Пильов В.О., Шеховцов А.Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників. Том 4. Основи САПР ДВЗ

Подождите немного. Документ загружается.

исунок 1.19 – Приклади виконання годографів навантажень

шатунного підшипника (а) та корінної шийки колінчастого вала (б)

Підсистеми обслуговування

використовують для підтримки ефек-

тивної роботи систем проектування.

Прикладами підсистем обслугову-

вання є системи графічного відображення інформації, інформаційного по-

шуку, розробки текстової документації тощо.

Повернемось до розгляду підсистеми аналізу динамічного наванта-

ження ДВЗ. Практично кожна її процедура згідно з вимогами принципу

оптимальності зв’язків проектувальника з ЕОМ повинна мати засоби гра-

фічного відображення інформації. З урахуванням цього та відповідно

до

принципу типізації залучимо до кожної з процедур проектування єдину ін-

варіантну графічну підсистему обслуговування (на рис.1.18, 1.19 усі графі-

ки виконано за допомогою майстра діаграм системи Excel). Зрозуміло, що

такий підхід суттєво скорочує час розробки об’єктно-орієнтованих проце-

дур, зменшує їх вартість та надає однакові (типові) засоби керування гра-

фічним відображенням інформації. Остання обставина підвищує ефектив-

ність роботи користувача САПР.

Таким чином

, підсистеми обслуговування, аналогічно до об’єктно-

незалежних підсистем проектування, також повинні бути типовими.

З урахуванням розглянутого вище можна подати загальну структу-

ру функціональної підсистеми САПР. Вона зображена на рис.1.20 та сві-

дчить, що високої ефективності САПР з урахуванням системного підходу

до проектування ДВЗ можна досягти лише шляхом використання доскона-

лих

спеціалізованих математичних моделей об’єктно-орієнтованих підсис-

тем та широким залученням у практику виконання проектних робіт типо-

вих АС як об’єктно-незалежних підсистем проектування та підсистем об-

слуговування САПР. Таким чином, принцип типізації виконується.

Підсистеми

обслуговування

(типові)

Підсистеми

проектування

Об’єктно-незалежні

підсистеми

(типові)

Об’єктно-орієнтовані

підсистеми

(спеціалізовані)

исунок 1.20 – Загальна структура

функціональної підсистеми САПР

Функціональна

підсистема САПР

1.7. Комплекс видів забезпечення автоматизації проектування

У поданих вище підрозділах були з’ясовані загальні структурно-

ієрархічні зв’язки між підсистемами САПР, розглянуто класифікацію цих

підсистем за їх функціональним призначенням. Водночас системний підхід

до проектування СТС передбачає розгляд внутрішньої структури кожної з

автоматизованих підсистем, внутрішніх і зовнішніх їх функціональних

зв’язків.

Елементарна одиниця довільної підсистеми АП, що дозволяє

розкрити внутрішній склад цієї підсистеми та внутрішні

і зовнішні її зв’язки зветься компонентом САПР

Прикладами компонентів САПР є програма, певна сукупність даних,

ЕОМ, певний зовнішній пристрій ЕОМ тощо. Зрозуміло, що різні компо-

ненти виконують різні функції в підсистемі. Це означає, що підсистема

завжди складається з компонентів різної природи, які об’єднані загальною

для наданої підсистеми цільовою функцією та виконують самостійні фун-

кції в підсистемі.

Можна

виконати типізацію компонентів САПР за їх функціональним

призначенням, тоді отримаємо сукупність програм, сукупність інформа-

ційних даних, сукупність технічних засобів САПР тощо.

Типові за функціональним призначенням сукупності

компонентів САПР утворюють види забезпечення САПР

Таким чином, певний компонент АС

завжди є елементом певного виду забезпе-

чення САПР. Ієрархією рівнів складових

одиниць САПР подано на рис.1.21.

Компонент САПР

Вид забезпечення

САПР

Підсистема

САПР

Існують наступні види забезпечення

САПР: методичне, програмне, лінгвістичне,

інформаційне, технічне, математичне та ор-

ганізаційне.

Методичне забезпечення (МЗ) – це

сукупність документів, які встановлюють

склад, правила добору та експлуатації засобів АП. МЗ повинно підтриму-

вати процес автоматизованого проектування в цілому. З цього приводу МЗ

покладено в основу розуміння взаємного зв’язку всіх

інших компонентів

САПР.

исунок 1.21 – Ієрархія рівнів

складових одиниць САПР

Програмне забезпечення утворено сукупністю програм, що реалізу-

ють функції проектування і обслуговування в САПР. До ПЗ повинні бути

залучені документи з текстами програм, програми на машинних носіях,

експлуатаційні документи до цих програм.

Програмне забезпечення розробляють з урахуванням особливостей

усіх інших видів забезпечення САПР. Тому розробка ПЗ є однією з най-

більш трудомістких задач при створенні і модернізації системи.

Лінгвістичне забезпечення (ЛЗ) – це сукупність мов проектування,

програмування та термінологія, за якою здійснюється взаємодія користу-

вача САПР з ЕОМ. Саме ЛЗ реалізує такі принципи будови САПР як інфо-

рмаційну узгодженість, оптимальність зв’язків проектувальника з ЕОМ,

оптимальність зв’язків між САПР і зовнішнім середовищем. Іншими сло-

вами, ЛЗ узгоджує роботу усіх компонентів програмного забезпечення,

відтворює способи діалогу проектувальника з системою, підтримує

мож-

ливість інформаційного зв’язку САПР з іншими АС життєвого циклу конс-

трукції. Наявність досконалого ЛЗ є обов’язковою рисою усіх сучасних

САПР.

Інформаційне забезпечення (ІЗ) утворює сукупність відомостей, що

є необхідними в процесі АП. Розробка ІЗ обумовлена розв’язанням таких

задач проектування, що потребують організації збереження даних, їх по-

шуку, захисту від несанкціонованого редагування, зручного доступу до

них. До засобів опису і зберігання інформації відносять архіви, бібліотеки,

банки та бази даних (БД). ІЗ завжди залучає до свого складу спеціальні

програмні системи, що здійснюють формування зв’язків між даними як на

логічному рівні (опис даних), так і на фізичному рівні (збереження

даних

на машинних носіях). Такі системи мають назву систем керування базами

даних (СКБД). БД та СКБД є основними компонентами ІЗ САПР.

Технічне забезпечення – це сукупність пристроїв обчислювальної та

організаційної техніки, засобів передачі даних, вимірювальних та інших

приладів, що призначені для автоматизованого проектування ЦС. Саме

технічне забезпечення реалізує фізичну інтеграцію всіх компонентів АС,

забезпечує їх функціонування.

Математичне забезпечення містить у своєму складі математичні

методи, моделі й алгоритми, на основі яких здійснюється процес

проекту-

вання СТС. Ступінь обґрунтованості вибраних проектних рішень у САПР

визначається рівнем точності описів процесів функціонування ЦС та до-

сконалістю методів оптимізації конструкцій, тобто в першу чергу залежить

від прийнятого математичного апарату. В свою чергу, математичні моделі

й методи, що прийняті до використання, визначають час відгуку системи

на запит користувача. Цей час суттєво збільшується при впровадженні

уточнених моделей (і відповідного ПЗ) навіть для найсучаснішої обчислю-

вальної техніки. Розумний компроміс між

точністю і часом розрахунків тут

досягається шляхом використання моделей різних рівнів складності на різ-

них етапах проходження проекту. Таким чином, розробка математичного

забезпечення є одним з найвідповідальніших етапів створення й модерні-

зації САПР. Цим визначається якість і ефективність використання інтегро-

ваної системи в цілому.

Організаційне забезпечення – це встановлений набір

положень, ін-

струкцій, наказів, штатних розкладів та інших документів, що регламен-

тують організаційну структуру підрозділів та їх зв’язок з комплексом засо-

бів автоматизованого проектування. Таким чином, організаційне забезпе-

чення підтримує і регулює функціонування САПР та її підсистем в органі-

зації.

В цілому з перегляду засобів забезпечення САПР можна зробити ви-

сновок, що структурна єдність довільної підсистеми досягається за раху-

нок сукупності зв’язків між методичними, програмними, лінгвістичними,

інформаційними, технічними, математичними та організаційними компо-

нентами цієї підсистеми, а єдність системи – за рахунок таких зв’язків між

підсистемами. Тому для ефективного використання САПР

слід володіти

сукупністю знань щодо детального складу, призначення та функціональ-

них можливостей комплексу видів забезпечення САПР.

Контрольні запитання і завдання

1. Назвіть основні етапи життєвого циклу конструкції.

2. Дайте поняття складної технічної системи. Наведіть свої власні

приклади ознак ДВЗ як складної технічної системи.

3. Що розуміють під поняттям “автоматизація проектування” ?

4. Дайте

означення САПР ДВЗ.

5. Перелічте цілі та задачі використання САПР ДВЗ.

6. Для довільного принципу будови САПР поясніть його смисл; до-

ведіть зменшення ефективності використання системи в разі ігнорування

цим принципом.

7. Наведіть приклади зовнішнього і внутрішнього функціональних

описів ДВЗ, початкового та остаточного конструкторсько-технологічних

описів двигуна як об’єкта проектування.

8. Наведіть приклади проектних дій, операцій та процедур в САПР

ДВЗ.

9. Дайте пояснення понять проектного рішення, результату проек-

тування і проекту.

10. Поясніть різницю між поняттями технологічної підготовки виро-

бництва

дослідних зразків двигунів та технологічної підготовки промисло-

вого виробництва ДВЗ.

11. Чим відрізняються одноетапна, багатоетапна та інтегрована

САПР?

12. Поясніть призначення функціональних підсистем інтегрованої

САПР ДВЗ.

13. Вкажіть місце кожної функціональної підсистеми САПР ДВЗ на

рис.1.15.

14. Поясніть особливості термінів “проектування” і “конструюван-

ня”, що використовуються в САПР.

15. Поясніть необхідність використання в

САПР ДВЗ підсистем про-

ектування і обслуговування.

16. Наведіть власні приклади можливих об’єктно-орієнтованих та

об’єктно-незалежних підсистем проектування САПР ДВЗ.

17. В чому полягає ефект від використання в САПР ДВЗ типових

об’єктно-незалежних підсистем проектування та типових підсистем обслу-

говування?

18. Наведіть приклади компонентів САПР ДВЗ.

19. Перелічіть

та поясніть призначення видів забезпечення автомати-

зації проектування двигунів внутрішнього згоряння.

20. Розподіліть між видами забезпечення САПР такі компоненти ав-

томатизованої системи: програма; дані щодо властивостей конструктивних

матеріалів, палив, мастил; монітор, клавіатура; метод розв’язання задачі;

мова обміну інформацією між проектувальником і ЕОМ.

Глава 2. МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ САПР ДВЗ

2.1. Загальні положення методичного забезпечення

інтегрованої САПР ДВЗ

Важливою ознакою використання САПР є комплексність проекту-

вання, що обумовлює наявність одноетапних, багатоетапних та інтегрова-

них систем. Їх системна єдність досягається шляхом використання МЗ, яке

передбачає опис технології проходження проекту в інтегрованій системі.

Ця технологія спрямована

на вирішення задач САПР і відбиває всі етапи

проектних робіт, порядок, способи і засоби їх виконання.

Визначити загальний напрям автоматизованого проектування ДВЗ

можна за складом функціональних підсистем інтегрованої САПР. На цій

основі та з урахуванням специфічних особливостей функціонального,

конструкторського і технологічного описів двигуна можна встановити пе-

релік об’єктно-залежних, об

’єктно-незалежних підсистем проектування та

підсистем обслуговування САПР. Сукупність цих систем складає основу

моделюючого комплексу САПР ДВЗ – модель оптимального проектуван-

ня. Приклад структури моделюючого комплексу САПР ДВЗ подано на

рис.2.1.

З розвитком науки про ДВЗ та суміжних галузей знань виникають

можливості в залученні до САПР нових моделей внутрішнього функціона-

льного

опису ЦС та нових моделей обслуговування процесу проектування.

Це означає, що склад об’єктно-залежного, об’єктно-незалежного модулів

та модуля обслуговування змінюється і доповнюється в процесі розвитку

САПР. Тим самим методичне забезпечення відтворює модель оптималь-

ного проектування ДВЗ як склад підсистем, що розвивається.

МОДЕЛЮЮЧИЙ КОМПЛЕКС САПР ДВЗ

Функціональні підсистеми

АСКПП АСП АСК АСТПВ АСКТП АСКВД

Модель оптимального проектування

Об’єктно-залежний модуль Модуль обслуговування

• Вибору основних параметрів

• Структурного синтезу

• Розрахунку органів

газорозподілу

• Розрахунку паливопостачання

• Розрахунку робочого процесу

• ..................................................

Об’єктно-незалежний модуль

• Розрахунків температурного і

напружено-деформованого

стану деталей

• Газодинамічних розрахунків

• Розрахунків міцності

• Оптимізації

• Технологічного проектування

• ………………………………..

• Управління проектуванням

• Управління інформацією

про ЦС

• Управління документами

• Інформаційно-пошукових

процедур

• Введення, обробки,

виведення текстової

інформації

• Введення, обробки,

виведення графічної

інформації

• Статистики

• Тестування

• ............................................

Види забезпечення

Програмне

Лінгвісти-

чне

Інформа-

ційне

Технічне

Матема-

тичне

Організа-

ційне

Методичне забезпечення САПР

Підсистеми САПР

Компоненти видів забезпечення

Рисунок 2.1 – Структура моделюючого комплексу САПР ДВЗ

Для кожної з підсистем САПР методичне забезпечення визначає

склад компонентів кожного виду забезпечення. Ці компоненти разом зі

зв’язками між собою утворюють внутрішню структуру підсистеми. Водно-

час наявність зовнішніх зв’язків забезпечує з’єднання підсистем. Приклад

внутрішніх і зовнішніх зв’язків між програмами та файлами даних (або

між програмними і інформаційними

компонентами) для двох підсистем –

розрахунку параметрів водяного насоса (ВН) і графічної – подано на

рис.2.2.

Зрозуміло, що блокам розглянутої схеми рис.2.2 будуть відповідати

певні компоненти технічного забезпечення САПР. При цьому ряд з них

мають багаторазове використання, тобто один типовий компонент може

використовуватись в різних підсистемах. Так, блоку 5 (див. рис.2.2) може

відповідати

монітор і принтер, блоку 11 – той самий монітор, що і блоку 5,

а блоку 13 – той самий принтер.

МЗ також встановлює зв’язки для кожної з підсистем проектування з

потрібним набором підсистем обслуговування та базами даних. Загальний

вигляд можливих зовнішніх зв’язків системи подано на рис.2.3.

Повертаючись до рис.2.2 в порівнянні з рис.2.3 бачимо

, що зовніш-

німи є зв’язки між блоками 6 і 7, 16 і 2, 16 і 4 підсистем, які розглядають-

ся. Тут ясно, що зовнішні зв’язки між підсистемами визначаються

зв’язками між компонентами, які належать різним підсистемам. При цьому

важливо, що одна підсистема обслуговування згідно з принципом типізації

може мати зв’язки з різними підсистемами

проектування. Останнє на

рис.2.2. відповідає пунктирним лініям інформаційних потоків між різними

складовими розрахункового блока САПР ДВЗ та блоком 7 графічної підси-

стеми.

Таким чином, методичне забезпечення відтворює внутрішню стру-

ктуру підсистем САПР та для кожної з підсистем проектування визначає

зовнішні зв’язки з підсистемами обслуговування та базами даних.

З метою відтворення зовнішніх

зв’язків між різними підсистемами

проектування ДВЗ до МЗ залучають структурну схему розрахункового

блоку САПР. Приклад такої схеми подано на рис.2.4. Вказана схема перед-

бачає вертикальний та горизонтальний поділи на рівні та напрямки за зміс-

том задач проектування.

Рисунок 2.2 – Схема взаємодії розрахункового

блоку САПР з графічною підсистемою

Блок розрахунку параметрів

колеса водяного насоса