Файл: Учебник для вузов. М Издво мгту им. Баумана, 2002, 336 с. Теоретические основы сапр Учебник для вузов Корячко В. П., Корейчик В. М., Норенков И. П. М. Энергоатомиздат, 1987, 400 с.doc

Место САПР среди других автоматизированных систем

Достижение поставленных целей на современных предприятиях, выпускающих сложные промышленные изделия, оказывается невозможным без широкого использования автоматизированных систем (АС), основанных на применении компьютеров и предназначенных для создания, переработки и использования всей необходимой информации о свойствах изделий и сопровождающих процессов.

Жизненный цикл промышленных изделий включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи нового продукта до утилизации по окончании срока его использования.

Э
тапы жизненного цикла промышленных изделий и используемые АС
Автоматизация проектирования осуществляется САПР. В САПР машиностроительных отраслей выделяются системы функционального (CAE), конструкторского (CAD) и технологического (CAM) проектирования.

Функции координации работы систем CAD/CAE/CAM, управления проектными данными и проектированием возложены на систему управления проектными данными PDM (Product Data Management).

Уже на стадии проектирования требуются услуги системы управления цепочками поставок SCM (Supply Chain Management – снабжать, поставлять; цепь, цепочка; управление), иногда называется системой Component Supplier Management (CSM). На этапе производства эта система управляет поставками необходимых материалов и комплектующих.

Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП).

АСУП:

– система планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning – предприятие; средства, ресурсы; планирование);

– система планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning);

– производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution Systems);

– система управления взаимоотношениями с заказчиками CRM (Customer Requirement Management).

Наиболее развитые системы ERP (планирование и управление предприятием) выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, учетом основных фондов и т.п.

Системы MRP-2 (планирование производства и требований к материалам) ориентированы на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством.

---

Системы MES (производственная исполнительная система) – решение оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом.

На этапе реализации продукции выполняются функции управления с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы спроса на планируемые изделия – система CRM (управление взаимоотношений с заказчиками).

Маркетинговые задачи иногда возлагаются на систему S&SM (Sales and Service Management), которая еще используется для решения проблем обслуживания изделий.

На этапе эксплуатации применяют также специализированные компьютерные системы по вопросам ремонта, контроля, диагностики эксплуатируемых систем.

Для выполнения диспетчерских функций (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и разработки ПО для встроенного оборудования в состав АСУТП вводят систему SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – управление наблюдением и приобретение данных).

Непосредственное программное управление технологическим оборудованием осуществляют с помощью системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров, которые встроены в технологическое оборудование.

В последнее время усилия многих компаний, производящих программно-аппаратные средства АС, направлены на создание систем электронного бизнеса (E-Commerce). Это не только организация в Интернете сайтов с витринами товаров и услуг. Они объединяют в едином информационном пространстве запросы заказчиков и данные о возможностях организаций по проектированию, изготовлению, поставкам заказанных изделий. Такие системы E-Commerce называются системами управления данными в интегрированном информационном пространстве CPC (Collaborative Product Commerce) или PLM (Product Lifecycle Management). Проектирование непосредственно под заказ позволяет добиться наилучших параметров создаваемой продукции, а оптимальный выбор исполнителей и цепочек поставок ведет к минимизации времени и стоимости выполнения заказа.

Характерная особенность CPC (управление данными в интегрированном информационном пространстве) – обеспечение взаимодействия многих предприятий, то есть технология CPC является основой, объединяющей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM и другие АС разных предприятий.

SCADA сокр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных.

---

Под термином SCADA понимают инструментальную программу для разработки программного обеспечения систем управления технологическими процессами в реальном времени и удаленного сбора данных. Реже термин SCADA-система используют для обозначения программно-аппаратного комплекса сбора данных (телемеханического комплекса).

Основные задачи, решаемые SCADA-системами:

1. Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, т.е. с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.

2. Обработка информации в реальном времени.

3. Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface — человеко-машинный интерфейс).

4. Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.

5. Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.

6. Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.

7. Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.

8. Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т.д.)

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре (DCS сокр. от англ. Distributed Control System — распределённая система управления).

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogiс.

В России больше распространены SCADA-системы отечественного производства.

Понятие проектирования.

Создание новых изделий состоит из нескольких этапов:

- формирование замысла;

- поиск физических эффектов, обеспечивающих принципиальную реализацию замысла;

- поиск конструктивных решений;

- расчет и обоснование;

- создание опытного образца;

- разработка технологии промышленного изготовления.

Проектирование технического объекта связано с созданием, преобразованиями и представлением в принятой форме образа этого объекта. В любом случае проектирование начинается при наличии задания на проектирование, которое отражает потребности общества в получении некоторого технического изделия. Это задание представляется в виде тех или иных документов и является исходным (первичным) описанием объекта. Результатом проектирования служит полный комплект документации, содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. Эта документация представляет собой окончательное описание объекта. В процессе преобразования исходного описания в окончательное возникают промежуточные описания, которые называются

---

проектными решениями, и на основании анализа которых делается вывод о дальнейших путях проектирования или же его окончании.

Проектирование – процесс, заключающийся в преобразовании исходного описания объекта в окончательное на основе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского характера.

Проектирование, при котором все или часть проектных решений (промежуточных описаний объекта) получают путем взаимодействия человека и ЭВМ, называют автоматизированным, соответственно, проектирование, при котором ЭВМ не используется, – неавтоматизированным.

В теории проектирования сложных технических объектов, каковым и является СЭ, разработаны принципы проектирования, основными из которых являются:

– декомпозиция и иерархичность (иерархия – последовательное расположение служебных званий, чинов от низших к высшим в порядке их подчинения);

– многоэтапность и итерационный (iteratio – повторение) характер процесса проектирования;

– типизация и унификация проектных решений и средств проектирования.

Описания технических объектов должны быть по сложности согласованы с возможностями восприятия человеком и возможностями оперирования описаниями в процессе их преобразования с помощью имеющихся средств проектирования. Как правило, требуется структурирование описаний и соответствующее расчленение представлений о проектируемых объектах на иерархические уровни и аспекты. Это позволяет распределять работы по проектированию сложных объектов между подразделениями проектной организации, что способствует повышению эффективности и производительности труда проектировщиков, а также более целесообразному использованию вычислительной техники.

В частности, подобный принцип положен в основу пирамидальной схемы систем автоматизированного проектирования – наиболее популярной среди пользователей САПР. Эта схема предусматривает организацию нескольких рабочих мест, оснащенных системами высокого уровня, позволяющими выполнять концептуальную конструкторско-технологическую проработку нового изделия; для детальной проработки предполагается организация нескольких десятков или сотен рабочих мест, оснащенных системами среднего уровня. Для подготовки документации и рабочих чертежей – рабочие места с системами легкого уровня.

---

Структура САПР и ее подсистемы

При рассмотрении структуры САПР следует выделить два взаимосвязанных аспекта – подсистемы и обеспечения.

Первый аспект дает представление о САПР как о совокупности подсистем.

Подсистема САПР – составная структурная часть САПР, обладающая всеми свойствами системы и создаваемая как самостоятельная система.

Подсистемы САПР по назначению делятся на проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие – подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, по отношению к объекту проектирования делятся на объектно-ориентированные (объектно-зависимые, объектные) и объектно-независимые (инвариантные).

Объектно-зависимые выполняют одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависящих от конкретного проектируемого объекта.

Инвариантные (объектно-независимые) – выполняют типовые (унифицированные) проектные процедуры и операции и могут использоваться для широкого класса объектов.

О
бслуживающие подсистемы предназначены для обеспечения нормального функционирования проектирующих подсистем (система управления базами данных, информационно-измерительная система).

Техническое обеспечение – совокупность взаимодействующих и взаимосвязанных технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. Техническое обеспечение делится на группы средств:

– программной обработки данных;

– подготовки и ввода данных;

– отображения и документирования;

– архива проектных решений;

– передачи данных.

Математическое обеспечение – ММ объектов, методы и алгоритмы выполнения проектных процедур.

Программное обеспечение (ПО) – собственно программы для систем обработки данных на ЭВМ и программная документация, необходимая для эксплуатации программы. ПО бывает общесистемное, базовое и прикладное (специальное).

Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т.е. для планирования и управления вычислительным процессом (операционные системы), специфику САПР не отражает.

Базовое и прикладное ПО создаются для нужд САПР. В базовое входят программы, которые обеспечивают правильное функционирование прикладных программ. В прикладном ПО обычно реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур (ППП).

---