1.2. Этапы решения проектных задач на компьютере

Решение задач на компьютере— это взаимосвязанная совокупность определенных этапов, позволяющая эффективно решать проектные задачи. Этот процесс должен обладать определенной цельностью и единообразием подхода, в противном случае неизбежны ошибки.

Синтез оптимального проектного решения предполагает наличие триады модель — алгоритм — программа. Все составляющие этой триады находятся в постоянном совершенствовании.

Рассмотрим кратко основные этапы решения проектных задач на компьютере.

Постановка задачи и выбор критерия оптимизации. Для постановки задачи необходимо определить совокупность:

- входных данных, описывающих условия, среду и типичные ситуации, в которых должно работать проектируемое изделие;

- входных данных, достаточных для описания всех возможных схем функционирования изделия;

- границ и режимов работы проектируемого изделия;

- ограничений, допущений, при которых будет проводиться процесс проектирования;

- выходных данных, параметров, которые необходимо получить в результате моделирования проектируемого изделия;

- других характеристик, включая показатели эффективности работы проектируемого изделия. На этом этапе формируются критерии оптимизации. При этом возможны два принципиально различных подхода к оптимизации объекта (процесса, системы): оптимизация по одному критерию и многокритериальная оптимизация.

1.3. Этапы становления автоматизированных систем проектирования

Возникновение и формирование концепции АС проектирования происходило постепенно. Вначале были автоматизированы чертеж­ные работы, очень трудоемкая часть процесса проектирования. В результате улучшились условия труда проектировщика, увеличи­лось время на творческую работу, однако полной автоматизации, улучшающей процесс проектирования, не получилось. Одновременно в практику инженерных расчетов широко внедрялись компьютеры. С применением компьютеров существенно усовершенствовались процедуры проектных расчетов, свелись к минимуму возможные ошибки, повысилась общая культура проектирования, появились специализированные методы расчета, ориентированные главным об­разом на компьютеры (имитационное моделирование, метод конеч­ных элементов и др.).

На следующем этапе созданы автоматизированные рабочие места (АРМ), т. е. у проектировщика появился новый инструмент, позво­ляющий выполнять оперативно те или иные расчеты, вести графи­ческое представление исходной информации и результатов проекти­рования. Однако АРМ — это лишь часть системы автоматизирован­ного проектирования.

Далее появились системы проектирования, включающие в себя системы расчета и инженерного анализа — системы CAE (Computer Aided Engineering).

В настоящее время выделяют системы функционального, конструкторского и технологического проектирования. Первые из них называют системами расчетов и инженерного анализа или системами CAE. Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design). Проектирование техноло­гических процессов составляет часть технологической подготовки производства и выполняется в системах CAPP (Computer Aided Process Planning).

Современные системы CAD с трехмерным моделированием и мощные системы CAE обеспечивают возможность обнаружения и ус­транения ошибок на ранних стадиях проектирования.

При создании САПР и их составных частей руководствуются сле­дующими основными принципами: системного единства; совмести­мости; типизации; развития ГОСТ 23501.101—87.

Принцип системного единства — это целостность системы и системной связности проектирования отдельных элементов и все­го объекта проектирования в целом (иерархичность проектирова­ния).

Системное единство САПР связано с наличием взаимосвязанных моделей, определяющих объект проектирования в целом, а также комплекса системных интерфейсов, обеспечивающих указанную вза­имосвязь.

Системное единство внутри проектирующих подсистем — это наличие единой информационной модели той части объекта, проект­ное решение с использованием которой должно быть получено в данной подсистеме.