книги из ГПНТБ / Оперативные графические системы в автоматизации проектирования

6П5.8

060

УДК 681.39.744

Оперативные графические системы в автоматизации проек­

го проектирования. Дан обзор технических средств взаимодей­ ствия человека с ЭВМ. Анализируется структура ОГС, описы­ ваются различные способы построения подсистем отображения. Большое внимание уделяется организации информационно-вы­ числительного процесса и представлению проектируемого объ­ екта в памяти ЭВМ.

Таблиц 3. Иллюстраций 79. Библиография — 126 названии, Предназначена для специалистов по машинной графике и ее приложениям в автоматизации проектирования п в смеж­

ных областях, может быть полезна аспирантам и студентам соответствующих специальностей.

Р е ц е н з е н т ы :

кандидат технических наук Е. В. Днепровский, кандидат технических наук А. А. Добулевич, кандидат технических наук Г. В. Римский

(С ) Издательство «Наука и техника», 1974.

ПРЕДИСЛОВИЕ

А

Одной из важнейших задач научно-технического про­ гресса является всемерное повышение производительно­ сти труда человека. Среди многочисленных средств до­ стижения этой цели весьма важная роль принадлежит вычислительной технике. Она внедряется в самые раз­ нообразные виды деятельности человека, связанные с задачами управления. Принципиальная возможность ис­ пользования современных вычислительных машин суще­ ствует там, где можно формализовать процесс решения задачи и представить его в виде алгоритма. Однако в настоящее время далеко не все процессы решения задач удается алгоритмизировать, поэтому их решение попрежнему возлагается на человека. Типичным примером в этом отношении может служить работа диспетчера, управляющего движением некоторых объектов (самоле­ тов, судов и т. д.). Разнообразная электронная аппара­ тура собирает, обрабатывает и передает на диспетчер­ ский пункт оперативную и справочную информацию. Однако решение о том, куда и когда направить очеред­ ной объект, принимает диспетчер. Такой совместный ре­ жим работы человека и технических средств принято называть человеко-машинным. Он требует организации быстрой и удобной двусторонней связи между челове­ ком и ЭВМ.

Исследованиями установлено, что человек более по­ ловины всей информации об окружающем мире получа­ ет посредством зрения. Поэтому для него наиболее удоб­ на связь с использованием различных изображений: гра­ фиков, чертежей, текста, чисел и т. д. Изучение и орга­

Г л а в а 1

РОЛЬ ОПЕРАТИВНЫХ ГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМ (ОГС)

ВАВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1.ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Для производственного процесса необходима управ­ ляющая информация, в том числе разнообразная кон­ структорская документация и аналогичная информация в цифровом виде. «К конструкторским документам от­ носят графические и текстовые документы, которые в от­ дельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки пли изготовления, контроля, прием­ ки, эксплуатации и ремонта» [1]. Значительно увеличи­ вается объем цифровой информации, предназначенной для непосредственного управления автоматическим обо­ рудованием на производстве.

Нами рассматриваются вопросы использования ЭВМ для получения информации об изделии как в виде кон­ структорских документов, так и в цифровом виде — пер­ фоленты, магнитные ленты, перфокарты и т. д. Процесс получения такой информации назовем проектированием. Следует отметить, что выделение процесса проектирова­ ния из более обширного производственного процесса до­ вольно условно, особенно при широком внедрении ЭВМ. Оно создает возможность оперативного управления тех­ нологическим оборудованием посредством информации, получаемой на стадии проектирования, и оперативного влияния на процесс проектирования технологического процесса.

Решение любых задач на ЭВМ связано с необходи­ мостью формализации процесса их решения. В настоя­ щее время известно несколько формальных моделей процесса проектирования [2—5]. Характерной особенно­ стью этих моделей является то, что они справедливы для

5

проектирования объектов самой различной физической природы: механических, электрических и т. д. Таким об­ разом, возникает возможность создания на базе ЭВМ универсальных систем технического проектирования для разнообразных объектов, что существенно повышает экономическую эффективность таких систем.

Для получения достаточно полной модели процесса проектирования необходимо его рассмотреть с различ­ ных точек зрения. В отличие от процесса производства, который завершается материальным изделием, резуль­ тат процесса проектирования — это некоторое описание будущего изделия, которое в виде разнообразных доку­ ментов является моделью будущего изделия в информа­ ционном смысле. Полная модель будущего изделия су­ ществует лишь после завершения проектирования, на промежуточных этапах этого процесса существуют не­ полные модели, при этом чем ближе к началу проекти­ рования, тем они менее полны. В самом начале процесса проектирования существуют лишь краткие сведения о необходимости будущего изделия и его основных харак­ теристиках. Эти краткие сведения можно считать на­ чальной моделью будущего изделия. По мере заверше­ ния этапов процесса проектирования — технического за­ дания, технического предложения, эскизного проекта, технического проекта и, наконец, разработки рабочей документации — модель становится все полнее и полнее, объем информации в ней возрастает. Ввиду обширности термина «модель» целесообразно ввести в данном слу­ чае термин «объект проектирования», понимая под ним непрерывно пополняемую модель будущего изделия. Такое развитие объекта проектирования является объек­ тивной необходимостью и требует некоторого времени.

На начальных этапах объект проектирования имеет абстрактный характер в определенном смысле. Напри­ мер, различные схемы объекта — функциональные, прин­ ципиальные— часто не содержат информации даже об основных размерах объекта. Однако позже эта инфор­ мация может быть получена.

Естественно поставить в данном случае несколько во­ просов. Каким образом происходит добавление новой информации к объекту проектирования? На всех ли этапах процесса проектирования происходит только до­ бавление информации или бывают этапы, когда она

6

уменьшается? Откуда берется добавляемая информа­ ция?

Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмот­ реть процесс проектирования как целенаправленную деятельность. Отдельный цикл целенаправленной дея­ тельности начинается с формулирования цели (рис. 1.1). Например, для привода установки необходим двигатель мощностью 12 кет, скорость вращения 1400 об/мин, влажность окружающей среды 85% и т. д.; необходимо предотвратить накопление воды в камере выше уровня 2,5 м в случае внезапного прекращения электроснабже­ ния и остановки насосов; необходимо создать прибор, об­ ладающий характеристиками не хуже прототипа, вес прибора не должен превышать 1,4 кГ; желательно более равномерное распределение элементов на плате; необ­ ходимо улучшить внешний вид изделия.

Формулировка цели может уточняться, перефразиро­ ваться, но необходимо иметь в виду, что она не должна искажаться, так как ошибка на данном этапе делает ошибочным весь цикл деятельности. Поэтому цель необ­ ходимо задавать с максимальной четкостью и точностью, желательно числовыми характеристиками, хотя это не всегда возможно практически.

Далее начинается этап выработки предложений для достижения заданной цели. Этот этап иначе называют этапом создания концепции, пли этапом синтеза. В пер­ вом примере этап синтеза может свестись к поиску в справочнике такого стандартного электродвигателя, ко­ торый удовлетворяет заданным требованиям (цели). Однако, как правило, данный этап требует творческой деятельности проектировщика, который должен увязать два обычно противоречивых начала — желания и воз­ можности. Здесь проектировщик опирается на свою ин­ туицию, опыт, знания физических законов, стандартов, наличных материалов, оборудования и т. д., он рассмат­ ривает подобные ситуации, возникавшие в прошлом, и их решения на прототипах. Очень важным требованием яв­ ляется соблюдение стандартов и нормалей. Может ока­ заться, что в условиях заданных ограничений проектиров­ щику, не удается найти решения задачи, и поставленная цель не может быть достигнута. Тогда приходится пере­ сматривать цель. Может оказаться и наоборот, что имеет­ ся несколько вариантов решения задачи.

7

На следующем этапе цикла целенаправленной дея­ тельности производится анализ полученных реше­ ний.

На этом этапе производятся расчеты физических па­ раметров, определяются размеры, оценивается внешний вид, сравниваются варианты и т. д. Результаты анализа сопоставляются с поставленной целью п оцениваются. Здесь может быть несколько исходов:

1 — этап считается успешно завершенным, цель до­ стигнутой; информация, полученная в данном цикле, за­ поминается (документируется) п пополняет объект про­ ектирования; формулируются последующие цели;

2 — цель не достигнута, процесс проектирования вновь возвращается к этапу синтеза, в объект проекти­ рования вносятся модификации;

3 — цель не достигнута после многих повторений по предыдущему пункту и пересматривается; производятся изменения на предыдущих этапах проектирования, воз­ можно, отбрасывается информация, ранее добавленная

объект проектирования, такое повторение имеет место в 'системах оптимизации.

Всякий объект проектирования можно рассматривать как систему, состоящую из взаимосвязанных элементов. В зависимости от признаков, по которым ведется выде­ ление элементов системы, может существовать много вариантов разделения каждого конкретного объекта. Важным признаком является степень зависимости или степень влияния одних элементов на другие. При реше­ нии многих задач, в том числе и задач проектирования, объекты их стремятся разбивать на отдельные возможно более независимые части. Например, автомобиль делят на двигатель, ходовую часть, трансмиссию, кузов и ме-

.ханизм управления. Электронную вычислительную ма­ шину делят на арифметическое устройство, оперативное запоминающее устройство, устройство управления и т. д. Светильник состоит из источника света, отражателя, арматуры. Гайку можно разделить на часть с винтовой нарезкой и часть для крепления ключа. Каждая выде­ ляемая часть, пли элемент объекта проектирования, вы­ полняет определенную функцию, т. е. для него может

9