Разработка САПР ТП

Разработку САПР ТП можно рассматривать как процесс созда­ния и непрерывного совершенствования указанных ранее систем. В настоящее время основными разработчиками САПР ТП являют­ся специализированные организации. Системы поставляются на ры­нок как программные (программно-технические, программно-ме­тодические) комплексы.

Внедрением, эксплуатацией и модернизацией подсистем и компонентов САПР ТП на предприятиях, как правило, занимаются специализированные подразделения — отделы (службы) САПР, включающие группы специалистов соответствующих профилей при тесном взаимодействии с разработчиками САПР ТП. Развитие си­стемы осуществляют силами специалистов предприятия с привле­чением специалистов-разработчиков, а при необходимости спе­циалистов других организаций, например научно-исследователь­ских институтов и высших учебных заведений

Принципиально важным является подбор группы специалис­тов — непосредственных разработчиков САПР ТП. Техническое руководство группой должен осуществлять специалист, имеющий базовое технологическое образование, обладающий глубокими знаниями в области технологии машиностроения. Разработку про­екта системы, необходимых моделей и спецификаций должны выполнять специалисты-технологи, возможно с привлечением консультантов из промышленности, исследовательских органи­заций технологического профиля или высших учебных заведений. Программно-техническую реализацию системы осуществляют спе­циалисты-программисты. Тестирование и доводку системы вы­полняют совместно специалисты-технологи и специалисты-про­граммисты.

Для организации — разработчика САПР ТП создаваемая си­стема является изделием, для которого характерно прохождение (с учетом специфики) всех основных этапов его жизненного цикла.

На этапе маркетинга исследуют состояние рынка САПР ТП. Целью исследования является определение наиболее актуальных потребностей рынка, основных тенденций развития САПР ТП и научно-методических концепций, реализованных в имеющихся системах. В результате определяют основные характеристи­ки конкурентоспособной САПР ТП и основные (концептуальные) принципы ее построения. Устанавливают ориентировочные сроки и стоимость создания системы. Естественно, что стремятся разрабо­тать систему в минимальные сроки, иначе ее рыночную «нишу» мо­гут занять конкуренты. Завершают данный этап жизненного цикла изделия оформлением технического задания на разработку системы.

Техническое задание — основной обязательный документ, с создания и согласования которого начинают разработку САПР ТП. Этот документ определяет содержание проекта и основные требо­вания к разрабатываемой системе, условия приемки и оценку ее пригодности для эксплуатации, т. е. завершение разработки. Тех­ническое задание оформляют в соответствии с требованиями стан­дартов и предусматривают в нем следующие основные разделы.

1. Наименование и область применения. В этом разделе конкрет­но указывают основные функции, которые должна выполнять разрабатываемая система.

2. Характеристика системы, как объекта. Указывают, что долж­на представлять собой физическая реализация САПР ТП (пакет прикладных программ, программный комплекс, программно-тех­нологический и программно-методологический комплекс), а так­же ее основные подсистемы (модули).

3. Цель и структура разработки. Представляют обобщенную струк­турную модель разрабатываемой системы с указанием взаимосвя­зей ее основных подсистем или элементов. В общем виде описыва­ют взаимодействия элементов, указывают содержание входной информации, необходимой для работы системы и способ ее ввода.

4. Технические требования САПР ТП к обеспечению:

- техническому. Указывают состав, конфигурацию и характеристики основных технических средств, на которых реализуется система;

- информационному. Для программных комплексов указывают необходимый состав баз данных, использующихся разрабатывае­мой системой при эксплуатации;

- программному. Указывают операционную систему, а также наименование базовой среды программирования и ее версию. Раскрывают состав программного обеспечения разрабатываемой системы;

- организационному. Кроме разработки комплекса необходи­мых документов, технического задания, подробно описывают про­цедуру сдачи-приемки разработки (как внутри организации-раз­работчика, так и для внешних заказчиков). Приемку САПР ТП проводят по результатам прохождения тестовых примеров, содержание которых определяет заказчик по согласованию с разработ­чиком.

5. Стадии и этапы разработки. Представляют календарный план (бизнес-план) работ по созданию САПР ТП с указанием номеров этапов последних, содержания, сроков выполнения для каждого из этапов, стоимости, форм и видов отчетности. Выполнение каж­дого этапа разработки САПР ТП тщательно документируют в со­ответствии со стандартами Единой системы программной доку­ментации. Заказчик (покупатель) системы может установить осо­бые требования к ней, как по оформлению, так и по ее специали­зации и адаптируемости к конкретным условиям.

Начальному этапу разработки САПР ТП соответствует уточне­ние концепции построения системы и создание ее концептуаль­ной модели.

Концептуальная модель определяет основные функции разрабатываемой системы и их взаимосвязи. При ее создании для разрабатываемой САПР ТП определяют:

• предметную область;

• основные функции;

• основные задачи, решаемые при выполнении выделенных функ­ций;

• состав входной и выходной информации;

• основные информационные связи выделенных функций.

Под предметной областью понимают область знаний, исполь­зуемых при формировании системой проектного технологическо­го решения. Иногда под предметной областью понимают специа­лизацию (проблемную ориентированность) системы на формиро­вание объектов проектирования определенного вида. Например, САПР технологических операций токарной обработки. По возмож­ности предметная область системы должна быть узкой (локальной). Определение предметной обла­сти системы и ее структуры является самостоятельным, сложным, творческим этапом проектирования. Часто для этого используют семантические сети.

Одним из основных современных методов, используемых при разработке моделей различных автоматизированных систем под­держки решений, является метод структурного анализа, представ­ленный в CALS-стандарте FIPS PUB 183 (IDEFO). В научно-технической литературе данный метод именуют также методом Росса, методом SA-диаграмм, SAD, SADT.

Метод предполагает последовательную детализацию проекти­руемой системы «сверху вниз». Выделяют различные уровни рас­смотрения анализируемой (проектируемой) системы. На каждом уровне представляют разложение анализируемой системы, более детализированное, но полностью эквивалентное предшествующе­му уровню. При этом рассматривают не только систему, но и окру­жающую ее среду, также подвергающуюся последовательной дета­лизации вместе с системой. Графическое и текстовое описание структурированной системы в виде необходимых схем и поясне­ний к ним образуют модель системы, отображающую последнюю с определенной точки зрения.

Входные и выходные данные, наименование которых указыва­ется у соответствующих стрелок схемы модели верхнего уровня, определяются, как правило, техническим заданием на разработку системы.

На верхних уровнях осуществляют функциональное разбиение модели без учета и выбора методов реализации, т.е. без изображе­ния на схемах стрелки механизма. Когда детализация будет прове­дена достаточно подробно и появится возможность выбрать эф­фективные средства реализации, тогда можно вернуться к выбору механизма. Механизм не определяется не из входа, не из выхода, не из управления и их не определяет, являясь независимой со­ставляющей среды. Для моделей верхнего уровня также может быть недостаточно определенно содержание управления. В этом случае следует использовать обобщающие наименования соответствую­щих стрелок, например, для моделей операций: «информацион­ное обеспечение», детализируя их содержание в моделях последу­ющих уровней.

Модель системы представляет собой иерархический набор схем (структурных диаграмм), полученных в результате ее последова­тельного анализа. Каждая схема является детализацией какого-либо объекта (пред­мета или операции) и окружающей среды из схемы предыдущего (более высокого уровня). При этом анализируемый объект пред­ставляется на схеме в виде набора объектов (не более 6), изобра­жаемых в виде прямоугольников и связей между ними, изобража­емых стрелками входа, выхода и управления.

Концептуальная модель соответствует этапу эскизного проектирования САПР ТП.

Концептуальное моделирование иногда выполняют еще до разра­ботки технического задания. В этом случае фрагменты концептуаль­ной модели, отражающие особенности и отличия разрабатываемой САПР ТП от существующих, приводят в техническом задании.

Следующим этапом создания САПР ТП является разработка ее функциональной модели.

Функциональная модель описывает функции и структуру программных средств разрабатываемой системы, являясь первым до­кументом технического проекта. Для разработки функциональных моделей используется метод структурного анализа с дополнения­ми для описания не только функциональной структуры системы, но и укрупненной структуры программного обеспечения.

Функциональные программные модули обмениваются информационными сообщениями, служащими, в основном, для запус­ка одних модулей другими.

Общие требования к оформлению схем функциональной моде­ли в целом аналогичны требованиям к оформлению концептуаль­ных моделей.

При разработке структурных диаграмм концептуальных и функциональных моделей САПР ТП используют средства автоматиза­ции, например, пакет DESIGN IDEF (продукт фирмы Metasoft-ware Corp, США) или пакеты автоматизированного анализа биз­нес-процессов, например BPWin.

Работа программных модулей, выделенных в функциональной модели, может осуществляться в интерактивном (диалоговом) или пакетном (автоматическом) режимах. Для обеспечения реализа­ции каждого из режимов при проектировании САПР ТП разраба­тывают соответствующие документы.

Диалог конечного пользователя с программными средствами разрабатываемой САПР ТП описывается в документе, называе­мом «Сценарий диалога», разрабатываемом на этапе техническо­го проекта. Описание сценария диалога ориентировано на поль­зование графического многооконного интерфейса (типа Micro soft Windows) и графическое меню (пиктографический интер­фейс).

Алгоритмы, предназначенные для реализации в программных средствах разрабатываемой САПР ТП, представляют в документе «Описание алгоритмов», составляемом на этапе технического про­екта. На представленные алгоритмы осуществляются ссылки из документа «Сценарий диалога». Совместно с другими документа­ми, дающими описание (спецификацию) проектируемой системы, данный документ образует комплект взаимосвязанных описаний технического проекта, достаточный для программирования авто­матизированной системы.

Информационная модель САПР ТП предназначена для описа­ния состава и структуры информационного обеспечения, необхо­димого для функционирования САПР ТП. Разработчик-технолог обычно определяет только состав информационной модели, не рассматривая ее структуру (вопросы организации взаимодействия информационных объектов, их отношение, организацию хранения данных и т.д.).

При окончательной приемке разработанной системы проводят ее испытания, для выполнения которых разрабатывают и утверж­дают соответствующую программу.

После подписания необходимой приемно-сдаточной докумен­тации систему считают готовой к продаже (тиражированию) или эксплуатации конкретным заказчиком.

ЛИТЕРАТУРА

1. Диалоговые САПР технологических процессов [Текст] : Учебник для вузов / В.Г. Митрофанов [и др.] – М.: Машиностроение, 2000. – 232с.

2. САПР в технологии машиностроения [Текст] : учебное пособие. – Ярославль: Яросл. гос. техн. ун-т, 1995. – 298с.

3. Кондаков, А.И. САПР технологических процессов [Текст] : учебник для студ. высш. учеб. завед. / А.И. Кондаков. – М.: «Академия», 2007. - 272с.

4. Суслов, А.Г. Научные основы технологии машиностроения [Текст] / А.Г. Суслов, А.М. Дальский. – М.: Машиностроение, 2002. – 306 с.

5. Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения: принципы, системы и технологии САLS/ИПИ [Текст] : учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.Н. Ковшов [и др.]. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 304с.