Информационные технологии автоматизированного проектирования

Автоматизация проектирования традиционно является одной из эффективных задач в сфере любого производства. Так, например, в машиностроении производственный цикл предприятия, определяемый временем нахождения деталей, узлов и готовых изделий в цехах, составляет 1 % всего времени от начала проектирования до выпуска готовой продукции, остальные 99% приходятся на опытно-конструкторскую, конструкторскую и технологическую подготовку производства. С другой стороны сложность решения задачи автоматизированного проектирования связана с многообразием и спецификой конкретных предметных областей.

Создание САПР-продуктов происходит в следующих направлениях:

• универсальный графический пакет для плоского черчения, объемного моделирования и фотореалистической визуализации;
• открытая графическая среда для создания приложений (собственно САПР для решения разнообразных проектных и технических задач в различных областях);
• графический редактор и графическая среда приложений;
• открытая среда конструкторского проектирования;
• САПР для непрофессионалов (домашнего использования).

Наиболее полно возможности САПР-продукта на уровне универсального графического пакета можно проследить на примере AutoCAD 2000 - новой версии самого популярного в России чертежного пакета. Рассмотрим основные особенности новой разработки фирмы AutoDesk:

• возможность работы с несколькими файлами чертежей в одном сеансе без потери производительности;
• контекстное всплывающее меню, включающее группу операций буферного обмена, повтора последней операции, отмены действий и возврата отмененного действия, вызова динамических интерактивных операций панорамирования и зуммирования и др.;
• наличие средств моделирования, позволяющих редактировать твердотельные объекты на уровне ребер и граней;
• возможность обращения к свойствам объектов;
• возможность выбора, группировки и фильтрации объектов по типам и свойствам;
• наличие технологии создания и редактирования блоков;
• возможность вставки в чертеж гиперссылок;
• включение Design Center - нового интерфейса технологии drag-and-drop для работы с блоками, внешними ссылками, файлами изображений и чертежей;
• управление толщиной (весом) линий напрямую с воспроизводством на экране;
• возможность работы со слоями без вывода на печать;
• наглядная работа с размерами и размерными стилями;
• наличие средств управления видами и системами координат;
• наличие нескольких режимов визуализации от проволочного каркаса до закраски;
• наличие средств обеспечения точности ввода при создании и редактировании;
• возможность компоновки чертежей и вывода на печать;
• работа с внешними базами данных;
• наличие средств настройки с помощью редакторов Visual LISP и Visual Basic;
• совместимость версий (в форматах DWG AutoCAD R14, R13 _И форматах DFX AutoCAD R14, R13, R12).

По оценкам специалистов AutoCAD 2000 является почти идеальным универсальным 2D/ЗD (двух- и трехмерной геометрии) графическим пакетом средней ценовой категории.

Создание приложений связано со спецификой конкретной предметной области и решается эта задача на различных инструментальных платформах. Рассмотрим эту проблему применительно к САПР в радиоэлектронике. Радиоэлектроника является очень широкой научно-технической областью, поэтому остановимся только на проблеме проектирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Основные требования, предъявляемые к САПР в области проектирования РЭА:

• решение всего комплекса задач проектирования РЭА: ввод структурной, функциональной и принципиальной схем; проведение расчетов; моделирование; конструирование аппаратуры; технологическая подготовка производства и изготовление;
• наличие полной библиотеки элементов и узлов, источников (генераторов) сигналов и шумов, с большим набором параметров и возможностью их легкой модификации;
• наличие справочной базы данных и ГОСТов;
• проведение необходимых расчетов (надежности, мощности, рабочих режимов и других параметров);
• возможность импорта и экспорта информации из других информационных систем;
• поддержка разнообразной периферии.

Процесс проектирования РЭА принято разбивать на этапы (системный, схемный, конструкторский, технологический, производственный), а саму проектируемую РЭА на уровни (система, подсистема или аппаратура, прибор, блок, ячейка или узел). Исходя из такого разбиения, представляется естественным требование, чтобы САПР поддерживали все этапы и уровни проектирования в полном объеме. К сожалению, на практике данный подход полностью не реализован.

В последние годы большой интерес вызывают САПР для непрофессионалов (домашнего использования). Области их использования: индивидуальное строительство, любительское моделирование и конструирование, планирование ландшафта, интерьера и др. Основные требования к системам подобного класса - приемлемая стоимость и невысокие требования к ресурсам компьютера.

Наиболее перспективным в области автоматизированного проектирования является использование открытых сред, основной особенностью которых является автоматизация процесса проектирования: выбор структуры объекта проектирования; необходимые Расчеты, включая геометрические и т.д. Примером реализации такого подхода является СПРУТ-технология, реализованная в виде графической оболочки со сменной проблемной ориентацией DiaCAD.

Однако DiaCAD является только составной частью СПРУТ-технологии и используется в тех случаях, когда удается формализовать процесс проектирования в данной предметной среде. Там, где это невозможно, используются средства интерактивно го черчения, так же как в известных средствах графического редактирования.

Возможности DiaCAD определяются перечнем решаемых задач:

• оперативная разработка чертежей с соблюдением требований ГОСТов;
• создание и использование иерархических графических баз данных;
• интерактивная параметризация чертежа и его типовых фрагментов;
• интеллектуальное редактирование (редактирование чертежа путем изменения значений размеров);
• получение параметризированных программ без программирования.

Функционально DiaCAD можно разделить на две части: среда администратора графической базы данных и среда конструктора.

Среда администратора графической базы данных предназначена для работы с иерархическими графическими базами данных и позволяет решать следующие задачи:

• создание базы данных с произвольной иерархической структурой;
• оперативный просмотр чертежа;
• копирование данных из одного чертежа в другой;
• вывод чертежа на графопостроитель или печатающее устройство.

Среда конструктора позволяет создавать и редактировать чертежи и геометрические модели.

Принципиальной отличительной особенностью DiaCAD является возможность создания на ее основе с использованием единой интегрированной среды СПРУТ собственной САПР.