Основные цели автоматизированного проектирования

Система автоматизированного проектирования
Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин «автоматизированная», в отличие от термина «автоматическая», подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ с Системой поддержки принятия решений (СППР) являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений.
Система автоматизированного проектирования – автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.
Основная функция САПР - выполнение автомати­зированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей.
САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.

Основные цели автоматизированного проектирования
В настоящее время, как и ранее, актуально повышение качества планировочных, архитектурных и строительных решений, снижения стоимости зданий и сооружений. Это возможно лишь при достижении высокого качества всех проектных разработок.
Проектирование сложных объектов и решение основных задач проектирования невозможно сегодня без автоматизированного проектирования.
Под автоматизацией проектирования понимается такой способ проектирования, при котором все проектные операции и процедуры или их часть осуществляются взаимодействием человека и компьютера.
Внедрение современных программных комплексов является необходимым инструментом в организации качественной и оперативной работы проектировщиков.
Таким образом, основная цель автоматизации проектирования - повышение эффективности труда инженеров, включая:
- сокращение трудоёмкости проектирования и планирования;
- сокращение сроков проектирования;
- сокращение себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
- повышение качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
- сокращение затрат на натурное моделирование и испытания.

Достижение этих целей обеспечивается решением задач автоматизации проектирования:
- автоматизации оформления документации;
- применения эффективных математических моделей проектируемых объектов;
- унификации и стандартизации методов проектирования;
- создания единых банков данных, содержащих систематизированные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного проектирования объектов;
- повторного использования проектных решений, данных и наработок;
- замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;
- повышения качества управления проектированием;
- применения методов вариантного проектирования и оптимизации.

Технологический процесс (ТП) как объект проектирования
В основу разработки ТП изготовления изделий положены два принципа – технический и экономический. В соответствии с первым из них спроектированный процесс должен полностью обеспечить выполнение всех требований конструкторской документации и технических условий приемки изделия. Согласно второму принципу изготовление изделия должно быть осуществлено с учетом минимальных затрат труда и издержек производства.
Проектирование ТП – многовариантная задача. Для изготовления одной и той же детали или сборочной единицы могут быть спроектированы различные ТП, отличающиеся технико-экономическими показателями и, прежде всего, затратами на изготовление, а также надежностью обеспечения заданного качества изделия.
Любой ТП представляет собой сложную, иерархически организованную, целенаправленную систему. Элементный состав и структура этой системы зависят от уровня ее рассмотрения.
Каждый этап ТП состоит из отдельных технологических операций, исполняемых в определенной последовательности.

Обобщенные алгоритмы неавтоматизированного проектирования единичных ТП
Алгоритм ТП изготовления деталей

Алгоритм ТП сборки

Основные принципы построения САПР ТП
Существует значительное число отечественных и зарубежных разработок САПР ТП, существенно различающихся по базовым принципам построения, возможностям и, в целом, научно-техническому уровню. С целью сравнения научно-технического уровня различных САПР ТП и оценки принципиальной возможности их использования для решения задач технологичной подготовки предприятия (ТПП) используют классификацию САПР ТП.
В Российской Федерации принципы классификации и основные классификационные признаки САПР регламентированы Госстандарт России (ГОСТ) 23501.108-85 «Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначениe». В соответствии со стандартом САПР характеризуют по следующим признакам: тип объекта проектирования; разновидность объекта проектирования; сложность объекта проектирования; уровень автоматизации проектирования; комплексность автоматизации проектирования; характер выпускаемых проектных документов; число уровней в структуре технического обеспечения САПР.
Для разновидностей объектов проектирования стандарт не устанавливает специальных обозначений, и поэтому часто используют для разделения САПР ТП макрооценки результатов их деятельности.

По признаку «сложность объекта проектирования» выделяют САПР:
простых объектов с числом составных частей до 102;
объектов средней сложности с числом составных частей 102…103;
сложных объектов с числом составных частей 103…104;
очень сложных объектов с числом составных частей 104…106;
объектов очень высокой сложности с числом составных частей свыше 106.
По признаку «уровень автоматизации проектирования» выделяют системы:
низкоавтоматизированного проектирования (автоматизирующие до 25% проектных процедур, выполняемых при проектировании объекта);
среднеавтоматизированного проектирования (25…50%);
высокоавтоматизированного проектирования (свыше 50%);

По числу выпускаемых проектных документов различают системы:
малой производительности (до 105 проектных документов в год в пересчете на формат А4);
средней производительности (105…106);
высокой производительности (свыше 106);
По числу уровней в структуре технического обеспечения выделяют:
одноуровневые;
двухуровневые;
трёхуровневые;
По режиму обработки информации (ГОСТ 15971-90 «Системы обработки информации. Термины и определения») различают САПР ТП:
пакетные;
интерактивные;
диалоговые;
системы реального времени;

Обобщение опыта исследований и разработки САПР ТП позволило сформулировать основные общесистемные принципы их построения:
полного соответствия цели ее создания;
системного единства: система и создается, и эксплуатируется как единая совокупность взаимодействующих подсистем, работа которых подчинена общей цели;
открытости системы: при эксплуатации системы, как единства подсистем, должна быть сохранена открытость ее структуры;
интеграции: средства реализации САПР ТП должны обеспечивать возможность ее информационной интеграции с другими автоматизированными системами поддержки ЖЦИ;
развития: структура система должна обеспечивать возможность наращивания и совершенствования компонентов САПР ТП и связей между ним;
инвариантности: по возможности система должна быть инвариантной объекту проектирования и отрасли;
тиражируемости и адаптации: система должна быть тиражируема и легко адаптируема к возможным изменениям объекта проектирования и условий эксплуатации;
живучести: система должна обеспечивать выполнение заданных функций при воздействиях внешней среды и отказах ее компонентов в заданных пределах.

Соответствие системы цели ее создания определяют:
формирование системой объектов проектирования заданной разновидности (например, маршрутных, операционных, маршрутно-операционных ТП);
обеспечение заданного качества проектных решений (не хуже качества решений, полученных специалистом);
возможность достижения цели системы;

Состав и структура САПР ТП

Программно-методический комплекс САПР ТП включает в себя (ГОСТ 34.033-90 «Автоматизированные системы. Термины и определения») обеспечение:
информационное – информация, используемая САПР ТП для выработки проектных решений (данные о прототипах проектируемых объектов, типовых проектных решениях, нормативные данные), основная часть которой содержится в машинных базах данных и незначительная – в обычных документах;
математическое – совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, необходимых для выполнения проектных процедур;
лингвистическое – сведения о специальных проблемно-ориентированных языках проектирования, использующихся в САПР ТП;
программное – комплекс всех программ и эксплуатационной документации к ним в виде обычных текстовых документов или записанных на машинных носителях;
методическое – комплект документов, содержащих общее описание САПР ТП; данные об используемых средствах автоматизации, правилах их технического обслуживания и использования;
организационное – комплект документов (положений, штатных расписаний, инструкций и др.), устанавливающих правила практического выполнения автоматизированного проектирования.