Черепашков А.А., Носов Н.В. Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

интегрированных средств управления проектными работам

и унификации прикладных протоколов информационной под

держки;

- разработка научных основ построения средств автоматиза-

ции документирования, безбумажного документооборота, про-

цессов работы электронных архивов технической документации

взаимодействия с изготовителем и потребителем изделий;

- разработка научных основ построения средств компьютерной

графики, методов геометрического моделирования проектируемых

объектов и синтеза виртуальной реальности.

Для работников высшей школы особый интерес представляет

направление, связанное с разработкой научных основ обучения

автоматизированному проектированию. Этим подтверждается

один из основополагающих принципов системного подхода, ис-

пользуемый при создании САПР, который утверждает, что эф-

фективность человеко-машинной системы зависит не только от

возможностей комплекса средств автоматизации, но и в значи-

тельной мере от квалификации целевого персонала системы.

По общемировой классификации, САПР относится к ком-

пьютерным наукам (computer science), деятельность которых на-

правлена не на изучение явлений материального мира, как это

происходит в большинстве традиционных естественных наук,

а призвана способствовать появлению новых методов и средств

создания искусственной компьютерной (виртуальной) среды,

необходимой для решения прикладных технических задач [32].

Математическое обеспечение САПР базируется на использо- 1

вании теории оптимального проектирования и математическо-

го программирования, теории множеств, теории графов, всех

видов математического моделирования, включая имитацион-

ное, инженерно-физическое и геометрическое моделирование.

А также включает методы информационного и структурно-

функционального моделирования и многие другие способы опи-

сания и формализации объектов проектирования и производства

[17,28,41,73].

Как можно заметить по научному определению, САПР являет-

ся комплексной технической наукой, объединяющей для дости-

жения своих специальных целей методы, средства и технологии

из других, смежных областей знаний: физико-математических.

282

5.6. Научные основы и стандарты САПР

технических и даже педагогических наук. Кстати, это нередко

стречается в технике: например, «Конструкции и проектиро-

вание» самолетов или автомобилей, «Технология машинострое-

ние и многие другие прикладные науки также являются ком-

плексными.

Проблемы и вопросы, относящиеся к той или иной комплекс-

ной науке, определяются по отношению к общим объектам, це-

и задачам и объединяются единым понятийным и термино-

логическим аппаратом.

5.6.1. Стандарты автоматизированных систем

и информационных технологий

Стандартизация и унификация в машиностроении неоспо-

римо считаются одними из важнейших условий эффективно-

сти производства и показателями уровня технической культуры

предприятия. Безусловное уважение к ГОСТам в российской

технике зиждется на вековой традиции, опирающейся на еди-

ные системы стандартов конструкторской (ЕСКД) и технологи-

ческой документации (ЕСТД), в которых собран и многократно

выверен многолетний опыт промышленного производства. По

аналогии с этими выдающимися достижениями в области техни-

ческого регулирования, в нашей стране вслед за появлением вы-

числительной техники стали утверждаться стандарты в области

компьютерных технологий.

Российское законодательство по стандартам в области инфор-

мационных технологий. Стандартизация в такой динамичной об-

ласти, как компьютерная техника и технология, хронически не

Успевает за новыми фактами и реалиям глобальной компьютери-

зации, с чем связано немало практических и теоретических про-

блем. Многие, даже относительно недавно разработанные, стан-

дарты в области информационных технологий быстро теряют

свою актуальность и не отвечают в полной мере потребностям

современного развития науки и техники. Эти проблемы хорошо

известны самим разработчикам стандартов.

Характерной особенностью современных информационных

технологий являются чрезвычайно высокие темпы их разви-

тия; как следствие — принятие официальных стандартов в этой

283

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

области значительно отстает от фактически сложившейся у про-

фессионалов системы терминов, обозначений и правил. Причем

этот факт отмечается не только в России, но и в развитых зарубеж-

ных странах. В качестве примера можно привести кодировку ки-

риллицы, созданную компанией Microsoft для нужд операционной

системы Windows. Эта кодировка превратилась в России в факти-

ческий стандарт, в то время как официально она не признана.

Известно, что даже общепринятая компьютерная термино-

логия, фактически используемая при разработке и внедрении

автоматизированных систем, не всегда полно отражена в стан-

дартах, иногда противоречива и часто неоднозначно трактуется

практикующими специалистами. В силу сложившейся традиции

ИТ-специалисты используют главным образом английские тер-

мины, зачастую не имеющие русскоязычных аналогов.

Однако можно отметить, что практически безусловно выпол-

няются следующие отечественные информационные стандарты:

- стандарты на документирование программных продуктов,

в первую очередь входящие в ЕСПД, что связано в основном

с требованиями госорганов, для которых разрабатывается та или

иная система;

- стандарты на алгоритмы шифрования и ЭЦП, что связано

с обязательным лицензированием деятельности в этой области.

В отечественном положении по созданию единого комплекса

стандартов автоматизированных систем отмечается следующее

важное обстоятельство: «Практика применения стандартов на

АСУ, САПР, АСУ ТП, АСТПП показала, что в них применяется

одинаковый понятийный аппарат, имеется много общих объек-

тов стандартизации, однако требования стандартов не согласо-

ваны между собой, имеются различия по составу и содержанию

работ, различия по обозначению, составу, содержанию и оформ-

лению документов и пр.» [86].

Объективно оценить и в какой-то мере исправить сложив-

шееся положение призвано новое российское законодательство.

Если ранее требовалось непременное подчинение требованиям

государственных стандартов, то действующим в настоящее вре-

мя в России законом дается определение стандартизации как

деятельности «по установлению правил и характеристик в целях

284

5.6. Научные основы и стандарты САПР

добровольного многократного использования, направленной на

достижение упорядоченности в сферах производства и обращения

продукции, работ или услуг».

В соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 2002 г.

№ 184-ФЗ «О техническом регулировании», стандартизация в

российской Федерации осуществляется в целях:

- повышения уровня безопасности жизни или здоровья граж-

дан, имущества и объектов;

- исполнения государственных заказов;

- повышения конкурентоспособности и качества продукции;

- рационального использования ресурсов;

- технической и информационной совместимости;

- сопоставимости результатов испытаний и измерений;

- взаимозаменяемости технических средств (машин, их со-

ставных частей, комплектующих изделий и материалов).

Действующая система стандартов в области ИТ имеет отчет-

ливый уклон в сторону разработки и использования автоматизи-

рованных систем, причем главным образом производственного

класса (САПР, СУТП и т.п.). В настоящее время выделяют два

основных направления деятельности по стандартизации в обла-

сти информационных технологий:

- обеспечение технической и информационной совместимости

информационных систем и продуктов, и в первую очередь стан-

дартизация протоколов информационного обмена;

- упорядочение компьютерной методологии в сферах произ-

водства и обращения продукции, и в первую очередь унификация

и определение понятийного аппарата ИТ.

Согласно Общероссийскому классификатору стандартов

(ОКС), насчитывается более 500 формально действующих стан-

дартов, касающихся информационных технологий.

Наиболее важными для разработчиков и пользователей авто-

матизированных систем являются следующие группы стандартов:

- ГОСТ 2 (ЕСКД) - Единая система конструкторской доку-

ментации в части, касающейся правил выполнения схем и черте-

жей с использованием средств вычислительной техники и вводя-

щей в последних изменениях понятия «электронный документ»

и «электронная модель» [80-82];

285

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

— ГОСТ 19 — Единая система программной документации

Используется разработчиками автоматизированных систем в

полном объеме;

— ГОСТ 34 — Стандарты области информационных техно-

логий. Содержит основную массу стандартов ИТ, и в первую

очередь стандарты, относящиеся к взаимодействию открытых

систем и интеграции автоматизированных систем производ-

ственного назначения [86—87];

— ГОСТ 24 — единая система стандартов автоматизированных

систем управления, распространяющихся на АСУ, АСУП, АСУ

ТП и другие организационно-экономические системы;

— комплекс стандартов группы 23501, распространяющихся

на системы автоматизированного проектирования и технологи-

ческой подготовки производства [84, 85].

При этом, фактически, старые стандарты находят избиратель-

ное применение в силу их заметного морального устаревания.

В 1990 годах в рамках 34-й системы стандартов была при-

нята серия ГОСТ, призванных заменить большую часть до-

кументов трех последних групп. Предполагалось, что единый

комплекс стандартов и руководящих документов, относящихся

к 34-й системе, должен распространяться на автоматизирован-

ные системы различного назначения: АСНИ, САПР, ОАСУ,

АСУП, АСУТП, АСУГПС, АСК, АСТПП, включая их интегра-

цию. Однако до сих пор часть стандартов на автоматизирован-

ные системы продолжают действовать в силу того, что соответ-

ствующих им новых стандартов в серии 34 не существует.

Международные стандарты информатизации. В качестве одно-

го из основных принципов стандартизации предусматривается

применение международных стандартов как основы разработки

национального стандарта, за исключением случаев, при которых

такое применение признано невозможным.

Стандарты по информационным технологиям разрабатывает

и предлагает к внедрению целый ряд международных организа-

ций, в том числе:

— Международная организация по стандартизации — ИСО

(International Organization for Standardization - ISO);

— Международная электротехническая комиссия - МЭК

(International Electrotechnical Commission — IEC);

286

5.6. Научные основы и стандарты САПР

- Международный союз электросвязи - МСЭ (International

-Telecommunication Union - ITU).

0 1987 г. ИСО и МЭК объединили свою деятельность по

стандартизации в области информатизации, создав Совместный

технический комитет №1 - СТК1 ИСО/МЭК «Информацион-

ные технологии» (Joint Technical Committee N1 - ISO/IEC JTC1

Information Technology), основной задачей которого является

разработка базовых стандартов информационных технологий

вне зависимости от их конкретных приложений. Членами этого

комитета являются более 50 стран, включая все промышленно

развитые страны, в том числе и Российскую Федерацию.

В структуре СТК1 функционирует свыше 20 подкомитетов

и рабочих групп, охватывающих своей деятельностью практи-

чески весь спектр стандартизации в области информационных

технологий и осуществляющих разработку стандартов по всем

основным направлениям, от таких, как «Наборы символов

и кодирование информации» и «Машинная графика и обработ-

ка изображений» — до «Интерфейсов пользователя» и «Методов

обучения».

Применение международных стандартов в России сдержи-

вается по ряду объективных и субъективных причин. В числе

основных причин можно отметить следующие:

- низкая информированность субъектов автоматизации;

- отсутствие адаптированных переводов стандартов на рус-

ский язык;

- несоответствие правовой и терминологической базы на За-

паде и в странах Содружества Независимых Государств.

Практические выводы и рекомендации по использованию стан-

дартов. Несмотря на условие преимущественной доброволь-

ности, стандарты все-таки должны в ряде случаев исполняться

обязательно (так называемая обязательная сертификация). Это

касается государственных заказов, работ, связанных с эколо-

гически опасными и вредными производствами, требований

Раны труда и т.д. Таким образом, обязательной сертификации

полностью или частично подлежат объекты машиностроения,

Страгивающие вышеперечисленные факторы. А это вся военная

техника, авиа- и автомобилестроение, грузоподъемные машины,

механизмы и многое другое. Для российского машиностроения

287

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

государство всегда было и в видимой перспективе останется од.

ним из основных работодателей.

Отмечается осознанное стремление к использованию стан,

дартов и нормативов по обеспечению качества заказчиками

и покупателями программного обеспечения и АС. Действитель-

но, для заказчиков необходимы критерии, по которым можно

сравнивать различные системы, однозначно формировать ТЗ

осуществлять приемку.

Не могут обойтись без общепринятых условий и правил орга-

низации, осуществляющие внедрение и интеграцию автоматизи-

рованных систем. Это дает им инструмент, на который они могли

бы рассчитывать в непростых ситуациях для обоснования и за-

щиты проекта системы, приемки заказанного продукта от субпо-

дрядчиков, обеспечения полноты и качества сопровождения.

Важную роль в распространении стандартизации играют

развивающиеся в российской экономике тенденции к серти-

фикации предприятий по требованиям системы управления

качеством в рамках международных стандартов серии ISO 9000.

В этом случае предприятие добровольно принимает на себя обя-

зательства следовать определенным регламентам.

Использование стандартов передачи информации совершен-

но необходимо в условиях, когда разрабатывается все больше

сложных комплексных автоматизированных систем, к числу ко-

торых относятся и САПР.

Из действующих на настоящее время российских стандартов

на автоматизированные системы (АС) наиболее популярными

можно считать следующие:

— ГОСТ 34.003-90 (Автоматизированные системы. Термины

и определения);

- ГОСТ 34.601-90 (Стадии создания АС);

- ГОСТ 34.602-89 (ТЗ на создание АС) и методические указа-

ния РД 50-34.698-90 (Требования к содержанию документов);

- РД 50-680-88 (Автоматизированные системы. Основные

положения);

— Р50.1.031-2001 (Терминологический словарь. Часть 1. Ста-

дии жизненного цикла продукции);

— ГОСТ 23501.101-87 (Системы автоматизированного проек-

тирования. Основные положения).

288

5.6. Научные основы и стандарты САПР

ключевым документом, регламентирующим взаимодействия

заказчиков и разработчиков информационных технологий, яв-

ляется ТЗ — техническое задание на создание АС. ТЗ является

основным исходным документом для создания АС и его при-

емки, ТЗ определяет важнейшие точки взаимодействия заказ-

чика и разработчика. При этом ТЗ разрабатывает организация-

разработчик (по ГОСТ 34.602-89), но формально выдает ТЗ

разработчику заказчик (по РД 50-680-88).

В стандартах подробно описано содержание документов, раз-

рабатываемых на каждом этапе. Этими же стандартами устанав-

ливается обязательный состав эксплуатационных документов.

Как утверждают методические рекомендации по стандарти-

зации, создание АС требует, как правило, изменения (совершен-

ствования) организационной структуры объекта автоматизации.

При создании АС следует обращать внимание:

- на интеграцию экономических и информационных процес-

сов, технических, программныхиорганизационно-методических

средств;

- на углубление взаимодействия человека и вычислительной

техники на основе диалоговых методов и средств;

- на создание гибких систем управления, способных адапти-

роваться к изменяющимся условиям производства.

На объекте, на котором функционируют АС различных видов,

следует осуществлять постепенное объединение их на основе

единого банка данных. Автоматизированные системы, функци-

онирующие на одном объекте, должны обладать способностью

к интеграции и необходимой совместимостью, позволяющей

осуществлять обмен информацией между ними.

Создание и эффективное функционирование автоматизиро-

ванных систем в организациях, на предприятиях и других объ-

ектах автоматизации требует специальной подготовки пользова-

телей и обслуживающего персонала системы.

В заключение можно еще раз отметить, что действующие рос-

сийские и международные стандарты, по сути, перестали быть си-

стемой законов, а являются методической поддержкой для заказчи-

Ков

, разработчиков и пользователей автоматизированных систем.

При этом польза применения стандартов может многократно

Возрасти в случае совместного использования понятных и после-

289

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

5.6.2. Классификация автоматизированных

систем проектирования по стандарту

Общепринятая международная классификация промышлен-

ных автоматизированных систем чрезвычайно проста и преду-

сматривает деление САПР на три основных класса, которые от-

ражают в основном уровень развития и широту охвата области

автоматизации. Многие специалисты

по

САПР отмечают узость

и несовершенство такого подхода.

Для использования в задачах сравнительной оценки, обосно-

вания, выбора и комплексирования автоматизированной систе-

мы для конкретного предприятия целесообразно рассмотреть

более подробную классификационную схему, предлагаемую

отечественными стандартами по САПР.

В соответствии со стандартом ГОСТ 23501.108-85 «Системы

автоматизированного проектирования. Классификация и обо-

значения» системы автоматизированного проектирования реко-

мендуется классифицировать по следующим признакам:

— тип объекта проектирования;

— разновидность объекта проектирования;

— сложность объекта проектирования;

— уровень автоматизации проектирования;

- комплексность автоматизации проектирования;

- характер выпускаемых проектных документов;

- количество выпускаемых документов;

- число уровней в структуре технического обеспечения.

Можно видеть, что это объектно-ориентированная класси-

фикация, в которой признаками системы предлагается считать

особенности объектов проектирования, качественные и количе-

ственные параметры системы.

290

5.6. Научные основы и стандарты САПР

По типу объекта проектирования все САПР должны иметь

опрделенный классификационный номер, например, САПР

объектов машиностроения и приборостроения — №3. Но на

практике классификация по номерам не используется, а употре-

бляются следующие обозначения:

- строительство и архитектура - AEC-CAD (от Architecture

Engineering and Construction);

- электрика и электроника - E-CAD (от Electronic);

- машиностроение — M-CAD (от Mechanical).

В дальнейшем мы будем обсуждать только САПР объектов ма-

шиностроения. Для разновидностей объектов проектирования

стандарт не устанавливает специальных обозначений, поэтому

на практике используют устоявшиеся наименования объектно-

ориентированных подсистем: проектирование штампов и пресс-

форм, САПР фрез и т.п.

Для разделения САПР ТП предлагается использовать вари-

анты результатов их деятельности: маршрутная технология, опе-

рационная технология, маршрутно-операционная технология,

управляющая программа для станка с ЧПУ [27].

Сложность объекта проектирования имеет количественную

оценку:

- САПР простых объектов с числом составных частей до 10

;

- САПР объектов средней сложности с числом составных ча-

стей 10

-10

;

- САПР сложных объектов с числом составных частей 10

-10

;

- САПР очень сложных объектов с числом составных частей

;

- САПР объектов очень высокой сложности с числом состав-

ных частей свыше 10

При оценке сложности конструкторской подсистемы изде-

лий машиностроения можно считать количество деталей в сбор-

ке- Для САПР ТП за составную часть ТП принимают его основ-

ной элемент - технологическую операцию или элементарный

переход, в зависимости от глубины проработки процесса. Для

документо-ориентированных подсистем сложность можно оце-

нивать в соответствии с номенклатурой выпускаемой техниче-

ской документации.

291

довательных российских стандартов, в комбинации с более ак-

туальными и гибкими международными нормативными актами

а также общепринятыми в компьютерном мире англоязычными

терминами. Кстати, в современных российских стандартах уже

в обязательном порядке приводятся англоязычные аналоги, со-

ответствующие отечественным нормам языка.

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

Уровень автоматизации проектирования количественно можно

оценить по числу автоматизированных проектных процедур из

общего числа работ, выполняемых при проектировании объекта-

- низкоавтоматизированная система - компьютерная под-

держка до 25% проектных процедур;

- среднеавтоматизированная система - 25-50%;

- высокоавтоматизированная система - свыше 50%.

Практически достаточно сложно точно выделить все этапы

стадии и операции реальных проектных работ, выполняемых

проектировщиком, работающим в составе интерактивной систе-

мы. В этом случае прибегают к экспертной оценке. Причем, что-

бы считать систему высокоавтоматизированной, необходимо,

чтобы в ней применялись методы оптимального проектирова-

ния. В противном случае систему относят к группе среднеавто-

матизированных.

В [27] предлагается оценивать уровень по соотношению объ-

ема или трудоемкости автоматизированных и неавтоматизиро-

ванных работ.

Характер выпускаемых проектных документов определяет

форму представления проектной документации. В соответствии

с новым ГОСТ 2006 г. [80-82], предлагается определять форму

технической документации по статусу подлинников (бумажный,

электронный в локальных файлах, в базах данных электронного

архива), регламентированных в организационном обеспечении

САПР.

Используемые в ГОСТ 1985 г. рекомендации учитывать тип

носителей информации (бумажный, магнитный и т.п.) следует

считать утратившим свое значение [27].

По количеству выпускаемых проектных документов различают

системы:

- малой производительности (до 10

проектных документов

в год в пересчете на формат А4);

- средней производительности (10

— 10

);

- высокой производительности (свыше 10

По числу уровней в структуре технического обеспечения выде-

ляют системы: одноуровневые, двухуровневые и трехуровневые.

С учетом развития вычислительной техники предлагается

также модернизировать термины и определения ГОСТ-85. В

292

5.6. Научные основы и стандарты САПР

ом случае одноуровневой системой можно считать локальное

томатизированное рабочее место на базе персонального ком-

пьютера

или рабочей станции со штатным набором периферий-

ных устройств.

Под двухуровневой системой следует подразумевать систему

коллективного пользования, функционирующую в локальной

компьютерной сети, с выделенным сервером и клиент-серверной

архитектурой ПО.

Трехуровневая система подразумевает комплексное объеди-

нение разнородных групп автоматизированных рабочих мест

и подсистем на основе единого информационного пространства

(в терминах 1985 г.: «на основе центрального компьютера боль-

шой мощности и группы АРМ, объединенных в вычислитель-

ную сеть»).

Наряду с изложенными стандартными классификационными

признаками используют и другие критерии, принятые в различ-

ных приложениях информационных технологий.

По режиму обработки информации (ГОСТ 15971-90 «Системы

обработки информации. Термины и определения») различают

следующие автоматизированные системы:

- пакетные системы, в которых проектные процедуры выпол-

няются автоматически после ввода массива исходных данных без

связи с лицами, поставившими задание на выполнение;

- диалоговые, в которых человек и система обмениваются дан-

ными в темпе, соизмеримом со скоростью обработки информа-

ции человеком. То есть диалог может не предусматривать непо-

средственной ответной реакции системы (например, диалоговая

подготовка данных для последующей пакетной обработки);

- интерактивные системы, работающие под непосредствен-

ным управлением человека, вызывающего ответную реакцию

процесса;

- системы реального времени, в которых обработка информа-

ции и получение результатов происходят в темпе, соизмеримом

со скоростью протекания проектируемых процессов.

Не только конструкторские системы, но и практически все со-

временные САПР ТП являются интерактивными и диалоговыми

[27]. В пакетном режиме работают только расчетные программы

с многочасовым циклом вычислений в САМ/САЕ-подсистемах.

293

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

5.7. Основные термины и определения

компьютерных технологий

и автоматизированных систем

ДЛЯ компьютерных наук (computer science) и технического

образования принципиально важной является методологическая

основа, образуемая стандартами, задающими и разъясняющими

термины и определения соответствующих предметных областей

знаний и наук. Однозначная и единообразная трактовка терми-

нов необходима ученым, специалистам и пользователям авто-

матизированных систем для изучения, разработки, комплекси-

рования и эффективной эксплуатации АС и их компонент. Для

правильного понимания роли, места и содержания компьютер-

ных технологий, используемых при создании и применении си-

стем промышленной автоматизации, одними из самых важных

можно считать следующие определения [80-93].

Автоматизированная система - AC (automated system - AS)

представляет собой организационно-техническую систему, обеспе-

чивающую выработку решений на основе автоматизации информа-

ционных процессов в различных сферах деятельности (управление,

проектирование, производство и т.д.) или их сочетаниях.

В зависимости от вида деятельности выделяют следующие

виды АС: автоматизированные системы управления (АСУ), си-

стемы автоматизированного проектирования (САПР), автома-

тизированные системы научных исследований (АСНИ) и др.

При этом в зависимости от вида управляемого объекта (процес-

са) АСУ делят на АСУ технологическими процессами (АСУТП),

АСУ предприятиями (АСУП) и т.д.

АС состоит из персонала и комплекса средств автоматизации

его деятельности, реализующих информационную технологию

выполнения установленных функций. При этом понятие «ком-

плекс средств автоматизации» подразумевает все компоненты

АС, за исключением людей.

Пользователь автоматизированной системы (AS user) - лицо,

участвующее в функционировании АС или использующее ре-

зультаты ее функционирования.

294

5 7. Основные термины и определения компьютерных технологии

Автоматизированное рабочее место (АРМ) - программно-

техический комплекс АС, предназначенный для автоматизации

деятельности определенного вида.

Интегрированная автоматизированная система (integrated

AS) - совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в ко-

торой функционирование одной из них зависит от результатов

функционирования другой (других) так, что эту совокупность

можно рассматривать как единую АС. То есть промышленная

интеграция всегда связывается с определенной взаимозависимо-

стью и последовательностью решаемых инженерных задач.

Комплекс средств автоматизации КСА (AS automation means

complex) автоматизированной системы представляет собой сово-

купность взаимосогласованныхпрограммно-технических(ПТК),

программно-методических комплексов (ПМК) и компонент про-

граммного, технического и информационного обеспечения, из-

готовляемых и поставляемых с необходимой эксплуатационной

документацией как продукция производственно-технического

назначения.

Программно-методический комплекс системы автоматизиро-

ванного проектирования — ПМК САПР (CAD software- methodical

complex) - взаимосвязанная совокупность компонентов про-

граммного, информационного и методического обеспечения си-

стемы автоматизированного проектирования, включая, при не-

обходимости, компоненты математического и лингвистического

обеспечения, необходимая для получения законченного проект-

ного решения по объекту проектирования или выполнения уни-

фицированной процедуры.

Технологический объект управления (technological control

object) - объект управления, включающий технологическое обо-

рудование и реализуемый в нем технологический процесс.

Автоматизированный производственный комплекс - автома-

тизированный комплекс, согласованно осуществляющий авто-

матизированную подготовку производства, само производство

и Управление им.

Автоматизированное проектирование - процесс, осуществляе-

мый при совместном участии человека и средств автоматизации.

Автоматическое проектирование - процесс, осуществляемый

без участия человека.

295

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

Научно-технический уровень автоматизированной системы -

показатель или совокупность показателей, характеризующая

степень соответствия технических и экономических характери-

стик АС современным достижениям науки и техники.

Информационное средство - комплекс упорядоченной относи-

тельно постоянной информации на носителе данных, описываю-

щей параметры и характеристики заданной области применения

и соответствующей документации, предназначенный для постав-

ки пользователю. При этом документация информационного

средства может поставляться на электронном носителе данных.

Информационная технология - приемы, способы и методы

применения средств вычислительной техники при выполнении

функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования

данных.

Информационная модель - модель объекта, представленная

в виде информации, описывающей существенные для данного

рассмотрения параметры и переменные величины объекта.

Информационная модель изделия - совокупность данных

и отношений между ними, описывающая различные свойства

реального изделия, интересующие разработчика модели и по-

тенциального или реального пользователя.

Электронный макет - электронная модель изделия, описыва-

ющая его внешнюю форму и размеры, позволяющая полностью

или частично оценить его взаимодействие с элементами произ-

водственного и/или эксплуатационного окружения, служащая

для принятия решений при разработке изделия и в процессе его

изготовления и использования.

Виды обеспечений автоматизированной системы. В процессе

проектирования АС (ее частей) разрабатывают, в общем слу-

чае, следующие виды обеспечений: техническое (hardware);

программное (software); информационное (information support);

организационно-методическое (organizational and methodical

support); правовое, математическое (mathematical support);

лингвистическое (linguistic support); эргономическое (antropo-

technical support).

На практике правовое обеспечение, как правило, объединяют

с организационным обеспечением, а вопросы эргономики рас-

сматривают в комплексе с техническими средствами.

296

5.8. Структура, состав и компоненты САПР

Если проанализировать приведенные стандартные обозна-

чения, то можно заключить, что под интеграцией АС пони-

ается последовательная связь (во времени) подсистем, авто-

матизирующих работы на этапах жизненного цикла изделия.

Понятие комплексности связывается с объединением компо-

нент АС, необходимых единовременно для решения одной или

нескольких инженерных задач, то есть подразумевает связь

в пространстве.

5.8. Структура, состав и компоненты САПР

Анализ научных основ и направлений развития стандартиза-

ции в области компьютерных технологий и систем показывает

выраженную тенденцию к выделению общих (инвариантных)

принципов, методов и подходов создания автоматизированных

систем различного назначения. Формализация и абстрагирова-

ние от специфики предметной области характерно практически

для всех наук, особенно естественнонаучного направления. Это

позволяет усилить концентрацию и прогностические возмож-

ности научного знания. Однако для практической реализации

выявленных наукой принципов и закономерностей необходим

механизм конкретизации и развертывания абстрактных поня-

тий в совокупность предметно-ориентированных рекомендаций

и описаний, достаточных для решения задач исполнительного

уровня.

Как и в случае проектирования изделий машиностроения,

при создании новых информационных технологий и автомати-

зированных систем осуществляется многоуровневое итераци-

онное расширение и уточнение описаний (проектов) от общей

концепции системы вплоть до рабочего проекта, представленно-

го в виде комплекта технической документации.

В качестве примера рассмотрим концептуальный уровень

Расширения стандартных определений и научных принципов

системного подхода (принципов системотехники) к описанию

машиностроительных систем автоматизированного проектиро-

вания.

297

Раздел 5. Компьютерные технологии и моделирование в САПР

5.8.1. Опрелеление САПР

Под системой автоматизированного проектирования на бы-

товом уровне часто понимают программу для проектирования

машиностроительных изделий и процессов и оформления соот-

ветствующей технической документации. Однако такое опреде-

ление является неполным и, главное, совершенно исключает из

системы человека, выступающего в качестве основного элемента -

субъекта процесса автоматизированного проектирования.

В процессах технической подготовки производства всегда

присутствует значительный ряд задач, решение которых возмож-

но только на основе использования творческих способностей

человека, его опыта и интуиции [26]. Поэтому при разработке

промышленных автоматизированных систем большое внимание

уделяется проблеме разделения функций и организации эффек-

тивного взаимодействия между человеком и компьютером с уче-

том их качеств и возможностей.

По своей сути САПР — это человеко-машинная система, ини-

циируемая и управляемая пользователем. Вернее, целым коллек-

тивом пользователей, составляющих неотъемлемую организаци-

онную часть системы.

Согласно принципам системного подхода, предлагается рас-

сматривать САПР в процессе ее функционирования в единстве

и взаимовлиянии всех составляющих систему компонент.

Достаточно точное и полное системное определение САПР

содержит действующий ГОСТ на САПР [84].

САПР - это организационно-техническая система, входя-

щая в структуру проектной организации и осуществляющая

проектирование при помощи комплекса средств автоматиза-

ции проектирования (КСАП).

Или «система, состоящая из персонала и комплекса средств

автоматизации его деятельности, реализующая информаци-

онную технологию выполнения установленных функций» (по

ГОСТ 34.003-90).

Иначе говоря, САПР - это совокупность коллектива проек-

тировщиков (персонала) и набора (комплекса) компьютерных

298

5.8. Структура, состав и компоненты САПР

едств и технологий, объединенных в рамках единой органи-

ационной структуры для решения задач разработки и сопрово-

ждения изделий машиностроения.

5.8.2. Структура САПР

Принятое нами определение указывает на то, что автомати-

зированную систему следует рассматривать, в первую очередь,

с организационной точки зрения, учитывая персонал, принима-

ющий решения и выполняющий другие управляющие действия,

поддержанный программными и техническими и иными сред-

ствами (рис. 5.8.1).

Понятие «персонал» отличается от простой совокупности

людей или абстрактных пользователей АС тем, что это тщатель-

но подобранный и подготовленный коллектив специалистов,

организационно структурированных и выполняющих согласо-

ванную деятельность в соответствии со своими должностными

обязанностями.

Из состава коллектива АС можно выделить, прежде все-

го, целевой (эксплуатационный) персонал, в который входят

инженерно-технические работники, выполняющие основные

проектные операции и процедуры.

К пользователям автоматизированной системы (users) можно

отнести не только специалистов, непосредственно участвующих

в моделировании изделий и разработке технической докумен-

тации, но и других сотрудников предприятия, использующих

электронные модели и документы и участвующих в операциях их

прохождения и преобразования содержательной информации.

Например, работники отдела маркетинга участвуют в разработ-

ке и согласовании технического задания на изделие, производ-

ственники используют документацию, модели, программы для

станков и формируют сведения о результатах прохождения про-

изводственных процессов, служба управления качеством анали-

зирует данные о продукции и формирует результаты контроля

измерений и т.д.

Пользователями автоматизированных систем предприятия

являются и руководители всех звеньев, получающие сводные

отчеты и аналитическую информацию о процессах жизненного

299

Раздел 5, Компьютерные технологии и моделирование в САПР

цикла изделия и оказывающие на основе полученных данных

своевременные оперативные воздействия на соответствующе

их компетенции автоматизированные процессы.

К управляющему персоналу относятся руководители (менедж

ры), непосредственно управляющие внедрением, функционир

]

300

5.8. Структура, состав и компоненты САПР

нием и развитием автоматизированной системы. За рубежом

таких специалистов называют IT-менеджерами. На российских

Предприятиях существуют должности руководителей отделов ав-

томатизации и информационных технологий, а также профессии

системного администратора и администратора баз данных, кото-

рые регламентируют работу технических и программных средств,

администрируют права пользователей и управляют электронным

документооборотом и трафиком компьютерных сетей.

Обеспечивающий персонал занимается так называемым ин-

формационным обслуживанием АС и предназначен для обеспе-

чения бесперебойного функционирования, ремонта, проведения

плановых и регламентных работ всех составляющих комплекса

средств обеспечения. К этой важной категории персонала, без по-

вседневной деятельности которого невозможно поддержание АС

в рабочем состоянии, относятся инженеры-электроники, систем-

ные программисты, техники, операторы, лаборанты и другие спе-

циалисты, напрямую не связанные с проектной деятельностью.

5.8.3. Комплекс срелств автоматизации проектирования

Комплекс средств автоматизации проектирования (КСАП) или

комплекс средств обеспечения автоматизированной системы — это

совокупность взаимосогласованных компонентов и комплексов

программного, технического и информационного обеспечения,

разрабатываемая, изготовляемая и поставляемая как продукция

производственно-технического назначения (см. рис. 5.8.1).

В общем случае комплекс средств автоматизации любой авто-

матизированной системы состоит из программно-технических

(ПТК), программно-методических (ПМК) комплексов и отдель-

ных компонентов следующих основных обеспечений:

— математического;

— программного;

— информационного;

— методического;

— лингвистического;

— организационного;

— технического.

301