Введение
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.
В рамках жизненного цикла промышленных изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.
Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:
-сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;
-сокращения сроков проектирования;
-сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
-повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
-сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.
Достижение этих целей обеспечивается путем:
-автоматизации оформления документации;
-информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений;
-унификации проектных решений и процессов проектирования;
-повторного использования проектных решений, данных и наработок;
-стратегического проектирования;
-замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;
-повышения качества управления проектированием;
-применения методов вариантного проектирования и оптимизации.[1]
Понятие «Синтез», oсобенности решения задач структурного синтеза
Понятие «синтез» технического объекта в широком смысле слова близко по содержанию к понятию «проектирование». Задача синтеза технического объекта состоит в том, чтобы по заданному функциональному назначению объекта или по закону его функционирования получить проектное решение в виде некоторого описания проектируемого объекта.
Синтез технических объектов нацелен на создание новых вариантов, а анализ используется для оценки этих вариантов, т. е. синтез и анализ выступают в процессе проектирования в диалектическом единстве.
При синтезе заранее заданы допустимый набор используемых элементов (электрорадиоэлементов при синтезе электронных схем и т. д.), возможные правила их соединения между собой и способы определения по синтезированной структуре объекта функции, которую он реализует.
Под структурой объекта понимается набор составляющих его элементов и связей между ними. Структура определяет, как устроен объект проектирования (ЭВМ, автоматическая система, радиотехнический комплекс и т. д.), из каких физических частей он состоит и как эти части связаны друг с другом.
При проектировании технических объектов важное значение имеет определение оптимальных вариантов структур и конструкций машин и устройств, параметров схем, режимов работы технологического оборудования и т. д. Под оптимальным будем понимать такой вариант структуры или конструкции, параметры которой удовлетворяют всем системным, конструктивным, технологическим, электрическим и экономическим требованиям ТЗ, а критерий оптимальности, описывающий качество проектируемой структуры или конструкции, принимает наилучшее (минимальное или максимальное) значение.[2]
При оптимальном проектировании необходимо обосновать критерий оптимальности проектируемого объекта и определить множество показателей Θ = (θ1,..., θn), на которые наложено множество ограничений V= (V1,..., Vп).
Для решения задачи синтеза технических объектов выделяют некоторую совокупность независимых переменных Х = (x1,..., хт).
Переменные x1,..., хт называют переменными проектирования и в зависимости от физической природы объекта проектирования они имеют различную интерпретацию.
Критерий оптимальности F(Х) = F (х1,..., хт) и показали θi (X) = θi (x1,..., хт), на значения которых наложены ограничения, являются функциями независимых переменных x1,..., хт.[2]
Подходы к решению задач структурного синтеза
Задача структурного синтеза заключается в поиске оптимальной или рациональной структуры (схемы) технического объекта для реализации заданных функций в рамках выбранного принципа действия. Результаты структурного синтеза могут быть представлены в виде перечня элементов вместе с таблицей соединений, схемы расположения элементов с указаниями их типов, схемы алгоритмов и т. п.
Задачи структурного синтеза относят к задачам проектирования, наиболее сложным с точки зрения возможностей формализации. Сложность формализованного синтеза структур заключается, прежде всего, в наличии большого числа факторов, влияющих на разновидности, свойства и параметры синтезируемых структур, а также в трудностях решения задач оптимизации большой размерности при высокой степени детализации описания, синтезируемых объектов.
Так, при структурном синтезе специализированных ЭВМ и микропроцессорных систем возникают трудности решения ряда специфичных проблем, связанных с согласованием структур и алгоритмов функционирования ЭВМ и систем с характеристиками решаемых задач. Результатами структурного синтеза ЭВМ являются номенклатура входящих в состав ЭВМ блоков, число блоков каждого типа, топология информационных и управляющих взаимосвязей между блоками, а также расписание функционирования каждого блока при организации вычислительного процесса.
Большая размерность задач проектирования сложных технических систем и объектов делает целесообразным блочно-иерархический подход, при котором процесс проектирования разбивается на взаимосвязанные иерархические уровни. Структурный синтез составляет существенную часть процесса проектирования и также организуется по блочно-иерархическому принципу. Это означает, что синтезируется не вен сложная система целиком, а на каждом уровне в соответствии с. выбранным способом декомпозиции синтезируются определенные функциональные блоки с соответствующим уровнем детализации.
В самом общем случае для решения задачи необходим перебор вариантов, и сокращение перебора является актуальной проблемой. Иерархический подход уменьшает число вариантов на каждом уровне и делает решение задачи определения оптимальной структуры технического объекта реальным.[3]