Апрельский Пленум ЦК КПСС (1985 г.) сформулировал концепцию ускорения социально-экономического развития СССР на базе научно-технического прогресса, которая получила дальнейшее развитие на июньском (1985) совещании по вопросам научно-технического прогресса в ЦК КПСС и в материалах октябрьского (1985 г.) Пленума ЦК КПСС. К основным направлениям научно-технического прогресса относится автоматизация проектирования (АП), призванная обеспечить выполнение возрастающего объема проектно-конструкторских работ в приемлемые сроки с помощью ограниченных людских и материальных ресурсов.
Автоматизация проектирования возникла на базе достижений конкретных технических дисциплин, вычислительной математики и вычислительной техники.
В конкретных технических дисциплинах зародились и получили развитие принципы построения технических объектов, приемы и типовые последовательности выполнения проектных задач, системы основных понятий, терминов, классификаций, оценок проектируемых объектов. Многие положения, принципы и приемы традиционного ; инженерного проектирования совместимы с требования ми автоматизации и оказали определенное влияние на методологию современного АП.
Однако при традиционном проектировании ориентация на ручной счет не позволяет положить расчетные методы в основу выполнения большинства проектных процедур. Поэтому в процессе неавтоматизированного проектирования преимущественно используются экспериментальные методы исследования и оценки качества проектных решений, получаемых на основе инженерного опыта и интуиции без привлечения формальных методов. С ростом сложности проектируемых объектов сроки и стоимость
такого проектирования оказываются чрезмерно большими. Поэтому возникла необходимость в переходе от физического экспериментирования к математическому моделированию, замене эвристических приемов оценок, определении параметров и оформлении документации алгоритмизированными процедурами.
Вычислительная математика дала возможность алгоритмизировать и автоматизировать ряд проектных процедур, имеющих известную математическую интерпретацию.
Однако математическая постановка для большинства проектных процедур неочевидна, а их последующая алгоритмическая реализация существующими математическими методами часто неудовлетворительна. Поэтому формализация задач, выбор и разработка математических моделей, методов и алгоритмов выполнения проектных процедур в значительной мере определяют содержание теории АП.
Необходимое условие реализации алгоритмизированных проектных процедур — наличие соответствующих средств вычислительной техники. Особенностью АП является существование задач, возможности решения которых без принятия упрощающих предположений находятся за пределами возможностей вычислительной техники, как уже созданной, так и предвидимой в ближайшем будущем. Поэтому в крупных САПР находят применение ЭВМ предельной производительности. Приспособление задач к возможностям имеющейся вычислительной техники происходит, во-первых, на основе специальных приемов разделения процессов проектирования на ряд иерархических уровней и аспектов, во-вторых, благодаря сохра-
нению за человеком в САПР тех функций, которые не могут быть выполнены формальными методами с приемлемыми затратами времени и средств. В результате процесс автоматизированного проектирования сводится к необходимости решения конечной последовательности задач приемлемой сложности в режиме взаимодействия человека и ЭВМ.
Необходимость взаимодействия человека и ЭВМ и специфика проектных задач порождают много дополнительных требований к техническим средствам. Кроме устройств программной обработки данных необходимы специальные устройства оперативного обмена информацией, документирования и архива проектных решений, хранения информации в виде базы знаний, отражающей накопленный опыт проектирования. Средства взаимодействия человека и ЭВМ должны быть многократно продублированы и приближены к рабочим местам инженеров. Вопросы организации совместного функционирования разнообразных и многочисленных технических средств в составе САПР образуют важный раздел теории АП. Эти вопросы касаются не только аппаратных средств, но даже в большей мере средств программного обеспечения САПР.
Таким образом, автоматизация проектирования как научно-техническая дисциплина включает в себя:
1) методологию АП;
2) математическое обеспечение, объединяющее математические модели, методы и алгоритмы для выполнения различных проектных процедур;
3) вопросы комплексирования технических средств и разработки специализированной аппаратуры для САПР;
4) вопросы разработки и использования программно-информационного обеспечения банков данных, пакетов прикладных программ, операционных систем ЭВМ.
Применение ЭВМ для решения инженерных задач началось сразу же после появления первых ЭВМ. Однако это применение требовало от пользователя трудоемкой, подготовки задач к решению, заключающейся в математической формулировке задачи, выборе численного метода, разработке алгоритма и его записи на одном из языков программирования. Автоматизированное проектирование отличается от подобного использования ЭВМ прежде всего тем, что почти все из перечисленных операций автоматизированы и выполняются на ЭВМ с помощью заранее разработанного
программного обеспечения, 1 рассчитанного на многократное применение при решении определенного класса проектных задач. От пользователя требуется лишь описать исходные данные задачи на проблемно-ориентированном языке и быть готовым к оценке результатов и принятию решений по полученным от ЭВМ сведениям. Первые программные комплексы, обеспечивающие работу инженера с ЭВМ в таком режиме, были созданы в начале 60-х годов для нужд проектирования в радиоэлектронике, электронной технике, строительной механике, самолетостроении. Однако степень автоматизации проектирования с помощью отдельных комплексов подобного типа оставалась невысокой. С помощью ЭВМ выполнялась только часть требуемых проектных процедур. Отсутствовали средства поддержки взаимодействия комплексов между собой. В результате переходы от одной процедуры к другой требовали трудоемкого ручного информационного согласования данных. Но даже при таком несовершенном использовании средств АП в ряде случаев удалось повысить эффективность проектирования (сократить сроки), улучшить его качество, снизить материальные затраты, ликвидировать потребности в увеличении численности коллективов проектировщиков. Однако существенное повышение эффективности наблюдается только при сквозной автоматизации проектирования с помощью комплекса средств, объединенных в единую систему автоматизации проектирования. В настоящее время созданы и функционируют крупные САПР в радиоэлектронной и машиностроительной промышленности; выпускаются программно-аппаратные комплексы (интерактивные графические станции), которые могут использоваться как автономно, так и в составе вычислительных сетей САПР. Такие станции широко применяются на многих предприятиях. Наблюдается тенденция к интеграции автоматизированных систем проектирования и изготовления с образованием систем гибких автоматизированных производств (ГАП). Применение ГАП позволяет существенно повысить эффективность Производства путем быстрой перестройки оборудования па выпуск определенных классов деталей. САПР в составе ГАП предназначена для оперативного проектирования технологических процессов, оснастки и инструмента, получения результатов проектирования изделий в виде информации на машинных носителях для управления технологическим оборудованием.
