Введение к работе
Актуальность темы. Эффективность взаимодействия при распределенном и параллельном проектировании во многом обусловлена возможностями обмена проектными решениями между группами разработчиков. В настоящее время основной проблемой, с которой сталкиваются такие группы, является отсутствие возможности полноценного обмена результатами проектной деятельности при использовании различных систем автоматизированного проектирования. Разработанные стандарты в рамках CALS-технологии (формат стандарта ISO 10303 STEP) обеспечивают обмен конечными решениями, но такие решения невозможно модифицировать, что сужает круг возможных партнеров.
Известно, что наиболее эффективными с точки зрения процесса автоматизации являются специализированные системы. Как правило, подобные системы представляют собой «авторские» графические системы плюс набор расчетно-аналитических процедур, выполненных в соответствие с алгоритмом проектирования. Таким образом, проектировщик не может выйти за рамки алгоритма проектирования, так как набор функциональности, присутствующий в такой специализированной системе, строго ограничен. Расширение функциональности для адаптации системы к новым требованиям потребует обратиться к разработчикам, что повлечет дополнительные материальные и временные затраты.
С другой стороны, использование больших САПР зачастую нецелесообразно из-за их чрезмерной функциональности для решения задач на каждом конкретном рабочем месте, что предъявляет излишние требования к техническому оснащению рабочего места, а, следовательно, и его удорожанию.
На основании вышесказанного можно утверждать, что исследование и разработка методики и средств построения систем проектирования на основе функционально адаптированной формы представления проектных процедур для повышения эффективности обмена проектными решениями в настоящее время является актуальной задачей.
Цель и задачи работы. Целью диссертации является повышение эффективности обмена проектными решениями при конструкторском проектировании деталей и узлов, способствующая повышению качества проектирования, за счет описания процесса проектирования (модели проектируемого объекта) в виде проектных процедур представляемых в функционально адаптивной форме.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи.
Анализ современных методов, моделей и средств построения и адаптации систем автоматизированного конструкторского проектирования деталей и узлов.
Разработка формального описания процесса конструкторского проектирования деталей и узлов с использованием функционально адаптивного представления:
формального описания проектных операций;
формального описания проектных процедур;
формального описания построения объекта конструкторского
проектирования;
формального описания функциональной адаптации.
Разработка методик конструкторского проектирования информационных образов деталей, информационных образов узлов и функциональной адаптации.
Разработка средств конструкторского проектирования деталей и узлов на основе представления проектных процедур в функционально адаптивной форме:
архитектуры подсистем интерактивной среды построения инструментов конструкторского проектирования деталей и узлов;
архитектуры инструментов конструкторского проектирования деталей и узлов;
инфологической модели базы данных для сохранения и накопления конструкторских проектных решений.
5. Разработка программно-информационного обеспечения, реализующего
предложенные методики конструкторского проектирования деталей и узлов
на основе функционально адаптивного представления проектных процедур, для
оценки возможности их практического использования.
6. Проведение программных экспериментов и оценка их результатов.
Областью исследования является методология автоматизированного
проектирования в технике, включая постановку, формализацию и типизацию проектных процедур и процессов проектирования, вопросы выбора методов и средств для применения в САПР, разработка и исследование моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа проектных решений, включая конструкторские и технологические решения в САПР и АСТПП.
Объект исследования составляют методы и средства построения САПР конструкторского проектирования деталей и узлов, обеспечивающих представление и накопление проектных решений в виде функционально адаптивных процедур, и получения на их основе модифицированных решений, дающих возможность обмена проектами при конструкторском проектировании деталей и узлов в распределенной инфокоммуникационной среде автоматизации деятельности предприятия.
Научная новизна.
Предложено функционально адаптивное представление проектных процедур конструкторского проектирования деталей и узлов, состоящее в формализации модели проектируемого объекта в виде набора функций, последовательности их использования, параметров и ограничений, позволяющее гарантировать сохранение целостности построения проектного решения при его модификации.
Предложен способ обмена решениями конструкторского проектирования деталей и узлов, заключающийся в использовании формата стандарта ISO 10303 STEP совместно с функционально адаптивным представлением проектных процедур, обеспечивающий модифицируемость проектных решений после их передачи.
Модель (архитектура среды и технология функциональной адаптации) инструментальных средств создания адаптивных САПР для конструкторского проектирования деталей и узлов в виде интерактивной среды построения ФА
САПР, дающая возможность разрабатывать специализированные САПР специалисту (инженеру-конструктору) визуальными средствами без привлечения программистов.
4. Комплекс программно-информационных средств на основе открытого геометрического ядра Open CASCADE, реализующий модель инструментальных средств создания функционально адаптированных САПР, наиболее важные компоненты которого зарегистрированы Роспатентом в виде программ для ЭВМ (4 свидетельства) и базы данных (одно свидетельство).
Практическая ценность работы. Методика построения систем конструкторского проектирования деталей и узлов на основе функционально адаптивного представления проектных процедур и интерактивная среда построения функционально адаптированных САПР позволяют выполнять следующие действия.
Обмениваться конструкторскими проектными решениями деталей и узлов с возможностью внесения в них модификаций без нарушения целостности построения решений, что в настоящее время не гарантируется существующими методами и стандартами.
Редактировать конструкторские проектные решения деталей и узлов с обеспечением сохранения целостности их построения, что делает возможным разработку новых решений на основе уже существующих и обеспечит сокращение затрат на нее на 25% - 30%.
Разрабатывать и использовать средства конструкторского проектирования деталей и узлов с более низкой интеллектуальной нагрузкой на исполнителей.
Принимать участие в коллективном проектировании независимо от наличия программных средств, составляющих информационное пространство головного предприятия.
Предприятию самостоятельно разрабатывать и адаптировать средства для автоматизированных рабочих мест конструкторского проектирования деталей и узлов на основе функционально адаптированных САПР, что поможет сократить финансовые затраты на оснащение АРМ конструктора деталей и узлов (не менее чем в 1,4 раза) и затраты на адаптацию таких АРМ (финансовые примерно в 1,3 раза и времени до 1,5 раз).
