Введение к работе
Актуальность проблемы. Специфика последнего десятилетия XX века — это массовая индустриальная информатизация. Традиционно развитие САПР и в том числе вопросы, связанные с компьютеризацией графических работ, с вычислительной геометрией и геометрическим моделированием, имеют свою историю и охватывают период с 60 по 80-е годы. Это были работы Фролова С.А., Стародетко Е.А., Полозова B.C., Сидорука P.M., Горелика А.С., Зозулевича Д.М., Банковского Ю.М., Якунина СИ., Батищева Д.И., Тэугу Э.Х., Роткова СИ. и других.
Современная информатизация и ее техническая база — компьютеризация отличаются от предыдущего этапа целым рядом особенностей.
Во-первых, это целостная информационная среда, локальным понятием которой является интегрированная среда деятельности, в которой человек выполняет все индивидуальные и коллективные действия по интеллектуальной, информационной, коммуникационной работе. Интегрированная среда является основным ключевым фактором информатизации, поэтому ее созданию необходимо уделить первостепенное внимание.
В любом современном процессе создания и применения информационных (интегрированных технологий) обязательно присутствуют следующие главные компоненты: комплекс компьютеров, графической и коммуникационной периферии, программных продуктов, связанных единой прикладной технологией, коллектив комплексно сертифицированных обученных специалистов.
В условиях индустриальной информатизации работы по САПР и вообще информатизация инженерной деятельности стала носить средо-ориентнрованный характер, когда различные пакеты САПР стали разрабатываться и использоваться в рамках целостной новой информационной технологии, как правило, на базе какой-либо единой платформы, например, Autodesk-технологии, и определенного комплекса разноуровневых стандартов.
Во-вторых, особенностью 90-х годов является переход к комплексной 20-технологни, т.е. информатизации всех "монжевских" методов работы с геометрическими моделями (ГМ) (чертежами). Сюда включаются выполнение чертежно-графнческой документации, органи-, зация фафических баз данных. В настоящее время практически нет заводов, где полностью есть компьютерная 20-технология. Поэтому-создание интегрированных сред 20-технологии на предприятиях — это первостепенная задача сегодняшнего дня.
Кроме того, на базе компьютерной техники сейчас стала возникать концептуально новая "немонжевская" технология работы с
ГМ — это ЗБ-технология, где в основе лежит не чертеж, а сама геометрическая модель. В этом случае "монжевская" технология является частным отучаем этой технологии.
Понятие "интегрированная среда" включает в себя и комплекс сертифицированно обученных специалистов. Поэтому вопрос сертифицированного образования — это обязательная компонента индустриальной информатизации общества.
Целью работы является:
1. Разработка элементов технологии геометрического моделиро
вания для создания интегрированных САПР на базе интегрированных
сред геометрии и графики.
2. Создание конкретных интегрированных САПР реальных
объектов машиностроения на базе этой технологии.
3. Разработка элементов учебно-методического комплекса для
компьютерной геометрии и графики.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Исследование и построение новых информационных техно
логий, выбор базовых и обоснование перспективных компонентов:
Выбор аппаратного обеспечения интегрированных сред для геометрического моделирования и САПР.
Сбор и анализ информации об имеющихся отечественных и зарубежных системах геометрического моделирования, автоматизированного проектирования и инженерного анализа.
Выбор необходимых базовых и инструментальных программных средств: геометрического моделирования (генераторы геометрических моделей, системы параметризации); информационного обеспечения (базы данных, архивные системы); автоматизации чертежно-графических работ, инженерного анализа.
-
Сбор и анализ нормативно-справочной информации и ГОСТов по исследуемым классам изделий машиностроения.
-
Разработка новых геометрических моделей.
-
Создание компьютерных инженерных банков геометрических моделей для конкретных предметных областей.
-
Формирование справочной геометрической информации в виде электронных таблиц.
6. Разработка информационных и программных интерфейсов
между отдельными подсистемами.
7. Разработка диалоговой пользовательской среды конструктора
и расчетчика, создание пользовательского графического интерфейса
интегрированных САПР.
-
Создание структуры и построение САПР конкретных изделий, использующих технологию геометрического моделирования.
-
Разработка учебно-методического комплекса для компьютерной геометрии и графики (разработка компьютерного учебного курса по Autodesk-технологии, реализация технологии производства компьютерных учебников).
Методы исследования. В качестве базового аппарата использовались методы прикладной, начертательной и вычислительной геометрии, топологии, компьютерной графики, методология САПР.
Научную новизну вынесенных на защиту результатов составляют:
Использование методов клеточных разбиений при формировании структур данных и алгоритмов построения геометрических моделей в пре- и постпроцессорах для физико-механических расчетов и последующей визуализации результатов расчета.
Разработка и реализация элементов технологии интегрированных сред геометрического моделирования в интегрированных САПР.
Практическая ценность и реализация работы. Работа выполнялась по республиканской научно-технической программе "Создание и развитие учебно-исследовательских САПР и их подсистем в ВУЗах" и межвузовской научно-технической программе "Компьютерная геометрия и графика".
Практическая ценность работы заключается в реализации технологии геометрического моделирования в виде интегрированных САПР конкретных изделий.
Система СМИК сдана в ФАП высшей школы России при РОСКЦИТО и внесена в каталог Высшей школы и каталог фирмы Autodesk за 1993 год.
Система СМИК внедрена в учебный процесс на факультете Автоматизации машиностроения (ФАМ) Нижегородского государственного технического университета.
Система СМИК внедрена на Павловском заводе слесарно-мон-тажного инструмента (ПЗСМИ: Система СПЕЦАВТО внедрена в АО "Завод спецавтомобилей".
Компьютерный учебный курс по Autodesk-технологии внедрен в учебный процесс на кафедре "Вычислительная геометрия и графика" (ВГГ) Нижегородского государственного технического универснстета и в НОЦ НИТ-УНЦ КГГ для переподготовки специалистов. Раздел. "Разъемные соединения" компьютерного учебника по курсу "Компьютерная инженерная графика" введен в учебный процесс на кафедре ВГиГ НГТУ.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось и одобрено на следующих всесоюзных, республиканских и международных конференциях:
— "Проблемы методологии и методики преподавания дисциплин
прикладная механика и инженерная графика при подготовке
инженеров-электриков" (Ленинград, 1990);
"Индивидуализация обучения в ведущих ВУЗах России" (Самара, 1991);
"Инженерная и машинная графика" (Полтава, 1991);
— "Компьютерная геометрия и графика . в инженерном
образовании" (Н.Новгород, 1991, 1993);
— "Информатизация-93" (С.Петербург, 1993); — "Информати-
зация-93" (Н.Новгород, 1993).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и включает /0 страниц машинописного текста, 74 рисунка и 130 наименований использованной литературы. Приложения на листах представлены в объеме: 23 рисунка и i/ страниц программ.