При использовании блочно-иерархического подхода к проектированию представления о проектируемой системе расчленяют на иерархические уровни. На верхнем уровне используют наименее детализированное представление, отражающее только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности описания возрастает, при этом рассматривают уже отдельные блоки системы, но с учетом воздействий на каждый из них его соседей. Такой подход позволяет на каждом иерархическом уровне формулировать задачи приемлемой сложности, поддающиеся решению с помощью имеющихся средств проектирования. Разбиение на уровни должно быть таким, чтобы документация на блок любого уровня была обозрима и воспринимаема одним человеком.
Блочно-иерархический подход основан на разбиении сложной задачи большой размерности на последовательно и (или) параллельно решаемые группы задач малой размерности, что существенно сокращает требования к используемым вычислительным ресурсам или время решения задач.
Можно говорить не только об иерархических уровнях спецификаций, но и об иерархических уровнях проектирования, понимая под каждым из них совокупность спецификаций некоторого иерархического уровня совместно с постановками задач, методами получения описаний и решения возникающих проектных задач.
Список иерархических уровней в каждом приложении может быть специфичным, но для большинства приложений характерно следующее наиболее крупное выделение уровней:
системный уровень, на котором решают наиболее общие задачи проектирования систем, машин и процессов; результаты проектирования представляют в виде структурных схем, генеральных планов, схем размещения оборудования, диаграмм потоков данных и т.п.;
макроуровень, на котором проектируют отдельные устройства, узлы машин и приборов; результаты представляют в виде функциональных, принципиальных и кинематических схем, сборочных чертежей и т.п.;
микроуровень, на котором проектируют отдельные детали и элементы машин и приборов.
В каждом приложении число выделяемых уровней и их наименования могут быть различными: в радиоэлектронике микроуровень часто называют компонентным, макроуровень - схемотехническим. Между схемотехническим и системным уровнями вводят уровень, называемый функционально-логическим.
В зависимости от последовательности решения задач иерархических уровней различают нисходящее, восходящее и смешанное проектирование (стили проектирования). Последовательность решения задач от нижних уровней к верхним характеризует восходящее проектирование, обратная последовательность приводит к нисходящему проектированию, в смешанном стиле имеются элементы как восходящего, так и нисходящего проектирования. В большинстве случаев для сложных систем предпочитают нисходящее проектирование.
Наряду с декомпозицией описаний на иерархические уровни применяют разделение представлений о проектируемых объектах на аспекты.
Аспект описания (страт) - описание системы или ее части с некоторой оговоренной точки зрения, определяемой функциональными, физическими или иного типа отношениями между свойствами и элементами.
Различают аспекты функциональный, информационный, структурный и поведенческий (процессный).
Функциональное описание относят к функциям системы и чаще всего представляют его функциональными схемами.
Информационное описание включает в себя основные понятия предметной области (сущности), словесное пояснение или числовые значения характеристик (атрибутов) используемых объектов, а также описание связей между этими понятиями и характеристиками. Информационные модели можно представлять графически (графы, диаграммы сущность-отношение), в виде таблиц или списков.
Структурное описание относится к морфологии системы, характеризует составные части системы и их межсоединения и может быть представлено структурными схемами, а также различного рода конструкторской документацией.
Поведенческое описание характеризует процессы функционирования (алгоритмы) системы и (или) технологические процессы создания системы. Иногда аспекты описаний связывают с подсистемами, функционирование которых основано на различных физических процессах.
В общем случае выделение страт может быть неоднозначным. Так, помимо указанного подхода, очевидна целесообразность выделения таких аспектов, как функциональное (разработка принципов действия, структурных, функциональных, принципиальных схем), конструкторское (определение форм и пространственного расположения компонентов изделий), алгоритмическое (разработка алгоритмов и программного обеспечения) и технологическое (разработка технологических процессов) проектирование систем.
Примерами страт в случае САПР могут служить виды обеспечения автоматизированного проектирования.
Воронежский государственный технический университет
УДК.681.3
Д.Е. Пачевский, А.И. Бобров, А.В. Паринов
Многоуровневая система реализует преемственность программ, относящихся к определенному виду деятельности человека или к данной отрасли производства и отличающихся уровнем квалификации. Программы ориентированы, в первую очередь, на обеспечение профессиональной подготовки; образовательная функция подчинена в них профессиональной и на некоторых этапах образовательный компонент может вовсе не присутствовать. После завершения каждого этапа обучающийся получает соответствующий документ, удостоверяющий уровень его квалификации (например, токарь, техник, инженер).
Многоуровневая система имеет возможность дифференцированного обучения, обеспечивает индивидуальный подход к обучающимся, развитие у них самостоятельной работы, выработке необходимых исследовательских навыков.
Введение многоуровневой системы образования, помимо самого формального акта разделения на уровни, предполагает серьезную перестройку учебного процесса, его содержания, форм и методов обучения. Следует специально отметить два важнейших момента в многоуровневой системе образования: структурный и содержательный. Именно новые педагогические технологии являются стержнем содержательной стороны многоуровневой системы обучения.
Так как каждый этап образования должен быть относительно завершенным, то появляются определенные требования к отбору материала, его концентрации, широте и глубине изучаемых проблем.
В системе непрерывной многоуровневой подготовки подсистема ускоренного обучения является относительно новой. Она основана на том, что средние и высшие учебные заведения одного профиля содержат в своих планах одинаковые базовые предметы. Если ввести специализированный контроль за качеством знаний учащегося по этим предметам, то при удачном поступлении учащегося в вуз, можно сократить срок его обучения в институте на два года, за счет вычета этих предметов из учебного плана вуза (такое изменение в учебном плане разрешено согласно постановлению Министра образования РФ). Это приведет к более глубокому знанию студентами предмета и, что не мало важно, сокращению расходов государства.
Данный контроль можно проводить с помощью специализированных программ-тестов, которые позволят автоматизировать работу преподавателей а, следовательно, поспособствуют облегчению их труда.
Цель этих программ заключается в определении степени усвоения пройденного материала и обеспечении ритмичного обучения. Возникает вопрос, каким образом построить некую систему, что бы она с максимальной точностью могла оценивать знания учащихся. Обычная форма теста (вопрос и несколько вариантов ответа) не даст полной картины о знаниях обучаемого, она лишь покажет, насколько он знает ответ на тот или иной вопрос. Система должна заставить студента мыслить, стремится совершенствовать свои знания. Контроль должен проводится по нескольким ступеням, начиная еще с колледжа и заканчивая в вузе. То есть, сначала это оценка знаний в течение семестра или в конце семестра, начиная со второго или третьего курса колледжа. Преподаватель и сам учащийся оценивают степень подготовки учащегося комплексно и дифференцировано по каждому из основных предметов, с целью обеспечения ритмичного получения знаний учащимся. На втором этапе (окончание колледжа), определяется степень подготовки выпускника к производственной деятельности. Тесты могут быть составлены таким образом, чтобы учащийся получил представление – к какому роду деятельности он наиболее приспособлен (конструкторское или технологическое направление, работа мастера, менеджера и т.д.). На третьем этапе, непосредственно перед поступлением в вуз, определяется степень подготовки абитуриента к обучению в ВУЗе по ускоренной системе.
Таким образом, учащиеся, изначально решившие закончить вуз по ускоренной программе, не потеряют знания из-за сокращения срока обучения на два года, а наоборот, приобретут и укрепят их.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
Е.Д. Федорков, С.В. Лобанова, Д. В. Лобанов
На комфортность работы пользователя в САПР влияют следующие технические и эргономические факторы, имеющие отношение к человеку и связанные с физической средой, со средствами взаимодействия человек — ЭВМ и с процессом работы системы.
Наличие сети ЭВМ (локальная сеть ЭВМ позволяет разработчику обмениваться информацией с коллегами, создает эффект коллективного творчества, сохраняя в то же время преимущества спокойной работы за пультом персонального компьютера).
Тип машины (персональная ЭВМ, мини-ЭВМ, большая ЭВМ).
Наличие многопользовательского (мультипрограммного, многозадачного) режима разделения времени для машин с несколькими терминалами.
Наличие развитого программного обеспечения, включающего средства трехмерной графики, программ методов конечных и граничных элементов и т.д.
Полнота сервисных интерфейсных средств (многооконный интерфейс, удобная диалоговая система, электронные таблицы и т. д.).
Оснащенность рабочего терминала манипуляторами управления курсором (мышь, световое перо, трекбол, джойстик, резиновая нить, джойстринг и т. д.).
Наличие устройств ввода-вывода информации (планшет, функциональная клавиатура, дигитайзер, многоцветные скоростные принтеры и плоттеры).
Наличие обучающей системы, включающей в себя не только «HELP» (помощь), но и вывод информации, отражающей накопленные знания об объекте или процессе проектирования, обеспечивающей тестирование знаний пользователя и присвоение ему определенного приоритета и т. д.
Используемая цветовая палитра изображения на экране дисплея.
Время реакции системы на введенную директиву пользователя.
Язык общения с ЭВМ (командный, ограниченно-естественный и т. д.).
Организация вычислительного процесса, предусматривающая, например, планирование загрузки ЭВМ с учетом пожеланий пользователя, разделение функций между оператором ЭВМ, подготавливающим задачу, и собственно разработчиком, работающим только со своей процедурой и т. д.
Многосменность работы, с одной стороны, учитывающая различные типы людей (совы, жаворонки), с другой — предусматривающая во, вторую и третью смену такие работы, как, например, вывод информации с магнитных носителей на бумагу, перепись информации и т. д.
Квалификация обслуживающего персонала, обеспечивающего надежную работу вычислительных средств.
Наличие справочной документации и руководств пользователя, дополняющих или углубляющих специальными сведениями обучающую систему.
Конструкция рабочего места, обеспечивающая удобную работу за пультом дисплея.
Характеристики окружающей среды (температура, шум, освещенность, уровень вибрации и т. п.).
Перечисленные факторы нужно учитывать при создании систем автоматизированного проектирования.
Воронежский государственный технический университет
УДК 681.3
Е.Н. Кордюкова, Н.Н. Свиридова
"ИНТЕРМЕХ" - авторизованный разработчик и официальный дилер компании Autodesk Inc. - специализируется в области разработки САПР машиностроения и приборостроения. Многолетний опыт работы в данной области позволил компании разработать мощный комплекс систем для автоматизированного конструкторского и технологического проектирования. Это гибкая интегрированная среда, позволяющая повысить эффективность конструкторского проектирования и охватывающая все этапы проектирования, начиная с разработки непосредственно конструкторской документации (CADMECH), с последующим автоматизированным выпуском текстовых конструкторских документов, и заканчивая ведением сетевого иерархического архива предприятия с возможностью ведения проектов, проведения извещений и т.д. (SEARCH).
Комплекс включает в себя открытую для расширения базу данных стандартных элементов и материалов IMBASE, содержащую более 350 ГОСТов, мощную справочно-информационную конструкторскую и технологическую базу данных, а также параметризатор - модуль параметрического проектирования для создания своих собственных графических баз данных унифицированных элементов. Система CADMECH может расширяться дополнительными модулями: Rotation - проектирование деталей типа тел вращения, Gear - расчет и проектирование зубчатых колес и передач и Spring - расчет и проектирование пружин сжатия и растяжения.
Путь от разработки конструкторской документации до выпуска готового изделия достаточно сложен, он включает в себя многие этапы подготовки производства. Но одним из основных этапов является разработка технологической документации. Для решения этой задачи был создан программный комплекс систем автоматизированного проектирования TECHCARD. Данный комплекс обладает широкими функциональными возможностями, отличается простотой и доступностью в использовании и гибкостью при адаптации к условиям работы на конкретном предприятии.
В зависимости от решаемых задач, все системы НПП "ИНТЕРМЕХ" могут работать самостоятельно, однако при использовании возможности их глубокой интеграции достигается максимальная скорость, качество и эффективность конструкторского проектирования.
Создание конструкторской документации является первым шагом на пути изготовления изделия; второй шаг - это технологическая подготовка производства.
Для разработчиков НПП "ИНТЕРМЕХ", создавших комплекс систем, охватывающий весь цикл конструкторского проектирования, было бы нелогичным оставить без внимания область технологии. В архивах системы SEARCH хранится максимальная информация о деталях и изделиях необходимая и доступная конструктору-технологу. Это параметры операций, заготовок, оборудования, материалов и др., которые могут использоваться в АСУ ТП предприятия.
Поэтому компанией "ИНТЕРМЕХ" была разработана комплексная система автоматизации технологической подготовки производства TECHCARD, которая включает базовое программное обеспечение для реализации задач технологического проектирования и информационное обеспечение для различных видов производств.
В состав системы включены отдельные подсистемы, которые могут функционировать как автономно, так и в едином комплексе:
система организации и ведения архива конструкторской и технологической документации SEARCH;
система автоматизированного проектирования технологических процессов (ТП) обработки деталей для различных видов производств;
система автоматизированного проектирования и оформления операционных эскизов или любых графических изображений, выводимых в технологический документ, работающая в среде AutoCAD - CADMECH-T.
Одним из вариантов формирования карт эскизов в системе TECHCARD является их автоматическое получение на основании конструкторского чертежа, выполненного в системе CADMECH.
Информационное обеспечение системы включает в себя базы данных технологического назначения:
паспортные данные оборудования и его размещение по цехам и участкам;
средства технологического оснащения (приспособления, режущий, вспомогательный и измерительный инструмент);
применяемые основные и вспомогательные материалы и виды заготовок с указанием сортамента;
технологические операции согласно классификатору и соответствующие им параметры и привязки;
типовые переходы и сценарии для расчета, привязанные к ним;
справочные данные для заполнения параметров операционной технологии;
нормативно-справочная информация, представленная в виде таблиц и формул, для расчета режимов обработки и определения норм времени на переходы и операции;
библиотека типовых технологических процессов на различные виды производств.