Основы компьютерного проектирования

Введение

Под системой автоматизированного проектирования или системой автоматизации проектных работ (САПР) понимается автоматизированная система, которая реализует информационную технологию осуществления проектировочных функций. Она является организационно-технической системой, которая предназначена для автоматизации проектировочных процессов, и состоит из специалистов и набора аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматизации его работы. Русскоязычный термин САПР объединяет в себе комплект классов программных систем, которые имеют отношение к автоматизации работы инженерных работников и других специалистов. Все классы обладают сформировавшимся англоязычным сокращением:

1. Выполнение операции черчения в двумерном формате и геометрическое проектирование в трёхмерном формате (CAD).
2. Выполнение инженерного анализа (CAE).
3. Выполнение технологической подготовки производства (CAPP).
4. Выполнение автоматизации производства.
5. Осуществление управления данными о продукте (PDM).
6. Реализация управления жизненным циклом продукта (PLM).

Цели реализации и задачи САПР

В границах жизненного цикла промышленного продукта, САПР призван решить проблемы автоматизации процессов проектных работ и производственной подготовки. Главной целью проектирования САПР является повышение уровня эффективности работы специалистов, а именно:

1. Уменьшение трудоёмкости формирования проектов и планов.
2. Уменьшение временных затрат на создание проектов.
3. Уменьшение финансовых затрат на проектирование и изготовление продукта, а также сокращение стоимости его эксплуатации.
4. Увеличение качественного и технико-экономического уровня итогов проектирования.
5. Уменьшение финансовых вложений, связанных с натурным моделированием и испытаниями.

Достижение целевых установок, намеченных при реализации САПР, возможно при помощи:

1. Автоматизированного формирования документов.
2. Обеспечения поддержки на уровне информации и реализации автоматизированного принятия решений.
3. Применения технологических возможностей параллельного проектирования.
4. Осуществления унифицированных проектных решений и проектировочных процессов.
5. Вторичного применения существующих проектных решений, информационных данных и наработок.
6. Проектирования на уровне стратегии.
7. Осуществление подмены натуральных испытаний и построения макетов математическими моделями на компьютерном оборудовании.
8. Повышения качественного уровня проектного управления.
9. Использования методик вариантных проектов и оптимизации.
10. Сокращение испытательных объёмов и доработки опытного образца за счёт увеличения степени достоверности проектных решений, что снижает временные затраты.

Основные принципы проектирования

Процесс проектирования представляет собой первый этап реализации нового продукта и состоит в формулировании и преобразовании начального отображения объекта в финальное описание на базе осуществления определённого объёма действий из исследовательской, расчётной и конструкторской сферы. Выполнение проектных работ, при которых решения про проекту вырабатываются при взаимодействии специалистов, электронно-вычислительных машин и комплекта программных и аппаратных средств, предназначенных для автоматизации его работы, является автоматизированным. Следует отметить, что ручное проектирование подразумевает отсутствие использования компьютерных возможностей, а автоматическое проектирование подразумевает отсутствие участия людей. Система, которая реализует процесс автоматизированного проектирования, является системой САПР.

При проектировании сложного объекта используются методики и принципы, приведённые в некоторых теориях и подходах. Самым общим подходом считается системный подход, идеи которого пронизывают разные методы по проектированию сложной системы. Главным принципом системного подхода является рассмотрение фрагментов явления или сложной системы, при учёте их взаимного влияния. Системный подход состоит из следующих процедур:

1. Определение структурной организации системы.
2. Выполнение типизации связей.
3. Формирование атрибутов.
4. Выполнение анализа валяния внешних факторов с учётом социальных, экономических и экологических последствий их работы.

Системы автоматизированного проектирования могут быть отнесены к самым сложным современным искусственным системам. Их формирование и эксплуатация возможны только на базе системного подхода.

Стадии проектирования

Стадиями проектирования являются самые большие фрагменты проектирования, рассматриваемого как процесс, развивающийся во времени. В общих случаях можно выделить следующие стадии процесса проектирования:

1. Стадия, определяемая как научно-исследовательские работы (НИР).
2. Стадия эскизного проектирования или опытно-конструкторских работ (ОКР).
3. Стадия технического или рабочего проекта.
4. Стадия испытания опытного образца или опытной партии.

Стадия НИР является пред проектным исследованием или стадией технических предложений. Естественно, при выполнении переключения на следующую стадию растёт уровень подробности, и точность доработки проекта. На стадии рабочего проекта уровень готовности проекта становится уже достаточным для реализации опытного или даже серийного образца.

Техническое задание (ТЗ) считается первой, базовой документацией. Оно является отображением технических и технико-экономических параметров будущего продукта, задаёт главные характеристики изделия и принципы его действия. Условия ТЗ базируются на передовых технических и научных достижениях, а также на научно-исследовательских и экспериментальных разработках.