При создании и развитии САПР, их подсистем и компонентов принимаются следующие общесистемные принципы: включения, системного единства, адаптации, развития, комплектности, информационного единства, совместимости, инвариантности, стандартизации. Использование этих принципов позволяет осуществить факторы эффективного функционирования САПР, к которым относятся:
- выполнение при разработке САПР конкретного технического объекта требований к созданию и функционированию со стороны автоматизированной системы более высокого уровня (САПР изделия является составной частью САПР предприятия, отрасли);
- проектирование связей необходимого уровня между подсистемами на стадиях создания, эксплуатации и развития;
- эффективность функционирования в условиях внешней среды;
- адаптируемость САПР к сложной системе проектирования;
- возможность последующего развития системы дополнением её новыми компонентами, а также совершенствованием имеющихся компонентов при минимальных затратах;
- единство принимаемых решений как в целом для объекта САПР, так и для его составных элементов;
- единство терминов, условных обозначений, систем классификации и кодирования для всех подсистем, средств обеспечения и компонентов САПР;
- единство информационной базы;
- единство технической базы;
- единство используемых проблемно-ориентированных языков программирования;
- максимальная универсальность создаваемых систем, средств обеспечения и компонентов, то есть их инвариантность по отношению к техническим объектам САПР и их отраслевой специализации.
Принцип включения обеспечивает разработку САПР на основе требований, позволяющих включить эту САПР в САПР более высокого уровня.
Принцип системного единства состоит в том, что при создании, функционировании и развитии САПР связи между подсистемами должны обеспечивать целостность системы.
Согласно принципу развития САПР должна создавать и функционировать с учётом пополнения, совершенствования и обновления подсистем и компонентов.
Принцип комплексности обеспечивает связность проектирования элементов и всего объекта на всех стадиях, позволяет осуществлять согласование и контроль характеризующих элементов и объекта в целом.
Принцип информационного единства состоит в использовании в подсистемах, компонентах и средствах обеспечения САПР условных единых обозначений, терминов символов, проблемно-ориентированных языков, символов, способов представления информации, соответствующих принятым нормативным документам.
Согласно принципу совместимости языки, символы, коды, информационные и технические характеристики структурных связей между подсистемами, средствами обеспечения и компонентами должны обеспечивать совместное функционирование подсистем и сохранять открытую структуру системы в целом.
Принцип стандартизации заключается в проведении унификации, типизации и стандартизации подсистем и компонентов, инвариантных к проектируемым объектам и отраслевой специфике, а также в установлении правил с целью упорядочения деятельности в области создания и развития САПР.
При разработке проектирующих подсистем и средств программного и математического обеспечения важно использовать также принципы блочно-модульного построения, итерации и иерархии составных частей и объекта в целом.
В общем машиностроении САПР рассматривают как систему, объединяющую средства и методы всех стадий проектирования и производства. Следовательно, она включает в себя в качестве составных частей ряд других автоматизированных систем, важнейшими из которых являются следующие: система автоматизации инженерного труда (САИТ); автоматизированные системы конструирования (САПР-К); автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП). Кроме того, САПР может рассматриваться как самостоятельная система или как составная часть более общей интегрированной системы комплексной автоматизации проектирования и производства. В зарубежной литературе такие комплексные системы принято называть CIM (Computer Integrated Manufacturing), а перечисленные выше автоматизированные системы в составе САПР – CAE / CAD / CAM (Computer Aided Engineering /…Design /…/ Machinery) системами.
В основе системного подхода к построению типовых САПР отрасли выделяются четыре подсистемы, охватывающие основные этапы создания нового изделия: автоматизированные системы проектирования АСП, конструирования АСК, технической подготовки производства АСТПП и комплексных испытаний и отработки изделий АСКИО.
С помощью АСП производят выбор общей структуры проектируемого изделия, структурную и параметрическую оптимизацию его, синтез изделия по выбранному критерию эффективности; аналитическое и аналоговое моделирование изделия; технико-экономическое обоснование выбранного варианта. АСП содержит набор прикладных программ, каждая из которых ориентирована на выполнение одного из этапов создания изделия: технического приложения, эскизного или технического проектирования.
Блок-схема выбора варианта изделия с помощью АСП представлена на рис.1.7. Высокий уровень автоматизации проектных работ в отрасли объявляется формализуемостью большинства проектно-расчётных процедур, выполняемых на этом этапе создания изделия.
АСК предназначена для выполнения следующих работ:
- анализ и моделирование схем отдельных узлов и изделия в целом и внутренней компоновки изделия;
- определение геометрических и физических параметров агрегатов, механизмов, узлов и деталей (массовых характеристик, размерных цепей);
- инженерные методы зачёта элементов конструкции (прочность, тепловые, акустические и т.д.)
- отработка конструкции на технологичность;
- выпуск документации, предусмотренной ЕСКД (чертежи, схемы, спецификации и т.д.).
Конструирование в значительной мере представляет собой творческий процесс. Реализация высоких технических характеристик, как правило, связана с необходимостью поиска новых технических решений и большой доли изобретательства, в связи, с чем указанные работы труднореализуемы на ЭВМ, что и объясняет низкий уровень автоматизации конструирования.
Многообразие задач конструирования не позволяет унифицировать прикладные программы для этого этапа, поэтому они носят узкоспециализированный характер. Блок-схема АСК представлена на рис. 1.8.
На этапе АСТПП решаются следующие задачи:
- проектирования типовых, групповых и индивидуальных техпроцессов;
- подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ;
- конструирование нестандартного оборудования, специальных приспособлений и инструмента;
- техническое нормирование (расчёт режимов обработки и норм времени).
Применение АСКИО позволяет: резко сократить сроки испытаний и доводочных операций; снизить трудоёмкость измерительных и вычислительных процедур; повысить качество испытаний путём комплексного оперативного анализа большого количества параметров в их взаимной связи и влияния на выходные показатели изделия; автоматизировать диагностирование критических состояний изделия; статистически обрабатывать результаты испытаний; определить факторы, обеспечивающие улучшение конструкции объекта и технологии его изготовления. Исчерпывающий объём измеренных параметров, их оперативная обработка являются основой выявления критических режимов, несовершенства конструкции и технологии, а также прогноза технико-эксплуатационных характеристик изделий.
