Программное обеспечение САПР

Основные данные о работе

Версия шаблона	2.1
Филиал
Вид работы	Курсовая работа
Название дисциплины	Информационные технологии
Тема	Программное обеспечение  САПР
Фамилия студента	Челюбеев
Имя студента	Максим
Отчество студента
№ контракта

 

Содержание

Введение

1 Структура САПР

2 Обзор САПР

2.1 Сложные САПР

2.2 Средний класс САПР

2.3 Легкие системы

3 Программное обеспечение  САПР

3.1 Состав ПО САПР

3.2 Функциональное назначение  ПО САПР

3.3 Основные принципы  проектирования ПО САПР

Заключение

Глоссарий

Список использованных источников

Приложения (А-В)

Введение

Автоматизация большего множества сфер человеческой деятельности крепко базируется на обработке, хранении и реформировании крупных  объемов данных. Исключение не составляют и специализированные программные комплексы, используемые в сфере решения задач автоматизации проектирования, которые именуются системами автоматизированного проектирования (САПР).

Увеличение  эффективности труда создателей новых изделий, сокращение сроков проектирования, возрастание качества разработки планов - значимые загвоздки, решение которых определяет ярус убыстрения научно-технического прогресса социума. Становление систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на крепкую научно-техническую базу. Это - современные средства вычислительной техники, «свежие» методы представления и обработки информации, создание новых численных способов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают вероятность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методику проектирования, стимулировать становление математической теории проектирования трудных систем и объектов. В текущее время сделаны и используются в основном для решения задач и загвоздок средства и способы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, реформирование технических чертежей, построение графических изображений и т.д. Скажем, решение загвоздок автоматизации проектирования с поддержкой компьютера  базируется на системном подходе, т. е. на сотворении и внедрении САПР - систем автоматизированного проектирования технических объектов, которые решают каждый комплекс задач от обзора задания до разработки полного объема конструкторской и технологической документации. Это достигается за счет объединения современных технических средств и математического обеспечения, параметры и колляции которых выбираются с максимальным учетом особенностей задач проектно-конструкторского процесса. САПР представляет собой большие организационно-технические системы, состоящие из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями определенной проектной организации.

Программное обеспечение (ПО) систем автоматизированного проектирования (САПР) - это общность машинных программ, нужных для выполнения автоматизированного проектирования и представленных в заданной форме. Часть ПО, предуготовленную для управления проектированием, называют операционной системой автоматизированного проектирования.

В текущее время  в России (и странах экс СССР) имеется увеличенный интерес  к системам автоматизированного  проектирования на компьютере. Это  обусловлено переходом промышленности от плановой к рыночной экономике, а  также насыщенным научно-техническим  прогрессом в становлении средств производства. Мобильность фактически всякого современного производства подразумевает применение автоматизированных производственных комплексов, станков с числовым программным управлением (обеспечением), т.е. такое индустриальное оборудование, которое требует от изготовителя представлять чертёжную и другую проектную документацию в особом электронном виде.

Компьютерные  программы, объединенные под всеобщим наименованием Системы автоматизированного  проектирования дозволяют реализовать эту надобность. Таким образом, востребованость темы не вызывает сомнений.

Цель работы - обзор программного обеспечения  для автоматизации проектирования.

Основная часть

1 Структура САПР

 

Термин «САПР» в России традиционно применяют в тех  случаях, когда речь идет о программных пакетах, которые в англоязычной терминологии именуются CAD/CAM/CAE. Другими словами, это ПО для автоматизированного проектирования (CAD), подготовки производства (CAM) и инженерного обзора (CAE). Существуют САПР и для других областей - разработки электронных приборов, строительного проектирования, но они имеют свою специфику.

Задумка автоматизировать проектирование зародилась в конце 50-х годов прошлого столетия, примерно единовременно с широким распространением торговых компьютеров. А теснее в начале 60-х системы подготовки производства.

Врач Патрик Хэнретти (Patrick Hanratty) основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS) и разработал методологии, которые составили основание  большинства современных САПР. Скоро  возникли и другие CAD-пакеты. В то время они трудились на мэйнфреймах и мини-компьютерах и стоили достаточно дорого - в среднем их стоимость составляла 90 тыс. долл. за одно рабочее место. Внятно, что лишь огромные предприятия могли дозволить себе идти в ногу со временем.

Единовременно стали  возникать и первые CAM-программы, разрешающие отчасти автоматизировать процесс производства с поддержкой программ для станков с ЧПУ, и CAE-продукты, предуготовленные для обзора трудных конструкций. Так в 1971 г. компания MSC.Software выпустила систему структурного обзора MSC.Nastran, которая до сего времени занимает ведущее расположение на рынке CAE.

К середине 80-х годов  системы САПР для машиностроения приобрели форму, которая существует и теперь. Но впереди их ожидало  много любознательных перемен. Происхождение микропроцессоров положило предисловие революционным реформированиям в области аппаратного обеспечения - наступила эпоха пк. Но для 3D - моделирования моделирования мощности первых ПК не хватало. Следственно в 80-е годы подрядчики «серьезных» средств автоматизации проектирования ориентировались на компьютеры на базе RISC-процессоров, работавшие под управлением ОС Unix, - они были гораздо дешевле мэйнфреймов и мини-машин. Параллельно снижалась стоимость ПО, и к началу 90-х средняя цена рабочего места снизилась до 20 тыс. долл. - САПР становились доступнее. Но в массовый продукт они превратились лишь тогда, когда компания Autodesk разработала свой известный пакет AutoCAD стоимостью каждого 1 тыс. долл. Правда, в те времена ПК были 16-разрядными, и их мощности хватало лишь для двумерных построений - черчения и создания эскизов. Впрочем это не помешало новинке иметь большой фурор у пользователей.

Особенно безумное становление  САПР происходило в 90-х годах, когда Intel выпустила процессор Pentium Pro, а Microsoft - систему Windows NT. Тогда на поле вышли «свежие» игроки «средней весовой категории», которые заполнили нишу между дорогими продуктами, владеющими большинством функций, и программами типа AutoCAD.

Как и любая трудная  система, САПР состоит из подсистем (Приложение А). Различают подсистемы проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы непринужденно исполняют проектные  процедуры. Примерами проектирующих  подсистем могут служить подсистемы геометрического 3D - моделирования моделирования механических объектов, изготовления конструкторской документации, схемотехнического обзора, трассировки соединений в печатных платах. Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их общность зачастую называют системной средой (либо оболочкой) САПР. Нормальными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными (PDM - Product Data Management), управления процессом проектирования (DesPM - Design Process Management), пользовательского интерфейса для связи создателей с КОМПЬЮТЕРА (-ОВ), CASE (Computer Aided Software Engineering) для разработки и сопровождения программного обеспечения САПР, обучающие подсистемы для освоения конструкторами, проектировщиками и дизайнерами спецтехнологий, реализованных в САПР.

Структурирование САПР по разным аспектам обусловливает происхождение  видов обеспечения САПР. Принято  выделять семь видов обеспечения:

- техническое (ТО), включающее  разные аппаратные средства компьютера, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);

- математическое (МО), объединяющее  математические способы, модели  и алгорифмы для выполнения  проектирования;

- программное (ПО), представляемое  компьютерными программами САПР;

- информационное (ИО), состоящее из баз данных (БД), систем управления базами данных (СУБД), а также других данных, используемых при проектировании; подметим, что каждая общность используемых при проектировании данных именуется информационным фондом САПР, а БД совместно с СУБД носит наименование банка данных (БнД);

- лингвистическое (ЛО), выражаемое  языками общения между проектировщиками  и КОМПЬЮТЕРА (-ОВ), языками программирования  и языками обмена данными между  техническими средствами САПР;

- методическое (МетО), включающее разные методологии проектирования, изредка к МетО относят также математическое обеспечение;

- организационное (ОО), представляемое  штатными расписаниями, должностными  инструкциями и другими документами,  регламентирующими работу проектного  предприятия.

Разновидности САПР. Систематизацию САПР осуществляют по ряду знаков, скажем, по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), нраву базовой подсистемы - ядра САПР.

По приложениям особенно представительными  и обширно используемыми являются следующие группы САПР:

- для использования в отраслях  всеобщего машиностроения. Их зачастую  называют машиностроительными САПР  либо MCAD (Mechanical CAD) системами.

- для радиоэлектроники. Их наименования - ECAD (Electronic CAD) либо EDA (Electronic Design Automation) системы.

- в области архитектуры и  строительства.

Помимо того, знаменито огромное число больше специализированных САПР, либо выделяемых в указанных группах, либо представляющих независимую ветвь  в систематизации. Примерами таких систем являются САПР крупных интегральных схем (БИС); САПР летательных агрегатов; САПР электрических машин и т.п.

По целевому назначению различают  САПР либо подсистемы САПР, обеспечивающие различные аспекты (страты) проектирования. Так, в составе MCAD возникают CAE/CAD/CAM системы :

1) САПР функционального проектирования, напротив САПР-Ф либо CAE (Computer Aided Engineering) системы.

2) конструкторские САПР всеобщего машиностроения - САПР-К, зачастую называемые примитивно CAD системами;

3) технологические САПР всеобщего машиностроения - САПР-Т, напротив называемые автоматизированными системами технологической подготовки производства АСТПП либо системами CAМ (Computer Aided Manufacturing).

По масштабам различают отдельные  программно-методические комплексы (ПМК) САПР, скажем, комплекс обзора прочности механических изделий в соответствии с способом финальных элементов (МКЭ) либо комплекс обзора электронных схем; системы ПМК; системы с уникальными архитектурами не только программного (software), но и технического (hardware) обеспечений.

По нраву базовой подсистемы различают следующие разновидности  САПР:

1) САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где стержневой процедурой проектирования является проектирование, т.е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. Следственно к этой группе систем относится множество графических ядер САПР в области машиностроения;

2) САПР на базе СУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при относительно несложных математических расчетах перерабатывается огромный объем данных. Такие САПР предпочтительно встречаются в технико-экономических приложениях, скажем, при проектировании бизнес-планов, но имеют место также при проектировании объектов, сходственных щитам управления в системах автоматики;

3) САПР на базе определенного прикладного пакета. Реально это самостоятельно используемые программно-методические комплексы, скажем, имитационного моделирования производственных процессов, расчета прочности по способу финальных элементов, синтеза и обзора систем механического управления и т.п. Зачастую такие САПР относятся к системам CAE. Примерами могут служить программы логичного проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD;

4) комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из общности подсистем предыдущих видов. Классическими примерами комплексных САПР являются CAE/CAD/CAM-системы в машиностроении либо САПР БИС. Так, САПР БИС включает в себя СУБД и подсистемы проектирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов для проверки годности изделий. Для управления столь трудными системами используют специализированные системные среды.

Функции, колляции и примеры CAE/CAD/CAM-систем. Функции CAD-систем в машиностроении подразделяют на функции двухмерного (2D) и 3D - моделирования (3D) проектирования. К функциям 2D относятся черчение, оформление конструкторской документации; к функциям 3D - приобретение трехмерных моделей, метрические расчеты, реалистичная визуализация, взаимное реформирование 2D и 3D моделей.

Среди CAD-систем различают «легкие» и «Трудные» системы. Первые из них  ориентированы предпочтительно  на 2D графику, относительно дешевы и  менее требовательны в отношении вычислительных источников. Вторые ориентированы на геометрическое моделирование (3D), больше универсальны, дороги, оформление чертежной документации в них обыкновенно осуществляется с подмогой заблаговременной разработки трехмерных геометрических моделей. Основные функции CAM-систем: разработка технологических процессов, синтез руководящих