Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

ГЛАВА III

Системы

автоматизации

проектирования

Ускорение технического прогресса тре­ бует существенного убыстрения процес­ сов проектирования новой техники, ко­ торая становится все более сложной, требующей все более длительных сроков для своего создания. Например, для со­ здания новых типов торговых судов тре­ буется от двух до четырех лет работы большого коллектива проектировщиков, самолетов — от четырех до шести лет, вычислительных машин — от трех до че­ тырех лет и т. д.

Такие сроки проектирования часто приводят к тому, что устаревают но­ вые идеи, заложенные в проектируемый объект, или нарушаются существенно важные сроки ввода в действие новой техники.

По данным ЦСУ, в настоящее время в СССР на машиностроительных и при­ боростроительных предприятиях конст­ рукторской и технологической подготов­ кой производства занято около 80% всех инженерно-технических работников.

В нашей стране в сфере проектирова­ ния занято около 600 тыс. человек. Но несмотря на это во многих случаях проек­ тирование промышленной техники, жи­ лых зданий, транспортных средств и т. п. сдерживается из-за отсутствия достаточ­ ного количества подготовленных кадров. Недостаток кадров и невозможность

59

растягивания сроков проектирования делают невозможным ва­ риантное рассмотрение решений, что сказывается на качестве проектирования.

10.СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Вцикле создания новой техники «научное исследование— проектирование—производство» слабым местом является не от­ сутствие научных достижений, а совершенно неудовлетворитель­ ное их освоение в связи с низкими темпами проектирования и внедрения в производство. Развитие вычислительной техники, операционных систем, периферийного оборудования, устройств ввода и вывода машинной информации в графической и буквенной форме, способов ее редактирования и преобразования открывает новые возможности перед автоматизацией проектирования.

Процесс проектирования включает в себя совокупность всех видов проектной и конструкторской деятельности инженера, направленной на создание нового вида изделия, отвечающего определенным техническим, функциональным, экономическим и

эстетическим требованиям. Этот процесс представляет собой чередование умственно-творческих и умственно-формальных видов деятельности инженера. Формальные виды деятельности — хра­ нение, поиск, обработка и преобразование информации, обра­ ботка результатов экспериментов и изготовление проектно-кон­ структорской документации. Эти виды деятельности в общем ба­ лансе времени инженера составляют более 40—50% и сравнительно легко поддаются автоматизации с помощью математических мето­ дов и средств вычислительной техники.

Использование вычислительной техники позволяет инженеру проводить сложные и многовариантные исследования и расчеты новых изделий, что приводит к более качественному проектиро­ ванию. Результаты решения получаются в графическом или зако­ дированном виде на носителях информации, которые являются исходными документами для технологического процесса изготов­ ления изделий.

Система автоматизации проектирования позволяет бьГстро и безошибочно вносить любые изменения в проект на всех стадиях его разработки. Это особенно важно, так как примерно 80% вре­ мени при выпуске проектной документации тратится на ее изме­ нение и корректировку.

С помощью ЭВМ можно проводить моделирование проектируе­ мого изделия с целью определения ряда его рабочих характери­ стик' до изготовления и испытания опытного образца. Натурные и модельные испытания тоже могут быть автоматизированы.

Благодаря использованию средств вычислительной техники инженеры-проектировщики объединяются в более сплоченный коллектив, облегчаются общение между ними и консолидация усилий для разработки целостной системы. Сокращается время на итеративный процесс согласования решений.

60

Особенно эффективны так называемые сквозные системы авто­ матизации, охватывающие как этапы проектно-конструкторских работ, так и этапы технологической подготовки производства вплоть до автоматизированного управления технологическим оборудованием.

Автоматизация проектно-конструкторских работ и технологи­ ческой подготовки производства дает существенный технико­ экономический эффект.

1. Сокращаются сроки проектирования, что позволяет снизить степень морального старения объекта при проектировании и за­ траты на его дальнейшую модернизацию. Например, по данным Института технической кибернетики АН БССР, сроки проектиро­ вания технологических процессов обработки зубчатых колес с введением системы автоматизации проектирования сократились в пять раз; для сверхбольших интегральных схем (СБИС) они уменьшились в 10 раз благодаря автоматизации проектирования фотошаблонов, сроки проектирования печатных плат для микро­ электронных схем сократились в пять—семь раз. Благодаря автоматизации проектирования фирма «Локхид» сократила время эскизного проектирования самолетов в 10 раз, а фирма «Дайнемико» уменьшила время конструирования самолета в четыре раза.

2.Вследствие сокращения трудовых затрат снижается стои­ мость проектирования.

3.Улучшаются на 5-—15% технико-экономические показатели

врекомендуемом варианте. Например, стоимость годовой экс­ плуатации водопроводной кольцевой сети, спроектированной с по­ мощью ЭВМ при оптимизации диаметров труб, на 10% ниже стои­ мости сети, рассчитанной вручную.

4.Экономятся материалы благодаря повышению точности расчетов.

5.Улучшается качество проектной документации, умень­ шается число ошибок, автоматизируется процесс внесения изме­ нений и т. д.

Следует иметь в виду, что использование ЭВМ для автоматиза­ ции проектирования существенно отличается от их использования для решения вычислительных задач:

а) задачи автоматизации проектирования в основном носят не вычислительный характер (использование типовых конструк­ ций для создания нового объекта, изготовление техдокументации и т. п.);

б) большинство задач автоматизации проектирования не под­ дается формализации;

в) при автоматизации проектирования используются специ­ фические вводные и выводные устройства, поскольку входная и выходная информации носят вид, отличный от вида исходных данных и результатов для вычислительных задач.

Для эффективного использования автоматизации проектно­ конструкторских работ и технологической подготовки производ­

61

ства необходимо использовать системный подход, который за­ ключается в создании сложной иерархической вычислительной системы, объединяющей различные этапы проектирования и об­ ладающей проблемно-ориентированными входными языками, си­ стемами диалоговой связи с пользователем, различного рода библиотеками, наборами типовых решений и большим числом периферийных устройств (дисплеи, координатографы, графопо­ строители). Отсюда большое значение приобретает операционная система ЭВМ, которая является центром всей системы.

На рис. 17 изображена структура системы автоматизации проектирования.

Входной информацией для системы автоматизации проекти­ рования (глобальной задачей) является задание спроектировать новый тип вычислительных машин, самолетов, станков и др. В си­ стеме I (системе выработки технического задания) происходит вы­

бор конкретного технического задания для проектирования задан­ ного объекта. При этом необходимы проверка выполнимости технических условий (отсутствие противоречивости, нарушения ограничений и т. п.) и их оптимизация (необходимое быстродей­ ствие, аппаратурные затраты и т. п.). Корректировка техниче­ ского задания осуществляется проектировщиком; автоматическая корректировка заданий в большинстве случаев невыполнима.

Наиболее сложной является система II (система выбора про­

ектных решений), обычно она сама построена по иерархическому принципу. На этом этапе в большинстве случаев необходимо про­ изводить моделирование, причем не только математическое, но и физическое (например, в самолетостроении, судостроении и т. п.). В ряде случаев следует использовать диалоговые системы. На­ пример, процессы выбора деталей в машиностроении, подбор параметров электрических схем в системах автоматизации проек­ тирования радиоэлектронной аппаратуры.

Системой III является система автоматизации изготовления

проектной документации, которая может быть самой разнообраз­ ной: фотошаблоны печатных плат, перфоленты для станков с про­ граммным управлением, конструкторские чертежи и т. п. Выпуск

ииспытание прототипа, эксплуатация серийных образцов изде­ лий позволяют значительно улучшить качество проектируемых изделий. Так, например, статистические исследования параметров микроэлектронных элементов в период их опытного производства

ивнесение корректив в их конструктивные размеры дают возмож­ ность повысить число элементов, удовлетворяющих заданным пара­ метрам, с 5—6% в начальном периоде опытного производства до 40-—50% в конце его.

Системы автоматизации проектирования можно условно раз­ делить на шесть типов (в порядке возрастания сложности).

1.Программы инженерных, сметных, экономических расче тов, сравнительно несложных, но требующих очень много времени, если расчеты проводить вручную.

62