В настоящее время общепризнанным фактом является невозможность проектирования и изготовления сложной наукоемкой продукции (кораблей, самолетов, автомобилей, различных видов промышленного оборудования и др.) без применения компьютеров Многие современные автоматизированные линии и станки с ЧПУ уже нельзя эксплуатировать, опираясь только на традиционные методы и подходы
Несмотря на свою относительную молодость и новизну, системы автоматизированного проектирования уже прошли длительный и плодотворный путь совершенствования и метаморфоз. Всего за несколько десятилетий они стремительно эволюционировали из утилитарных программ и лабораторных образцов в ведущую отрасль промышленного программного обеспечения и образовали обширное поле деятельности для целого ряда компьютерных наук.
Развитие САПР дает ощутимые результаты. Многократное удешевление электроники заметно даже на бытовом уровне. Программное обеспечение становится все более мощным и функционально полным без заметного увеличения стоимости, а в ряде случаев и более доступным для пользователей за счет увеличения тиражей и использования промышленных методов разработки.
является сложным информационным процессом взаимодействия проектировщиков и средств автоматизации. все более критичным для прогресса промышленности становятся наличие развитой системы подготовки специалистов по промышленным компьютерным технологиям и уровень их подготовки.
Многие научные методы и рекомендации по созданию и эксплуатации автоматизированных систем доведены до уровня промышленных стандартов, которые официально приняты на международном и государственном уровнях.
Разработка и техническая подготовка производства изделий машиностроения предусматривает выполнение определенной стандартами последовательности взаимосвязанных процессов. К основным процессам принято относить конструкторское и технологическое проектирование (КТПП). Вспомогательными, но не менее необходимыми процессами считают организацию информационной поддержки КТПП (корпоративные справочники, технические архивы, документооборот) и управление бизнес-процессами промышленного предприятия.
В настоящее время под термином «машиностроительная САПР» у нас в стране и за рубежом однозначно подразумевается комплексная автоматизированная система, состоящая как минимум из CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM-подсистем.
предназначены, прежде всего, для решения конструкторских задач и автоматизации оформления проектно-конструкторской документации. Современные универсальные CAD-системы позволяют выполнять в интерактивном режиме как 2D, так и ЗD-геометрическое моделирование деталей и сборок, а также разрабатывать на основе геометрических моделей полный комплект технической документации: чертежи, спецификации, ведомости и т.д. Сюда же относятся и многочисленные проблемно-ориентированные программы и подсистемы, автоматизирующие частные задачи проектирования
предназначены в основном для проектирования процессов обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и генерации программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, токарных, шлифовальных и др.). К САМ-системам логично отнести и другие компоненты САПР, решающие многочисленные проблемно-ориентированные задачи технологической подготовки производства (моделирование и расчет заготовок, подбор оптимальных режимов обработки, вычисление параметров техпроцессов и т.д.).
как правило, реализуют универсальные подходы метода конечных элементов, с помощью которого можно проводить моделирование и численные расчеты практически любых физических полей. К CAE можно отнести обширный класс подсистем, каждая из которых позволяет автоматизировать определенную инженерную задачу (класс однородных задач): от расчетов на прочность, анализа аэро -, гидро -, термодинамических процессов - до моделирования функционирования машин и механизмов, расчетов процессов литья, штамповки и пр.
компьютерная поддержка планирования технологических процессов ( процессов сборки ) Предназначены для проектирования технологических процессов, трудового и материального нормирования и разработки технологической документации. Эти системы совместно с компонентами CAD/САМ/ CAE-систем составляют современную основу САПР ТП
предназначены для интеграции и хранения комплексной информационной модели изделия, включая геометрические и инженерно-физические модели, исходные данные и результаты расчетов, чертежи, программы для станков с ЧПУ, другие конструкторские и технологические документы, результаты измерений и контроля, материалы системы качества и т.д.
С точки зрения подходов компьютерного моделирования, CAD/CAM/CAE/...-подсистемы интегрированной САПР можно рассматривать как специализированные, объектно-ориентированные инструменты (среды) моделирования. При их совместном использовании создаются и связываются в единое целое (комплексную модель) геометрические (CAD/CAM), инженерно-физические (CAM/CAE) и информационные (САРР/ PDM) модели изделия.
Разговоры о полезности комплексного моделирования в САПР ведутся давно, однако воплощаться в практику эта идея стала только тогда, когда в машиностроении начал развиваться объектно-центричный подход, основанный на использовании Универсальной геометрической модели изделия
Графическое ядро логически выступает в роли своеобразного фундамента и является Универсальным объединяющим элементом взаимосвязанных подсистем (CAD/CAM/CAE/...), используемых в процессе технической подготовки машиностроительного производства. Объемная геометрическая модель наиболее полно отражает структуру, точно описывает форму и наглядно представляет облик Проектируемого изделия.
При необходимости геометрическая модель может быть дополнена и всей другой важной для проектирования и производства информацией В итоге формируется Полное электронное определение изделия ( Electronic product definition-EPD)
Геометрическое ядро является предметно-независимым модулем САПР. Полученные с его помощью геометрические данные используются подсистемами автоматизированного конструирования (CAD), технологической подготовки производства (САМ/САРР) и инженерного анализа (CAE)- Проектировщик получает доступ к функциям геометрического ядра из соответствующей подсистемы через графический пользовательский интерфейс. В значительной мере именно характеристики ядра определяют функциональные возможности и производительность интегрированной автоматизированной системы.
Пользователи подсистемы инженерного анализа (CAE), интегрированной в полномасштабную САПР, применяют полученную в подсистеме геометрического моделирования объемную твердотельную модель для генерации инженерно-физической конечноэлементной модели (КЭМ), с помощью которой производятся необходимые расчеты и оптимизация конструкции изделия. Результаты расчетов (поля перемещений, напряжений, температур и т.п.) визуализируются в наглядном и удобном для анализа человеком виде с помощью графических моделей.
Далее производится имитация технологических процессов, например, механообработки, литья, штамповки и т.д., которые также не обходятся без геометрии и графики. Моделирование термообработки позволяет оценить качество детали с точки зрения усадки и деформации (коробления, перекоса, искривления). Для виртуальной оценки дизайна изделий, кинематики и динамики машин и механизмов строятся сложные компьютерные сборки.
Наконец, твердотельная модель открывает уникальные возможности для повышения качества производства. При использовании точных геометрических моделей многократно улучшается точность обработки поверхностей и сокращается время программирования станков с ЧПУ. Геометрическая «мастер-модель» может служить самым точным эталоном для контроля и приемки готовой продукции.
На основе геометрических моделей автоматически выполняется материальное моделирование ( быстрое прототипирование - RP ) Изделий сложной формы. При этом на вход RP-системы подаются STL-файлы, генерируемые по ЗD-моделям.
Основанные на широчайшем применении геометрического моделирования и компьютерной графики, средства и технологии «виртуальной реальности» позволяют всесторонне оценить и «опробовать» компьютерный (виртуальный) проект еще до изготовления изделия. При необходимости на основе ЗD-модели могут быть разработаны высокоэффективные эксплуатационные документы и учебные материалы.
Чтобы понять современные тенденции компьютеризации промышленности, необходимо представить и оценить путь, пройденный системами автоматизации за последние десятилетия. Очень точно и эмоционально об этом высказался один из ведущих российских специалистов в области САПР профессор МГТУ И.П. Норенков : «По своей сложности изделия вычислительной техники, будь то операционная система, микропроцессор или продукт САПР, лидируют в мире техники. Удивляет не только сложность сама по себе, поражает скорость, с какой эта сложность нарастает»
Автоматизация проектирования и производства зародилась в радиоэлектронной промышленности ( ECAD ) в конце 1950-х -начале 1960-х годов XX века, практически одновременно с появлением первых серийных электронно-вычислительных машин
Обоснование практической ценности САПР для машиностроительного конструирования ( MCAD ) связывают с появлением и совершенствованием возможностей технических средств интерактивной машинной графики в середине 1960-х. Первая графическая станция Sketchpad с использованием дисплея и светового пера была представлена И. Сазерлендом в 1963 г. Важность проекта Sketchpad трудно переоценить, так как именно в нем была впервые продемонстрирована возможность формирования изображения на экране дисплея и манипулирования им в реальном масштабе времени.
В эти же годы появились первые программы для расчетов и компьютерного моделирования технологических процессов (САМ). Среди первых работ по автоматизации проектирования технологических процессов нужно отметить создание языка APT ( Automatic Programming Tools ) в 1961 г. в Массачусетском технологическом институте США под руководством Д.Т. Росса. APT позволял в символьном виде описывать геометрические элементы деталей и моделировать движение обрабатывающего инструмента. Этот язык стал родоначальником многих других языков программирования для оборудования с числовым программным управлением. Следует обратить внимание, что в этой работе уже был использован термин « Computer Aided Design ", ставший общепринятым обозначением САПР в мировом научном сообществе.
Необходимой предпосылкой автоматизации сложных инженерных расчетов стало появление ориентированного на применение ЭВМ математического обеспечения для анализа силовых конструкций. Метод конечных элементов (МКЭ) был Разработан в 1950 годах специалистами, работавшими в областях строительной механики и теории упругости. Сам термин «конечные элементы» был введен в 1960 г. Клафом (R. Clough )
Как важный вклад в развитие методов автоматизированного проектирования, следует рассматривать разработку ориентированного на инженерные вычисления высокоуровневого алгоритмического языка программирования « Фортран ». На «Фортране» были написаны первые программные компоненты САПР, в том числе и одна из известнейших CAE-систем NASTRAN ( NAsa STRucturalANalysis ). Национальное космическое агентство США (NASA) в 1965 г. для поддержки своих инновационных проектов, связанных с космическими исследованиями, поставило задачу разработки расчетного программного пакета, первая версия которого начала эксплуатироваться в 1970 г.
К концу 1960-х целый ряд крупных промышленных концернов самым активным образом включился в создание систем автоматизированного проектирования. Впоследствии многие из этих проектов послужили основой для современных программных комплексов. Например, на базе разработок McDonnel-Douglas появилась система CADD (впоследствии породившая Unigraphics ), в Lockheed была разработана система CADAM (исторический предшественник CATIA). В шестидесятые в компании General Motors была разработана первая интерактивная графическая система для подготовки производства, названная DAC-1, которая считается первой машиностроительной САПР. В 1971 г. ее создатель доктор Патрик Хэнретти (многие называют его отцом САПР) основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS), ставшую одной из первых профессиональных фирм-разработчиков CAD-систем,
Уже в 1970-е годы выдвигаются идеи создания интегрированных САПР, предусматривающих переход от использования отдельных, не связанных друг с другом программ, решающих частные проектные задачи, к применению интегрированной совокупности программно-методических комплексов. Роль интегрирующего компонента в 70-е гг. отводилась единой базе данных САПР. Однако попытки использовать имевшиеся в то время СУБД не привели к удовлетворительным результатам в силу разнообразия типов проектных данных, распределенного и параллельного характера процессов проектирования, с одной стороны, и недостаточной развитости технологии баз данных, с другой стороны.
В 1980-е годы разнородность и большой объем информации, используемой при проектировании, необходимость поддержания целостности данных, их достоверности и полноты, а также нарастающая сложность управления проектами привели интеграторов автоматизированных систем к концепции применения в составе САПР специальных средств, для управления проектными данными ( PDM — Product Data Management ).
Начиная с середины 1990-х годов разворачиваются работы по созданию специализированных PDM -систем для машиностроительных САПР. Расширение функций программ управления проектными данными и их использование на большинстве важнейших этапов жизненного цикла изделий, позволяет создавать на базе современных PDM автоматизированные системы управления жизненным циклом продукции предприятия или корпорации ( PLM — Product Lifecycle Management ).
Универсальные ЭВМ создавались в СССР по оригинальным проектам отечественных специалистов, начиная с 1948 г. в институте точной механики и вычислительной техники — ИТМиВТ (ЭВМ серий БЭСМ, М20, М40, «Эльбрус»); в Киевском институте кибернетики (ЭВМ серий «Днепр», «Мир», « Проминь »); в институте электронных управляющих машин — ИНЭУМ (машины серий «М», « Раздан », «Минск», СМ ЭВМ), в научно-исследовательским институте электронных математических машин - НИЭМ (ЭВМ «Стрела», М222, «Урал»); в ряде других НИИ и КБ. По своим тактико-техническим характеристикам первые отечественные ЭВМ не уступали лучшим иностранным образцам.
Основоположником отечественной вычислительной техники считается С.А. Лебедев. Под его руководством в 1951 г. Была создана первая отечественная вычислительная машина МЭСМ, ЭВМ М-20, разработанная в 1958 г., стала одной из лучших серийных машин первого поколения. Вершиной научных и инженерных достижений С.А. Лебедева стала БЭСМ-6, запущенная в 1967 г. В ней реализованы такие новые принципы и решения, как параллельная обработка нескольких команд, сверхбыстрая регистровая память, расслоение и динамическое распределение оперативной памяти, мультипрограммный режим работы, развитая система прерываний. БЭСМ-6 стала первой отечественной супер-ЭВМ, достигнув ошеломительного для того времени быстродействия — 1 млн. операций в секунду.
Уже в 1957 г. академик В.М. Глушков, определяя направления стратегических исследований в области информатики в СССР, относит к ним разработку методов автоматизации проектирования. В 1959 г. по инициативе академика А.И. Берга создается Научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика» при Президиуме АН СССР. В 1960-х годах активно ведутся работы по развитию численных методов, теории компьютерного моделирования, разворачиваются многочисленные проекты практического внедрения ЭВМ в науке и технике, прежде всего, в оборонной промышленности.
В это время появились САПР первого поколения, которые представляли собой пакеты программ для инженерных расчетов в различных предметных областях. Быстрее всего системы автоматизированного проектирования прививались в радиоэлектронике и эффективно использовались для проектирования самих же ЭВМ.
Первые машиностроительные приложения начали появляться вместе с новыми ЭВМ в самой приоритетной тогда аэрокосмической промышленности. Машиностроительные САПР Первого поколения работали в пакетном режиме и автоматизировали только определенную часть проектно-конструкторских работ, связанную с трудоемкими прочностными расчетами и процедурами предэскизного проектирования изделий. Для решения задач анализа и оптимизации сложных машиностроительных изделий в 1970 годах в СССР начались разработки первых отечественных CAE-систем, реализующих МКЭ: «ЛИРА», «ФРОНТ» «РИПАК», «СПРИНТ» и др.
Начиная с 1969 г. радиоэлектронная промышленность СССР переключилась на производство преимущественно машин ЕС и СМ ЭВМ, сделанных по западным аналогам. К сожалению именно с 1970 годов, когда было принято решение о построении ЕС ЭВМ по прототипу IBM-360—370, начинается отставание отечественной вычислительной техники. Если БЭСМ-6 находилась на мировом уровне производительности, практически не уступая лучшим американским машинам, то ЕС ЭВМ, равноценную по потребительским качествам компьютерам фирмы IBM, так и не удалось получить.
ретроспективный анализ показывает, что совершенствование различных типов автоматизированных систем происходит неравномерно. Большинство специалистов по САПР сходятся во мнении, что наибольших успехов добились разработчики конструкторских приложений и систем инженерного анализа (CAD/CAE-систем). Технологическая подготовка производства по ряду объективных причин поддается автоматизации значительно хуже.
До начала 90-х гг. прошлого века в отечественном машиностроении применялись САПР ТП исключительно отечественного происхождения. Многие промышленные предприятия и КБ создавали и эксплуатировали собственные программные разработки. Наряду с эффективно работающими программами существовало значительное число систем, не отвечавших требованиям, предъявляемым к САПР, «имевших весьма ограниченные области применения, малую надежность и т.д. Необходимость работы с такими системами часто вызывала у технологов-проектировщиков негативное отношение к самой идее автоматизации технологического проектирования ТП»
Конструкторами и технологами, работавшими в те времена на Машиностроительных предприятиях, под САПР понимались исключительно предметно-ориентированные и специализированны расчетные пакеты. В таких «САПР» были жестко запрограммированы традиционные методики расчета стандартных изделий Для некоторых узко поставленных инженерных задач удается реализовать даже не автоматизированное, а автоматическое проектирование. В этом случае от пользователя, как правило, не требуется высокой квалификации: достаточно, строго следуя инструкции, подготовить исходные данные - и успешный результат уже предрешен.
Для типовых и структурно простых изделий автоматическое проектирование даже может быть предпочтительно, поскольку дает наивысшие показатели производительности. К сожалению, применимость таких систем так же ограничена, как и решенная частная задача. Заманчивая концепция автоматического проектирования заняла свою нишу в наборе методов автоматизации проектных работ, а в программном обеспечении САПР прочное лидирующее место заняли универсальные программные комплексы, реализующие диалоговые (интерактивные) методики автоматизированного проектирования.
В 1980 годы на предприятиях и в КБ стали появляться устройства компьютерной периферии с интерактивными возможностями. Они присоединялись к процессору с помощью мультиплексных каналов ввода-вывода со стандартным интерфейсом, позволяющим дополнительно подключить электрическую пишущую машинку с обратной связью, графопостроитель, алфавитно-цифровой или векторный графический дисплей со световым пером.
В это время в СССР динамично развивались автоматизированные системы различного назначения, в том числе произошло становление САПР второго поколения, которые отличались возможностью ведения человеко-машинного диалога. Конструкторы и технологи впервые получили прямой доступ к интерактивным устройствам коллективного использования — по предварительной записи по нескольку часов в день.
Если в эпоху больших машин из-за дефицита ресурсов преимущественно развивались автоматизированные системы вычислительной направленности, работающие в пакетном режиме, то с появлением персональных компьютеров началось массовое внедрение графических интерактивных систем. В 1986 г. компания Autodesk выпускает свой революционный программный продукт - систему AutoCAD, доказавшую неопровержимые преимущества интерактивной разработки машиностроительных чертежей на персональных ЭВМ. АВТОКАД оказал огромное влияние на популяризацию автоматизированного конструирования в нашей стране.
Для малых и персональных компьютеров в СССР, а затем в России был разработан ряд интерактивных программно-методических комплексов САПР. Наибольшее распространение среди них получили КОМПАС, T-Flex, СПРУТ, ADEM, КРЕДО и ряд других систем. Среди универсальных САПР ТП выделяются: КОМПАС-АВТОПРОЕКТ (теперь ВЕРТИКАЛЬ), TecnologiCS, ТехноПро, TECHCARD, ADEM-CAPP/CAM, T-Flex-ЧПУ, в которых используются геометрическо-технологические модели изделия
Крупнейший российский производитель и интегратор САПР компания АСКОН (Автоматизированные Системы конструирования) была основана в 1989 г. Коллективом разработчиков, который до этого проектировал в Коломенском конструкторском бюро машиностроения систему КАСКАД. Первая версия КОМПАС-ГРАФИК для персональных компьютеров появилась в том же 1989 г. С 2000 г. САПР КОМПАС включает ЗD-моделирование. В настоящее время АСКОН на базе российских систем предлагает доступное по стоимости комплексное решение PLM « middle » (среднего) класса, позволяющее автоматизировать почти все задачи и процессы технической подготовки машиностроительного производства.
На первом этапе, в 1960 годы, были заложены научно-практические основы компьютеризации промышленности, доказавшие принципиальную возможность автоматизированного проектирования сложных промышленных изделий. Практикующими специалистами термин Computer Aided Design (CAD) в те годы связывался исключительно с инженерными расчетами на ЭВМ, реализацией программ анализа по методу конечных элементов и поисковой оптимизацией. Впоследствии на базе этих пакетов программ сформировались современные САЕ-системы.
В 1970 годах передовые научные интересы в области автоматизации инженерного труда переместились в направлении развития графических возможностей прикладных программ С этого времени у специалистов с понятием САПР стали ассоциироваться системы компьютерной графики и геометрического моделирования, на практике реализованные пока еще, преимущественно, в «плоских» CAD-системах. Появились средства и методы интерактивной работы в режиме человеко-машинного диалога.
В начале 1980-х вычислительная мощность компьютеров стала позволять решать сложные расчетные и оптимизационные задачи, появились серийные графические рабочие станции. А вместе с ними получили распространение трехмерные, пока еще тяжелые и дорогие CAD/CAM-пакеты, позволяющие моделировать не только структуру конструкции, но и технологические процессы, разрабатывать программы для оборудования с цифровым управлением (ЧПУ). Технология баз данных и компьютерных сетей ввела в широкое обращение понятия и методы информационного моделирования, которое в САПР было использовано для хранения и передачи данных об изделиях.
Внедрение в инженерную практику персональных компьютеров (ПК) взвинтило темп развития методов и средств САПР в 1990 годах. Благодаря удобному графическому интерфейсу интерактивные системы вытеснили «молчаливые» расчетные пакеты программ. Появились средние по сложности и цене системы трехмерного геометрического моделирования, способные работать на ПК. Массовое распространение компьютерных сетей сделало реальным внедрение комплексных систем, технологий коллективной работы и параллельного проектирования ( concurrent engineering ).
В XXI веке под словом «САПР» понимается гораздо больше нежели просто программно-аппаратный комплекс для выполнения проектных работ с использованием компьютеров. Ставший уже классическим у нас в стране, термин «САПР» в настоящее время подразумевает весь комплекс интегрированных автоматизированных систем промышленного назначения: CAD/САМ/ CAE/CAPP/PDM/...
За последние годы произошел новый революционный переворот, связанный с официальным признанием, стандартизацией и массовым внедрением электронного технического документооборота. Например, с 2006 г. в России «электронный документ» и "Электронная модель изделия» официально уравнялись в правах с традиционной бумажной документацией и внесены в стандарты Единой системы конструкторской документации (ECKД)
занимается «проблемами создания и повышения эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования, управления качеством проектных работ на основе использования современных методов моделирования и инженерного анализа, перехода на безбумажные сетевые формы документооборота и интеграции САПР в общую архитектуру автоматизированной проектно-производственной среды»
Как научная специальность САПР изучает принципы и методы автоматизированного проектирования, построения и функционирования интегрированных интерактивных комплексов анализа и синтеза проектных решений, включая системы создание технологической документации на изготовление, испытание и эксплуатацию сложных технических объектов, образцов новой техники и технологий.
методология автоматизированного проектирования в технике, которая включает в себя постановку, формализацию и типизацию проектных процедур и процессов проектирования, вопросы выбора методов и средств для применения в САПР; разработка научных основ создания систем автоматизации проектирования и автоматизации технологической подготовки производства (САПР и АСТПП) ; разработка научных основ построения и комплексирования средств обеспечения САПР; разработка и исследование моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа проектных решений, включая конструкторские и технологические решения в САПР и АСТПП;
Разработка принципиально новых методов и средств взаимодействия «проектировщик - система» (интерактивные методы проектирования); разработка научных основ реализации жизненного цикла Проектирование - производство - эксплуатация», построения интегрированных средств управления проектными работам и унификации прикладных протоколов информационной поддержки; разработка научных основ построения средств автоматизации документирования, безбумажного документооборота, процессов работы электронных архивов технической документации взаимодействия с изготовителем и потребителем изделий; разработка научных основ построения средств компьютерной графики, методов геометрического моделирования проектируемых объектов и синтеза виртуальной реальности.
Математическое обеспечение САПР базируется на использовании теории оптимального проектирования и математического программирования, теории множеств, теории графов, всех видов математического моделирования, включая имитационное, инженерно-физическое и геометрическое моделирование. А также включает методы информационного и структурно-функционального моделирования и многие другие способы описания и формализации объектов проектирования и производства
По общемировой классификации, САПР относится к компьютерным наукам ( computer science ) САПР является комплексной технической наукой, объединяющей для достижения своих специальных целей методы, средства и технологии из других, смежных областей знаний
В настоящее время выделяют два основных направления деятельности по стандартизации в области информационных технологий: обеспечение технической и информационной совместимости информационных систем и продуктов, и в первую очередь стандартизация протоколов информационного обмена; упорядочение компьютерной методологии в сферах производства и обращения продукции, и в первую очередь унификация и определение понятийного аппарата ИТ. Согласно Общероссийскому классификатору стандартов (ОКС), насчитывается более 500 формально действующих стандартов, касающихся информационных технологий.
ГОСТ 2 (ЕСКД) - Единая система конструкторской документации в части, касающейся правил выполнения схем и чертежей с использованием средств вычислительной техники и вводящей в последних изменениях понятия «электронный документ» и «электронная модель» [80-82]; ГОСТ 19 — Единая система программной документации Используется разработчиками автоматизированных систем в полном объеме; ГОСТ 34 — Стандарты области информационных технологий. Содержит основную массу стандартов ИТ, и в первую очередь стандарты, относящиеся к взаимодействию открытых систем и интеграции автоматизированных систем производственного назначения [86—87]; ГОСТ 24 — единая система стандартов автоматизированных систем управления, распространяющихся на АСУ, АСУП, АСУ ТП и другие организационно-экономические системы; комплекс стандартов группы 23501, распространяющихся на системы автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства [84, 85].
Стандарты по информационным технологиям разрабатывает и предлагает к внедрению целый ряд международных организаций, в том числе: Международная организация по стандартизации - ИСО ( International Organization for Standardization - ISO); Международная электротехническая комиссия – МЭК ( International Electrotechnical Commission - IEC); Международный союз электросвязи - МСЭ ( International -Telecommunication Union - ITU).
Применение международных стандартов в России сдерживается по ряду объективных и субъективных причин. В числе основных причин можно отметить следующие: низкая информированность субъектов автоматизации; отсутствие адаптированных переводов стандартов на русский язык; несоответствие правовой и терминологической базы на Западе и в странах Содружества Независимых Государств.
ГОСТ 34.003-90 (Автоматизированные системы. Термины и определения); ГОСТ 34.601-90 (Стадии создания АС); ГОСТ 34.602-89 (ТЗ на создание АС) и методические указания РД 50-34.698-90 (Требования к содержанию документов); РД 50-680-88 (Автоматизированные системы. Основные положения); Р50.1.031-2001 (Терминологический словарь. Часть 1. Стадии жизненного цикла продукции); ГОСТ 23501.101-87 (Системы автоматизированного проектирования. Основные положения).
ключевым документом, регламентирующим взаимодействия заказчиков и разработчиков информационных технологий, является ТЗ — техническое задание на создание АС. ТЗ является основным исходным документом для создания АС и его приемки, ТЗ определяет важнейшие точки взаимодействия заказчика и разработчика. При этом ТЗ разрабатывает организация разработчик (по ГОСТ 34.602-89), но формально выдает ТЗ разработчику заказчик (по РД 50-680-88).
В соответствии с ГОСТ 23501.108-85 «Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначения» САПР рекомендуется классифицировать по следующим признакам: тип объекта проектирования; разновидность объекта проектирования; сложность объекта проектирования; уровень автоматизации проектирования; комплексность автоматизации проектирования; характер выпускаемых проектных документов; количество выпускаемых документов; число уровней в структуре технического обеспечения.
По типу объекта проектирования все САПР должны иметь определенный номер, например, САПР объектов машиностроения и приборостроения - №3. На практике классификация по номерам не используется, а употребляются следующие обозначения: строительство и архитектура - AEC-CAD (от Architecture E ngineering and Construction ); электрика и электроника - E-CAD (от Electronic ); машиностроение — M-CAD (от Mechanical ).
Для разновидностей объектов проектирования стандарт не устанавливает специальных обозначений, поэтому на практике используют устоявшиеся наименования объектно-ориентированных подсистем: проектирование штампов и прессформ, САПР фрез и т.п. Для разделения САПР ТП предлагается использовать варианты результатов их деятельности: маршрутная технология, операционная технология, маршрутно-операционная технология, управляющая программа для станка с ЧПУ
- САПР простых объектов с числом составных частей до 10 ^ 2; - САПР объектов средней сложности с числом составных частей 10 ^ 2-10 ^ 3; - САПР сложных объектов с числом составных частей 10 ^ 3-10 ^ 4; - САПР очень сложных объектов с числом составных частей 1 0 ^ 4 -10^ 6; - САПР объектов очень высокой сложности с числом составных частей свыше 10 ^ 6.
- низкоавтоматизированная система - компьютерная поддержка до 25% проектных процедур; - среднеавтоматизированная система - 25-50%; - высокоавтоматизированная система - свыше 50%.
- малой производительности (до 10 ^ 5 проектных документов в год в пересчете на формат А4); - средней производительности (10 ^ 5 – 10 ^ 6); - высокой производительности (свыше 10 ^ 6).
одноуровневой системой можно считать локальное автоматизированное рабочее место на базе персонального компьютер а или рабочей станции со штатным набором периферийых устройств. Под двухуровневой системой следует подразумевать систему коллективного пользования, функционирующую в локальной компьютерной сети, с выделенным сервером и клиент-серверной архитектурой ПО. Трехуровневая система подразумевает комплексное объединение разнородных групп автоматизированных рабочих мест и подсистем на основе единого информационного пространства в терминах 1985 г.: «на основе центрального компьютера большой мощности и группы АРМ, объединенных в вычислительную сеть»).
- пакетные системы, в которых проектные процедуры выполняются автоматически после ввода массива исходных данных без связи с лицами, поставившими задание на выполнение; - диалоговые, в которых человек и система обмениваются данными в темпе, соизмеримом со скоростью обработки информации человеком. То есть диалог может не предусматривать непосредственной ответной реакции системы (например, диалоговая подготовка данных для последующей пакетной обработки); - интерактивные системы, работающие под непосредственным управлением человека, вызывающего ответную реакцию процесса; - системы реального времени, в которых обработка информации и получение результатов происходят в темпе, соизмеримом со скоростью протекания проектируемых процессов.
представляет собой организационно-техническую систему, обеспечивающую выработку решений на основе автоматизации информационных процессов в различных сферах деятельности (управление, проектирование, производство и т.д.) или их сочетаниях. В зависимости от вида деятельности выделяют следующие виды АС: автоматизированные системы управления (АСУ), системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) и др. При этом в зависимости от вида управляемого объекта (процесса) АСУ делят на АСУ технологическими процессами (АСУТП), АСУ предприятиями (АСУП) и т.д.
Пользователь автоматизированной системы (AS user ) - лицо, участвующее в функционировании АС или использующее результаты ее функционирования. Автоматизированное рабочее место (АРМ) – программно-технический комплекс АС, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида.
совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в которой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как единую АС. То есть промышленная интеграция всегда связывается с определенной взаимозависимостью и последовательностью решаемых инженерных задач.
автоматизированной системы представляет собой совокупность взаимосогласованных программно-технических(ПТК), программно-методических комплексов (ПМК) и компонент программного, технического и информационного обеспечения, изготовляемых и поставляемых с необходимой эксплуатационной документацией как продукция производственно-технического назначения.
Программно-методический комплекс системы автоматизированного проектирования — ПМК САПР (CAD software - methodical complex ) - взаимосвязанная совокупность компонентов программного, информационного и методического обеспечения системы автоматизированного проектирования, включая, при необходимости, компоненты математического и лингвистического обеспечения, необходимая для получения законченного проектного решения по объекту проектирования или выполнения унифицированной процедуры.
Технологический объект управления ( technological control object ) - объект управления, включающий технологическое оборудование и реализуемый в нем технологический процесс. Автоматизированный производственный комплекс - автоматизированный комплекс, согласованно осуществляющий автоматизированную подготовку производства, само производство и Управление им. Автоматизированное проектирование - процесс, осуществляемый при совместном участии человека и средств автоматизации. Автоматическое проектирование - процесс, осуществляемый без участия человека.
Информационное средство - комплекс упорядоченной относительно постоянной информации на носителе данных, описывающей параметры и характеристики заданной области применения и соответствующей документации, предназначенный для поставки пользователю. При этом документация информационного средства может поставляться на электронном носителе данных. Информационная технология - приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования данных.
Информационная модель - модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта. Информационная модель изделия - совокупность данных и отношений между ними, описывающая различные свойства реального изделия, интересующие разработчика модели и потенциального или реального пользователя. Электронный макет - электронная модель изделия, описывающая его внешнюю форму и размеры, позволяющая полностью или частично оценить его взаимодействие с элементами производственного и/или эксплуатационного окружения, служащая для принятия решений при разработке изделия и в процессе его изготовления и использования.
В процессе проектирования АС (ее частей) разрабатывают, в общем случае, следующие виды обеспечений: техническое ( hardware); программное ( software); информационное ( information support); организационно-методическое ( organizational and methodical support); правовое, математическое ( mathematical support); лингвистическое ( linguistic support); эргономическое ( antropotechnical support).
