Программное обеспечение САПР





Программное обеспечение (ПО) САПР- совокупность машинных программ(soft), необходимых для АП и представленных в заданной форме. Компонентами ПО САПР являются программы на машинных носителях, документы с текстами программ, эксплуатационные документы. Компоненты ПО - программные модули - должны иметь иерархическую структуру.

Программное обеспечение САПР делится на общесистемное, базовое, прикладное. Общесистемное предназначено для организации функционирования технических средств и системы в целом. Базовое программное обеспечение связано с определенной сферой деятельности и обеспечивает работу определенных прикладных программ. Прикладное ПО САПР - это совокупность программ, ориентированных на решение прикладных задач конкретного класса с реализацией математического обеспечения выполняемых проектных процедур.

Технические параметры общесистемного ПО САПР определяются существующей номенклатурой операционных систем и комплексов программ технического обслуживания. Операционная система (ОС) - совокупность командного интерпретатора, драйверов и интерфейса. Основные компоненты операционных систем - управляющие, обрабатывающие, сервисные (обеспечивающие и тестово-диагностические) программы, библиотеки и системные таблицы.

Операционная система бывает однопользовательской (предназначенной для обслуживания одного клиента) и многопользовательской (рассчитанной на работу с группой различных пользователей одновременно). Операционные системы позволяют пользователю делить задачу на части и кодировать каждую из них, а затем объединять готовую к выполнению программу; автоматизировать процесс отладки программ; помещать готовые к выполнению программы в системную библиотеку и получать доступ к ним; использовать стандартные процедуры ввода/вывода для работы с файлами.

Наиболее известными ОС являются системы корпорации Microsoft (семейство Windows, включая Vista) и MacOS. Также применяют ОС Linux, Lindows и др. из семейства UNIX.

Развитое ПО САПР, поставляемое вместе с ПК и оформленное в виде пакетов прикладных программ (ППП) и библиотек стандартных подпрограмм, позволяет решать простые задачи почти без программирования.

Первым требованием к программному обеспечению САПР является надежность программного обеспечения, т.е. получение достоверных результатов проектирования. Использование структурного программирования, объектно-ориентированных языков и т.д. было вызвано стремлением писать все более сложные программы с меньшим количеством ошибок. Второе требование — гибкость, т.е. быстрое реагирование на какие- либо внешние события или изменения в параметрах управляемых процессов. Системы, работающие в соответствии со вторым требованием, часто называют системами реального времени Типовое время реагирования на внешние воздействия, необходимое современным индустриальным системам, составляет микросекунды. Третье требование - многозадачность. Каждая задача выполняет свою долю работы по управлению объектом, и все они делят между собой ресурсы вычислительной системы в зависимости от своего приоритета и от внешних и внутренних событий, связанных с конкретной задачей. Четвертое требование - компактность - потребление минимальных ресурсов ПК, что улучшает эксплуатационные характеристики САПР. Пятое требование — адаптируемость — приспособляемость ПО САПР к функционированию в различных условиях и на различных технических средствах.

Названным требованиям должны удовлетворять все уровни ПО системы. Условно ПО можно разделить на три уровня

- базовая система ввода-вывода (ВIОS);

- операционная система и драйверы (ОС);

- собственно прикладные программы.

ВIОS осуществляет непосредственный интерфейс между аппаратурой и ПО верхних уровней. Ведущие фирмы — поставщики ВIОS - ориентируются на рынок офисных компьютеров. Операционная система выполняет базовые функции по интерфейсу с оператором, запуску программ, распределению памяти, поддержке файловой системы и т. п. Получили распространение ПО класса МЕS (Manufacturing Execution Systems), основной задачей которого является оптимизация управления производством в целом, включая планирование запасов комплектующих, расписание технологических процессов.

Процесс создания ПО САПР состоит из 6 основных этапов:

- анализ требований;

- разработка спецификаций;

- проектирование;

- кодирование модулей;

- тестирование;

- сопровождение.

Анализ требований. Учитывается совокупность требований, включающая требования заказчика по функциям и возможностям ПО, его точности и надежности. Вырабатывается описание системы с точки зрения пользователя. Здесь учитывают особенности математических моделей объектов, выбирается или разрабатывается математическое обеспечение, выделяются проектные процедуры, решаются вопросы планирования работ.

Разработка спецификаций. Под спецификацией понимают полное и точное описание решаемой задачи. Например, функциональные спецификации определяют функции, которые должна выполнить САПР; эксплуатационные — содержат сведения о быстродействии ПО САПР. Спецификации являются заданием на разработку ПО.

Проектирование. На этом этапе формируется структура ПО и разрабатывается состав модулей с разделением их на иерархические уровни на основе изучения схем алгоритмов для типовых задач проектирования. Выбирается структура информационных массивов, составляющих базу данных.

Кодирование модулей. Производится программирование модулей на каком-либо алгоритмическом языке, т.е. осуществляется перевод разработанных алгоритмов на языки программирования.

Тестирование. Тестированием называется процесс проверки ПО (или его компонентов), имеющий целью обнаружения ошибок в ПО. Для этого применяют так называемые тестовые наборы, включающие в себя специально подобранные исходные данные и эталонные результаты.

Сопровождение. Устраняются ошибки, не выявленные на этапе тестирования, вносятся изменении в исходную версию ПО, чтобы устранить возникающие расхождения заказчика и разработчика ПО САПР.

Для замедления морального старения ПО САПР проводят ее разработку совместно с разработкой новых промышленных и информационных технологий, а также стремятся создавать САПР открытые как к новым элементам математического обеспечения, так и по отношению к новым предметным областям.

 

Техническое обеспечение САПР (ТО САПР)

Техническое обеспечение САПР - совокупность взаимодействующих технических средств (hardware) - устройств вычислительной и организационной техники, средств передачи данных, измерительных и др. средств. Оно делится на группы подготовки и ввода данных, передачи данных, программной обработки данных, отображения и документирования, представления архива проектных решений.

ТО САПР и ПО САПР являются инструментальной базой САПР, образуя среду, в которой работают все остальные виды обеспечения САПР.

Применяемые для САПР технические средства должны обеспечивать:

1) взаимодействие между проектировщиками и ЭВМ на основе интерактивного режима работы;

2) взаимодействие между участниками проектной группы;

3) выполнение всех необходимых проектных процедур, для которых имеется соответствующее ПО САПР.

Общая структура ТО САПР представляет собой сеть узлов, связанных между собой средой передачи данных. Узлами (станциями данных) являются рабочие места проектировщиков, называемые автоматизированными рабочими местами (АРМ) или рабочими станциями (Workstation) или большие ЭВМ (мейнфреймы).

Минимальный базовый комплект для ТО САПР - ПК, включая сис- темный блок, клавиатуру, монитор, “мышь”, накопители на жестких (винчестер) и гибких магнитных дисках, и периферийные устройства - принтер, модем, сканер, плоттер.

Среда передачи данных представлена каналами передачи данных, состоящими из линий связи и коммутационного оборудования.

Данные между различными компонентами ТО САПР передаются по системной шине, которая обеспечивает универсальный интерфейс связи между ними. Интерфейс - совокупность унифицированных технических и программных средств, необходимых для подключения устройств к системе или одной системы к другой.

Каждый узел связи может состоять из оконечного оборудования данных (ООД), выполняющего определенную работу по проектированию (например, ПК) и аппаратуру окончания канала данных (АКД), предназначенную для связи ООД со средой передачи данных (например, вставляемая в компьютер сетевая плата - сетевой адаптер). Примером сетевых адаптеров являются Ethernet, Token Ring.

Канал передачи данных - средство двустороннего обмена данными, включающее АКД и линию связи.

Базовым элементом ТО САПР является АРМ.

АРМ - автономный диалоговый (интерактивный) комплекс, система или устройство на базе ПК, предназначенный для автоматизации работ, производимых на рабочих местах. Существует ГОСТ 34.601-90 “Автоматизированные системы управления, термины и определения”. Согласно ему, АРМ представляет собой рабочее место персонала автоматизированной системы управления, оборудованное средствами, обеспечивающими участие человека в реализации функций управления. АРМ - проблемно - ориентированный вычислительный комплекс, это набор программно - управляемых устройств, объединенных производительной ПЭВМ с развитой системой общего и специального ПО. Появившиеся в 60 - годах прошлого века АРМ первого поколения были ориентированы на военные цели, радиоэлектронную аппаратуру (АРМ - Р) и машиностроительные конструкции (АРМ - М). В настоящее время они широко распространены во многих сферах деятельности человека.

 

Уровни АРМ

Локальные сети, на основе которых могут функционировать различные комплексы АРМ как в рамках отдельных подразделений, так и на уровне смежных выполняемых функций, реализуемых различными подразделениями, являются базой для организации взаимосвязи отдельных АРМ в систему сбора, обработки информации и принятия решений (СППР) в сфере управления конкретным объектом.

Структуризация АРМ включает описание среды функционирования: обеспечивающих и функциональных подсистем и связей между ними, интерфейсов с пользователем и техническими средствами, средств программного и информационного обеспечения.

Структурно АРМ включает функциональную и обеспечивающую части. Функциональная часть определяет содержание конкретного АРМ и включает описание совокупности взаимосвязанных задач. Обеспечивающая часть включает традиционные виды обеспечения САПР - информационное, программное, техническое, лингвистическое.

 

Классификация АРМ

В основу классификации АРМ положен ряд признаков:

· по функциональному признаку - АРМ административно-

управленческого персонала; - АРМ проектировщика; -АРМ

производственно - технологического назначения.

· по режиму эксплуатации АРМ, в соответствии с которым

выделяются одиночный, групповой и сетевой режимы эксплуатации.

Требования к АРМ:

· низкая стоимость; высокая надежность;

· небольшие размеры; возможность решения простых задач локальными средствами,

· возможность доступа к централизованному банку данных, возможность многопользовательского режима работы.

АРМ является удобным и эффективным инструментом для сбора, обработки, анализа и хранения информации, а так же принятия объективно обоснованных решений по оперативному управлению соответствующим участком производства.

Рассмотрим 3 типа АРМ, получивших в распространение на отечественных цементных заводах.

АРМ ГЕОЛОГА- МАРКШЕЙДЕРА обеспечивает:

  • создание и ведение базы данных геологического фонда предприятия.
  • получение различных моделей месторождения и построение с их помощью структур карт в изолиниях значений характеристик сырья в виде планов и разрезов,
  • определение запасов сырья и его сортности в заданных контурах месторождения;
  • расчеты по оптимизации шихтовки сырьевых материалов, добываемых на различных участках карьера.

Данный АРМ может быть использован как инструмент информационной подготовки и обоснования решений при оперативно- календарном планировании добычных и вскрышных работ, внутрикарьерном усреднении.

АРМ НАЧАЛЬНИКА ЛАБОРАТОРИИ предназначено для:

  • ведения архива данных об изменениях разнообразных технологических переменных;
  • статистической обработки информации, включая расчет средних и среднеквадратичных значений переменных, числа выходов переменных за границы технологических допусков; регрессионных зависимостей между различными технологическими показателями:

К специальным функциям АРМ относятся:

  • расчеты по приготовлению многокомпонентных смесей:
  • расчеты по прогнозированию активности клинкера и цемента:
  • расчеты по определению статистических характеристик, необходимых для подтверждения гарантированной марки цемента
  • выработка рекомендаций по управлению вещественным составом и заданием на тонкость помола цементной шихты;

АРМ ГЛАВНОГО ТЕХНОЛОГА ЦЕМЗАВОДА обеспечивает:

  • создание и ведение базы данных, характеризующих ход технологических процессов;
  • анализ технологических свойств используемых сырьевых ресурсов и их применимость для определенных технологических процессов;
  • математические зависимости, касающиеся годовых потребностей, производственных мощностей и запасов ресурсов.

Объединенные в сети АРМ образуют локальную, корпоративную, территориальную сети. Международная организация по стандартизации (ISO) определила 5 категорий управления сетями:

1) управление конфигурацией;

2) обработка сбоев;

3) управление учетом;

4) управление производительностью;

5) управление защитой.

В САПР небольших проектных организаций, насчитывающих не более 15 компьютеров и размещенных на малых расстояниях друг от друга, объединяющая компьютеры сеть называется локальной (ЛВС) или LAN (Local Area Network). При этом топология соединений узлов может быть шинная (bus), кольцевая (ring), звездная (star), иерархическая, радиальная и т.д.

В более крупных по масштабам проектных организациях в сеть включают порядка 100 компьютеров, размещенных в одном или нескольких зданиях (или в одном городе). Такие сети называют корпоративными (MAN - Metropolitan Area Network) или территориальными. В структуре таких сетей выделяют подсети и средства связи сетей между собой (коммутационные серверы). Корпоративная сеть - распределенная сеть, в которой организована специальная коммуникационная система обмена сообщениями (электронная почта, факс, совместная работа над документами). Если проектная организация размещена в разных городах и странах, то корпоративная сеть по своим масштабам становится глобальной территориальной сетью (WAN - Wide Area Network).

Структура ТО САПР для крупных корпоративных сетей называется архитектура клиент-сервер, что предполагает разделение труда в масштабах системы проектирования. В сетях клиент-сервер выделяются один или несколько узлов, называемых серверами, которые выполняют в сети управляющие или общие проектные функции, а остальные узлы (рабочие места) являются терминальными и их называют клиентами, в них работают пользователи. В общем случае сервером называют совокупность программных средств, ориентированных на выполнение определенных функций. Сети клиент-сервер различают по характеру распределения функций между серверами. Различают файл-серверы для хранения файлов, разделяемых многими пользователями; серверы баз данных АС, серверы приложений для решения конкретных прикладных задач, коммутационные серверы для взаимодействия сетей, специализированные серверы (например, серверы электронной почты).

В отношении вычислительных сетей реализация концепции открытости привела к появлению эталонной модели взаимосвязи открытых систем (ЭМВОС). В этой модели дано описание общих принципов, правил, соглашений, обеспечивающих взаимодействие информационных систем и называемых протоколами (например, TCP/IP).

Различают семь уровней ЭМВОС.

  • На физическом уровне - представление информации в виде электрических или оптических сигналов, преобразование формы сигналов.
  • На канальном уровне - обмен данными между соседними узлами сети.
  • На сетевом уровне - формирование пакетов по правилам тех промежуточных сетей, через которые проходит исходный пакет и маршрутизация пакетов.
  • На транспортном - обеспечивается связь между оконечными пунктами.
  • На сеансовом - определяется тип связи(дуплекс, полудуплекс), начало и окончание заданий, последовательность и режим обмена запросами.
  • На представительном - реализуются функции представления данных (кодирование, форматирование, структурирование).
  • На прикладном - определяются и оформляются в сообщения те данные, которые подлежат передаче по сети.

 

Информационное обеспечение САПР

Информационное обеспечение САПР состоит из базы данных, системы управления базами данных (СУБД) и других данных, используемых при проектировании. Вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, а база данных вместе с СУБД носит название банка данных.

Функции СУБД:

1) обеспечение целостности данных (их полнота и достоверность);

2) защита данных от несанкционированного доступа и от искажений вследствие возникающих сбоев аппаратуры;

3) обеспечение удобного пользовательского интерфейса;

4) возможность распределенной обработки в сетях ЭВМ. Примеры СУБД - Fox Pro, Paradox, Парус.

База данных - совокупность хранимых в памяти ЭВМ и специальным образом организованных взаимосвязанных данных, имеющих единообразную структуру и отображающих состояние предметной области. Примером базы данных является Oracle.

Единицей хранящейся в базах данных информации является таблица. Строки соответствуют экземпляру объекта, событию, а столбцы - атрибутам (признакам, параметрам, характеристикам) объекта. Строки называют записями, а столбцы - полями.

В каждой таблице может существовать первичный ключ - поле (набор полей), однозначно идентифицирующий запись. Значение первичного ключа в таблице должно быть уникальным. Вторичные ключи (индексы) устанавливаются по полям, которые часто используются при поиске и сортировке данных. Связанные отношениями таблицы взаимодействуют по принципу главная - подчиненная, при этом главную таблицу называют родительской, а подчиненную - дочерней.

Существует 3 типа отношений между таблицами: один - к - одному, один - ко - многим (одной записи из родительской таблицы соответствуют несколько записей в дочерней), многие - ко - многим.

Банк данных в САПР является обслуживающей подсистемой, он выполняет функции информационного обеспечения и имеет ряд особенностей. Например, в нем хранятся как редко изменяемые данные (архивы, справочные данные, типовые проектные решения), так и сведения о текущем состоянии выполняемых проектов. Банк данных работает в многопользовательском режиме, с его помощью осуществляется информационный интерфейс различных подсистем САПР.

 

Лингвистическое обеспечение САПР

Лингвистическое обеспечение определяет языковую основу САПР. Состоит из языков общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР.

Широко известны языки программирования, разделяемые на языки низкого (машинные коды) и высокого (Си, Си++, Delphi, Basic) уровней.

Языки проектирования должны базироваться на терминах, принятых в конкретной системе, обеспечивать описание, управление и контроль процесса проектирования, быть ориентированными на пользователей с различным уровнем профессиональной подготовки. Например, язык описания объекта SDL (Structural description language), язык запросов SQL и т.д.

Языки проектирования должны представлять собой набор директив, используя которые пользователь осуществляет процесс формирования модели объекта проектирования и ее анализ, может обеспечивать возможность эффективного контроля заданий, имеет средства выдачи пользователю справок, инструкций и сообщений об ошибках.

Информационно - поисковые языки должны включать словари, правила индексирования входной информации и правила формирования поисковых предписаний.

 

Методическое обеспечение САПР

Методическое обеспечение САПР - документы, характеризующие состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированного проектирования АП (АП). Компоненты - утвержденная документация инструктивно-методического характера, устанавливающая технологию АП: нормативы, стандарты, другие руководящие документы, регламентирующие процесс и объекты проектирования.

 

Организационное обеспечение САПР

Организационное обеспечение САПР устанавливает организационную структуру системы и подсистем, задачи и функции службы САПР и связанных с ней подразделений проектной организации, права и ответственность должностных лиц по обеспечению создания и функционированию САПР. Компоненты организационного обеспечения включают положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие регламентирующие документы.





Читайте также:
Что такое филология и зачем ею занимаются?: Слово «филология» состоит из двух греческих корней...
Пример оформления методической разработки: Методическая разработка - разновидность учебно-методического издания в помощь...
Фразеологизмы и их происхождение: В Древней Греции жил царь Авгий. Он был...
Технические характеристики АП«ОМЕГА»: Дыхательным аппаратом со сжатым воздухом называется изоли­рующий резервуарный аппарат, в котором...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.043 с.