полная подготовка вспомогательных средств (технических, информационных, программных и т.д.. Поскольку 4 проектирование объекта, как правило, предполагает и его оптимизацию, то машинная программа в этом случае представляет "симбиоз" модели проектируемого объекта и некоторого алгоритма оптимизации. Естественно, что в этом случае ни модель, ни алгоритм оптимизации не могут использоваться для других целей (например, чтобы провести оптимизацию модели трансформатора с помощью другого алгоритма, необходимо разработать новую программу). Однако применение ЭВМ на этом этапе, несмотря на отмеченный недостаток, позволило перейти от упрощенных методов расчета и проектирования с субъективным выбором "лучшего" варианта к научно обоснованным методам, обеспечивающим рассмотрение всего многообразия технически приемлемых вариантов с учетом заданных условий и ограничений и объективный выбор среди них оптимального. 4. Системный подход создания САПР По мере совершенствования ЭВМ акцент в использовании вычислительной техники постепенно смещался от факта применения ЭВМ в качестве электронного арифмометра в сторону более эффективного и производительного использования ЭВМ в системах с режимом "ЭВМ — человек". С появлением вычислительной техники новых поколений и совершенствованием методов ее использования наметился новый системный подход к организации процесса проектирования на ЭВМ, заключающийся в создании крупных программных комплексов в виде пакетов программ (ПП) и САПР, ориентированных на определенный класс задач. Такие комплексы строятся по модульному принципу с универсальными информационными и управляющими связями между модулями, при решении задач данного класса используются единые информационные массивы, организованные в банки данных. Объединение нескольких ПП в единую систему, предназначенную для реализации вполне определенных функций, позволяет говорить о новом, более высоком уровне в иерархии программных комплексов, т.е. САПР. При этом качественные изменения претерпевают и организация информационного, 5 технического и других видов обеспечения, и, что особенно важно, условия обмена информацией между человеком и ЭВМ. Как правило, эти изменения направлены на повышение гибкости и универсальности системы, улучшение характеристик взаимодействия проектировщика с ЭВМ, повышение качества получаемого результата и снижение времени его получения. 5. Формальное определение САПР Дадим формальное определение САПР, определяющее ее главные особенности: САПР —человеко-машинная система, использующая современные математические методы, средства электронновычислительной техники и связи, а также новые организационные принципы проектирования для нахождения и практической реализации наиболее эффективного проектного решения существующего объекта. Все требования могут быть сведены к двум важнейшим качествам системы: информированность и адекватность. Именно они практически полностью определяют успех внедрения и эксплуатации САПР. 6 ГЛАВА2 ЦЕЛИ И ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 6. Составляющие подсистемы и технические средства САПР В организационно-техническом отношении множество создаваемых САПР различаются между собой архитектурой-набором СОСТАВЛЯЮЩИХ ПОДСИСТЕМ (рис.2.1.) и техническими средствами, обеспечивающими автоматизацию процесса проектирования (рис.2.2.). Покупные изделия ГОСТ Управляющая подсистема Обслуживающие подсистемы АНАЛОГ МКФ САПР АРХИВ ГРАФИКА Подсистема планирования и управления Функциональные подсистемы Расчет Конструктор Технолог Рис.2.1. Составляющие подсистемы САПР. ВЕРХНИЙ УРОВЕНЬ СУПЕР ЭВМ УВКС АРМ АРМ УВКС АРМ АРМ СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ АРМ НИЖНИЙ УРОВЕНЬ Рис. 2.2. Иерархическая структура технического обеспечения САПР: 7 верхний уровень — ЭВМ большой мощности; средний уровень управляющие вычислительные комплексы (УВКС} нижний уровень — автоматизированные рабочие места (АРМ) на базе персональных компьютеров 7. Целостность и коммуникативность САПР САПР характеризуется более или менее развитым интерфейсом «пользователь-ЭВМ» («пользовательским интерфейсом»). При этом, как правило, ЭВМ выступает в роли советчика, подсказчика, автомата, выполняющего с большой скоростью заданную последовательность операций, принятие окончательного решения остается за человеком. САПР присущи, по крайней мере, два признака: целостность и коммуникативность. Целостность САПР определяется информационным обеспечением (рис.2.3.). Информационное обеспечение - это распределенная система локальных баз данных, осуществляющая информационную поддержку процесса проектирования каждого объекта (детали, узла, сборки), начиная с выбора технического решения и кончая документированием (оформление рабочих чертежей, пояснительной записки, управляющих перфолент для станков с ЧПУ). Рис. 2.3. Распределенная система локальных баз данных В смысле коммуникативности САПР рассматривают как составляющий элемент в интегрированной системе: АСУП — АСНИ — САПР — АСТПП, где: АСУП — автоматизированная система управления предприятием; 8 АСНИ — автоматизированная система научных исследований; АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства. 8. Основные принципы автоматизированного проектирования Любой из элементов САПР (см. рис. 2.1.) является, в свою очередь, сложной самостоятельной подсистемой. Существуют следующие основные принципы автоматизированного проектирования: - проектирование «от общего к частному»; - максимальное использование готовых проектных решений; - разумная целесообразность использования ЭВМ для автоматизации отдельных операций; - постепенное пропорциональное наращивание числа автоматизируемых процедур, объектов информационных баз и мощности вычислительных средств; -максимальная автоматизация трудоемких нетворческих операций. 9 ГЛАВА 3 СОЗДАНИЕ САПР. 9. Цель и функции автоматизированного проектирования. Целью автоматизированного конструкторско-технологической обоснованные оптимальные проектирования документации, проектные является представляющей решения с выдача собой максимальным использованием технических средств. К функциям автоматизированного проектирования относятся: -поиск аналогов отечественного и зарубежного оборудования; выбор сборочной единицы, удовлетворяющей заданным техническим требованиям; -выделение модифицируемых элементов сборочной конструкции; -поиск детали (прототипа); -обогащение детали (прототипа) типовыми конструктивными элементами; -проверка детали на технологичность в условиях конкретного производства и родственных предприятий; -проведение инженерно-экономических и оптимизационных расчетов; -выдача конструкторско-технологической документации. 10 10. Пользователи САПР. Пользователей САПР можно условно разделить на шесть групп в соответствии с выполняемыми ими функциями (табл. 1.). Таблица 1. Пользователи САПР Код доступа Группа пользователей САПР 1 1 Наименование Автоматизируемая функция Управляющий персонал Контроль за состоянием разработки объектов (директор, главный проектирования; управление процессом инженер) проектирования объектов. Ведущие разработчики Контроль за состоянием разработки объекта; (генеральный декомпозиция объекта на элементы (машина — конструктор, начальник агрегаты — узлы — подузлы — детали) и КБ, руководители групп, подбор аналогов по каждому элементу; ведущие конструкторы) разработка трех типов заданий: копирование (К) или модификация (М) аналога, или оригинальное конструирование (0) 1 2 2 Конструкторы категории I Работа в соответствии с заданиями и II (К, М или 0) Конструкторы категории Ввод информации в систему, работа с вы- III, техники, операторы числительными средствами Администратор базы Развитие и реконструкция баз данных, ге- данных, ведущие спе- нерация САПР и отдельных подсистем циалисты группы САПР 2 Главный инженер ВЦ, Планирование загрузки ЭВМ в соответствии с начальники ЭВМ формами ЦСУ 11 11. Основные требования при разработке САПР При разработке САПР нужно учитывать следующие требования: - комплексность, относительная простота эксплуатации, возможность развития, преемственность и совместимость с имеющимися разработками, прогрессивность конструкторских и технологических решений. Под комплексностью САПР следует понимать охват автоматизацией логически замкнутого контура функций по проектированию механизмов и машин как на уровне системы в целом (контур функциональных подсистем), так и на уровне каждой подсистемы (контур классов задач). Относительная простота эксплуатации системы предполагает возможность работы с системой конструктора и технолога среднего уровня, прошедшего несложный курс обучения работе с системой. Максимальное внимание при разработке системы должно быть уделено удобству пользователя, сервисному обслуживанию системы. В режиме диалога конструктора и ЭВМ должны иметь место совет конструктору, «подсказка» со стороны ЭВМ. Под возможностью развития подразумевают открытость системы, предполагая наращивание системы как по количеству автоматизируемых функций проектирования и числу решаемых задач, так и развитию информационных баз и увеличению мощности вычислительных средств в органической связи со всеми принятыми решениями по системе. Преемственность и совместимость с имеющимися разработками предполагает максимальное использование разработанных ранее задач, систем кодирования, нормативных баз, а также опыта разработки и эксплуатации машиностроительных САПР других отраслей. Прогрессивность конструкторских и технологических решений предусматривает использование современных конструкторских решений, прогрессивных методов и схем обработки с использованием современного оборудования и оснастки. 12. Вариант типовой архитектуры САПР Один из возможных вариантов типовой САПР (рис.3.1.) машиностроительного предприятия содержит три функциональные подсистемы («Расчет», 12 «Конструктор», «Технолог»), систему планирования и управления (СПУ), управляющую систему (Монитор) и ряд обслуживающих подсистем (ИСС «ГОСТ», ИСС «Покупные изделия», ИПС «Аналог», ИСС «Технология», ИСС «Архив», подсистема машинной геометрии и графики, БНТР). Рис. 3.1. Вариант типовой архитектуры САПР из инвариантных компонентов: БНТР—библиотека научно-технических расчетов; ИПС — информационнопоисковая система; ИСС—информационно-справочная система; СПУ— система планирования и управления 13. САПР. Подсистема «Расчет». Функциональная подсистема конструкторских расчетов «Расчет» предназначена для решения следующих классов задач: --задачи расчетного характера (геометрический расчет зубчатых колес, включая выбор коэффициентов смещений исходного контypa и т. п.); --оптимизационные расчеты (выбор конструкции механической передачи, имеющей минимальную массу, и.т.п.); --статистическая обработка результатов экспериментальных исследований (расчет статистик, объема выборки, доверительных интервалов и т. д.); --задачи учетного характера, унификации, в том числе учет объемов работ, выполняемых подразделениями; --расчеты экономической эффективности, расчеты норм расходов сырья и материалов, расчет кооперативных поставок и т. д. 14. САПР. Подсистема «Конструктор» Функциональная подсистема конструкторского проектирования «Конструктор» (рис. 3.2.) предназначена для автоматизации процесса конструирования тремя методами: использование готовых проектных решений; частичная моди- 13 фикация имеющихся проектных решений; оригинальное проектирование. Указанные методы можно использовать как при разработке изделия в целом или его отдельных узлов, так и при деталировочном проектировании. Принцип максимального использования имеющихся проектных решений является основным при: --- разработке конструкции и выполнении сборочного чертежа (поиск аналога в архиве на микроносителях, каталоге аналогов); --- выполнении чертежей деталей (поиск имеющихся разработанных деталей в архиве на микроносителях); --- оригинальном проектировании детали (поиск имеющихся прототипов и обогащение их типовыми конструктивными элементами); --- анализе изделия на технологичность и поиске имеющихся технологических процессов. Рис. 3.2.Функциональная подсистема конструкторского проектирования «Конструктор» 14 15. САПР. Подсистема «Технолог» Функциональная подсистема технологического проектирования «Технолог» предназначена для решения следующих задач: --определение технологичности разработанной конструкции и ее элементов (выбор показателей технологичности, расчет показателей технологичности); --проектирование технологических процессов на основе имеющихся (поиск аналогичного технологического процесса изготовления детали, анализ технических возможностей предприятия, модификация существующего технологического процесса). 16. САПР. Система планирования и управления. Подсистема «Монитор» Система планирования и управления (СПУ) процессом проектирования обеспечивает необходимую последовательность выполнения работ, контроль за ходом процесса проектирования, перераспределение ресурсов в случае отклонения от заданного графика и корректировку плана работ. Управляющая подсистема «Монитор» обеспечивает оптимальную организацию вычислительного процесса для выполнения разработанных планов работ. В функции «Монитора» входит распределение заданий по вычислительному оборудованию, расчет и составление графиков загрузки с учетом приоритетности разработок и приоритета пользователя, загрузка системы и контроль за прохождением заданий в соответствии с графиком загрузки. 17. САПР. Информационно-справочные системы. Библиотеки Информационно-справочная система (ИСС «ГОСТ») служит для поиска нормативно-справочной информации. ИСС «Покупные изделия» служит для подбора стандартных покупных изделий, оформления ведомостей покупных гостированных и негостированных изделий. ИСС «Технология» предоставляет информацию о наличии на данном, соседнем или родственном предприятии технологических процессов, оборудования, специальной оснастки и инструмента и т. п. Библиотека научно-технических расчетов (БНТР) содержит расчетные схемы и 15 программы расчетов для имеющихся аналогов. ИСС «Архив» дает справку о месте хранения, составе архивных материалов по выбранному аналогу. Подсистема машинной геометрии и графики обеспечивает проведение необходимых геометрических преобразований и визуализацию изображений на экране графического дисплея и графопостроителя. ИПС «Аналог» обеспечивает поиск аналогов разрабатываемых конструкций, узлов, деталей по запросу пользователя, составленному на ограниченном естественном языке. Эта система предназначена для работы в системе автоматизированного проектирования машиностроительного предприятия, в связи с чем имеет интерфейс, рассчитанный на пользователя (конструктора). Удобство работы пользователя обеспечивается диалоговой системой, предусматривающей: выбор варианта работы с помощью меню, высвечиваемого на экране алфавитно-цифрового дисплея; наличие элементов обучающей системы (подсказок, объяснений), вызываемых на экран в случае необходимости; возможность выхода из режима поиска с любого экрана; отсутствие каких-либо системных сообщений, вызванных различными аварийными ситуациями (переполнение разрядной сетки, отсутствие требуемой информации, ошибочный ввод данных и т. п.); стандартную форму экрана, разделенного на информационный, директивный и сервис- ный разделы, что обеспечивает стереотипную реакцию пользователя. 18. САПР. Информационно-поисковые системы ИПС «Аналог» выполняет поиск информации в локальной базе данных, поддерживаемой специализированной СУБД, обеспечивающей, кроме стандартных функций, динамическое распределение информации на внешних носителях и в оперативной памяти с учетом частоты использования дескрипторов и аналогов. ИПС «Аналог» является одной из основных обслуживающих подсистем, работающих обеспечивает: с функциональной подсистемой «Конструктор». Она 16 --поиск списка аналогов, релевантного запросу пользователя; --чтение дополнительной окончательный выбор информации, требуемого аналога обеспечивающей (описание анализ аналога с и его техническими характеристиками — из библиотеки описаний, общий вид конструкции, сборочные и деталированные чертежи — из библиотеки микрофиш); --получение адреса хранения прочей информации по аналогу (информационных моделей узлов и деталей, спецификаций, списков нормативной документации и т. п.) и передачу его в качестве входной информации в другие обслуживающие подсистемы (подсистему машинной геометрии и графики, ИСС «Покупные изделия», ИСС «ГОСТ» и т. д.). 19. Традиционный способ создания САПР Обычная последовательность создания САПР: обследование предприятия разработка технического задания техническое и рабочее проектирование (иногда техно-рабочий проект) опытная эксплуатация системы. В среднем сроки создания САПР составляют 4—5 лет при коллективе разработчиков 50— 200 человек. Недостатками традиционного способа создания САПР являются: длительные сроки создания, что приводит к моральному старению" технических и программных средств уже в процессе создания системы; необходимость большого количества разработчиков; высокая стоимость разработки. 20. Концепция создания ядра САПР из инвариантных компонентов Концепция создания ядра САПР из инвариантных компонентов. В качестве ядра САПР принимается набор инвариантных компонентов (см. рис.3.3): подсистема планирования и управления (СПУ), управляющая подсистема «Монитор», информационно-справочные и поисковые системы, подсистема машинной геометрии и графики. ( Подсистема машинной геометрии и графики условно входит в ядро САПР, так как в значительной мере зависит от типа ЭВМ и является инвариантной только для систем с подобными техническими средствами.) 17 Рис. 3.3. Организация информационной базы САПР на основе ИПС «Аналог»: код— Х Х Х Х Х — код и номер записи соответствующей библиотеки Если пользователь приобретает инвариантные компоненты САПР, дополняет систему специфическими элементами, сроки разработки значительно сокращаются, однако возникает проблема организации информационных интерфейсов на уровне подсистем. В результате часто возможна слабая взаимосвязь между подсистемами, дублирование и многократный ввод одной и той же информации. В какой-то степени данная проблема решается разработкой системы локальных баз данных, на основе ИПС «Аналог» (рис. 3.3). 21. Концепция создания САПР методом генерации. Создание оболочки будущей САПР Концепция создания САПР методом генерации. В основе метода лежит идея функционально-модульного построения САПР (рис. 3.4). последовательности рованных Процесс выполняемых проектных технологических). проектирования представляется автоматизированных процедур в виде и неавтоматизи- (конструкторских, расчетных, 18 Рис. 3.4. Функционально-модульное построение САПР; АПП — автоматизированная проектная процедура; ДСК — диалоговая система конструктора; ОСА — обучающая система; КОП — комплекс обрабатывающих программ; ТС—технические средства; ЛБД—локальная база данных В процессе привязки, заключающейся в определении задач, подлежащих автоматизации, оценке экономической целесообразности их автоматизации и анализа имеющихся автоматизированных процедур, реализующих отобранные задачи, составляется автоматизированной список автоматизированных проектной процедуре процедур. соответствуют Каждой интерфейс пользователя, состоящий из диалоговой системы конструктора и обучающей системы, комплекс обрабатывающих программ, локальная база данных процедуры и альтернативный набор технических средств, на которых реализована процедура, В процессе генерации инструментальная система определяет архитектуру системы, организует систему распределенных баз данных, объединяет пакеты программ и определяет наиболее эффективный набор технических средств. Создается оболочка будущей САПР. Следующим этапом генерации является моделирование и оценка эффективности будущей вычислительной системы. 22. Концепция создания САПР методом генерации. Этапы Моделирования и оценки эффективности будущей вычислительной системы Генерация, моделирование и оценка эффективности будущей вычислительной системы является этапом создания САПР. При этом вычислительную систему рассматривают как двухфазную многоканальную систему массового 19 обслуживания (СМО), параметры входных и выходных потоков которой определены на этапе привязки (рис. 3.5.). Рис. 3.5. Вычислительная система — объект массового обслуживания: П1—П4, Пр1—Пр4—соответственно рабочие места и программы пользователей; 1--4 интенсивность входного и 1 - 4 интенсивность выходного потоков; t ож1 –t ож4—время ожидания обслуживания;— ` `` интенсивность потока отказов н потока обработанных отказов соответственно; I фаза — запись требований на обработку; II фаза—обработка требований В результате моделирования определяются параметры СМО для различных по интенсивности входных потоков, оценивается стоимость данного набора технических средств и экономическая эффективность автоматизации заданного набора процедур. При этом для каждого предприятия могут быть различные критерии эффективности: стоимость технических обслуживающего персонала, время обработки и т. д. средств, количество 20 23. Концепция создания САПР методом генерации. Наполнение оболочки САПР Последним этапом создания САПР является наполнение оболочки САПР аналогами изделий, расчетами, технологическими процессами в соответствии с методикой, определенной технологией генерации. При этом если в отрасли создан фонд алгоритмов и программ (ФАП) с учетом требований генерации, наполнение системы сводится к переписи имеющихся разработок. Требования генерации к программам, включаемым в отраслевой (ФАП) сводятся в основном к их оформлению, синтаксического и логического контроля вводимой пользователем информации и желательному графическому сопровождению расчетных задач. Это позволяет использовать разработанные ранее программы с небольшими переделками или без них. В общем случае генерация оболочки САПР составляет 3—6 мес., а в целом создание САПР коллективом разработчиков 5—20 человек - от б мес. до 2,5 лет. 24. Основные преимущества создания САПР методом генерации Основные преимущества метода генерации следующие: в 2-20 раз сокращаются сроки создания САПР и стоимость разработки; автоматически организуется информационный интерфейс между подсистемами; целевые САПР отдельных предприятий создаются на единой методологической основе, но с учетом особенностей конкретного предприятия; обеспечивается оптимальный выбор технических средств в соответствии с заданным критерием эффективности; пользователь получает представление о функционировании будущей системы уже на начальных этапах генерации. 25. Экспертные системы как основа построения будущих САПР Экспертные системы как основа построения будущих САПР. Методы экспертных систем используют в основном в следующих случаях: --эвристическом поиске новых технических решений с использованием банка физических эффектов; --планировании и проведении диагностических испытаний опытных образцов 21 техники и корректировке проекта, прогнозировании аварийных ситуаций; процесса --планировании проектирования, выборе оптимальной схемы проектирования; --оптимальном подборе технических средств для различных вариантов выполнения проектных процедур; --обучении пользователей САПР работе с конкретными процедурами, тестировании и оценке их знаний. 26. Характерные ошибки при создании САПР При создании САПР возможны следующие ошибки. 1. Хаотичное создание системы в зависимости от выявленных узких мест в проектировании. При этом часто приобретают разнородные пакеты программ и несовместимые технические средства. В результате автоматизация отдельных локальных задач не оправдывает произведенных затрат. 2. При разработке отдельных подсистем не используют опыт других организаций, что приводит к нерациональному расходованию ресурсов и дублированию разработок. 3. Не учитывают, что разрабатываемые системы жестко привязаны к имеющимся техническим средствам, принятой на производстве технологии проектирования и имеющемуся станочному парку. Это мешает рас- пространению систем на другие производства. 4. При отсутствии системного подхода при разработке САПР не решают кардинальные вопросы информационной взаимоувязки под-' систем, а также организационные вопросы, касающиеся работы подразделений в условиях автоматизированного проектирования. 5. Не учитывают факторы, определяющие комфортность работы пользователя за пультом ЭВМ. 27.Факторы, определяющие степень комфортности пользователя САПР На комфортность работы пользователя в САПР влияют следующие технические и эргономические факторы, имеющие отношение к человеку и связанные с физической средой, со средствами взаимодействия человек — ЭВМ и с процессом работы системы. 22 1. Наличие сети ЭВМ (локальная сеть ЭВМ позволяет разработчику обмениваться информацией с коллегами, создает эффект коллективного творчества, сохраняя в то же время преимущества спокойной работы за пультом персонального компьютера). 2. Тип машины (персональная ЭВМ, мини-ЭВМ, большая ЭВМ). 3. Наличие многопользовательского (мультипрограммного, многозадачного) режима разделения времени для машин с несколькими терминалами. 4. Наличие развитого программного обеспечения, включающего средства трехмерной графики, программ методов конечных и граничных элементов и т.д. 5. Полнота сервисных интерфейсных средств (многооконный интерфейс, удобная диалоговая система, электронные таблицы и т. д.). 6. Оснащенность рабочего терминала манипуляторами управления курсором (мышь, световое перо, трекбол, джойстик, резиновая нить, джойстринг и т. д.). 7. Наличие устройств ввода-вывода информации (планшет, функциональная клавиатура, дигитайзер, многоцветные скоростные принтеры и плоттеры). 8. Наличие обучающей системы, включающей в себя не только «HELP» (помощь), но и вывод информации, отражающей накопленные знания об объекте или процессе проектирования, обеспечивающей тестирование знаний пользователя и присвоение ему определенного приоритета и т. д. 9. Используемая цветовая палитра изображения на экране дисплея. 10. Время реакции системы на введенную директиву пользователя. 11. Язык общения с ЭВМ (командный, ограниченно-естественный и т. д.). 12. Организация вычислительного процесса, предусматривающая, например, планирование загрузки ЭВМ с учетом пожеланий пользователя, разделение функций между оператором ЭВМ, подготавливающим задачу, и собственно разработчиком, работающим только со своей процедурой и т. д. 13. Многосменность работы, с одной стороны, учитывающая различные типы людей (совы, жаворонки), с другой — предусматривающая во, вторую и третью смену такие работы, как, например, вывод информации с магнитных носителей на бумагу, перепись информации и т. д. 23 14. Квалификация обслуживающего персонала, обеспечивающего надежную работу вычислительных средств. 15. Наличие справочной документации и руководств пользователя, дополняющих или углубляющих специальными сведениями обучающую систему. 16. Конструкция рабочего места, обеспечивающая удобную работу за пультом дисплея. 17. Характеристики окружающей среды (температура, шум, освещенность, уровень вибрации и т. п.). Перечисленные факторы нужно учитывать при создании систем автоматизированного проектирования. 28.Последовательность действий при создании САПР. При создании САПР необходимо придерживаться следующей последовательности. 1. Ознакомление с возможностями современных САПР разработчиков и конструкторов предприятия. Это целесообразно сделать, организовав проведение технической учебы с приглашением специалистов различных предприятий машиностроительных отраслей. Такой подход позволяет «осуществить» вертикальное обучение, при котором обучаются все типы пользователей и одномоментно подводятся к одинаковому уровню. 2. Анализ существующего процесса разработки изделия от выбора технических решений до выпуска технической документации и создания управляющих программ для станков с ЧПУ. Анализ должен быть выполнен группой САПР с привлечением специалистов других организаций. Результатом анализа должен быть перечень конструкторских, расчетных и технологических процедур, автоматизация которых экономически целесообразна. 3. Выявление аналогичных работ других предприятий, выполненных или разрабатываемых в плане отобранных проектных процедур с целью их приобретения или совместной разработки. 4. Установление очередности автоматизации процедур, оценка требуемых затрат на автоматизацию, включая разработку и приобретение дополнительных 24 программных и технических средств. 5. Разработка структуры информационного обеспечения, определение перечня локальных баз данных, информационного содержания их, требуемых СУБД, способов передачи, хранения, дублирования, корректировки и поиска информации. 6. Разработка технологии автоматизированного процесса проектирования, решение организационных вопросов, связанных с перераспределением должностных обязанностей, территориальным размещением пользователей и технических средств. 7. Определение технических средств, обеспечивающих автоматизацию выбранных проектных процедур. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ I. Балакшин О. Б., Морозов А. В. Сравнительный анализ динамических характеристик прецизионных пневматических виб роопор активного типа/В кн.: Исследование задач машиноведения на ЭВМ. М.: Наука, 1977. 2. Налимов В. В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. 3. Применение математических методов и ЭВМ. Вычислительные методы. Проектирование оптимальных конструкций А. Н. Останин, В. А. Гугла и др. Минск: Высшая школа, 1989. 4. Проблемы надежности и ресурса в машиностроении. М.: Наука, 1988. 245 с. 5. Развитие работ по созданию научных основ обеспечения надежности машин и конструкций. К. В. Фролов, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков и др. М.: МНТК «Надежность машин», АН СССР, 1989. 6. Соболь И. М., Статников Р. Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981. 107 с. 7. Система «человек — машина — среда»:Проблемы гуманизации и повышения эффективности/К. В. Фролов, Н. А. А. Гаджанян, О. Б. Балакшин и др. М.: Экономика, 1990. 380 с.