За что отвечают информационные системы автоматизированного проектирования. Система автоматизированного проектирования. Сапр: цели создания
Системы автоматизированного проектирования
Близкими по своей структуре и функциям к системам автоматизации научных исследований оказываются системы автоматизированного проектирования (САПР).
САПР - комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для автоматизации процесса проектирования человеком технических изделий или продуктов интеллектуальной деятельности.
Проектирование новых изделий - основная задача изобретателей конструкторов, протекает в несколько этапов, таких как нормирование замысла, поиск физических принципов, обеспечивающих реализацию замыслов и требуемые значении конструкции, поиск конструктивных решений, их расчет и обоснование, создание опытного образца, разработка технологий промышленного изготовления. Если формирование замысла и поиск физических принципов пока остаются чисто творческими, не поддающимися автоматизации этапами, то при конструировании и расчетах с успехом могут быть применены САПР (рис. 4.2).
База данных, блок имитационного моделирования, расчетный блок и экспертная система выполняют функции, аналогичные функциям соответствующих блоков АСНИ. Вместо блока связи с измерительной аппаратурой в САПР имеется блок формирования заданий. Проектировщик вводит в блок техническое задание на проектирование, в котором указаны цели, которые необходимо достичь при проектировании, и все ограничения, которые нельзя нарушить. Блок подготовки технической документации облегчает создание технической документации для последующего изготовления изделия.
Рис 4.2 - Типовая схема САПР
Аппаратное обеспечение САПР составляет ЭВМ с набором устройств, необходимых для ввода и вывода графической информации (графопостроитель, световое перо, графический планшет и др.).
В настоящее время САПР является неотъемлемым атрибутом крупных конструкторских бюро и проектных организаций, работающих в различных предметных областях. Это важная сфера приложения идей и методов информатики. САПР широко применяется в архитектуре, электротехнике, электронике, машиностроении, авиакосмической технике и др.
- ^
Геоинформационные системы и технологии
Геоинформационные системы (ГИС) и ГИС- технологии объединяют компьютерную картографию и системы управления базами данных. Концепция технологии ГИС состоит в создании многослойной электронной карты, опорный слой которой описывает географию территории, а каждый из остальных слоев - один из аспектов состояния территории. Тем самым ГИС-технологии определяют специфическую область работы с информацией.
Технология ГИС применима везде, где необходимо учитывать, обрабатывать и демонстрировать территориально распределенную информацию. Пользователями ГИС-технологии могут быть как организации, чья деятельность целиком базируется на земле владельцы нефтегазовых предприятий, экологические службы, жилищно-коммунальное хозяйство, так и многочисленные коммерческие предприятия - банки, страховые, торговые и строительные фирмы, чья успешная работа во многом зависит от правильного и своевременного учета территориального фактора.
В основе любой ГИС лежит информация о каком-либо участке земной поверхности: континенте, стране, городе, улице.
БД организуется в виде набора слоев информации. Основной шрифт содержит географически привязанную карту местности (топооснова). На него накладываются другие слои, несущие информацию об объектах, находящихся на данной территории: коммуникации, в том числе линии электропередач, нефте- и газопроводы, водопроводы, промышленные объекты, земельные участки, почвы, коммунальное хозяйство, землепользование и др.
В процессе создания и наложения слоев друг на друга между ними устанавливаются необходимые связи, что позволяет выполнять пространственные операции с объектами посредством моделирования и интеллектуальной обработки данных.
Как правило, информация представляется графически в векторном виде, что позволяет уменьшить объем хранимой информации и упростить операции по визуализации. С графической информацией связана текстовая, табличная, расчетная информация, координатная привязка к карте местности, видеоизображения, аудиокомментарии, БД с описанием объектов и их характеристик.
Многие ГИС включают аналитические функции, которые позволяют моделировать процессы, основываясь на картографической информации.
Программное ядро ГИС можно условно разделить на две подсистемы: СУБД и управление графическим выводом изображения. В качестве СУБД используют SQL-серверы.
Рассмотрим типовую схему организации ГИС-технологии, в настоящее время сложился основной набор компонентов, составляющих ГИС. К ним относятся:
приобретение и предварительная подготовка данных;
ввод и размещение данных;
управление данными;
манипуляция данными и их анализ;
производство конечного продукта.
Приобретение и подготовка исходных данных; включает манипуляции с исходными данными карт - материалами на твердой или бумажной основе, данными дистанционного зондирования, результатами полевых испытаний, текстовыми (табличными) материалами, с архивными данными.
^ Ввод и размещение пространственной и непространственной составляющих данных включает конвертирование информации во внутренние форматы системы и обеспечение структурной и логической совместимости всего множества порождаемых данных.
^ Управление данными предполагает наличие средств оптимальной внутренней организации данных, обеспечивающих эффективный доступ к ним.
Функции манипуляции и анализа представлены средствами, предназначенными для содержательной обработки данных в целях обработки и реорганизации данных. С точки зрения пользователя, эти функции являются главными в ГИС-технологиях, потому что позволяют получать новую информацию, необходимую для управления, исследовательских целей, прогнозирования.
^ Производство конечного продукта включает вывод полученных результатов для конечных потребителей ГИС. Эти продукты могут представлять карты, статистические отчеты, различные графики, стандартные формы определенных документов.
Кроме этого, каждый картографический объект может иметь атрибутивную информацию, в которой содержится информация, которая не обязательно должна отображаться на карте (например, число жильцов какого-либо дома и их социальный статус).
Подавляющее большинство ГИС-систем различают геометрическую и атрибутивную компоненты баз данных ГИС. Их часто называют также пространственными (картографическими, геометрическими) и непространственными (табличными, реляционными) данными.
Картографичекая информация представляется точками, кривыми и площадными объектами.
Атрибутивная информация содержит текстовые, числовые, логические данные о картографических объектах. Большинство современных ГИС-инструментариев позволяют хранить информацию в составе БД, как правило, реляционных.
Атрибутивная информация хранится в виде отдельных табличных файлов, как правило, в форматах реляционных баз данных систем DBF, PARADOX, ORACLE, INGRESS. Такой способ характерен как для западных коммерческих продуктов, так и современных отечественных разработок.
- ^
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМАХ
Технологии распределенных вычислений (РВ)
Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы, чтобы реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных.
Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в различных районах города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений .
В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи вычислительной техники предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решать почти все классы их задач. Однако сложность решаемых задач обратно пропорциональна их количеству, и это приводило к неэффективному использованию вычислительной мощности ЭВМ при значительных материальных затратах. Нельзя не учитывать и тот факт, что доступ к ресурсам компьютеров был затруднен из-за существующей политики централизации вычислительных средств в одном месте.
Принцип централизованной обработки данных (рис. 5.1) не отвечал высоким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме. Кратковременный выход из строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом.
I
Рис. 5.1 - Система централизованной обработки данных
Появление персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных (рис. 5.2).
Рис. 5.2 - Система распределенной обработки данных
Распределенная обработка данных - обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.
В основе распределенных вычислений лежат две основные идеи:
много организационно и физически распределенных пользователей, одновременно работающих с общими данными - общей базой данных (пользователи с разными именами, которые могут располагаться на различных вычислительных установках, с различными полномочиями и задачами);
логически и физически распределенные данные, составляющие и образующие тем не менее, общую базу данных (отдельные таблицы, записи и даже поля могут располагаться на различных вычислительных установках или входить в различные локальные базы данных).
многомашинные вычислительные комплексы (МВК);
компьютерные (вычислительные) сети.
Многомашинные вычислительные комплексы могут быть:
локальными, при условии установки компьютеров в одном помещении, не требующих для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи;
дистанционными, если некоторые компьютеры комплекса установлены на значительном расстоянии от центральной ЭВМ и для передачи данных используются телефонные каналы связи.
Пример 2 . ЭВМ, осуществляющая сбор данных по некоторому региону, выполняет их предварительную обработку и передает для дальнейшего использования на центральную ЭВМ по телефонному каналу связи. Это дистанционный многомашинный комплекс.
Компьютерная (вычислительная) сеть - вычислительная система, включающая в себя несколько компьютеров, терминалов и других аппаратных средств, соединенных между собой линиями связи, обеспечивающими передачу данных
Терминал - устройство, предназначенное для взаимодействия пользователя с вычислительной системой или сетью ЭВМ. Состоит из устройства ввода (чаще всего это клавиатура) и одного или нескольких устройств вывода (дисплей, принтер и т.д.).
1.1. Системный подход к проектированиюПроектирование – это процесс создания описания, необходимого для построения в заданных условиях еще несуществующего объекта. Проектирование начинается при наличии выраженной потребности общества в объекте проектирования.
В основе действий проектировщика лежит некий способ или принцип. И если способ действия машины (компьютера) удается предвидеть достаточно точно, то выбор способа действия человека не является столь же определенным. В настоящее время, когда в проектировании всеболее активно применяются компьютерная техника и технология, можно говорить о способах и действиях "человеко-машинных" систем. В основе осознанного рационального способа действия человека лежит метод.
Для существования метода необходимы:
· правила поведения как описание способа действия;
· осознание использования метода как основы действия;
· строгое подчинение правилам поведения;
· описание ситуаций, в которых целесообразен данный метод.
Анализируя проектную деятельность с позиции частного и общего, можно сказать, что в ее основе лежат:
действия – способы (принципы) – методы.
В зависимости от того, какие средства для реализации творческих действий применяет проектировщик, различают:
· эвристические методы;
· алгоритмические методы.
В эвристических методах определяющее значение имеют:
· ассоциативные способности;
· интуитивное мышление;
· способы управления мышлением.
Эвристические методы основаны на использовании общих правил и рекомендаций. Они помогают при поиске различных понятий и утверждений, которые позволяют благодаря случайным или логическим ассоциациям открыть или создать абстрактное соотношение, способное дать решение задачи.
Алгоритмические методы основываются на алгоритме, который можно определить как последовательность указаний, касающихся процедур (операций), позволяющих решить задачу. Можно выделить логические алгоритмы и математические алгоритмы.
Проектирование может быть:
· ручным – без применения компьютера;
· автоматизированным – на основе взаимодействия человека и компьютера, когдаэвристические действия проектировщика дополняются вычислительным возможностями компьютера, реализованными посредством определенных алгоритмов;
· автоматическим – без участия человека на промежуточных этапах проектирования.
Проектирование сложных технических объектов, к которым относятся и автомобильные дороги, выполняется, как правило, автоматизировано, то есть с помощью САПР – (CAD – Computer Aided Design ).
При проектировании автомобильных дорог применяют блочно-иерархический подход, который заключается в декомпозиции проектных задач на иерархические уровни и установлении связей между этими уровнями. На данном этапе развития существующие САПР автомобильных дорог включают, как правило, следующие уровни:
· формирование цифровых моделей местности зоны проектирования;
· трассирование автомобильной дороги;
· проектирование продольного профиля;
· проектирование поперечных профилей и дорожных одежд;
· проектирование искусственных сооружений и инженерно-сервисного обустройства дороги;
· оценка проектных решений.
1.2. Стадии процесса проектирования
В практике дорожного проектирования установлены следующие стадии работ.
Программа (концепция) развития сети автомобильных дорог, которая разрабатывается для определенной территории (региона, страны) и определяет последовательность развития дорог для обеспечения транспортной потребности населения на период 5-10 и более лет. При разработке программ используются специальные методики, базирующиеся на возможностях, в первую очередь, ГИС – геоинформационных систем (GIS – Geographic Information Systems ). В настоящий момент развитие автомобильных дорог в Российской Федерации планируется на основе положений Программы "Транспортная стратегия Российской Федерации на 2002-2010 г.г.".
Обоснование инвестиций (ОИ) является основным предпроектным документом, обосновывающим целесообразность строительства (реконструкции) автомобильной дороги, еетехническую категорию с учетом прогнозируемой интенсивности движения, выбор оптимального проложения трассыи сроков ее строительства, а также стадийность и очередность этого строительства (реконструкции). Разработка ОИ осуществляется, как правило, на объекты, включенные в утвержденные федеральные и региональные целевые программы развития сети автомобильных дорог.При разработке ОИ широко применяют геоинформационные технологии: как ГИС, так и САПР.
Таким образом, САПР следует понимать и как компьютерную программу, и как организационно-техническую систему в широком смысле.
Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий, являясь собственно синтетической дисциплиной, включающей множество информационных элементов: от вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий до передовых методов вычислительной математики и средств моделирования трехмерной виртуальной реальности.
Классификацию САПР осуществляют по разным признакам, например, по приложению, целевому назначению, комплексности решаемых задач, характеру базовой подсистемы.
По приложениям наиболее актуальными и широко развитыми являются:
· САПР машиностроения;
· САПР радиоэлектроники;
· САПР архитектуры и строительства.
САПР автомобильных дорог можно классифицировать как архитектурно-строительная САПР. В тоже время САПР АД необходимо рассматривать как самостоятельную ветвь (подкласс) в этом классе.
Специфика проектирования дорог заключается в том, что это – линейно-протяженные объекты. Очертания дороги, с одной стороны, существенно зависят от рельефа, грунтово-геологических и гидрологических условий местности. С другой стороны,геометрические характеристики проектируемой дороги тесно связаны с планируемой интенсивностью и составом транспортного движения.
Основой формообразования будущей дороги является ее трасса, которая проектируется с учетом физических законов движения транспортныхсредств. И очертания этой трассы во многом предопределяют технические и транспортно-эксплуатационные качества будущей дороги.
К подклассу линейно-протяженных проектируемых строительных объектов, наряду с автомобильными дорогами, можно также отнести: аэродромы, железные дороги, трубопроводы, каналы, линии электропередач.
По целевому назначению различают подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты проектирования. Так, например, под термином CAD обычно подразумевают процедуры геометрического проектирования.
Расчеты прочности, устойчивости, долговечности и других аспектов функциональности объектов проектирования выполняют в подсистеме СAE (Computer Aided Engineering ). При проектировании дорог к задачам CAE следует отнести: расчеты дорожных одежд на прочность, морозоустойчивость, сдвиг и изгиб; расчеты осадки земляного полотна на слабых основаниях и устойчивости откосов; гидрологические расчеты отверстий искусственных сооружений; моделирование транспортных потоков и др.
Расчеты, связанные с технологической подготовкой производства, реализуют в подсистеме САМ (Computer Aided Manufacturing ). К задачам CAM в дорожной отрасли можно отнести: подготовку разбивочных ведомостей, технологических карт производства работ; разработку схем организации движения транспорта при производстве работ, составление линейно- календарных графиков работ и др.
По комплексности решаемых задач различают отдельные подсистемы и комплексы из изложенных выше подсистем: CAD /CAE /CAM .
Важным компонентом комплексных систем в последнее время становятся подсистемы управления данными PDM (Product Data Management ), которые обеспечивают коллективную работу над проектами, целостность данных и способствуют реализации эффективных систем управления качеством.
Способность компьютерных технологий поддерживать функционирование объектов от стадии проектирования до их утилизации в единой информационной системе породила концепцию PLM (Product Lifecycle Management ), которая является чрезвычайно перспективной и для будущего дорожной отрасли.
Наиболее точно сущность этой концепции приведена в следующем определении: "PLM – это стратегический подход к ведению бизнеса, который использует набор совместимых решений для поддержки общего представления информации о продукте в процессе его создания, реализации и эксплуатации, в среде расширенного предприятия – начиная от концепции создания продукта и заканчивая его утилизацией – при интеграции людских ресурсов, процессов и информации". Следуя логике этого определения, PLM – это не система (типа CAD ) и не класс систем (типа CAD /CAM /CAE ), а стратегия производства с применением комплексной компьютеризации, которая базируется на едином представленииинформации об изделии (продукте) на всех стадиях его жизненного цикла. Эта информация может (и должна) совместно использоваться всеми участниками расширенного предприятия, к которым относятсяосновной производитель, поставщики, субподрядчики, заказчики и потребители.
По характеру базовой подсистемы различают:
· САПР на базе подсистем машиной графики. К таким САПР можно отнести Plateia (Словакия) на базе AutoCAD , InRoads (США) на базе MicroStation ;
· САПР, в основе которых лежат собственные программные графические ядра, учитывающие специфику задач конкретной области проектирования. Примером таких САПР можно считать MXRoad (США), Pythagoras (Бельгия), IndorCAD / Road (Россия).
1.4. САПР и ГИС: отличие, сходство, единство
В последние годы, в связи с бурным развитием геоинформационных систем (ГИС), рассматривается вопрос их применимости, наряду с САПР, в автоматизированном проектировании автомобильных дорог.
При значительном внешнем сходстве ГИС и САПР имеют принципиальные различия:
Различия по моделям данных
В ГИС выделяются несколько основных типов данных: точки, линии, полигоны, поверхности и растры. Смешение этих данных в пределах одного слоя, как правило, недопустимо. Исключение составляют модели данных типа "сеть" (состоит из узлов, которые соединены дугами) и "покрытие" (как и сеть, состоит из узлов, которые соединены дугами; кроме того, имеются регионы, границы которых задаются дугами).
Одной из причин небольшого числа графических примитивов в ГИС является также то, что исторически они развивались как мелкомасштабные картографические системы, в которых не требуется большого разнообразия графики.
Небольшое число типов данных позволяет строго определить различные пространственные операции: пространственный поиск (в заданном регионе, поиск смежных или пересекаемых объектов), построение оверлеев (объединения, пересечения и разности полигонов), построение буферных зон, зон близости (зон ближайшего обслуживания).
Из-за того, что реальные электронные карты могут содержать тысячи и миллионы графических объектов, в ГИС значительно развиты различные алгоритмические методы для хранения больших объемов данных, быстрого поиска объектов, упрощения данных для быстрого вывода на экран.
В САПР, в отличие от ГИС, используется большое число различных графических примитивов, так как одной из главных задач САПР является получение качественных чертежей. Сложность структуры чертежей САПР не позволяет хранить чертежи в базах данных (а если они и хранятся, то целиком, в виде единого большого поля), а поэтому они хранятся в виде отдельных файлов.
В дорожной отрасли ГИС используются для представления сети дорог на электронных мелкомасштабных картах, для анализа транспортного обеспечения районов, для получения оперативной информации по объектам дорожной сети.
При проектировании дорог ГИС применяются для выбора наилучшего из возможных коридоров варьирования проектируемой трассы с учетом существующей цифровой модели местности (ЦММ).
Различия по атрибутной поддержке
В ГИС, как правило, в одном слое графических данных представляются графические объекты одного типа (например, здания, дороги или реки), имеющие одинаковый набор атрибутов. Таким образом, слой графических данных совместно с наборами атрибутов можно представить как таблицу реляционной базы данных, а, следовательно, и адаптировать соответствующий аппарат баз данных для анализа атрибутов графических объектов. Например, в ГИС можно выделить все дорожные знаки, расположенные на консолях, или дорожные трубы, находящиеся в неудовлетворительном состоянии.
Идеологическая близость моделей данных ГИС и реляционных баз данных позволила создать соответствующие надстройки над различными СУБД для хранения и анализа графических (ГИС) данных.
Одним из принципиальных различий между ГИС и САПР является то, что графический примитив в ГИС является самостоятельным объектом, имеющим свои атрибуты, а в САПР – только изобразительным средством, т.е. частью объекта, а поэтому своих атрибутов, как правило, не имеет.
В САПР же объекты образуются обычно из нескольких графических примитивов, выстраиваясь в иерархии с помощью группировки. Глубокое отличие модели САПР от реляционной модели данных не позволяет полноценно сохранять чертежи САПР в современных базах данных и не позволяет анализировать атрибуты объектов.
В дорожной отрасли наличие атрибутивной поддержки является наиболее важным при решении задач диагностики, паспортизации, инвентаризации, кадастра дорог. В связи со скудностью возможностей атрибутного описания САПР представляется наиболее целесообразным создание информационных систем автомобильных дорог на основе ГИС.
Различия по методам визуализации
В САПР, как правило, графические объекты сразу создаются такими, как они выглядят на экране и печати. В ГИС же понятия модели объекта и его внешнего вида специально разнесены.
Одной из сильнейших функций ГИС является возможность "тематического картографирования", когда для имеющихся геоинформационных данных задаются "визуализаторы", отображающие данные в зависимости от их геометрических и атрибутивных характеристик.
Наиболее распространенными являются:
· отрисовка одинаковым условным знаком всех графических объектов;
· отрисовка разными знаками в зависимости от значений некоторого атрибута;
· отрисовка подписями из атрибутов (автоматическое подписывание объектов);
· отрисовка точками плотности (случайное размещение некоторого числа точек в полигоне, например, чтобы показать плотность населения страны);
· отрисовка диаграмм на объектах, показывающих распределение некоторых атрибутных характеристик объектов;
· отрисовка линий сплайнами, различная декоративная отрисовка.
В САПР внешний вид объекта обычно уже жестко зафиксирован. Иногда проектировщику предоставляется несколько предопределенных вариантов отрисовки.
Еще одной особенностью ГИС является возможность задания немасштабируемых условных знаков и надписей. Этот способ визуализации применяются в основном для отображения на экране компьютера, когда важно быстрое получение информации без изменения текущего масштаба изображения.
В связи с тем, что ГИС и САПР в чистом виде имеют свои сильные и слабые стороны, в последнее время всё большее распространение получают интегрированные графические системы, обладающие возможностями как ГИС, так и САПР. В дорожной отрасли такие комбинированные возможности необходимы, например, для представления комплексных проектов автомобильных дорог на плане местности, когда в мелком масштабе пользователь на экране компьютера видит общую схему сети дорог, а при постепенном увеличении появляются детальные чертежи автомобильных дорог.
В мире существует ряд фирм, которые разрабатывают только ГИС-продукты. Наиболее известными из них являются: ESRI (США) и MapInfo (Канада). Другие производители, такие, как AutoDesk (США) и Bentley Systems (США), разрабатывают на едином графическом ядре (AutoCAD в Autodesk и Microstation в Bentley ) как САПР, так и ГИС.
Среди отечественных ГИС наиболее известными являются GeoGraph (ЦГИ ИГ РАН, Москва), КАРТА-2000 (КБ Панорама, Москва), GeoCAD (Геокад, Новосибирск).
Для дорожной отрасли комплексное решение САПР (IndorCAD ) + ГИС (IndorGIS ) разрабатывается фирмой "ИндорСофт. Инженерные сети и дороги" (Томск).
1.5. Проектирование автомобильных дорог на основе САПР АД
Рынок IT -технологий предлагает множество программных продуктов класса САПР, которые различаются между собой по комплексности, удобству интерфейса, соответствию сложившемся технологиям проектирования и пр. Выбор наиболее приемлемых программ дляпроектирования дорог целесообразно вести, в первую очередь, среди перечня сертифицированных программных средств.
С 1999 году, в соответствии с Распоряжением Госстроя РФ "О сертификации программных средств", всем организациям, выполняющим проектно-изыскательские работы для строительства, а также осуществляющим экспертизу проектов на строительство объектов различного назначения,рекомендовано использовать сертифицированные программные продукты. В этом же Распоряжении рекомендовано организациям – разработчикам программных средств (как отечественным, так и зарубежным) осуществлять сертификацию программной продукции на соответствие требованиям нормативных документов, действующих на территории РФ.
Ниже представлен обзор сертифицированных САПР автомобильных дорог, зарегистрированных в перечне фонда программных средств Гоc строя РФ по состоянию на начало 2004 года .
САПР АД PLATEIA (в переводе с древнегреческого – дорога, путь) разрабатывается с начала 90-х годов словенской фирмой CGS . PLATEIA использует в качестве графического ядра AutoCAD и состоит из модулей: Местность, Оси, Продольный профиль, Поперечные сечения, Транспорт.
Модуль Местность (Layout ) – набор инструментов для работы с ЦММ и картами. Модуль обладает средствами импорта данных из электронных геодезических тахеометров и из файлов различных форматов. На основе этих данных Layout генерирует трехмерную модель рельефа, которую можно импортировать в специализированные программы визуализации и в ГИС (AutoCAD Map , Autodesk World ).
Модуль Ось (Axes ) позволяет трассировать осевые линии проектируемой дороги. Трассирование выполняется с помощью прямых, круговых и переходных кривых. В модуле Axes хорошо развит блок контроля параметров проектируемой трассы в соответствии с заданной категорией дороги и расчетной скоростью движения.
Модуль Продольный профиль (Longitudinal Sections ) включает инструменты формирования проектной линии, водоотводных канав и приближенного расчета объемов земляных масс. Расчет проектной линии осуществляется по методу тангенсов.
Рис. 1.1. Система Plateia в среде AutoCAD 2000
Модуль Поперечные сечения (Cross Sections ) позволяет производить параметрическую отрисовку откосов, канав, растительного слоя, слоя подсыпки и др. Построение поперечников обеспечивает возможность точного расчета объемов всех элементов земляного полотна дороги.
Модуль Транспорт (Traffic ) – это набор инструментов для проектирования пересечений, разметки дорожных знаков. Уникальная функция Динамическая траектория (Dynamicle Vehicle Curves ) позволяет в интерактивном режиме анализировать траектории движения транспорта с учетом их габаритов и заносов на поворотах.
Российским дистрибьютором, осуществляющим распространение и поддержку программы PLATEIA , является компания "Прин".
Программа PYTHAGORAS была создана бельгийской фирмой ADW Software в 1992 году и названа в честь греческого математика и философа Пифагора, чья одноименная теорема положила начало базовым геодезическим принципам. PYTHAGORAS , в первую очередь, это программа для подготовки высококачественных чертежейна основе принципов координатной геометрии. Благодаря хорошо развитомупакету обработки данных геодезии PYTHAGORAS востребован при выполнении инженерно-геодезических работ, составлению топографических и кадастровых планов, а также в дорожном проектировании и ГИС-приложениях.
Рис. 1.2. Система PYTHAGORAS – общий вид
Программа имеет простой и дружественный интерфейс. Рабочая область программы разделена на три основные части: окно чертежа, в котором выполняются построения; главное меню, содержащее простые и комплексные процедуры; панель управления, на которой отображается необходимая для работы информация и набор кнопокдля быстрого вызова чертежных и вычислительных функций.
PYTHAGORAS обладает открытой архитектурой. Эта открытость реализуется посредством создания макросов на языке программирования VBA (Visual Basic for Application ).
К недостаткам программы можно отнести отсутствие возможности корректировать триангуляционные поверхности посредством структурных линий, что существенно снижает точность построения таких поверхностей.
Поддержку русскоязычной версии программы PYTHAGORAS осуществляет московская компания Прин.
САПР АД MXRoad является одним из модулей семейства продуктов MX от фирмы Infrasoft (США). Помимо MXRoad в состав модулей входит система проектирования железных дорог и их инфраструктуры (MXRail ), система планировки земельных участков под застройку (MXSite ), система проектирования модернизации и ремонта улиц и дорог (MXRenew ) и редактор подготовки проектной документации (MXDraw ).
В начале 90-х годов этот программный продукт, но под маркой английской компании MOSS , чьи технологии впоследствии были приобретены компанией Infrasoft , позиционировался на российском рынке. Но тогда он не получил широкого распространения как из-за высокой стоимости, так и из-за плохой адаптации к требованиям российских нормативных документов. Следует также отметить, что Infrasoft в 2003 г. вошла в состав компании Bentley Systems , одного из мировых лидеров в разработке программ класса САПР и ГИС.
В настоящее время программы серии MX полностью совместимы с MS Windows и способны работать с Windows либо как самостоятельные приложения, либов среде наиболее популярных САПР AutoCAD и Micr о Station .MX в AutoCAD и MX в Micr о Station привносят новые возможности в 3D -моделирование, которые обеспечиваются за счет использования последних достижений объектно-ориентированной технологии. MX -модели, созданные в одной среде, могут быть открыты и использованы без какой-либо трансляции в другой среде.
Главной концепцией, которая лежит в основе продуктов MX , является моделирование стрингами (струнами). Струны – эта трехмерные ломаные линии, которые представляют собой модель проектируемого объекта. Каждая струна должна иметь свое наименованиеи быть связана с определенными характеристиками.
MXRoad обеспечивает:
· ввод исходных данных и их анализ;
· проектирование дороги с помощью динамического 3D -трассирования;
· использование 3D -осевых линий для определения всех элементов проезжей части дороги и обочин;
· автоматический расчет виражей и приведение уклонов виража в соответствие с местными стандартами;
· автоматическое проектирование перекрестков;
· проектирование земляных работ;
· интерактивное изменение поперечных сечений;
· проектирование дорожных одежд;
· подсчет объемов дорожных работ;
· автоматическая подготовка чертежей и визуализация.
Подготовку русскоязычной версии системы MXRoad осуществлял Иркутский государственный университет, а поддержку и распространение этой программы обеспечивает компания EMT .
САПР АД CREDO развивается с 1989 г.в научно-производственном объединении (НПО) Кредо-Диалог (Минск). Изначально это был пакет программ по проектированию ремонта дорожных покрытий. Название этой системы проектированиясохранилась с тех времен по аббревиатуре слов: Капитальный РЕмонт Дорожных Одежд.
Руководителю НПО "Кредо-Диалог" Жуховицкому Г.Л. удалось создать сильный творческий коллектив специалистов дорожной отрасли из России, Украины, Белоруссии. Над разработкой системы работали и продолжают работать к.т.н. Величко Г. В. (генеральный конструктор), д.т.н. Филиппов В. В., к.т.н. Пигин А. Н.и др.
Система с самого начала была ориентирована на эксплуатацию в производственных условиях и получила широкое распространение ни только в дорожных проектных организациях, но и в организациях других отраслей, занимающихся проектированием линейно-протяженных объектов (нефтегазовая, электроэнергетическая), а также при проектировании генеральных планов в промышленном и гражданском строительстве.
В 1999 г. Кредо-Диалог приступила к разработке системы CREDO 3-го поколения под управлением ОС Windows . Однако на начало 2004 г. эта работа еще не была завершена. Ряд модулей системы, в том числе и по проектированию дорог, до сих пор существует лишь в DOS -версии, что в значительной мере ослабляет позиции этой системы на рынке программных средств.
Но вклад системы CREDO в проектирование дорог трудно переоценить, поскольку именно с этой системы во многих дорожных проектных организациях начался процесс комплексной автоматизации работ. А многие расчетные схемы и алгоритмы системы CREDO и сегодня оцениваются, как новаторские и взяты на вооружение другими разработчиками программных средств.
В состав системы CREDO 3-го поколения вошли 4 подсистемы (ТОПОПЛАН, ЛИНЕЙНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ, ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН, ДОРОГИ) и ряд пакетов прикладных программ (проектирование индивидуальных знаков, расчет нежесткой дорожной одежды и др.).
САПР АД Robur разрабывается в научно-производственной фирме Топоматик (г. Санкт-Петербург). Реализованный на единой методологической основе, Robur обеспечивает решение комплекса дорожных задач от обработки материалов изысканий до выноса проекта в натуру.
Robur имеет три рабочих окна: План , Профиль и Поперечник(см. рис. 1.5) , что позволяет вести проектирование трассы как пространственного объекта.
Данные в окнах взаимосвязаны. Редактирование в одном окне приводит к модификации данных в других окнах. Например, изменение продольного профиля оси трассы ведет к соответствующему вертикальному сдвигу поперечников.
Фактические и проектные данные в Robur представлены в виде поверхностей. Проект может содержать неограниченное количество поверхностей.
В Robur имеется обширный набор функций для работы с поверхностями:
· импорт материалов изысканий;
· редактирование съемочных точек;
· автоматизированное построение структурных линий;
· построение поверхности (триангуляция по Делоне);
· редактирование ребер поверхности.
Рис. 1.5. Система Robur в трехоконном режиме
Поверхности могут создаваться как встроенными средствами Robur , так и импортироваться из специализированных пакетов обработки материалов изысканий (например, Credo , Gip , Inroads и др.).
Ось трассы представляется в виде набора вершин горизонтальных углов поворота. В каждый угол могут быть вписаны круговая и две переходных кривых. Вершины углов, вместе с вписанными кривыми, можно перетаскивать мышью, что обеспечивает дополнительную гибкость при проектировании в стесненных условиях. Robur позволяет проектировать биклотоиды по тангенсам и подбирать параметры закругления по радиусу и биссектрисе.
Черные продольный и поперечные профили могут быть созданы как по цифровой модели рельефа, так и введены в табличной форме или импортированы из текстовых файлов.
Продольный профиль представляется в виде вершин вертикальных углов с вписанными в них вертикальными кривыми.
Robur позволяет автоматически создавать продольный профиль по руководящей отметке и шагу проектирования. Имеется исчерпывающий набор функций для редактирования профиля, что обеспечивает чрезвычайную гибкость и удобство проектирования, особенно на сложных участках.
Для проектирования дорог в условиях городской застройки Robur предоставляет специальный механизм создания продольного профиля путем перемещения поперечника, а также возможность автоматического создания пилообразного продольного профиля по водоотводным лоткам в условиях плоского рельефа.
Верх покрытия и конструкция дорожной одежды представлены в виде шаблонов. Шаблон – это текстовый файл, создаваемый при помощи любого текстового редактора. Шаблон позволяет описать произвольную конфигурацию поперечного профиля (например, бортовые камни, дренаж и т.д.). Более того, замкнутые контуры внутри шаблона могут быть использованы для подсчета объемов работ. Таким образом, шаблон является универсальным способом представления верхней части дороги.
В базовый комплект Robur включены следующие шаблоны:
· для загородных дорог без разделительной полосы (II–V категории);
· для загородных дорог с разделительной полосой (I категория);
· для городских дорог с односкатным профилем;
· для городских дорог с двускатным профилем.
Проектирования виражей в Robur производится при помощи механизма, позволяющего выполнить отгон по произвольной схеме, задавая ширины полос и поперечные уклоны на характерных поперечниках. На промежуточных пикетах эти величины интерполируются.
Откосы в насыпи и в выемке могут иметь до четырех ступеней. Каждая ступень задается коэффициентом заложения откоса, высотой ступени и длиной полки.
Robur рассчитывает объемы и записывает их в текстовый файл, который может быть импортирован в любой табличный процессор (например, Excel) для создания ведомостей, а также использован в дальнейшем для автоматизированного составления смет.
САПР АД GIP является программным продуктом одного из ведущих дорожных проектных институтов – ОАО Гипродорнии и развивается с середины 70-х годов. Версия этой системы в DOS -варианте алгоритмически была хорошо проработана, но отражала в основном идеологию ручного проектирования дорог. Windows -версия системы GIP во многих аспектах отвечает современным концепциям автоматизированного проектирования (работа с ЦММ, алгоритмы оптимизации проектных процедур и пр.), но в то же время, в идеологии ее построения просматриваются атавизмы предыдущих DOS -версий системы.
GIP – это комплекс специализированных программ, при помощи которых можно производить основную часть работы по проектированию автомобильных дорог. Все программы комплекса используют общие типизированные структуры данных и единые алгоритмы. В процессе работы над проектом необходимые программы запускаются с помощью меню и подменю.
Все данные, используемые программами комплекса, хранятся в файлах с предопределенными именами. Каждый проект состоит из набора файлов, которые размещаются в отдельной папке, соответствующей проекту.
Если GIP установлен на компьютерах, объединенных в локальную сеть, то несколько проектировщиков могут работать над одним и тем же проектом, в результате чего сокращается время его разработки.
Рис. 1.6. Рабочее окно "Редактор генплана" системы GIP
Все рабочие параметры GIP (имя текущего проекта, размер и положение окон, элементы пользовательского интерфейса, имена рабочих папок и т.д.) хранятся в системном реестре. Это позволяет каждому пользователю при работе в ОС Windows создавать индивидуальную пользовательскую конфигурацию системы, т. е. проектировщик, запуская GIP на любом компьютере сети, будет иметь доступ только к своим проектам и будет изменять только свои настройки. Такой подход исключает взаимное влияние пользователей системы друг на друга и имеет первостепенное значение при установке GIP на компьютерах, объединенных в локальную сеть.
GIP работает с трехмерными структурами данных (за исключением некоторых характерных плоских кривых). Плоское изображение на экране является лишь проекцией линий, образующих трехмерные поверхности или сечения этих поверхностей плоскостями.
GIP поддерживает многовариантное проектирование и имеет ряд функций для создания, выбора и удаления вариантов. Создавать варианты можно двумя способами:
· используя механизм наследования данных;
· в любой момент работы над проектом.
Большинство структур данных GIP стандартизировано, что облегчает работу с ними и обеспечивает дополнительную гибкость при применении нетиповых (не предусмотренных изначально) проектных решений. По существу, GIP имеет ряд стандартных элементов данных и инструментов для работы с ними (редакторов). Ознакомившись с возможностями программного комплекса, Вы сможете самостоятельно, используя стандартные элементы и редакторы, расширить границы применения GIP для решения индивидуальных задач.
Программы комплекса объединены в блоки, каждый из которых решает одну из основных задач проектирования автомобильных дорог. Ниже приведен перечень этих блоков.
Менеджер проектов – программный блок, обеспечивающий создание, выбор и удаление проектов и вариантов,конфигурирование системы и запуск другихпрограмм комплекса.
Редактор исходных данных– программный блок, обеспечивающий редактирование любых таблиц GIP , хранящихся в dbf-файлах.
Редактор поверхностей – программный блок, обеспечивающий создание и редактирование ЦММ и других элементов, представляющих собою поверхности. Основные функции блока – триангуляция между заданными точками поверхности с учетом структурных линий и назначение семантических кодов элементам поверхности.
Редактор плана трассы – программный блок, обеспечивающий проектирование горизонтального проложения оси трассы и вписывание горизонтальных кривых.
Формирование черных профилей – программный блок, обеспечивающий создание черных продольных и поперечных профилей на основании ММП местности и плана трассы.
Редактор продольного профиля – программный блок, обеспечивающий автоматическое проектирование продольного профиля трассы и возможность корректировки профиля вручную.
Редактор параметров верха земляного полотна – программный блок, обеспечивающий назначение параметров верха земляного полотна (ширин и уклонов проезжей части, обочин и разделительной полосы) и последующее автоматическое создание верха земляного полотна.
Редактор откосов и кюветов – программный блок, обеспечивающий проектирование поперечных профилей земляного полотна (откосов,кюветов).
Проектная поверхность и объемы земляных работ – программный блок, обеспечивающий создание проектной поверхности земляного полотна, вычерчивание проектных поперечников и расчетобъемов земляных работ.
Редактор генерального плана – программный блок, обеспечивающий редактирование ситуации и сборку генерального плана объектов проектирования.
САПР АД IndorCAD/Road развивается с начала 90-х годов. До 2003 г. система разрабатывалась в Инженерном дорожном центре "Индор" (г. Томск) и называлась ReCAD (по аббревиатуре слов РеКонструкция Автомобильных Дорог). На начальном этапе развития система ReCAD представляла собой исследовательскую систему, на которой отрабатывались новые подходы и алгоритмы автоматизированного проектирования автомобильных дорог.
В 2001 г. была завершена разработка системы ReCAD 3-го поколения под управлением ОС Windows , которая была анонсирована и сертифицирована как программный продукт для массового применения. С этого времени система Редактор поперечного профиля
|
Трехмерный вид |
Рис. 1.7. Система IndorCAD/Road в режиме полиэкрана
В марте 2003 г. система ReCAD была передана для дальнейшего развития в специализированную фирму по разработке программного обеспечения "ИндорСофт. Инженерные сети и дороги", которая наряду с системами автоматизированного проектирования разрабатывает и геоинформационные системы. В этот период система ReCAD была переименована в систему IndorCAD / Road . IndorCAD , подобно MX , является ядром для целой линейки САПР объектов транспортного, промышленного и гражданского строительства, в которую помимо RoAD (Автомобильные дороги), также входят Topo (Топография), Rail (Железные дороги), Pipe (Трубопроводы), Site (Генеральные планы)
Теоретические основы, а также расчетные схемы и алгоритмы для системы IndorCAD / Road были разработаны д.т.н. Бойковым В.Н., д.т.н. ФедотовымГ.А., д.т.н. СкворцовымА.В., д.ф.-м.н. ШумиловымБ.М., к.т.н. КрысинымС.П., инженерами ЛюстомС.Р., ПетренкоД.А. (генеральный конструктор), ПерфильевымА.В. и др.
Система IndorCAD / Road позволяет проектировать автомобильные дороги всех категорий на стадии их строительства, реконструкции, модернизации и ремонта. В основу идеологии системы положены, в первую очередь, расчетные схемы для реконструкции дорог. Новое строительство здесь понимается как частный случай реконструкции, то есть в отсутствии фактора учета элементов существующей дороги.
В системе реализован принцип единой модели дороги и, как следствие, любые изменения в одной из проекций дороги (план, продольный и поперечный профили) приведут к немедленным изменениям в других проекциях. Такой подход позволяет получать непротиворечивые проектные решения, дает возможность одновременно корректировать все проекции проектируемого объекта и обеспечивает организацию коллективной работы над одним проектом.
Система автоматизированного проектирования автомобильных дорог IndorCAD / Road совместно с системой подготовки чертежей IndorDraw является универсальным программным комплексом по проектированию автомобильных и городских дорог.
- Назад
Подобные документы
Рассмотрение информационных технологий выполнения функций проектирования. Техническое обеспечение системы автоматизированного проектирования (САПР). Создание САПР для повышения эффективности труда инженеров. Эргономическое и правовое обеспечение САПР.
реферат, добавлен 09.06.2015
Создание систем автоматизированного проектирования (САПР). Цель - повышение эффективности труда инженеров, сокращение трудоёмкости проектирования и планирования. Категории САПР, структура, подсистемы. Примеры обслуживающих и проектирующих подсистем.
статья, добавлен 01.04.2019
Понятие и сущность проектирования технического объекта. Системы автоматизированного проектирования (САПР) и их структура. Классификация САПР по приложениям, виды обеспечения САПР. Этапы решения задач конструкторского проектирования, теория графов.
лекция, добавлен 12.06.2016
Назначение, термины и классификация систем автоматизированного проектирования (САПР). Системный подход к проектированию. Структура технического обеспечения. Вычислительные системы и периферийные устройства в САПР. Автоматизированные системы управления.
методичка, добавлен 14.03.2013
Анализ тесной связи инженерной деятельности с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР). Классификация САПР по функциональным возможностям. Рейтинг популярности систем автоматизированного проектирования, их сравнительный анализ.
статья, добавлен 02.04.2019
Основные принципы построения системы автоматизированного проектирования (САПР). Применение электронно-вычислительных машин при проектно-конструкторских работах. Процесс проектирования в программное обеспечение САПР. Информационное обеспечение САПР.
контрольная работа, добавлен 28.09.2016
Изучение истории и этапов развития систем автоматизированного проектирования. САПР "Ассоль" на базе технологий Autodesk. САПР "Грация" и программа конструирования одежды. Анализ эффективности программного обеспечения на предприятиях различной мощности.
реферат, добавлен 23.10.2013
Понятие, структура и история развития систем автоматизированного проектирования (САПР). Классы продуктов САПР для машиностроений: тяжелый, средний и легкий. Состав и принципы проектирования программного обеспечения САПР, его функциональное назначение.
курсовая работа, добавлен 05.10.2011
Разработка и внедрение САПР - систем автоматизированного проектирования технических объектов, цель, основные принципы построения, стадии создания. Отображение процесса проектирования в программном лингвистическом и информационном обеспечении САПР.
реферат, добавлен 10.12.2009
Достоинства САПР. Классификация и обозначение, функции САПР. Характеристики CAE/CAD/CAM-систем и CALS-технологии. Структура технического обеспечения САПР. Системные среды и программно-методические комплексы. Назначение и состав системных сред САПР.
Автоматизация проектирования традиционно является одной из эффективных задач в сфере любого производства. Так, например, в машиностроении производственный цикл предприятия, определяемый временем нахождения деталей, узлов и готовых изделий в цехах, составляет 1 % всего времени от начала проектирования до выпуска готовой продукции, остальные 99% приходятся на опытно-конструкторскую, конструкторскую и технологическую подготовку производства. С другой стороны сложность решения задачи автоматизированного проектирования связана с многообразием и спецификой конкретных предметных областей.
Создание САПР-продуктов происходит в следующих направлениях:
универсальный графический пакет для плоского черчения, объемного моделирования и фотореалистической визуализации;
открытая графическая среда для создания приложений (собственно САПР для решения разнообразных проектных и технических задач в различных областях);
графический редактор и графическая среда приложений;
открытая среда конструкторского проектирования;
САПР для непрофессионалов (домашнего использования).
Наиболее полно возможности САПР-продукта на уровне универсального графического пакета можно проследить на примере AutoCAD 2000 - новой версии самого популярного в России чертежного пакета. Рассмотрим основные особенности новой разработки фирмы AutoDesk:
возможность работы с несколькими файлами чертежей в одном сеансе без потери производительности;
контекстное всплывающее меню, включающее группу операций буферного обмена, повтора последней операции, отмены действий и возврата отмененного действия, вызова динамических интерактивных операций панорамирования и зуммирования и др.;
наличие средств моделирования, позволяющих редактировать твердотельные объекты на уровне ребер и граней;
возможность обращения к свойствам объектов;
возможность выбора, группировки и фильтрации объектов по типам и свойствам;
наличие технологии создания и редактирования блоков;
возможность вставки в чертеж гиперссылок;
включение Design Center - нового интерфейса технологии drag-and-drop для работы с блоками, внешними ссылками, файлами изображений и чертежей;
управление толщиной (весом) линий напрямую с воспроизводством на экране;
возможность работы со слоями без вывода на печать;
наглядная работа с размерами и размерными стилями;
наличие средств управления видами и системами координат;
наличие нескольких режимов визуализации от проволочного каркаса до закраски;
наличие средств обеспечения точности ввода при создании и редактировании;
возможность компоновки чертежей и вывода на печать;
работа с внешними базами данных;
наличие средств настройки с помощью редакторов Visual LISP и Visual Basic;
совместимость версий (в форматах DWG AutoCAD R14, R13 И форматах DFX AutoCAD R14, R13, R12).
По оценкам специалистов AutoCAD 2000 является почти идеальным универсальным 2D/ЗD (двух- и трехмерной геометрии) графическим пакетом средней ценовой категории.
Создание приложений связано со спецификой конкретной предметной области и решается эта задача на различных инструментальных платформах. Рассмотрим эту проблему применительно к САПР в радиоэлектронике. Радиоэлектроника является очень широкой научно-технической областью, поэтому остановимся только на проблеме проектирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).
Основные требования, предъявляемые к САПР в области проектирования РЭА:
решение всего комплекса задач проектирования РЭА: ввод структурной, функциональной и принципиальной схем; проведение расчетов; моделирование; конструирование аппаратуры; технологическая подготовка производства и изготовление;
наличие полной библиотеки элементов и узлов, источников (генераторов) сигналов и шумов, с большим набором параметров и возможностью их легкой модификации;
наличие справочной базы данных и ГОСТов;
проведение необходимых расчетов (надежности, мощности, рабочих режимов и других параметров);
возможность импорта и экспорта информации из других информационных систем;
поддержка разнообразной периферии.
Процесс проектирования РЭА принято разбивать на этапы (системный, схемный, конструкторский, технологический, производственный), а саму проектируемую РЭА на уровни (система, подсистема или аппаратура, прибор, блок, ячейка или узел). Исходя из такого разбиения, представляется естественным требование, чтобы САПР поддерживали все этапы и уровни проектирования в полном объеме. К сожалению, на практике данный подход полностью не реализован.
В последние годы большой интерес вызывают САПР для непрофессионалов (домашнего использования). Области их использования: индивидуальное строительство, любительское моделирование и конструирование, планирование ландшафта, интерьера и др. Основные требования к системам подобного класса - приемлемая стоимость и невысокие требования к ресурсам компьютера.
Наиболее перспективным в области автоматизированного проектирования является использование открытых сред, основной особенностью которых является автоматизация процесса проектирования: выбор структуры объекта проектирования; необходимые Расчеты, включая геометрические и т.д. Примером реализации такого подхода является СПРУТ-технология, реализованная в виде графической оболочки со сменной проблемной ориентацией DiaCAD.
Однако DiaCAD является только составной частью СПРУТ-технологии и используется в тех случаях, когда удается формализовать процесс проектирования в данной предметной среде. Там, где это невозможно, используются средства интерактивно го черчения, так же как в известных средствах графического редактирования.
Возможности DiaCAD определяются перечнем решаемых задач:
оперативная разработка чертежей с соблюдением требований ГОСТов;
создание и использование иерархических графических баз данных;
интерактивная параметризация чертежа и его типовых фрагментов;
интеллектуальное редактирование (редактирование чертежа путем изменения значений размеров);
получение параметризированных программ без программирования.
Функционально DiaCAD можно разделить на две части: среда администратора графической базы данных и среда конструктора.
Среда администратора графической базы данных предназначена для работы с иерархическими графическими базами данных и позволяет решать следующие задачи:
создание базы данных с произвольной иерархической структурой;
оперативный просмотр чертежа;
копирование данных из одного чертежа в другой;
вывод чертежа на графопостроитель или печатающее устройство.
Среда конструктора позволяет создавать и редактировать чертежи и геометрические модели.
Принципиальной отличительной особенностью DiaCAD является возможность создания на ее основе с использованием единой интегрированной среды СПРУТ собственной САПР.
Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования, называется техническим обеспечением САПР.
Технические средства совместно с общими системным программным обеспечением являются инструментальной базой САПР. Они образуют физическую среду, в которой реализуются другие виды обеспечения САПР (математическое, лингвистическое, информационное и пр.).
Технические средства в САПР решают задачи:
Ввода исходных данных описания объекта проектирования;
Отображения введенной информации с целью ее контроля и редактирования;
Преобразования информации (изменения формы представления данных, перекодировки, трансляции, выполнения арифметических и логических операций, изменения структуры данных и т. п.);
Хранения различной информации;
Отображения итоговых и промежуточных результатов решения;
Оперативного общения проектировщика с системой в процессе решения задач.
Для решения этих задач технические средства (ТС) САПР должны содержать процессоры, оперативную память (ОП), внешние запоминающие устройства (ВЗУ), устройства ввода-вывода информации (УВВИ), технические средства машинной графики, устройства оперативного общения человека с ЭВМ, устройства, обеспечивающие связь ЭВМ с удаленными терминалами и другими машинами. При необходимости создания непосредственной связи САПР с производственным оборудованием в составе ТС должны быть включены устройства, приобразующие результаты проектирования в сигналы управления станками, технологическими комплексами, автоматами. Номенклатура ТС, входящих в комплекс технических средств (КТС) САПР следующая:
1 ЭВМ (центральные процессоры, специализированные процессоры, оперативная память, процессоры ввода-вывода, устройства сопряжения интерфейсов)
2 Внешние запоминающие устройства (накопители на магнитных дисках, накопители на гибких магнитных дисках, накопители на магнитной ленте)
3 Устройства ввода-вывода информации (устройства ввода-вывода с перфокарт, устройства ввода-вывода с перфолент, печатающие устройства, устройства вывода на микрофиши, растровые печатающие устройства)
4 Устройства оперативной связи с ЭВМ (алфавитно-цифровые дисплеи, устройства речевого ввода-вывода, устройства управления курсором, графические дисплеи)
5 Устройства машинной графики (устройства кодирования графической информации, графопостроители, графические дисплеи, устройства управления курсором, растровые печатающие устройства)
6 Устройства подготовки данных
7 Устройства связи с технологическим оборудованием
8 Технические средства теледоступа и сетей ЭВМ (мультиплексоры передачи данных, аппаратура передачи данных, сетевые контролеры, связные процессоры, каналы связи).
Перечисленные задачи ТС решают совместно с общесистемным программным обеспечением. Под общесистемным программным обеспечением подразумеваются операционные системы (ОС) ЭВМ. Совокупность технических средств ЭВМ и ее программного обеспечения называют вычислительной системой (ВС).
Характеристики конкретной САПР в значительной степени определяются составом КТС и общесистемного программного обеспечения, которые должны обеспечивать:
Производительность ЭВМ, достаточную для решения всех проектных задач;
возможность оперативного взаимодействия проектировщика с ЭВМ в процессе проектирования;
Простоту освоения, эксплуатации и обслуживания КТС;
Открытость КТС для реконфигурации и дальнейшего развития;
Широкое использование входной и выходной графической информации о проектируемом объекте;
информационную связь между различными уровнями проектирования.
5.1.2 Общие сведения об ЭВМ и ВС, используемых в САПР
Основной КТС САПР являются разнообразные ЭВМ. При определении возможности использования той или иной ЭВМ в составе КТС их оценивают по совокупности различных показателей, главные из которых - технические характеристики, стоимость приобретения и эксплуатации.
К основным техническим параметрам ЭВМ относятся производительность, емкость оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), пропускную способность подсистемы ввода-вывода информации, надежность функционирования и др.
Производительность - один из важнейших показателей ЭВМ, измеряемые количеством операций, выполняемых за единицу времени (обычно операций в секунду). Этот показатель для разных типов ЭВМ колеблется от нескольких сотен до сотен миллионов операций в секунду. В последние годы производительность определяется тактовой частотой процессора.
Емкость ОЗУ определяет возможности ЭВМ по выполнению сложных программ с обработкой больших объемов информации. Емкость ОЗУ может выражаться в битах, байтах, словах, килобайтах, мегабайтах и т.п. Наиболее распространена оценка емкости ОЗУ в байтах, килобайтах (1Кбайт=1024 байт), мегабайтах (1Мбайт=1024Кбайт), гигабайтах (1Гбайт=1024Мбайт). Емкость ОЗУ для ЭВМ, используемых в САПР, колеблется от десятков килобайт до единиц гигабайтов.
Пропускная способность подсистем ввода-вывода ЭВМ, позволяет определить возможности ЭВМ при обмене информацией с различными периферийными устройствами или другими ЭВМ. Она измеряется максимальным количеством единиц информации, переданная через подсистему ввода-вывода за единицу времени.
Надежность функционирования ЭВМ оценивается рядом показателей, имеющих вероятностный характер, например, вероятностью безотказной работы в течении заданного интервала времени, наработкой на отказ, средним временем восстановления работоспособности ЭВМ, коэффициентом готовности и т. д.
В настоящее время для работы САПР, в основном, используются ЭВМ общего назначения. На сегодняшний день в мире существует множество ЭВМ (далее – компьютеров) различных групп сложности, различных поколений, и здесь будет приведен краткий обзор компьютеров лишь одной фирмы IBM, как общепризнанного лидера в производстве и продаже вычислительной техники. Вся компьютерная серия IBM программно и технически совместима внутри себя, что послужило ее широкому распространению в том числе для автоматизации технологического проектирования.
