Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра ПСИ
Г.С. Мухутдинова
СИстемА автоматизированного
Проектирования ЭМУ и ЭМПЭ
Конспект лекций
Уфа 2005г.
Содержание и задачи курса
Дисциплина СИстемА автоматизированного
Проектирования ЭМУ и ЭМПЭ
” ставит целью изложение современного подхода к высокопроизводительному и качественному проектированию на основе широкого использования средств вычислительной техники.
При изучении курса студенты знакомятся с идеологией машинного проектирования, включающей совокупность всех видов проектной, конструкторской и технологической деятельности инженера.
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
· характерные особенности автоматизации проектирования на базе средств вычислительной техники;
· требования, которым должна удовлетворять система автоматизированного проектирования (САПР);
· структуру программного обеспечения САПР;
· результаты машинного проектирования.
После изучения курса студенты должны уметь:
· объяснять схему функционирования САПР;
· составлять этапы автоматизированного проектирования;
· выбирать аппаратные средства и практически целесообразные варианты функциональных схем САПР.
Объем аудиторных занятий по курсу - 214 часов, из них лекций - 36 часов, лабораторных 72 часа, курсовая работа - 90 часов.
Учебно-методические материалы
1. Мясников В.А., Игнатьев М.Б., Покровский А.М. Программное управление оборудованием Л.:Машиностроение, 1984.- 427с.
2. Четвериков В.Н., Ревунков Г.И. Базы и банки данных. - М.: Высш. шк., 1987.- 248с.
3. Жук К.Д и др. Построение современных систем автоматизированного проектирования Киев: Наук. думка, 1983.- 248с.
4. Кречко Ю.А., Полищук В.В. Автокад. Курс практической работы.- М.: Диалог-МИФИ, 1994.- 256с.
5. Бемер С. FoxPro 2.6 для Windows.-К.: BNV, 1995.-464с.
6. Поликарпов Ю.В., Акмаев И.И. AutoCad:Осваиваем графический редактор. - Уфа: УГАТУ, 1995-87с.
7. Николь Н., Альбрехт Р. Exel 5.0. Электронные таблицы.- М.: Эком, 1994.- 352с.
8. Зайцев А. Н. Курс лекций. САПР в сварочном производстве.
9. И. П. Норенков Автоматизированное проектирование. М:- 2000г.
Лекция 1
Введение в САПР
Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий. Во первых, автоматизация проектирования — синтетическая дисциплина, ее составными частями являются многие другие современные информационные технологии. Так, техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования (САПР) основано на использовании вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий, в САПР используются персональные компьютеры и рабочие станции.
Математическое обеспечение САПР отличается богатством и разнообразием используемых методов вычислительной математики, статистики, математического программирования, дискретной математики, искусственного интеллекта. Программные комплексы САПР относятся к числу наиболее сложных современных программных систем, основанных на операционных системах Unix, Windows 95/NT, языках программирования. С, С++, Java и других, современных CASE технологиях, реляционных и объектно-ориентированных системах управления базами данных (СУБД), стандартах открытых систем и обмена данными в компьютерных средах.
Во вторых, знание основ автоматизации проектирования и умение работать со средствами САПР требуется практически любому инженеру разработчику. Компьютерами насыщены проектные подразделения, конструкторские бюро и офисы. Работа конструктора за обычным кульманом, расчеты с помощью логарифмической линейки или оформление отчета на пишущей машинке стали анахронизмом. Предприятия, ведущие разработки без САПР или лишь с малой степенью их использования, оказываются неконкурентоспособными как из за больших материальных и временных затрат на проектирование, так и из за невысокого качества проектов. Появление первых программ для автоматизации проектирования за рубежом и в СССР относится к началу 60 х гг. Тогда были созданы программы для решения задач строительной механики, анализа электронных схем, проектирования печатных плат.
Дальнейшее развитие САПР шло по пути создания аппаратных и программных средств машинной графики, повышения вычислительной эффективности программ моделирования и анализа, расширения областей применения САПР, упрощения пользовательского интерфейса, внедрения в САПР элементов искусственного интеллекта.
К настоящему времени создано большое число программно методических комплексов для САПР с различными степенью специализации и прикладной ориентацией. В результате автоматизация проектирования стала необходимой составной частью подготовки инженеров разных специальностей; инженер, не владеющий знаниями и не умеющий работать в САПР, не может считаться полноценным специалистом.
Подготовка инженеров разных специальностей в области САПР включает базовую и специальную компоненты. Наиболее общие положения, модели и методики автоматизированного проектирования входят в программу курса, посвященного основам САПР, более детальное изучение тех методов и программ, которые специфичны для конкретных специальностей, предусматривается в профильных дисциплинах.
Понятие инженерного проектирования
Проектирование технического объекта — создание, преобразование и представление в принятой форме образа этого еще не существующего объекта. Об раз объекта или его составных частей может создаваться в воображении человека в результате творческого процесса или генерироваться в соответствии с некоторыми алгоритмами в процессе взаимодействия человека и ЭВМ. В любом случае инженерное проектирование начинается при наличии выраженной потребности общества в некоторых технических объектах, которыми могут быть объекты строительства, промышленные изделия или процессы. Проектирование включает в себя разработку технического предложения и (или) технического задания (ТЗ), отражающих эти потребности, и реализацию ТЗ в виде проектной документации.
Обычно ТЗ представляют в виде некоторых документов. Результатом проектирования, как правило, служит полный комплект документации, содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. Эта документация и есть проект или точнее описаниеобъекта. Более коротко, проектирование — процесс, заключающийся в получении и преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского характера.
Преобразование исходного описания в окончательное порождает ряд промежуточных описаний, подводящих итоги решения некоторых задач и используемых для обсуждения и принятия проектных решений для окончания или продолжения проектирования.
Проектирование, при котором все проектные решения или их часть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ, называют автоматизированным в отличие от ручного (без использования ЭВМ) или автоматического (без участия человека на промежуточных этапах). Система, реализующая автоматизированное проектирование, представляет собой систему автоматизированного проектирования (в англоязычном написании CAD System — Computer Aided Design System).
Автоматическое проектирование возможно лишь в отдельных частных случаях для сравнительно несложных объектов. Превалирующим в настоящее время является автоматизированное проектирование.
Проектирование сложных объектов основано на применении идей и принципов, изложенных в ряде теорий и подходов. Наиболее общим подходом является системный подход, идеями которого пронизаны различные методики проектирования сложных систем.