Ит автоматизированного проектирования. Системы автоматизированного проектирования (сапр). Общие сведения об эвм и вс, используемых в сапр
Сегодня на многих предприятиях применяются системы автоматизированного проектирования, или проще говоря САПР. Существует довольно большое количество поставщиков подобных решений. Возможности и функции таких систем проектирования, представленных специализированным программным обеспечением соответствующего назначения, могут быть самыми различными. В чем же состоит главная сущность систем автоматизированного проектирования? Какие особенности разработки таких систем можно отметить?
САПР – что это?
Итак, что же собой представляют системы автоматизированного проектирования? Под САПР подразумеваются автоматизированные системы, которые призваны реализовывать ту или иную информационную технологию путем проектирования. На практике САПР представляют собой технические системы, которые позволяют таким образом автоматизировать, обеспечить функционирование процессов, которые составляют разработку проектов. Под САПР в зависимости от контекста может иметься в виду:
— программное обеспечение, применяемое в качестве основного элемента соответствующей инфраструктуры;
— совокупность технических и кадровых систем (в том числе и тех, что предполагают использование САПР в виде программного обеспечения), применяемых на предприятии с целью автоматизации процесса разработки проектов;
Таким образом, можно выделить широкую и более узкую трактовку термина, о котором идет речь. Тяжело сказать, какая из этих трактовок чаще применяется в бизнесе. Все зависит от конкретной сферы использования систем автоматизированного проектирования, а также от тех задач, для решения которых предполагается применять данные системы. Так, например, в контексте отдельно взятого цеха на производстве, под САПР предполагается конкретная программа для автоматизированного проектирования. Если речь идет о стратегическом планировании развития организации, то такое понятие как САПР скорее всего будет соответствовать масштабной инфраструктуре, которая задействуется с целью повышения эффективности разработки различных проектов. Необходимо отметить, что сам термин САПР представляет собой аббревиатуру, которая может расшифровываться по-разному. В общем случае данная аббревиатура соответствует сочетанию слов «система автоматизированного проектирования». Также существуют и другие варианты расшифровки данной аббревиатуры. Например, довольно распространен вариант «система автоматизации проектных работ». По смыслу английским аналогом термина САПР является аббревиатура CAD, в некоторых случаях также используется CAX.Давайте более подробно рассмотрим следующий вопрос: в каких целях могут создаваться системы автоматизированного проектирования в машиностроении и других сферах?
САПР: цели создания
Основной целью разработки САПР является повышение эффективности труда специалистов предприятия, которые решают различные производственные задачи, в том числе и те, которые связаны с инженерным проектированием. В данном случае повышение эффективности может осуществляться за счет следующих факторов:
— снижения трудоемкости процесса проектирования;
— сокращения сроков реализации проектов;
— снижения себестоимости проектных работ, и издержек, связанных с эксплуатацией;
— обеспечение повышения качества инфраструктуры проектирования.
— снижение издержек на проведение испытаний и моделирование.
САПР – это инструмент, который позволяет добиться отмеченных преимуществ за счет следующих факторов:
— эффективная информационная поддержка специалистов, участвующих в разработке проектов;
— автоматизация документации;
— применение концепций параллельного проектирования;
— унификация различных решений;
— применение математического моделирования, как альтернативы дорогостоящим испытаниям;
— оптимизация методов проектирования;
— повышение качества процессов управления бизнесом.
Теперь давайте рассмотрим, в какой структуре может быть представлена система автоматического проектирования.
Структура САПР
В систему автоматизированного проектирования технологических процессов могут входить следующие компоненты:
— комплекс элементов автоматизации;
— программно-техническая инфраструктура;
— методические инструменты;
— элементы поддержки функциональности САПР.
Большое распространение получил подход, в соответствии с которым в структуре САПР следует выделять подсистемы. Ключевыми считаются:
— обслуживающие подсистемы, поддерживающие функционирование основных проектирующих компонентов САПР, инфраструктуры, поддержание программного обеспечения;
— проектирующие подсистемы, которые в зависимости от соотнесения с объектом разработки, могут быть представлены с объектными задачами или инвариантными, т.е. связанными с реализацией конкретных проектов или совокупностью нескольких.
САПР представляют собой системы, включающие в себя определенные функциональные компоненты. Давайте рассмотрим их основные особенности.
САПР: компоненты
Как мы уже знаем, автоматизированное проектирование систем управления и промышленной инфраструктуры, состоит из различных подсистем. Их составляющими в свою очередь являются компоненты, которые обеспечивают функционирование соответствующих элементов САПР. К примеру, это может быть аппаратное обеспечение, файл или программа. Компоненты, которые обладают общими признаками, формируют средства обеспечения систем проектирования. Они могут быть представлены следующими типами:
— техническое обеспечение, которое представляет собой совокупность различных технических средств, типа сетевых компонентов, компьютеров, измерительных приборов;
— математические модели, которые объединяют в себе те или иные алгоритмы, используемые с целью решения различных задач;
— программное обеспечение – системное и прикладное;
— информационное обеспечение, которое представляет собой совокупность различной информации, необходимой для внедрения проектирования;
— лингвистические модели, представляющие собой совокупность различных языков, применяемых в САПР с целью отражения сведений о проектировании;
— методическое обеспечение, представляющее собой совокупность различных методов подбора технологических концепций, подходов к обеспечению функционирования САПР для достижения максимальных результатов при реализации определенных проектов;
— организационное обеспечение, представленное в основном источниками, определяющими структуру проектной документации, а также характеристики системы автоматизации и то, как должны отображаться результаты реализации тех или иных проектов.
Можно классифицировать автоматизированные системы проектирования, обработки информации по различным критериям. Давайте рассмотрим несколько основных классификаций.
САПР: классификации
К наиболее распространенным критериям классификации САПР относится отраслевое назначение. Выделяют следующие типы:
- Автоматизированное проектирование инфраструктуры машиностроения;
- САПР для электронного оборудования;
- САПР в сфере строительства.
Первый тип систем САПР может быть использован в широком спектре отраслей: авиастроении, автомобилестроении, судостроении, производстве товаров народного потребления. Также соответствующая инфраструктура может быть использована с целью разработки как отдельных деталей, так и различных механизмов при использовании всевозможных подходов в рамках моделирования и проектирования.
Системы САПР второго типа используются для проектирования готового электронного оборудования и его отдельных элементов, например, интегральных микросхем, процессоров, и других типов аппаратного обеспечения.
САПР третьего типа могут быть задействованы с целью проектирования различных сооружений, зданий, элементов инфраструктуры.
Еще одним критерием, по которому можно классифицировать системы автоматизированного проектирования, является целевое назначение. Здесь выделяют:
— средства проектирования, используемые с целью автоматизации двумерных или трехмерных геометрических моделей, для формирования конструкторской документации;
— системы, используемые с целью разработки различных чертежей;
— системы, разработанные для геометрического моделирования;
— системы, предназначенные для автоматизации расчетов в рамках инженерных проектов и динамического моделирования;
— средства автоматизации, применяемые с целью технологической оптимизации проектов;
— системы, предназначенные для компьютерного анализа различных параметров по проектам.
Данная классификация считается условной.
В автоматизированную систему технологического проектирования может входить широкий спектр функций из числа перечисленных выше. Конкретный перечень возможностей САПР прежде всего определяет разработчик данной системы. Давайте рассмотрим, какие задачи он может решать.
Разработка САПР
Проектирование автоматизированных систем обработки информации, управления, программирования и реализации иных функций, направленных на повышение эффективности разработки проектов в тех или иных отраслях. Данный процесс характеризуется высоким уровнем сложности. Он требует от всех участников вложения значительных ресурсов – финансовых и трудовых.
Эксперты выделяют несколько основных принципов, в соответствии с которыми ведется разработка САПР. К ним относятся:
— унификация;
— открытость;
— интерактивность;
— комплексность.
Давайте рассмотрим эти принципы более подробно.
Основные принципы разработки САПР: унификация
Работа с системами автоматизированного проектирования на стадии разработки и в период использования соответствующей инфраструктуры предполагает следование принципу унификации. В соответствии с этим принципом, те или иные решения могут по схожим алгоритмам могут одинаково эффективно внедряться в различные отрасли производства. Этот принцип предполагает, что пользователь, который использует знакомый ему модуль САПР, или, например, методику автоматизированного проектирования в определенной среде, сможет без труда приспособить их к специфике использования в других условиях.
Большое значение унификация САПР имеет и с точки зрения развития предприятия, которое занимается разработкой соответствующей системы. Чем более универсальными будут подходы и модули, которые хозяйствующий субъект предлагает рынку, тем более интенсивным будет его рост. Возрастает и конкурентоспособность, и готовность новых потребителей к сотрудничеству.
Основные принципы разработки САПР: комплексность
Следующим принципом, характеризующим процесс проектирования САПР, является комплексность. Данный принцип предполагает, что производитель сможет наделить свою продукцию теми компонентами, которые позволят решать поставленные задачи на различных уровнях реализации проекта. Возможно, данный аспект является ключевым с точки зрения обеспечения конкурентоспособности продукта и освоения новых рынков. При этом необходимо учитывать, что комплексные решения должны удовлетворять остальным принципам разработки САПР, к которым относятся открытость.
Основные принципы разработки САПР: открытость
В данном контексте открытость может пониматься по-разному. Ее интерпретация во всех случаях будет уместна. Разработка системы автоматизированного проектирования представляет собой процесс, который, прежде всего, должен характеризоваться большой открытостью с точки зрения формирования обратной связи между разработчиком системы и ее пользователями. Человек, которые задействует такую систему, всегда должен иметь возможность информировать разработчика о возникающих проблемах, особенностях функционирования САПР при различных внешних условиях, а также передавать производителю свои пожелания относительно улучшения качества продукта. Также открытость при разработке САПР может выражаться в готовности производителя осуществлять активный мониторинг технических разработок, в том числе и от конкурирующих производителей, следить за новыми трендами. Ведущую роль в бизнесе в данном случае могут сыграть не только технологические подразделения, но и маркетологи компании, менеджеры, специалисты по PR. Открытость при разработке САПР также свидетельствует о том, что разработчик готов к прямому диалогу с другими поставщиками. Обмен технологиями позволяет создавать продукты, при помощи которых может быть осуществлено эффективное автоматизированное проектирование систем управления. Это также является значимым фактором повышения конкурентоспособности бренда, который поставляет САПР в тех или иных сегментах рынка.
Основные принципы разработки САПР: интерактивность
Еще одним важным принципом разработки САПР является интерактивность. Данный принцип предполагает создание разработчиком соответствующих систем интерфейсов, которые максимально облегчают процедуру их использования человеком, а также осуществления им необходимых коммуникаций с другими пользователями САПР. Еще одним аспектом интерактивности является обеспечение в необходимых случаях взаимодействия между различными моделями САПР в рамках формирования производственной инфраструктуры. Принцип интерактивности тесно связан с принципом унификации. Все дело в том, что обмен данными в рамках тех или иных интерактивных процедур будет наиболее эффективным только при условии необходимой стандартизации взаимодействии между субъектами. Это может быть выражено в унификации документов, файловых форматов, процедур, инженерных подходов при разработке проектов. Большое значение данный принцип играет в САПР, при помощи которых осуществляется проектирование информационных систем. В частности данная сфера применения САПР характеризуется высокой степенью потребности пользователей соответствующей инфраструктуры. Им как правило, требуется связь между большим количеством модулей САПР, регулярное, динамическое взаимодействие, осуществление оптимизации различных процедур, оперативное формирование отчетности. Только при условии достаточной интерактивности систем автоматизированного проектирования пользователь может рассчитывать на эффективное решение любых задач на производстве.
Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий.
Проектирование – процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта или алгоритма его функционирования, на основе первичного описания данного объекта и (или) алгоритма его функционирования.
Объектами проектирования может быть продукция производственно-технического назначения (средства производства - технологическое оборудование и оснастка); технологические процессы, в результате реализации которых проекты объектов воплощаются в материально-вещественную форму; здания, инженерные сооружения; транспортные средства, средства связи, вычислительной техники; организационно-управленческие системы и т.д.
Цель процесса проектирования состоит, прежде всего, в том, чтобы на основе исходной информации, получаемой в процессе проектирования, разработать техническую документацию для изготовления объекта проектирования. Проектирование включает в себя разработку технического задания (ТЗ), отражающего потребности, и реализацию ТЗ в виде проектной документации.
Проектирование, по существу, представляет собой процесс управления с обратной связью. Техническое задание формирует входы, которые сравниваются с результатами проектирования, и если они не совпадают, цикл проектирования повторяется вновь до тех пор, пока отклонение от заданных технических требований не окажется в допустимых пределах.
Под автоматизацией проектирования понимают систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и научно обоснованном выборе методов машинного решения задач.
Научно обоснованное распределение функций между человеком и ЭВМ подразумевает, что человек должен решать задачи, носящие творческий характер, а ЭВМ – задачи, решение которых поддается алгоритмизации.
Автоматизированное проектирование – проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представления описаний на различных языках осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ.
Автоматизированное проектирование обычно осуществляют в режиме диалога человека с машиной на основе применения специальных языков общения человека с машиной.
Автоматическое проектирование – проектирование, при котором все преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представление описаний на различных языках осуществляются без участия человека.
При автоматическом проектировании пуск соответствующего оборудования и ввод в ЭВМ первичного описания объекта осуществляет человек.
Задачи автоматического проектирования
1. Сокращение трудоемкости и сроков конструкторской подготовки производства.
2. Повышение качества конструкторской документации.
3. Сокращение трудоемкости и сроков технологической подготовки производства.
4. Повышение качества разрабатываемых технологических процессов.
5. Уменьшение числа инженерно-технических работников, занятых проектированием и конструированием.
Существенным отличием автоматизированного проектирования от неавтоматизированного является возможность замены дорогостоящего и занимающего много времени физического моделирования – математическим моделированием.
Решение проблем автоматизации проектирования с помощью ЭВМ основывается на системном подходе, т.е. на создании и внедрении САПР – систем автоматического проектирования технических объектов, которые решают весь комплекс задач от анализа задания до разработки полного объема конструкторской и технологической документации. Это достигается за счет объединения современных технических средств и математического обеспечения, параметры и характеристики которых выбираются с максимальным учетом особенностей задач проектно-конструкторского процесса.
Система автоматизированного проектирования (САПР) – комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователем системы), выполняющий автоматизированное проектирование.
Система автоматического проектирования – комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователем системы), выполняющий автоматическое проектирование.
Интегрированная система автоматического проектирования – система автоматического проектирования, имеющая альтернативное программное обеспечение и операционную систему автоматического проектирования, позволяющую выбирать совокупность машинных программ применительно к заданному объекту проектирования или классу объектов проектирования.
Одним из основных условий технического прогресса является постоянное расширение и обновление номенклатуры выпускаемой продукции, а одним из главных требований к современному производству - обеспечение возможности проектирования, создания и освоения новой высококачественной продукции в кратчайшие сроки при минимальных затратах. Выполнение этих требований не возможно без крупномасштабной автоматизации на основе ЭВМ, для реализации которой необходим коренной пересмотр организационно-экономических и технологических характеристик производственной деятельности в направлении создания динамичных и интенсивных форм производства. Главной особенностью решения проблемы интенсификации является то, что проводится не интенсификация физического труда, которая практически исчерпала себя, а интенсификации практически неограниченного интеллектуального труда человека, использующего широкие возможности современных ЭВМ.
Основной стратегией по проведению крупных мероприятий по совершенствованию технической и технологической базы в промышленности, а также внедрению новых методов организации производства являются широкое использование систем автоматизированного проектирования во всех сферах проектирования и производства и создание промышленной робототехники и гибких автоматизированных производственных систем (АИТУ ГПС), в которых современные средства вычислительной техники занимают в функциональном отношении центральное место.
Успехи, достигнутые в последние годы в области микроэлектроники, открыли принципиально новые возможности для осуществления высокоэффективной автоматизации производственных процессов, проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ. Широкое внедрение мини- и микро-ЭВМ с разнообразным современным периферийным оборудованием позволило создать системы распределенной обработки информации, на основе которых строятся интегрированные системы управления. Автоматизация проектирования входит неотъемлемой составной частью в приоритетные направления научно-технического прогресса. От успехов в создании и развитии САПР во многом зависят возможности и сроки разработки образцов новой техники, внедрение интегрированных автоматизированных производств, рост производительности труда инженерно-технических работников, занятых проектированием.
При построении новых объектов по заданному описанию несуществующего объекта выполняется его материализация в работоспособную надежную конструкцию. Проектирование - это процесс создания описания, необходимого для построения в задан ных условиях еще не существующего объекта, на основе первичного описания этого объекта. Процесс создания описания нового объекта может выполняться разными способами. Если весь процесс проектирования осуществляет человек, то проектирование называют неавтоматизированным. Проектирование, при котором происходит взаимодействие человека и ЭВМ, называют автоматизированным. Автоматизированное проектирование, как правило, осуществляется в режиме диалога человека с ЭВМ на основе применения специальных языков общения с ЭВМ.
При создании новых объектов выделяют следующие этапы:
· этап научно-исследовательских работ (НИР). Объединяет стадии: предпроектное исследование, техническое задание и часть технического предложения. Здесь проводят исследования по поиску новых принципов функционирования, новых структур, физических процессов, новой элементной базы, технических средств и т. п.;
· этап опытно-конструкторских работ (ОКР). Включает стадии: часть технического предложения, эскизный проект, технический проект. Здесь отражаются вопросы детальной конструкторской проработки проекта;
· этап рабочего проектирования. Объединяет стадии: рабочий проект, изготовление, отладка и испытание, ввод в действие. Здесь прорабатываются схемные, конструкторские и технологические решения, проводятся испытания, изготовление.
Распределение работ между подразделениями проводится с использованием блочно-иерархического подхода (БИП) к проектированию. Этот подход основан на структурировании описаний объекта с разделением описаний на ряд иерархических уровней по степени детальности отображения в них свойств объекта и его частей. Уровни проектирования можно выделять не только по степени подробности отражения свойств объекта, но и по характеру отражаемых свойств. Если в первом случае уровни называют горизонтальными, или иерархическими, то во втором - вертикальными, или аспектами.
Методология блочно-иерархического подхода базируется на трех концепциях: разбиение и локальная оптимизация; абстрагирование; повторяемость. Разбиение позволяет сложную задачу проектирования объекта свести к решению более простых задач с учетом взаимодействий между ними. Локальная оптимизация подразумевает улучшение параметров внутри каждой простой задачи. Абстрагирование заключается в построении формальных математических моделей, отражающих только значимые в данных условиях свойства объектов. Повторяемость заключаетсяв использовании существующего опыта проектирования.
Система автоматизации проектных работ (САПР) - это организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования (который взаимосвязан с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов - пользователей системы) и выполняющая автоматизированное проектирование. Составными структурными частями САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные. Подсистемой САПР называют выделенную по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающую получение законченных проектных решений.
По назначению подсистемы САПР разделяют на проектирующие и обслуживающие. К проектирующим относят подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции (например, подсистема логического проектирования, подсистема конструкторского проектирования, подсистема проектирования деталей и сборочных единиц и т. п.). К обслуживающим относят подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем (например, подсистема информационного поиска, подсистема документирования и т. п.).
По отношению к объекту проектирования различают объектно-ориентированные (объектные) и объектно-независимые (инвариантные) подсистемы. К объектным относят подсистемы, выполняющие одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависимых от конкретного объекта проектирования. К инвариантным относят подсистемы, выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции (например, функции отработки, не зависящие от особенностей проектируемого объекта). Подсистемы состоят из компонентов, объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией и обеспечивающих функционирование этой подсистемы.
Основное назначение САПР - получение оптимальных проектных решений. Проектирование в САПР осуществляется путем декомпозиции проектной задачи с последующим синтезом общего проектного решения. В процессе синтеза проекта используются информационные ресурсы базы данных в"условиях диалогового взаимодействия проектировщиков с комплексом средств автоматизации. Технологии проектирования в САПР базируются на следующих принципах:
· использование комплексного моделирования;
· интерактивное взаимодействие с математической моделью;
· принятие проектных решений на основе математических моделей и проектных процедур, реализуемых средствами вычислительной техники;
· обеспечение единства модели проекта на всех этапах и стадиях проектирования;
· использование единой информационной базы для автоматизированных процедур синтеза и анализа проекта, а также для управления процессом проектирования;
· проведение многовариантного проектирования и комплексной оценки проекта с применением методов оптимизации;
· обеспечение максимальной инвариантности информационных ресурсов, их слабой зависимости от конкретной области применения, простоты настройки на отраслевую специфику.
Поскольку невозможно для ряда задач полностью автоматизировать процесс проектирования, актуальным является эффективное интерактивное общение пользователя с ЭВМ. В процессе проектирования наиважнейшими остаются задачи оптимизации (например, задача оптимального выбора структуры процесса проектирования или оптимизации проектного решения). Оптимальные решения можно выбирать разными путями, используя метод имитационного моделирования, векторные кривые оценки качества и т. п.
В большинстве САПР проект создается на основе типовых проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов проекта. Этот подход полностью приемлем для систем управления, но при наличии хорошо организованной базы данных и интегрированной информационной основы. Таким образом, эффективность применения технологий САПР в системах управления определяется, прежде всего, степенью интеграции информационной основы.
Роль САПР в автоматизации производства не ограничивается функциями автоматизации конструирования и технологической подготовки производства. Не менее важная задача САПР - проектирование самих автоматизированных производств, включая проектирование робототехнических комплексов, технологического оборудования, их компоновку, размещение и т. п. Для этого в САПР должны быть мощные средства имитационного моделирования работы производственных линий, участков и цехов; средства синтеза и анализа объектов с физически разнородными элементами (роботами, манипуляторами, технологическими аппаратами; инструментальные средства проектирования программного обеспечения; средства разработки вычислительных сетей и др.).
Подобные документы
Рассмотрение информационных технологий выполнения функций проектирования. Техническое обеспечение системы автоматизированного проектирования (САПР). Создание САПР для повышения эффективности труда инженеров. Эргономическое и правовое обеспечение САПР.
реферат, добавлен 09.06.2015
Создание систем автоматизированного проектирования (САПР). Цель - повышение эффективности труда инженеров, сокращение трудоёмкости проектирования и планирования. Категории САПР, структура, подсистемы. Примеры обслуживающих и проектирующих подсистем.
статья, добавлен 01.04.2019
Понятие и сущность проектирования технического объекта. Системы автоматизированного проектирования (САПР) и их структура. Классификация САПР по приложениям, виды обеспечения САПР. Этапы решения задач конструкторского проектирования, теория графов.
лекция, добавлен 12.06.2016
Назначение, термины и классификация систем автоматизированного проектирования (САПР). Системный подход к проектированию. Структура технического обеспечения. Вычислительные системы и периферийные устройства в САПР. Автоматизированные системы управления.
методичка, добавлен 14.03.2013
Анализ тесной связи инженерной деятельности с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР). Классификация САПР по функциональным возможностям. Рейтинг популярности систем автоматизированного проектирования, их сравнительный анализ.
статья, добавлен 02.04.2019
Основные принципы построения системы автоматизированного проектирования (САПР). Применение электронно-вычислительных машин при проектно-конструкторских работах. Процесс проектирования в программное обеспечение САПР. Информационное обеспечение САПР.
контрольная работа, добавлен 28.09.2016
Изучение истории и этапов развития систем автоматизированного проектирования. САПР "Ассоль" на базе технологий Autodesk. САПР "Грация" и программа конструирования одежды. Анализ эффективности программного обеспечения на предприятиях различной мощности.
реферат, добавлен 23.10.2013
Понятие, структура и история развития систем автоматизированного проектирования (САПР). Классы продуктов САПР для машиностроений: тяжелый, средний и легкий. Состав и принципы проектирования программного обеспечения САПР, его функциональное назначение.
курсовая работа, добавлен 05.10.2011
Разработка и внедрение САПР - систем автоматизированного проектирования технических объектов, цель, основные принципы построения, стадии создания. Отображение процесса проектирования в программном лингвистическом и информационном обеспечении САПР.
реферат, добавлен 10.12.2009
Достоинства САПР. Классификация и обозначение, функции САПР. Характеристики CAE/CAD/CAM-систем и CALS-технологии. Структура технического обеспечения САПР. Системные среды и программно-методические комплексы. Назначение и состав системных сред САПР.
Проектирование – это процесс создания описания, необходимого для построения в заданных условиях еще несуществующего объекта. Проектирование начинается при наличии выраженной потребности общества в объекте проектирования.
В основе действий проектировщика лежит некий способ или принцип. И если способ действия машины (компьютера) удается предвидеть достаточно точно, то выбор способа действия человека не является столь же определенным. В настоящее время, когда в проектировании всеболее активно применяются компьютерная техника и технология, можно говорить о способах и действиях "человеко-машинных" систем. В основе осознанного рационального способа действия человека лежит метод.
Для существования метода необходимы:
· правила поведения как описание способа действия;
· осознание использования метода как основы действия;
· строгое подчинение правилам поведения;
· описание ситуаций, в которых целесообразен данный метод.
Анализируя проектную деятельность с позиции частного и общего, можно сказать, что в ее основе лежат:
действия – способы (принципы) – методы.
В зависимости от того, какие средства для реализации творческих действий применяет проектировщик, различают:
· эвристические методы;
· алгоритмические методы.
В эвристических методах определяющее значение имеют:
· ассоциативные способности;
· интуитивное мышление;
· способы управления мышлением.
Эвристические методы основаны на использовании общих правил и рекомендаций. Они помогают при поиске различных понятий и утверждений, которые позволяют благодаря случайным или логическим ассоциациям открыть или создать абстрактное соотношение, способное дать решение задачи.
Алгоритмические методы основываются на алгоритме, который можно определить как последовательность указаний, касающихся процедур (операций), позволяющих решить задачу. Можно выделить логические алгоритмы и математические алгоритмы.
Проектирование может быть:
· ручным – без применения компьютера;
· автоматизированным – на основе взаимодействия человека и компьютера, когдаэвристические действия проектировщика дополняются вычислительным возможностями компьютера, реализованными посредством определенных алгоритмов;
· автоматическим – без участия человека на промежуточных этапах проектирования.
Проектирование сложных технических объектов, к которым относятся и автомобильные дороги, выполняется, как правило, автоматизировано, то есть с помощью САПР – (CAD – Computer Aided Design ).
При проектировании автомобильных дорог применяют блочно-иерархический подход, который заключается в декомпозиции проектных задач на иерархические уровни и установлении связей между этими уровнями. На данном этапе развития существующие САПР автомобильных дорог включают, как правило, следующие уровни:
· формирование цифровых моделей местности зоны проектирования;
· трассирование автомобильной дороги;
· проектирование продольного профиля;
· проектирование поперечных профилей и дорожных одежд;
· проектирование искусственных сооружений и инженерно-сервисного обустройства дороги;
· оценка проектных решений.
1.2. Стадии процесса проектирования
В практике дорожного проектирования установлены следующие стадии работ.
Программа (концепция) развития сети автомобильных дорог, которая разрабатывается для определенной территории (региона, страны) и определяет последовательность развития дорог для обеспечения транспортной потребности населения на период 5-10 и более лет. При разработке программ используются специальные методики, базирующиеся на возможностях, в первую очередь, ГИС – геоинформационных систем (GIS – Geographic Information Systems ). В настоящий момент развитие автомобильных дорог в Российской Федерации планируется на основе положений Программы "Транспортная стратегия Российской Федерации на 2002-2010 г.г.".
Обоснование инвестиций (ОИ) является основным предпроектным документом, обосновывающим целесообразность строительства (реконструкции) автомобильной дороги, еетехническую категорию с учетом прогнозируемой интенсивности движения, выбор оптимального проложения трассыи сроков ее строительства, а также стадийность и очередность этого строительства (реконструкции). Разработка ОИ осуществляется, как правило, на объекты, включенные в утвержденные федеральные и региональные целевые программы развития сети автомобильных дорог.При разработке ОИ широко применяют геоинформационные технологии: как ГИС, так и САПР.
Таким образом, САПР следует понимать и как компьютерную программу, и как организационно-техническую систему в широком смысле.
Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий, являясь собственно синтетической дисциплиной, включающей множество информационных элементов: от вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий до передовых методов вычислительной математики и средств моделирования трехмерной виртуальной реальности.
Классификацию САПР осуществляют по разным признакам, например, по приложению, целевому назначению, комплексности решаемых задач, характеру базовой подсистемы.
По приложениям наиболее актуальными и широко развитыми являются:
· САПР машиностроения;
· САПР радиоэлектроники;
· САПР архитектуры и строительства.
САПР автомобильных дорог можно классифицировать как архитектурно-строительная САПР. В тоже время САПР АД необходимо рассматривать как самостоятельную ветвь (подкласс) в этом классе.
Специфика проектирования дорог заключается в том, что это – линейно-протяженные объекты. Очертания дороги, с одной стороны, существенно зависят от рельефа, грунтово-геологических и гидрологических условий местности. С другой стороны,геометрические характеристики проектируемой дороги тесно связаны с планируемой интенсивностью и составом транспортного движения.
Основой формообразования будущей дороги является ее трасса, которая проектируется с учетом физических законов движения транспортныхсредств. И очертания этой трассы во многом предопределяют технические и транспортно-эксплуатационные качества будущей дороги.
К подклассу линейно-протяженных проектируемых строительных объектов, наряду с автомобильными дорогами, можно также отнести: аэродромы, железные дороги, трубопроводы, каналы, линии электропередач.
По целевому назначению различают подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты проектирования. Так, например, под термином CAD обычно подразумевают процедуры геометрического проектирования.
Расчеты прочности, устойчивости, долговечности и других аспектов функциональности объектов проектирования выполняют в подсистеме СAE (Computer Aided Engineering ). При проектировании дорог к задачам CAE следует отнести: расчеты дорожных одежд на прочность, морозоустойчивость, сдвиг и изгиб; расчеты осадки земляного полотна на слабых основаниях и устойчивости откосов; гидрологические расчеты отверстий искусственных сооружений; моделирование транспортных потоков и др.
Расчеты, связанные с технологической подготовкой производства, реализуют в подсистеме САМ (Computer Aided Manufacturing ). К задачам CAM в дорожной отрасли можно отнести: подготовку разбивочных ведомостей, технологических карт производства работ; разработку схем организации движения транспорта при производстве работ, составление линейно- календарных графиков работ и др.
По комплексности решаемых задач различают отдельные подсистемы и комплексы из изложенных выше подсистем: CAD /CAE /CAM .
Важным компонентом комплексных систем в последнее время становятся подсистемы управления данными PDM (Product Data Management ), которые обеспечивают коллективную работу над проектами, целостность данных и способствуют реализации эффективных систем управления качеством.
Способность компьютерных технологий поддерживать функционирование объектов от стадии проектирования до их утилизации в единой информационной системе породила концепцию PLM (Product Lifecycle Management ), которая является чрезвычайно перспективной и для будущего дорожной отрасли.
Наиболее точно сущность этой концепции приведена в следующем определении: "PLM – это стратегический подход к ведению бизнеса, который использует набор совместимых решений для поддержки общего представления информации о продукте в процессе его создания, реализации и эксплуатации, в среде расширенного предприятия – начиная от концепции создания продукта и заканчивая его утилизацией – при интеграции людских ресурсов, процессов и информации". Следуя логике этого определения, PLM – это не система (типа CAD ) и не класс систем (типа CAD /CAM /CAE ), а стратегия производства с применением комплексной компьютеризации, которая базируется на едином представленииинформации об изделии (продукте) на всех стадиях его жизненного цикла. Эта информация может (и должна) совместно использоваться всеми участниками расширенного предприятия, к которым относятсяосновной производитель, поставщики, субподрядчики, заказчики и потребители.
По характеру базовой подсистемы различают:
· САПР на базе подсистем машиной графики. К таким САПР можно отнести Plateia (Словакия) на базе AutoCAD , InRoads (США) на базе MicroStation ;
· САПР, в основе которых лежат собственные программные графические ядра, учитывающие специфику задач конкретной области проектирования. Примером таких САПР можно считать MXRoad (США), Pythagoras (Бельгия), IndorCAD / Road (Россия).
1.4. САПР и ГИС: отличие, сходство, единство
В последние годы, в связи с бурным развитием геоинформационных систем (ГИС), рассматривается вопрос их применимости, наряду с САПР, в автоматизированном проектировании автомобильных дорог.
При значительном внешнем сходстве ГИС и САПР имеют принципиальные различия:
Различия по моделям данных
В ГИС выделяются несколько основных типов данных: точки, линии, полигоны, поверхности и растры. Смешение этих данных в пределах одного слоя, как правило, недопустимо. Исключение составляют модели данных типа "сеть" (состоит из узлов, которые соединены дугами) и "покрытие" (как и сеть, состоит из узлов, которые соединены дугами; кроме того, имеются регионы, границы которых задаются дугами).
Одной из причин небольшого числа графических примитивов в ГИС является также то, что исторически они развивались как мелкомасштабные картографические системы, в которых не требуется большого разнообразия графики.
Небольшое число типов данных позволяет строго определить различные пространственные операции: пространственный поиск (в заданном регионе, поиск смежных или пересекаемых объектов), построение оверлеев (объединения, пересечения и разности полигонов), построение буферных зон, зон близости (зон ближайшего обслуживания).
Из-за того, что реальные электронные карты могут содержать тысячи и миллионы графических объектов, в ГИС значительно развиты различные алгоритмические методы для хранения больших объемов данных, быстрого поиска объектов, упрощения данных для быстрого вывода на экран.
В САПР, в отличие от ГИС, используется большое число различных графических примитивов, так как одной из главных задач САПР является получение качественных чертежей. Сложность структуры чертежей САПР не позволяет хранить чертежи в базах данных (а если они и хранятся, то целиком, в виде единого большого поля), а поэтому они хранятся в виде отдельных файлов.
В дорожной отрасли ГИС используются для представления сети дорог на электронных мелкомасштабных картах, для анализа транспортного обеспечения районов, для получения оперативной информации по объектам дорожной сети.
При проектировании дорог ГИС применяются для выбора наилучшего из возможных коридоров варьирования проектируемой трассы с учетом существующей цифровой модели местности (ЦММ).
Различия по атрибутной поддержке
В ГИС, как правило, в одном слое графических данных представляются графические объекты одного типа (например, здания, дороги или реки), имеющие одинаковый набор атрибутов. Таким образом, слой графических данных совместно с наборами атрибутов можно представить как таблицу реляционной базы данных, а, следовательно, и адаптировать соответствующий аппарат баз данных для анализа атрибутов графических объектов. Например, в ГИС можно выделить все дорожные знаки, расположенные на консолях, или дорожные трубы, находящиеся в неудовлетворительном состоянии.
Идеологическая близость моделей данных ГИС и реляционных баз данных позволила создать соответствующие надстройки над различными СУБД для хранения и анализа графических (ГИС) данных.
Одним из принципиальных различий между ГИС и САПР является то, что графический примитив в ГИС является самостоятельным объектом, имеющим свои атрибуты, а в САПР – только изобразительным средством, т.е. частью объекта, а поэтому своих атрибутов, как правило, не имеет.
В САПР же объекты образуются обычно из нескольких графических примитивов, выстраиваясь в иерархии с помощью группировки. Глубокое отличие модели САПР от реляционной модели данных не позволяет полноценно сохранять чертежи САПР в современных базах данных и не позволяет анализировать атрибуты объектов.
В дорожной отрасли наличие атрибутивной поддержки является наиболее важным при решении задач диагностики, паспортизации, инвентаризации, кадастра дорог. В связи со скудностью возможностей атрибутного описания САПР представляется наиболее целесообразным создание информационных систем автомобильных дорог на основе ГИС.
Различия по методам визуализации
В САПР, как правило, графические объекты сразу создаются такими, как они выглядят на экране и печати. В ГИС же понятия модели объекта и его внешнего вида специально разнесены.
Одной из сильнейших функций ГИС является возможность "тематического картографирования", когда для имеющихся геоинформационных данных задаются "визуализаторы", отображающие данные в зависимости от их геометрических и атрибутивных характеристик.
Наиболее распространенными являются:
· отрисовка одинаковым условным знаком всех графических объектов;
· отрисовка разными знаками в зависимости от значений некоторого атрибута;
· отрисовка подписями из атрибутов (автоматическое подписывание объектов);
· отрисовка точками плотности (случайное размещение некоторого числа точек в полигоне, например, чтобы показать плотность населения страны);
· отрисовка диаграмм на объектах, показывающих распределение некоторых атрибутных характеристик объектов;
· отрисовка линий сплайнами, различная декоративная отрисовка.
В САПР внешний вид объекта обычно уже жестко зафиксирован. Иногда проектировщику предоставляется несколько предопределенных вариантов отрисовки.
Еще одной особенностью ГИС является возможность задания немасштабируемых условных знаков и надписей. Этот способ визуализации применяются в основном для отображения на экране компьютера, когда важно быстрое получение информации без изменения текущего масштаба изображения.
В связи с тем, что ГИС и САПР в чистом виде имеют свои сильные и слабые стороны, в последнее время всё большее распространение получают интегрированные графические системы, обладающие возможностями как ГИС, так и САПР. В дорожной отрасли такие комбинированные возможности необходимы, например, для представления комплексных проектов автомобильных дорог на плане местности, когда в мелком масштабе пользователь на экране компьютера видит общую схему сети дорог, а при постепенном увеличении появляются детальные чертежи автомобильных дорог.
В мире существует ряд фирм, которые разрабатывают только ГИС-продукты. Наиболее известными из них являются: ESRI (США) и MapInfo (Канада). Другие производители, такие, как AutoDesk (США) и Bentley Systems (США), разрабатывают на едином графическом ядре (AutoCAD в Autodesk и Microstation в Bentley ) как САПР, так и ГИС.
Среди отечественных ГИС наиболее известными являются GeoGraph (ЦГИ ИГ РАН, Москва), КАРТА-2000 (КБ Панорама, Москва), GeoCAD (Геокад, Новосибирск).
Для дорожной отрасли комплексное решение САПР (IndorCAD ) + ГИС (IndorGIS ) разрабатывается фирмой "ИндорСофт. Инженерные сети и дороги" (Томск).
1.5. Проектирование автомобильных дорог на основе САПР АД
Рынок IT -технологий предлагает множество программных продуктов класса САПР, которые различаются между собой по комплексности, удобству интерфейса, соответствию сложившемся технологиям проектирования и пр. Выбор наиболее приемлемых программ дляпроектирования дорог целесообразно вести, в первую очередь, среди перечня сертифицированных программных средств.
С 1999 году, в соответствии с Распоряжением Госстроя РФ "О сертификации программных средств", всем организациям, выполняющим проектно-изыскательские работы для строительства, а также осуществляющим экспертизу проектов на строительство объектов различного назначения,рекомендовано использовать сертифицированные программные продукты. В этом же Распоряжении рекомендовано организациям – разработчикам программных средств (как отечественным, так и зарубежным) осуществлять сертификацию программной продукции на соответствие требованиям нормативных документов, действующих на территории РФ.
Ниже представлен обзор сертифицированных САПР автомобильных дорог, зарегистрированных в перечне фонда программных средств Гоc строя РФ по состоянию на начало 2004 года .
САПР АД PLATEIA (в переводе с древнегреческого – дорога, путь) разрабатывается с начала 90-х годов словенской фирмой CGS . PLATEIA использует в качестве графического ядра AutoCAD и состоит из модулей: Местность, Оси, Продольный профиль, Поперечные сечения, Транспорт.
Модуль Местность (Layout ) – набор инструментов для работы с ЦММ и картами. Модуль обладает средствами импорта данных из электронных геодезических тахеометров и из файлов различных форматов. На основе этих данных Layout генерирует трехмерную модель рельефа, которую можно импортировать в специализированные программы визуализации и в ГИС (AutoCAD Map , Autodesk World ).
Модуль Ось (Axes ) позволяет трассировать осевые линии проектируемой дороги. Трассирование выполняется с помощью прямых, круговых и переходных кривых. В модуле Axes хорошо развит блок контроля параметров проектируемой трассы в соответствии с заданной категорией дороги и расчетной скоростью движения.
Модуль Продольный профиль (Longitudinal Sections ) включает инструменты формирования проектной линии, водоотводных канав и приближенного расчета объемов земляных масс. Расчет проектной линии осуществляется по методу тангенсов.
Рис. 1.1. Система Plateia в среде AutoCAD 2000
Модуль Поперечные сечения (Cross Sections ) позволяет производить параметрическую отрисовку откосов, канав, растительного слоя, слоя подсыпки и др. Построение поперечников обеспечивает возможность точного расчета объемов всех элементов земляного полотна дороги.
Модуль Транспорт (Traffic ) – это набор инструментов для проектирования пересечений, разметки дорожных знаков. Уникальная функция Динамическая траектория (Dynamicle Vehicle Curves ) позволяет в интерактивном режиме анализировать траектории движения транспорта с учетом их габаритов и заносов на поворотах.
Российским дистрибьютором, осуществляющим распространение и поддержку программы PLATEIA , является компания "Прин".
Программа PYTHAGORAS была создана бельгийской фирмой ADW Software в 1992 году и названа в честь греческого математика и философа Пифагора, чья одноименная теорема положила начало базовым геодезическим принципам. PYTHAGORAS , в первую очередь, это программа для подготовки высококачественных чертежейна основе принципов координатной геометрии. Благодаря хорошо развитомупакету обработки данных геодезии PYTHAGORAS востребован при выполнении инженерно-геодезических работ, составлению топографических и кадастровых планов, а также в дорожном проектировании и ГИС-приложениях.
Рис. 1.2. Система PYTHAGORAS – общий вид
Программа имеет простой и дружественный интерфейс. Рабочая область программы разделена на три основные части: окно чертежа, в котором выполняются построения; главное меню, содержащее простые и комплексные процедуры; панель управления, на которой отображается необходимая для работы информация и набор кнопокдля быстрого вызова чертежных и вычислительных функций.
PYTHAGORAS обладает открытой архитектурой. Эта открытость реализуется посредством создания макросов на языке программирования VBA (Visual Basic for Application ).
К недостаткам программы можно отнести отсутствие возможности корректировать триангуляционные поверхности посредством структурных линий, что существенно снижает точность построения таких поверхностей.
Поддержку русскоязычной версии программы PYTHAGORAS осуществляет московская компания Прин.
САПР АД MXRoad является одним из модулей семейства продуктов MX от фирмы Infrasoft (США). Помимо MXRoad в состав модулей входит система проектирования железных дорог и их инфраструктуры (MXRail ), система планировки земельных участков под застройку (MXSite ), система проектирования модернизации и ремонта улиц и дорог (MXRenew ) и редактор подготовки проектной документации (MXDraw ).
В начале 90-х годов этот программный продукт, но под маркой английской компании MOSS , чьи технологии впоследствии были приобретены компанией Infrasoft , позиционировался на российском рынке. Но тогда он не получил широкого распространения как из-за высокой стоимости, так и из-за плохой адаптации к требованиям российских нормативных документов. Следует также отметить, что Infrasoft в 2003 г. вошла в состав компании Bentley Systems , одного из мировых лидеров в разработке программ класса САПР и ГИС.
В настоящее время программы серии MX полностью совместимы с MS Windows и способны работать с Windows либо как самостоятельные приложения, либов среде наиболее популярных САПР AutoCAD и Micr о Station .MX в AutoCAD и MX в Micr о Station привносят новые возможности в 3D -моделирование, которые обеспечиваются за счет использования последних достижений объектно-ориентированной технологии. MX -модели, созданные в одной среде, могут быть открыты и использованы без какой-либо трансляции в другой среде.
Главной концепцией, которая лежит в основе продуктов MX , является моделирование стрингами (струнами). Струны – эта трехмерные ломаные линии, которые представляют собой модель проектируемого объекта. Каждая струна должна иметь свое наименованиеи быть связана с определенными характеристиками.
MXRoad обеспечивает:
· ввод исходных данных и их анализ;
· проектирование дороги с помощью динамического 3D -трассирования;
· использование 3D -осевых линий для определения всех элементов проезжей части дороги и обочин;
· автоматический расчет виражей и приведение уклонов виража в соответствие с местными стандартами;
· автоматическое проектирование перекрестков;
· проектирование земляных работ;
· интерактивное изменение поперечных сечений;
· проектирование дорожных одежд;
· подсчет объемов дорожных работ;
· автоматическая подготовка чертежей и визуализация.
Подготовку русскоязычной версии системы MXRoad осуществлял Иркутский государственный университет, а поддержку и распространение этой программы обеспечивает компания EMT .
САПР АД CREDO развивается с 1989 г.в научно-производственном объединении (НПО) Кредо-Диалог (Минск). Изначально это был пакет программ по проектированию ремонта дорожных покрытий. Название этой системы проектированиясохранилась с тех времен по аббревиатуре слов: Капитальный РЕмонт Дорожных Одежд.
Руководителю НПО "Кредо-Диалог" Жуховицкому Г.Л. удалось создать сильный творческий коллектив специалистов дорожной отрасли из России, Украины, Белоруссии. Над разработкой системы работали и продолжают работать к.т.н. Величко Г. В. (генеральный конструктор), д.т.н. Филиппов В. В., к.т.н. Пигин А. Н.и др.
Система с самого начала была ориентирована на эксплуатацию в производственных условиях и получила широкое распространение ни только в дорожных проектных организациях, но и в организациях других отраслей, занимающихся проектированием линейно-протяженных объектов (нефтегазовая, электроэнергетическая), а также при проектировании генеральных планов в промышленном и гражданском строительстве.
В 1999 г. Кредо-Диалог приступила к разработке системы CREDO 3-го поколения под управлением ОС Windows . Однако на начало 2004 г. эта работа еще не была завершена. Ряд модулей системы, в том числе и по проектированию дорог, до сих пор существует лишь в DOS -версии, что в значительной мере ослабляет позиции этой системы на рынке программных средств.
Но вклад системы CREDO в проектирование дорог трудно переоценить, поскольку именно с этой системы во многих дорожных проектных организациях начался процесс комплексной автоматизации работ. А многие расчетные схемы и алгоритмы системы CREDO и сегодня оцениваются, как новаторские и взяты на вооружение другими разработчиками программных средств.
В состав системы CREDO 3-го поколения вошли 4 подсистемы (ТОПОПЛАН, ЛИНЕЙНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ, ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН, ДОРОГИ) и ряд пакетов прикладных программ (проектирование индивидуальных знаков, расчет нежесткой дорожной одежды и др.).
САПР АД Robur разрабывается в научно-производственной фирме Топоматик (г. Санкт-Петербург). Реализованный на единой методологической основе, Robur обеспечивает решение комплекса дорожных задач от обработки материалов изысканий до выноса проекта в натуру.
Robur имеет три рабочих окна: План , Профиль и Поперечник(см. рис. 1.5) , что позволяет вести проектирование трассы как пространственного объекта.
Данные в окнах взаимосвязаны. Редактирование в одном окне приводит к модификации данных в других окнах. Например, изменение продольного профиля оси трассы ведет к соответствующему вертикальному сдвигу поперечников.
Фактические и проектные данные в Robur представлены в виде поверхностей. Проект может содержать неограниченное количество поверхностей.
В Robur имеется обширный набор функций для работы с поверхностями:
· импорт материалов изысканий;
· редактирование съемочных точек;
· автоматизированное построение структурных линий;
· построение поверхности (триангуляция по Делоне);
· редактирование ребер поверхности.
Рис. 1.5. Система Robur в трехоконном режиме
Поверхности могут создаваться как встроенными средствами Robur , так и импортироваться из специализированных пакетов обработки материалов изысканий (например, Credo , Gip , Inroads и др.).
Ось трассы представляется в виде набора вершин горизонтальных углов поворота. В каждый угол могут быть вписаны круговая и две переходных кривых. Вершины углов, вместе с вписанными кривыми, можно перетаскивать мышью, что обеспечивает дополнительную гибкость при проектировании в стесненных условиях. Robur позволяет проектировать биклотоиды по тангенсам и подбирать параметры закругления по радиусу и биссектрисе.
Черные продольный и поперечные профили могут быть созданы как по цифровой модели рельефа, так и введены в табличной форме или импортированы из текстовых файлов.
Продольный профиль представляется в виде вершин вертикальных углов с вписанными в них вертикальными кривыми.
Robur позволяет автоматически создавать продольный профиль по руководящей отметке и шагу проектирования. Имеется исчерпывающий набор функций для редактирования профиля, что обеспечивает чрезвычайную гибкость и удобство проектирования, особенно на сложных участках.
Для проектирования дорог в условиях городской застройки Robur предоставляет специальный механизм создания продольного профиля путем перемещения поперечника, а также возможность автоматического создания пилообразного продольного профиля по водоотводным лоткам в условиях плоского рельефа.
Верх покрытия и конструкция дорожной одежды представлены в виде шаблонов. Шаблон – это текстовый файл, создаваемый при помощи любого текстового редактора. Шаблон позволяет описать произвольную конфигурацию поперечного профиля (например, бортовые камни, дренаж и т.д.). Более того, замкнутые контуры внутри шаблона могут быть использованы для подсчета объемов работ. Таким образом, шаблон является универсальным способом представления верхней части дороги.
В базовый комплект Robur включены следующие шаблоны:
· для загородных дорог без разделительной полосы (II–V категории);
· для загородных дорог с разделительной полосой (I категория);
· для городских дорог с односкатным профилем;
· для городских дорог с двускатным профилем.
Проектирования виражей в Robur производится при помощи механизма, позволяющего выполнить отгон по произвольной схеме, задавая ширины полос и поперечные уклоны на характерных поперечниках. На промежуточных пикетах эти величины интерполируются.
Откосы в насыпи и в выемке могут иметь до четырех ступеней. Каждая ступень задается коэффициентом заложения откоса, высотой ступени и длиной полки.
Robur рассчитывает объемы и записывает их в текстовый файл, который может быть импортирован в любой табличный процессор (например, Excel) для создания ведомостей, а также использован в дальнейшем для автоматизированного составления смет.
САПР АД GIP является программным продуктом одного из ведущих дорожных проектных институтов – ОАО Гипродорнии и развивается с середины 70-х годов. Версия этой системы в DOS -варианте алгоритмически была хорошо проработана, но отражала в основном идеологию ручного проектирования дорог. Windows -версия системы GIP во многих аспектах отвечает современным концепциям автоматизированного проектирования (работа с ЦММ, алгоритмы оптимизации проектных процедур и пр.), но в то же время, в идеологии ее построения просматриваются атавизмы предыдущих DOS -версий системы.
GIP – это комплекс специализированных программ, при помощи которых можно производить основную часть работы по проектированию автомобильных дорог. Все программы комплекса используют общие типизированные структуры данных и единые алгоритмы. В процессе работы над проектом необходимые программы запускаются с помощью меню и подменю.
Все данные, используемые программами комплекса, хранятся в файлах с предопределенными именами. Каждый проект состоит из набора файлов, которые размещаются в отдельной папке, соответствующей проекту.
Если GIP установлен на компьютерах, объединенных в локальную сеть, то несколько проектировщиков могут работать над одним и тем же проектом, в результате чего сокращается время его разработки.
Рис. 1.6. Рабочее окно "Редактор генплана" системы GIP
Все рабочие параметры GIP (имя текущего проекта, размер и положение окон, элементы пользовательского интерфейса, имена рабочих папок и т.д.) хранятся в системном реестре. Это позволяет каждому пользователю при работе в ОС Windows создавать индивидуальную пользовательскую конфигурацию системы, т. е. проектировщик, запуская GIP на любом компьютере сети, будет иметь доступ только к своим проектам и будет изменять только свои настройки. Такой подход исключает взаимное влияние пользователей системы друг на друга и имеет первостепенное значение при установке GIP на компьютерах, объединенных в локальную сеть.
GIP работает с трехмерными структурами данных (за исключением некоторых характерных плоских кривых). Плоское изображение на экране является лишь проекцией линий, образующих трехмерные поверхности или сечения этих поверхностей плоскостями.
GIP поддерживает многовариантное проектирование и имеет ряд функций для создания, выбора и удаления вариантов. Создавать варианты можно двумя способами:
· используя механизм наследования данных;
· в любой момент работы над проектом.
Большинство структур данных GIP стандартизировано, что облегчает работу с ними и обеспечивает дополнительную гибкость при применении нетиповых (не предусмотренных изначально) проектных решений. По существу, GIP имеет ряд стандартных элементов данных и инструментов для работы с ними (редакторов). Ознакомившись с возможностями программного комплекса, Вы сможете самостоятельно, используя стандартные элементы и редакторы, расширить границы применения GIP для решения индивидуальных задач.
Программы комплекса объединены в блоки, каждый из которых решает одну из основных задач проектирования автомобильных дорог. Ниже приведен перечень этих блоков.
Менеджер проектов – программный блок, обеспечивающий создание, выбор и удаление проектов и вариантов,конфигурирование системы и запуск другихпрограмм комплекса.
Редактор исходных данных– программный блок, обеспечивающий редактирование любых таблиц GIP , хранящихся в dbf-файлах.
Редактор поверхностей – программный блок, обеспечивающий создание и редактирование ЦММ и других элементов, представляющих собою поверхности. Основные функции блока – триангуляция между заданными точками поверхности с учетом структурных линий и назначение семантических кодов элементам поверхности.
Редактор плана трассы – программный блок, обеспечивающий проектирование горизонтального проложения оси трассы и вписывание горизонтальных кривых.
Формирование черных профилей – программный блок, обеспечивающий создание черных продольных и поперечных профилей на основании ММП местности и плана трассы.
Редактор продольного профиля – программный блок, обеспечивающий автоматическое проектирование продольного профиля трассы и возможность корректировки профиля вручную.
Редактор параметров верха земляного полотна – программный блок, обеспечивающий назначение параметров верха земляного полотна (ширин и уклонов проезжей части, обочин и разделительной полосы) и последующее автоматическое создание верха земляного полотна.
Редактор откосов и кюветов – программный блок, обеспечивающий проектирование поперечных профилей земляного полотна (откосов,кюветов).
Проектная поверхность и объемы земляных работ – программный блок, обеспечивающий создание проектной поверхности земляного полотна, вычерчивание проектных поперечников и расчетобъемов земляных работ.
Редактор генерального плана – программный блок, обеспечивающий редактирование ситуации и сборку генерального плана объектов проектирования.
САПР АД IndorCAD/Road развивается с начала 90-х годов. До 2003 г. система разрабатывалась в Инженерном дорожном центре "Индор" (г. Томск) и называлась ReCAD (по аббревиатуре слов РеКонструкция Автомобильных Дорог). На начальном этапе развития система ReCAD представляла собой исследовательскую систему, на которой отрабатывались новые подходы и алгоритмы автоматизированного проектирования автомобильных дорог.
В 2001 г. была завершена разработка системы ReCAD 3-го поколения под управлением ОС Windows , которая была анонсирована и сертифицирована как программный продукт для массового применения. С этого времени система Редактор поперечного профиля
|
Трехмерный вид |
Рис. 1.7. Система IndorCAD/Road в режиме полиэкрана
В марте 2003 г. система ReCAD была передана для дальнейшего развития в специализированную фирму по разработке программного обеспечения "ИндорСофт. Инженерные сети и дороги", которая наряду с системами автоматизированного проектирования разрабатывает и геоинформационные системы. В этот период система ReCAD была переименована в систему IndorCAD / Road . IndorCAD , подобно MX , является ядром для целой линейки САПР объектов транспортного, промышленного и гражданского строительства, в которую помимо RoAD (Автомобильные дороги), также входят Topo (Топография), Rail (Железные дороги), Pipe (Трубопроводы), Site (Генеральные планы)
Теоретические основы, а также расчетные схемы и алгоритмы для системы IndorCAD / Road были разработаны д.т.н. Бойковым В.Н., д.т.н. ФедотовымГ.А., д.т.н. СкворцовымА.В., д.ф.-м.н. ШумиловымБ.М., к.т.н. КрысинымС.П., инженерами ЛюстомС.Р., ПетренкоД.А. (генеральный конструктор), ПерфильевымА.В. и др.
Система IndorCAD / Road позволяет проектировать автомобильные дороги всех категорий на стадии их строительства, реконструкции, модернизации и ремонта. В основу идеологии системы положены, в первую очередь, расчетные схемы для реконструкции дорог. Новое строительство здесь понимается как частный случай реконструкции, то есть в отсутствии фактора учета элементов существующей дороги.
В системе реализован принцип единой модели дороги и, как следствие, любые изменения в одной из проекций дороги (план, продольный и поперечный профили) приведут к немедленным изменениям в других проекциях. Такой подход позволяет получать непротиворечивые проектные решения, дает возможность одновременно корректировать все проекции проектируемого объекта и обеспечивает организацию коллективной работы над одним проектом.
Система автоматизированного проектирования автомобильных дорог IndorCAD / Road совместно с системой подготовки чертежей IndorDraw является универсальным программным комплексом по проектированию автомобильных и городских дорог.
- Назад
Загрузка...
