ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Содержание

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Содержание инженерной деятельности связано с обеспечением реализации жизненного цикла изделий. В соответствии со стандартом ISO 9001 жизненный цикл изделия складывается из следующих этапов: 1) маркетинг, поиск и изучение рынка; 2) проектирование и конструирование изделия; 3) материально-техническое снабжение; 4) технологическая подготовка производства; 5) производство, контроль и проведение испытаний; 6) упаковка и хранение; 7) реализация и/или распределение продукции; 8) монтаж и эксплуатация; 9) техпомощь в обслуживании; 10) утилизация.

Содержание инженерной деятельности Управление подготовкой производства Маркетинг Конструкторская подготовка производства Проектирование изделия Конструирование изделия Деталировка Подготовка производства Технологическая подготовка производства Проектирование маршрутных техпроцессов Проектирование операционных техпроцессов Подготовка управляющих программ Изготовление изделия Сопровождение изделия Управление сопровождением изделия Корректировка конструкции Корректировка технологии Проектирование средств технологического оснащения

Основные цели компьютеризации инженерной деятельности Сокращение трудоёмкости проектирования Сокращение цикла «проектирование-изготовление» Сокращение себестоимости проектирования Улучшение качества проектирования Сокращение затрат на натурное моделирование

Цели и задачи компьютеризации инженерной деятельности Сокращение трудоёмкости проектирования Информационная поддержка принятия решений Сокращение цикла «проектированиеизготовление» ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ Автоматизация оформления документации Совмещённое проектирование Виртуальные проектные бюро Сокращение себестоимости проектирования Использование специализированных рабочих мест Улучшение качества проектирования Вариантное проектирование и оптимизация Сокращение затрат на натурное моделирование Математическое моделирование Автоматизация принятия решений Совмещённое проектирование ЗАДАЧИ Унификация проектных решений Стратегическое проектирование

Сокращение цикла «проектирование-изготовление» Операции процесса проектирования можно разбить на два класса: рутинные и творческие. К числу рутинных относятся расчёты по известным методикам, оформление технической документации. Рутинные операции составляют не менее 70 -75% процентов общей трудоёмкости проектирования. Поэтому САПР должны обеспечить, прежде всего, снижение трудоёмкости именно этих операций путём использования наиболее характерных свойств информационно-вычислительных систем, а также применения быстродействующих устройств вывода текстовой и графической информации.

Сокращение трудоёмкости проектирования Длительность цикла «проектирование-изготовление» измеряется календарным временем от получения задания до его завершения с учётом всех ожиданий по организационно-техническим причинам. Сокращение этого цикла обеспечивается средствами совмещённого проектирования и «виртуальных бюро» . Совмещённое проектирование обеспечивает возможность максимального запараллеливания процессов проектирования: каждый специалист приступает к работе над проектом, как только появляются необходимые ему исходные данные.

Улучшение качества проектирования Улучшение качества проектов достигается использованием автоматизированного поискового и многовариантного проектирования, применением математических методов оптимизации параметров и структуры объектов и процессов. Уровень качества изделий определяется их существенными признаками, свойствами, структурами или функциями технических систем. Наиболее современным методом оптимизации является применение генетических алгоритмов, позволяющих проводить как структурную, так и параметрическую оптимизацию изделий при произвольном виде критериальной функции.

Стратегическое проектирование – это метод создания и ведения долгосрочных проектных программ, начинающихся с разработки базового изделия, которое затем подвергается постепенным модификациям и усовершенствованиям в целях удовлетворения текущих и учёта будущих требований пользователей в течении длительного периода времени (обычно 10 лет). Существо стратегического проектирования заключается в постоянном отборе и оценке концепций, прежде всего определяющих архитектуру и технологии изготовления, для поиска решений, обеспечивающих наилучшее удовлетворение кратко- и долгосрочных требований потребителей. Основная цель - обойти коммерческие и (или) технологические тупики в процессе быстрых изменений условий и технологий на рынке.

Сокращение затрат на натурное моделирование Под затратами на натурное моделирование имеются в виду затраты на проектирование и изготовление макетных образцов изделий и их узлов. Сокращение этих затрат может быть достигнуто за счёт замены натурного моделирования на математическое. Необходимым условием является подтверждение результатов численного эксперимента – результатами натурного моделирования готового изделия в опытной партии.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ САПР

История САПР Основной причиной, обусловившей возникновение потребности проведения работ по автоматизации проектирования, явилась низкая производительность инженерного труда в сфере обработки информации по сравнению с производительностью труда рабочих в материальном производстве. Так, в технически развитых странах с 1900 -го по 1960 -й годы производительность труда в производстве возросла в среднем на 1000% , а в информационной сфере, которой принадлежит проектирование, — на 20%. В 70 -х годах, эти показатели составляли соответственно 80 и 4%. Такое положение было непосредственно связано с инструментооснащенностью соответствующих работников. В стоимостном отношении до появления персональных компьютеров инструментооснащенность занятых обработкой информации была более чем в 10 раз меньше оснащенности рабочих, занятых производством материальных объектов.

История САПР На первых порах эта проблема решалась экстенсивным путем за счет перевода трудовых ресурсов из материального производства в сферу обработки информации. Однако это приводило к снижению общих темпов роста производительности труда в экономике промышленно развитых стран. В 90 -х и последующих годах производительность труда в информационном секторе и, в частности, в области проектирования становится одним из ключевых факторов роста общественного производства промышленно развитых стран. Научно-техническая революция, развивавшаяся в XX в. , привела к изменению в геометрической прогрессии следующих показателей развития техники: • число различных классов технических систем удваивалось в среднем через каждые 10 лет; • сложность изделий по числу деталей и узлов возрастала в 2 раза через 15 лет; • объем научно-технической информации удваивался через 8 лет; • время создания новых изделий уменьшалось в 2 раза через 25 лет, одновременно сокращалось время морального старения изделий.

История САПР В результате совокупного действия перечисленных факторов объем конструирования должен был возрастать примерно в 10 раз через каждые 10 лет. При сохранении ручной технологии конструирования в такой же пропорции должно было бы увеличиваться число конструкторов. По этой причине были начаты работы по автоматизации проектирования. Термин САПР (в английской нотации применительно к конструированию CAD) появился в конце 50 -х годов, когда Д. Т. Росс начал работать над одноименным проектом в Массачусетском технологическом институте (MIT).

История САПР Твердотельные модели Поверхностные модели Плоские и проволочные модели 1965 1990 1993 2000

КОМПОНЕНТЫ САПР

Компоненты САПР Для реализации компьютерно-ориентированного подхода к проектированию и производству необходимо специальное аппаратное и программное обеспечение. Ключевым аспектом является интерактивное управление формой, поэтому неудивительно, что аппаратное и программное обеспечение для интерактивного манипулирования формами относится к числу основных компонентов, составляющих системы CAD/CAM/CAE. Графические устройства и периферийные устройства ввода-вывода вместе с обычным вычислительным модулем составляют аппаратное обеспечение систем CAD/CAM/CAE. Ключевыми программными компонентами являются пакеты, манипулирующие формами или анализирующие их под управлением пользователя в двух или в трех измерениях, одновременно обновляя базу данных.

Компоненты САПР Аппаратное обеспечение Вычислительный модуль Графическое устройство Дисплейное устройство Графический процессор Устройство ввода и вывода Программное обеспечение

Конфигурация аппаратных средств Графические устройства редко используются поодиночке. Чаще всего они объединяются в кластер того или иного рода, рассчитанный на обслуживание множества пользователей. Существует три основных варианта конфигурации такого кластера. Мейнфрейм с графическими устройствами Мейнфрейм с рабочими станциями Мейнфрейм с персональными компьютерами Рассмотрим преимущества и недостатки каждого из них на следующих слайдах

Мейнфрейм с графическими устройствами Аппаратное обеспечение Вычислительный модуль Графическое устройство Дисплейное устройство Графический процессор Устройство ввода и вывода Программное обеспечение