ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
При создании систем автоматизированного проектирования целесообразно использовать следующие общие принципы: 1) блочно-модульный; 2) иерархии; 3) адаптации и развития; 4) информационного единства; 5) итерации.
Блочно-модульный принцип построения основан на том, что система создается из отдельных самостоятельных частей блоков и модулей.
Блоком системы автоматизированного проектирования называют часть системы, имеющую функциональную определенность (например, блок ограничений, блок газодинамического расчета и т. п.).
Модули — это наименьшие структурные элементы блока (для определения растягивающих напряжений, расчета крутящего момента и т. п.). Каждый из блоков системы выполняет определенные задачи, имеет свою входную и выходную информацию, составляется и доводится отдельно и только после этого включается в систему автоматизированного проектирования. Среди блоков системы следует выделить стандартные (например, блок решения систем уравнений, блок плоской задачи теории упругости). Стандартные блоки инвариантны по отношению к элементам и узлам изделия и включаются в математические модели как стандартные элементы. При формировании стандартных блоков широко используют библиотеку стандартных программ. Применение блочно-модульного принципа необходимо, так как попытки создания системы всей «сразу» всегда заканчивались неудачей.
Принцип иерархии моделей состоит в том, что каждая математическая модель включается как составная часть в модель более высокого класса. Например, математическая модель элемента входит в модель узла, которая, в свою очередь, включается в модель изделия.
Принцип иерархии отражает соотношения «старшинства» в любой сложной системе.
По принципу адаптации и развития система автоматизированного проектирования должна быть согласована со сложившейся практикой проектирования. Методы расчета и проектирования, их программное обеспечение должны стать основой при разработке моделей нулевого, первого и второго уровней.
Целесообразно, чтобы создаваемые модели и их блоки могли использоваться независимо при проведении инженерных расчетов. Это ускорит и облегчит синтез сложных систем, разработку систем автоматизированного проектирования.
Создаваемая система должна предусматривать возможность включения новых моделей и более широкого взаимодействия с другими системами.
По принципу информационного единства все потоки информации в системе должны быть совместимыми. Программирование должно осуществляться на одном из универсальных языков (например, на языках PL или Фортран). Термины, условные обозначения, размерности физических величин должны быть одинаковыми для всей системы. Целесообразно с самого начала создания системы выработать единые
Рис. 3 Схема процесса функционирования системы автоматизированного проектирования
требования к программам, реализующим модели и блоки системы (аннотации, инструкции, описание, графы алгоритмов, тестовые примеры и т.д.).
При большом числе действующих программ оказывается необходимым иметь управляющие программы. Для формирования таких программ и работы с ними удобно использовать специально приспособленные для системы автоматизированного проектирования языки, которые можно построить двумя способами — с помощью дискрипторов (ключевых слов) и командных процедур или путем добавления специальных процедур в универсальные алгоритмические языки.
По принципу итерации система автоматизированного проектирования решается методом последовательных приближений, результаты постепенно уточняются и конкретизируются.
Общая схема функционирования системы показана на рис. 3. Сначала, исходя из потребностей старшей системы и предварительной оптимизации, формулируются технические предложения для основных параметров изделия. Эти параметры поступают в линию анализа, где прорабатываются более детально технические характеристики различных типов изделий и их конструктивных вариантов. Технические условия для всего изделия позволяют указать требуемые параметры узлов и элементов, что дает возможность выбрать их конструктивные схемы, определить размеры, массу, габариты, провести их локальную оптимизацию.
После того как выяснен «облик» отдельных элементов, начинается синтез. По техническим характеристикам элементов уточняются параметры узлов и всего изделия, и эти параметры поступают в блок оптимизации старшей системы. В блоке оптимизации вырабатываются указания по изменению параметров и характеристик изделия, и их новые значения поступают в линию анализа для второй итерации (второго цикла), и процесс итерации продолжается.
Важно отметить следующую особенность итерационного процесса автоматизированного проектирования. Первые циклы осуществляются только для моделей класса А и лишь частично для моделей класса Б. В них проводится разработка проекта на стадиях технического задания и технического предложения.
Полный цикл для всех классов моделей осуществляется только после того, как выбран основной конструктивный вариант изделия.
Если первые циклы проводятся на моделях нулевого и первого уровня, то на стадии эскизного проекта используются модели второго и более высокого уровней.
Принцип итерации используется не только для расчета всей системы в целом, но и отдельных моделей.