Программное обеспечение для инженера - конструктора

Кризисные явления, финансовые трудности, изменения налоговой политики, отразившееся на ценах товаров и услуг - все это отличает эпоху "СНГ" от эпохи "перестройки" и оказывает разрушительное влияние практически на всех отраслях национальной экономики. Новые формы экономических отношений сейчас как никогда раньше заставляют руководство промышленных предприятий стать перед выбором: либо оставить все как есть и наблюдать за медленным умиранием своего завода, либо стараться приспособиться к сложившейся ситуации, искать пути выхода из кризиса.

На сколько оправдано в этом контексте вложение финансовых средств в автоматизцию проектирования и производства? Сейчас не менее 85 % конструкторов на производстве не только не применяют средства автоматизации проектирования в повседневной практике, но даже и не обучались им. А в 50 % конструкторских отделов даже нет компьютера. Если же они есть то как правило используются не эффективно. Корни неудач заложены уже на стадии приобретения оборудования, когда предприятие стремится купить компьютеров числом побольше, а ценой подешевле. В то время как при внедрении САПР наибольшую выгоду приносит как раз обратный подход. Следует представлять себе что CADD - это область которая лишь недавно стала доступна на персональных компьютерах и использует их возможности на пределе.

Для подтверждения приведенной выше информации приведем примерные характеристики стандартного САПР - комплекса, который предлагался в 1993 году в журнале CADalyst [7]: 80486 33MHz c 8 KB кешем, 8MB RAM 32 bit ( расширяемая до 32 MB на материнской плате ), HDD 210 MB 15ms с 64 K байт кеш буффер, 1MB SuperVGA дисплейный адаптер 1024*768, TI 34020 Graphics Accelerator 1280*1024 с 2MB RAM, 21 дюймов Non Interlaced SVGA, 1280*1024 AutoCAD Display List Driver.

Возможно этот пример наведет на размышление любителей дешевых покупок. Лучше купить один или два 486 или Pentium комплекса и плоттер A1/A0 хорошо зарекомендовавших себя фирм ( таких как Houston Instrument , HP , Roland или Benson ) и организовать круглосуточное использование этого оборудования чем покупать 10 стандартных АT-комплектов, использование которых скорее отобьет у конструкторов охоту работать в AutoCAD.

Рассмотрим структуру программного комплекса для инженера-конструктора, допускающего три способа автоматизированного проектирования: ручное, полуавтоматическое и автоматическое. Создание этого комплекса осуществлено с использованием ранее разработанного AutoLisp Source Tools [1], основной идеей которого является разбиение программы реализующей чертеж, на последовательность типовых фрагментов - функций.

Система выполнена в качестве надстройки над AutoCAD и становится доступной после загрузки AutoCAD в виде системы падающих меню. Выбор любого пункта меню позволяет загрузить в режиме интерпретации Lisp программу, обеспечивающую либо черчение определенного конструкторского элемента [8], либо выполнения сервисных функций, причем часть функций становятся резидентными и доступны во время всего режима работы.

Полуавтоматическое черчение - отрисовка деталей из библиотеки параметрических образов и выполнение сервисных операций над чертежом.
Каждый элемент библиотеки параметрических образов включает:


Рис. 1. Схема доступа к библиотеке параметрических образов.

Оперативная, т.е. доступная из редактора AutoCAD, система навигации по библиотеке параметрических образов написана на языке C. Она организует доступ к элементам и составным частям в интерактивном режиме. Все операции выполняются прозрачно для пользователя AutoCAD.

Входной интерфейс каждой Lisp-программы из библиотеки оформлен по правилам, дающим возможность их применить в трех случаях:


Рис. 2. Пример интерфейса выбора параметров детали из базы данных.


Рис. 3. Передача параметров для отрисовки детали в диалоге.

Таким образом каждая параметрическая программа из библиотеки может быть применена для параметризации сборки которая, в этом случае является последовательностью вызовов параметрических программ черчения деталей, перемежающаяся с оригинальным AutoLisp-кодом, вычислениями входных параметров этих программ и с вызовами служебных модулей отсечения и вырезки невидимых частей.

Это позволило реализовать возможность отрисовки сразу целых крепежных пакетов методом аппликации. Для такой сборки эффективна возможность динамической загрузки Lisp программ, введенная в AutoCAD начиная с версии 10[5].

Для некоторых деталей сборки размерные параметры связаны с определяющим параметром табличным соответствием (согласно нормативному справочнику). То-есть они не могут быть вычислены AutoLisp и требуется динамический доступ к базе нормалей. Учитывая такую ситуацию в Си-программу описанной выше были добавлены команды динамического доступа к .DBF-файлам из Lisp-программ библиотеки параметрических образов.

К сервисным операциям полуавтоматического черчения относятся:

Автоматическое черчение - комплексное проектирование деталей, включенных в библиотеку частных САПР, и их сборки.

Частная САПР - это программа, которая рассчитывает и строит чертеж детали, нескольких деталей или несложной сборки.

Таким способом было реализовано проектирование следующих изделий: При этом в основу архитектуры были положенны следующие принципы:

Рис. 4. Пример автоматического проектирования звездочки цепной передачи.


Рис. 5. Пример автоматического проектирования пружины.

Рассмотрим пример элементов архитектуры частных САПР:

Все программы относящиеся к частной САПР располагаются в отдельном директории вместе с:

Программы evalmod.lsp и indata.lsp работая совместно создают файл с расширением .det, который содержит значения всех величин, необходимых для построения чертежа или его части - как тех, что были введены пользователем так и результатов расчета.

Кроме того в случае, если алгоритм проектирования изделия предусматривает не только расчетные операции, но и выбор из размерных рядов и принятие решений экспертом (конструктором проектирующим деталь, сборку) как например это необходимо в САПР-ПРУЖИНА для выбора пружины соответствующего класса и разряда то в библиотеке частных САПР предусмотрено применение интерфейсных модулей AutoMenu [2] для построения слайдовых интерфейсов, DVGVIEW для непосредственного доступа к DWG - файлам [3], DATABASE для обеспечения удобного диалогового доступа к базам данных при работе с AutoCAD, и DBSERVER для обеспечения динамический доступ к этим же базам из программ на AutoLisp.

Все частные САПР имеют один и тот же набор настроечных файлов:
.sh - Файл прототипа заполнения штампа частной САПР. Содержит:
  1. Значения атрибутов помещаемые в штамп при отрисовке деталировочного чертежа.
  2. координаты взаимного расположения
    • вида сбоку в сечении,
    • заполняемой таблицы,
    • вида сверху,
    • технических требований; относительно чертежного формата для a4...a0 вариантов.
.tt - файл прототипов технических требований.

Практика показала что для задач промышленной параметризации машиностроительных чертежей, средства претендующие на всеобъемлющий охват этой проблемы (например генераторы программ Glisp и Loops, система параметризации pDesign) малоэффективны для промышленного применения [4]. Так в лучшем случае применения GLISP отладка программы заменяется отладкой чертежа. Кроме того сопровождать программы сгенерированные автоматически практически невозможно. Даже если применение GLISP осуществляется разработчиками одного предприятие, все равно судьба сгенерированных GLISP и переданных на завод программ проблематична в долгосрочной перспективе из-за трудностей сопровождения.

Очевидно, что всегда приятнее иметь дело с программой обильно снабженной комментариями, тем более это касается производства с его неизбежной текучестью кадров. Поэтому приходится иметь дело с ручным программированием на AutoLisp.

Судя по сложившейся ситуации на рынке САПР есть все основания полагать, что на ближайшее десятилетие AutoCAD по прежнему останется стандартом CAD software для индустрии [6,7]. Среди факторов определяющих такой вывод:

Литература:

  1. "КОМПЬЮТЕР-ПРЕСС" N 11/90. APM - ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ МАШИНОСТРОИТЕЛЕЙ.
  2. "КОМПЬЮТЕР-ПРЕСС" N 12/91. AutoMENU. AutoLIB. cтр. 12.
  3. "КОМПЬЮТЕР-ПРЕСС" N 3/92. DWGVIEW. cтр 76.
  4. CADalyst. May 1992. How to Choose the Best Plant Design Software. p. 21.
  5. AutoCAD release 10. User Guide.
  6. CADalyst. June 1992 David Cohn. And Now Heeeee-re's 12!
  7. CADalyst. July 1992 There Are 174 New Features in AutoCAD Release 12.
  8. Справочник конструктора машиностроителя. под ред. В.И. Анурьева.


Copyright © ЧП "Компьютер-графика", 1997-2010