Splošna struktura tehnične podpore CAD. CAD je računalniško podprt sistem načrtovanja. Sistematičen pristop k oblikovanju

11.12.2023

Strojna oprema CAD je skupek medsebojno povezanih tehničnih sredstev (TS), namenjenih izvajanju računalniško podprtega projektiranja. Strukturna enotnost komponent strojne opreme, ki zagotavljajo delovanje podsistemov CAD, je kompleks tehničnih sredstev (CTS) CAD. Sestavni deli tehnične podpore so naprave in sistemi (kombinacije naprav), ustvarjeni na osnovi računalniške, organizacijske, merilne opreme in prenosa podatkov.

Nabor tehničnih orodij CAD je treba ustvariti na podlagi komercialno proizvedenih vozil z uporabo standardnih vmesnikov programske in strojne opreme. Z ustrezno tehnično in ekonomsko utemeljitvijo se lahko uporabijo tudi specializirana vozila.

Zahteve za tehnično podporo CAD lahko razdelimo v štiri kategorije: sistemske, funkcionalne, tehnične ter organizacijske in operativne. Sistemske zahteve določajo obseg lastnosti, parametrov in karakteristik sistema CTS CAD kot tehničnega sistema. Funkcionalne zahteve določajo lastnosti CTS z vidika izvajanja CAD funkcij. Tukaj so obravnavane najbolj splošne zahteve za tehnično podporo. Tehnične zahteve določajo parametre in lastnosti CTS in posameznih vozil med delovanjem CAD sistemov. Organizacijsko-operativne zahteve vključujejo zahteve glede tehnične estetike, ergonomije, varnosti (varstva pri delu), organizacije delovanja in vzdrževanja vozila.

Sistemske zahteve

Za CTS CAD so naložene naslednje sistemske zahteve: učinkovitost, vsestranskost, združljivost, prilagodljivost in odprtost, zanesljivost, natančnost (avtentičnost), varnost, sposobnost hkratnega dela s precej širokim krogom uporabnikov, razumni stroški.

Učinkovitost. CTS mora v povezavi z informacijsko in CAD programsko opremo zagotoviti učinkovito izvajanje celotnega nabora funkcij računalniško podprtega projektiranja s strani CAD osebja, da se v sprejemljivem času pridobijo dovolj kakovostne (po možnosti optimalne) rešitve in projektna dokumentacija. okvir.

Vsestranskost. CAD sistemi morajo biti dovolj univerzalni, da zagotavljajo čim večjo implementacijo nabora novosti in sprememb v projektiran objekt (niz objektov) skozi celoten cikel projektiranja brez prenove konstrukcijskega sistema.

Kompatibilnost. Orodja, vključena v CTS CAD, morajo imeti tehnično, informacijsko, programsko in operativno združljivost. Z doseganjem združljivosti sredstev je zagotovljeno normalno delovanje, razvoj in replikacija celotnega kompleksa.

Prilagodljivost in odprtost. Struktura CTS CAD mora biti fleksibilna, tj. omogočajo prestrukturiranje v dokaj širokih mejah, in odprto, tj. omogočajo zamenjavo zastarele opreme, njihovo posodobitev in razširitev sestave. Zagotavljanje fleksibilnosti in odprtosti omogoča posodabljanje in razvoj CAD (kar je še posebej pomembno ob intenzivnih inovacijah, ki jih uvajajo projektni objekti) ter replikacijo CAD.

Zanesljivost. CAD sistem mora imeti zadostno zanesljivost za normalno delovanje skozi celoten cikel načrtovanja. Indikatorji zanesljivosti sistemov CAD vključujejo srednji čas med okvarami, srednji čas obnovitve, povprečno življenjsko dobo, povprečno življenjsko dobo in stopnjo tehnične izkoriščenosti. Ti kazalniki za komercialno proizvedeno tehnično opremo so znani vnaprej. In če ne omogočajo zagotavljanja zahtevane zanesljivosti CTS kot celote, je treba uporabiti sistemske metode za povečanje zanesljivosti (redundanca, podvajanje), učinkovite metode za ponovno vzpostavitev operativnega stanja, pa tudi sredstva za zagotavljanje varnosti informacije v primeru okvar vozila.

Natančnost (zanesljivost). Pri delovanju CTS mora CAD zagotavljati zahtevano stopnjo točnosti (zanesljivosti) odločitev in podatkov (informacij nasploh). Natančnost (zanesljivost) je odvisna od zanesljivosti vhodnih informacij (točnosti izvornih podatkov in zanesljivosti vnosa), natančnosti vozila (bitna globina, načini pretvorbe, zaokroževanja itd.), okvar opreme, okvar vozila oz. zaščita pred zunanjimi vplivi. Za povečanje točnosti (zanesljivosti) informacij se uporabljajo različne organizacijske, tehnične in programske metode ter sredstva za nadzor, odkrivanje napak, zagotavljanje varnosti in obnovitev informacij.

Varnost. Kompleksi orodij CAD morajo biti zaščiteni pred zunanjimi vplivi (motnje, okvare v elektroenergetskem sistemu, nestrokovni in nepooblaščeni posegi), da ni moteno njihovo normalno delovanje.

Možnost hkratnega delovanja precej širokega kroga uporabnikov. CTS naj bi omogočal implementacijo CAD, ki je sistem skupne uporabe za dovolj veliko skupino strokovnjakov (CAD razvijalci, projektanti, vzdrževalci, administrativno in vodstveno osebje uporabniške organizacije). Poleg tega se lahko uporabniški terminali in računalniški viri geografsko razširijo na velike razdalje.

Primerna cena. Stroški CTS morajo biti takšni, da CAD, ustvarjen na njegovi podlagi, zagotavlja največji ali sprejemljiv (odvisno od namena ustvarjanja) ekonomski učinek.

Strojna oprema CAD vključuje različna tehnična sredstva (strojno opremo), ki se uporabljajo za računalniško podprto projektiranje, in sicer računalnike, periferne naprave, omrežno opremo, pa tudi opremo nekaterih pomožnih sistemov (na primer merilnih), ki podpirajo projektiranje.

Tehnična sredstva, ki se uporabljajo v CAD, morajo zagotavljati:

1. izvajanje vseh potrebnih projektantskih postopkov, za katere je na voljo ustrezna programska oprema;
2. interakcija med oblikovalci in računalniki, podpora interaktivnemu načinu delovanja;
3. interakcija med člani tima, ki delajo na skupnem projektu.

Prva od teh zahtev je izpolnjena, če so v sistemu CAD računalniki in sistemi z zadostno zmogljivostjo in zmogljivostjo pomnilnika.

Druga zahteva se nanaša na uporabniški vmesnik in je izpolnjena z vključitvijo priročnih orodij za vnos/izpis podatkov in predvsem naprav za izmenjavo grafičnih informacij v CAD sistem.

Tretja zahteva določa integracijo CAD strojne opreme v računalniško omrežje.

Posledično je splošna struktura sistema CAD mreža vozlišč, ki so med seboj povezana z medijem za prenos podatkov (slika 2.1). Vozlišča (podatkovne postaje) so delovne postaje oblikovalcev, pogosto imenovane avtomatizirane delovne postaje (AWS) ali delovne postaje (WS - Workstation), lahko so tudi veliki računalniki (mainframe), posamezne periferne in merilne naprave. V avtomatiziranem delovnem mestu bi morala biti sredstva za vmesnik oblikovalca z računalnikom. Kar zadeva računalniško moč, jo je mogoče porazdeliti med različna vozlišča računalniškega omrežja.

Slika 3.1

Medij za prenos podatkov predstavljajo kanali za prenos podatkov, sestavljeni iz komunikacijskih linij in stikalne opreme.

V vsakem vozlišču je mogoče razlikovati podatkovno terminalsko opremo (DTE), ki opravlja določena projektna dela, in opremo za zaključek podatkovnega kanala (DTE), namenjeno povezovanju DTE z medijem za prenos podatkov. Na primer, osebni računalnik lahko obravnavamo kot DTE, omrežno kartico, vstavljeno v računalnik, pa kot ADC.

Kanal za prenos podatkov je sredstvo za dvosmerno izmenjavo podatkov, ki vključuje ADC in komunikacijsko linijo. Komunikacijska linija je del fizičnega medija, ki se uporablja za širjenje signalov v določeni smeri; primeri komunikacijskih linij vključujejo koaksialni kabel, sukane parice in komunikacijsko linijo z optičnimi vlakni (FOCL). Tesno povezan je pojem kanala (komunikacijskega kanala), ki ga razumemo kot sredstvo za enosmerni prenos podatkov. Primer komunikacijskega kanala je lahko frekvenčni pas, dodeljen enemu oddajniku v radijskih komunikacijah. V določeni liniji je lahko oblikovanih več komunikacijskih kanalov, od katerih vsak prenaša svojo informacijo. V tem primeru pravijo, da je linija razdeljena med več kanalov.

Vrste omrežij. Obstajata dva načina delitve linije za prenos podatkov: časovno multipleksiranje (sicer časovna delitev ali TDM - Time Division Method), pri katerem je vsakemu kanalu dodeljena določena časovna rezina, in frekvenčna delitev (FDM - Frequency Division Method), pri kateri se kanalu je dodeljen določen frekvenčni pas.

V CAD sistemih majhnih projektantskih organizacij, ki ne štejejo več kot nekaj ali deset računalnikov, ki se nahajajo na kratkih razdaljah drug od drugega (na primer v eni ali več sosednjih sobah), je omrežje, ki povezuje računalnike, lokalno. Lokalno omrežje (LAN ali LAN - Local Area Network) ima komunikacijsko linijo, na katero so povezana vsa omrežna vozlišča. V tem primeru je lahko topologija povezav vozlišč (slika 2.2) vodilo, obroč ali zvezda. Dolžina linije in število povezanih vozlišč v LAN sta omejena.

riž. 3.2

a) pnevmatika; b) prstan; c) zvezda

V večjih projektantskih organizacijah omrežje vključuje na desetine do stotine ali več računalnikov, ki pripadajo različnim oddelkom za načrtovanje in upravljanje in se nahajajo v prostorih ene ali več zgradb. Takšno omrežje imenujemo korporativno omrežje. V njegovi strukturi je mogoče razlikovati med številnimi omrežji LAN, imenovanimi podomrežji, in načini komunikacije med omrežji LAN. Ta orodja vključujejo preklopne strežnike (podomrežne interakcijske enote). Če so preklopni strežniki združeni s kanali za prenos podatkov, ločenimi od LAN oddelka, potem tvorijo novo podomrežje, imenovano hrbtenica (ali transport), in izkaže se, da ima celotno omrežje hierarhično strukturo.

Če se zgradbe projektantske organizacije nahajajo na precejšnji razdalji drug od drugega (do njihove lokacije v različnih mestih), potem korporativno omrežje v svojem obsegu postane teritorialno omrežje (WAN - Wide Area Network). V teritorialnem omrežju ločimo hrbtenične kanale za prenos podatkov (hrbtenično omrežje), ki imajo precejšnjo dolžino, in kanale za prenos podatkov, ki povezujejo LAN (ali niz omrežij LAN posamezne zgradbe ali kampusa) z hrbtenično omrežjem in se imenujejo naročniška linija ali povezava »zadnje milje«.

Običajno ustvarjanje namenskega hrbteničnega omrežja, tj. omrežje, ki služi eni sami organizaciji, je zanjo predrago. Zato se pogosto zatečejo k storitvam ponudnika, t.i. organizacija, ki zagotavlja telekomunikacijske storitve številnim uporabnikom. V tem primeru komunikacija v korporativnem omrežju na velikih razdaljah poteka prek javnega hrbteničnega omrežja. Kot takšno omrežje lahko uporabite na primer mestno ali medkrajevno telefonsko omrežje ali teritorialna omrežja za prenos podatkov. Najpogostejša oblika dostopa do teh omrežij je trenutno dostop do interneta.

Za številna poslovna omrežja je zmožnost dostopa do interneta zaželena ne le za zagotavljanje komunikacije med oddaljenimi zaposlenimi v lastni organizaciji, temveč tudi za prejemanje drugih informacijskih storitev. Razvoj virtualnih podjetij, ki delujejo na podlagi tehnologij CALS, nujno vključuje izmenjavo informacij prek teritorialnih omrežij, običajno prek interneta.

Struktura tehnične podpore CAD za veliko organizacijo je prikazana na sl. 2.3. To prikazuje tipično strukturo omrežij CAD velikih podjetij, imenovano arhitektura odjemalec-strežnik. V omrežjih odjemalec-strežnik je dodeljenih eno ali več vozlišč, imenovanih strežniki, ki izvajajo nadzorne ali oblikovalske funkcije, ki so skupne številnim uporabnikom v omrežju, preostala vozlišča (delovne postaje) pa so terminalska, imenujejo se odjemalci in uporabniki delajo v njih. . Na splošno je strežnik nabor programskih orodij, namenjenih izvajanju določenih funkcij, če pa so ta orodja osredotočena na določeno računalniško omrežno vozlišče, potem se konceptni strežnik nanaša posebej na omrežno vozlišče.

riž. 3.3

Omrežja odjemalec-strežnik se razlikujejo po naravi porazdelitve funkcij med strežniki, z drugimi besedami, razvrščena so glede na vrste strežnikov. Obstajajo datotečni strežniki za shranjevanje datotek, ki si jih delijo številni uporabniki, strežniki baz podatkov za avtomatiziran sistem, aplikacijski strežniki za reševanje specifičnih aplikacijskih težav, preklopni strežniki (imenovani tudi omrežne interakcijske enote ali dostopni strežniki) za medsebojno povezovanje omrežij in podomrežij ter specializirani strežniki. za izvajanje določenih telekomunikacijskih storitev, kot so e-poštni strežniki.

Če so strežniki specializirani za posebne aplikacije, se omrežje imenuje porazdeljeno računalniško omrežje. Če aplikacijski strežnik služi uporabnikom v enem lokalnem omrežju, potem je naravno, da tak strežnik imenujemo lokalni. Ker pa CAD vsebuje aplikacije in baze podatkov, ki si jih delijo uporabniki različnih oddelkov in s tem odjemalci različnih omrežij LAN, so ustrezni strežniki razvrščeni kot korporativni strežniki, običajno povezani z jedrnim omrežjem (glej sliko 2.3.).

Skupaj z arhitekturo odjemalec-strežnik se uporabljajo omrežja enakovrednih, v katerih lahko katero koli vozlišče, odvisno od naloge, ki jo rešuje, opravlja tako strežniške kot odjemalske funkcije. Organizacija interakcije v takih omrežjih s številom vozlišč več kot nekaj deset postane preveč zapletena, zato se omrežja enakovrednih uporabljajo le v CAD sistemih majhnega obsega.

Glede na načine preklapljanja ločimo omrežja s komutacijo tokokrogov in paketno komutirana omrežja. V prvem primeru se pri izmenjavi podatkov med vozliščema A in B v omrežju ustvari fizična povezava med A in B, ki jo med komunikacijsko sejo uporabljajo samo ti naročniki. Primer omrežja s komutacijo vezja je telefonsko omrežje. Tukaj se prenos informacij zgodi hitro, vendar se komunikacijski kanali uporabljajo neučinkovito, saj so med izmenjavo podatkov možni dolgi premori in kanal je "mirujoč". Pri preklapljanju paketov se ne ustvari fizična povezava, ki bi povezovala naročnika K in I v vsakem trenutku komunikacijske seje. Sporočila so razdeljena na dele, imenovane paketi, ki se prenašajo v razvejanem omrežju od K do I ali obratno preko vmesnih vozlišč, z možnim pufriranjem (začasnim shranjevanjem) v njih. Tako lahko katero koli vrstico razdelimo na več sporočil, ki izmenično prenašajo pakete različnih sporočil z največjo zapolnjenostjo omenjenih premorov.

Mnoga sodobna podjetja uporabljajo načrtovanje ali CAD. Ponudnikov tovrstnih rešitev je veliko. Funkcije in zmožnosti teh sistemov za načrtovanje, zlasti tistih, ki jih predstavlja specializirana programska oprema za ustrezen namen, so lahko zelo različne. Kaj je bistvo CAD? Kakšne so nianse razvoja teh sistemov?

Kaj so sistemi za računalniško podprto načrtovanje?

CAD sistemi so avtomatizirani sistemi, ki so zasnovani za izvajanje enega ali drugega dizajna. V praksi gre za tehnične sisteme, ki tako omogočajo avtomatizacijo in zagotavljanje od človeka neodvisnega delovanja procesov, ki sestavljajo razvoj projektov. Odvisno od konteksta lahko CAD pomeni:

Programska oprema, ki se uporablja kot glavni element ustrezne infrastrukture;

Nabor kadrovskih in tehničnih sistemov (vključno s tistimi, ki vključujejo uporabo CAD v obliki programske opreme), ki jih podjetje uporablja za avtomatizacijo razvoja projektov.

Tako je mogoče ločiti širšo in ožjo razlago obravnavanega pojma. Težko je reči, kateri od njih se pogosteje uporablja v poslu, vse je odvisno od specifičnega področja uporabe CAD in nalog, za katere so ti sistemi namenjeni. Na primer, v okviru ene same proizvodne trgovine se bo CAD verjetno nanašal na poseben program za računalniško podprto načrtovanje. Če govorimo o strateškem načrtovanju razvoja podjetja, bo ta koncept verjetno ustrezal vključeni večji infrastrukturi za izboljšanje učinkovitosti razvoja različnih projektov.

Omeniti velja, da je CAD okrajšava, ki jo je mogoče dešifrirati na različne načine. Na splošno ustreza izrazu "računalniško podprt sistem načrtovanja". Vendar pa obstajajo druge možnosti za dešifriranje ustrezne okrajšave. Na primer, lahko zveni kot "sistem avtomatizacije načrtovanja."

V angleščini ruski izraz CAD po pomenu ustreza kratici CAD, v nekaterih primerih - CAX. Oglejmo si podrobneje namene, za katere je mogoče ustvariti sisteme za računalniško podprto načrtovanje v strojništvu in na drugih področjih.

Cilji ustvarjanja CAD

Glavni cilj razvoja CAD je povečati delovno učinkovitost strokovnjakov podjetja, ki rešujejo različne proizvodne probleme. Še posebej tiste, ki so povezane z inženirskim projektiranjem. Povečano učinkovitost v tem primeru je mogoče doseči z:

Zmanjšanje delovne intenzivnosti procesa oblikovanja v proizvodnji;

Zmanjšanje časa izvedbe projekta;

Zmanjšanje stroškov projektiranja, pa tudi stroškov, povezanih z delovanjem;

Zagotavljanje izboljšane kakovosti projektantske infrastrukture;

Zmanjšanje stroškov za modeliranje in testiranje.

CAD je orodje, ki vam omogoča, da te prednosti dosežete z:

Avtomatizacija dokumentacije;

Oglejmo si zdaj strukturo, v kateri je mogoče predstaviti CAD.

Struktura CAD

Sistem za računalniško podprto načrtovanje procesov lahko na primer vključuje naslednje komponente:

Niz elementov za avtomatizacijo;

Programska in strojna infrastruktura;

Metodološka orodja;

Elementi za podporo funkcionalnosti CAD.

Pogost pristop je, da je treba v strukturi CAD razlikovati med različnimi podsistemi. Za ključne se štejejo:

Storitveni podsistemi, ki podpirajo delovanje glavnih oblikovalskih komponent CAD sistemov, infrastrukturo, odgovorno za obdelavo podatkov, vzdrževanje programske opreme;

Oblikovalski podsistemi, ki so glede na korelacijo z razvojnim objektom lahko predstavljeni z objektnimi nalogami ali invariantnimi, to je povezanimi z izvedbo določenih projektov ali s kombinacijo večih.

CAD sistemi so sistemi, ki vključujejo določene funkcionalne komponente. Razmislimo o njihovih značilnostih.

CAD komponente

Računalniško podprto načrtovanje krmilnih sistemov in industrijske infrastrukture je, kot že vemo, sestavljeno iz različnih podsistemov. Njihove komponente pa so komponente, ki zagotavljajo delovanje ustreznih elementov CAD. Na primer, lahko je ta ali oni program, datoteka, strojna oprema. Komponente s skupnimi značilnostmi tvorijo sredstva za podporo sistemov oblikovanja. Te lahko predstavljajo naslednje glavne sorte:

Sistemi, ki se uporabljajo za razvoj različnih risb;

CAD sistemi, ustvarjeni za geometrijsko modeliranje;

Sistemi, zasnovani za avtomatizacijo izračunov znotraj inženirskih projektov, kot tudi dinamično modeliranje;

CAD sistemi za računalniško analizo različnih projektnih parametrov;

Orodja za avtomatizacijo za tehnološko optimizacijo projektov;

CAD sistemi, ki se uporabljajo za namene avtomatizacije načrtovanja.

Omeniti velja, da je treba to razvrstitev obravnavati kot pogojno.

Računalniško podprt sistem načrtovanja procesov lahko vključuje širok nabor funkcij od zgoraj naštetih in več. Poseben seznam zmogljivosti CAD določi predvsem razvijalec ustreznega sistema. Razmislimo, katere težave lahko načeloma reši.

CAD razvoj

Oblikovanje avtomatiziranih sistemov za obdelavo informacij, upravljanje, programiranje in izvajanje drugih funkcij, namenjenih povečanju učinkovitosti razvoja projektov v določenih panogah, je proces, za katerega je značilna visoka stopnja kompleksnosti in od njegovih udeležencev zahteva vlaganje znatnih virov – delovnih, finančnih. . Strokovnjaki identificirajo več osnovnih načel, v skladu s katerimi je mogoče izvajati razvoj CAD. Med njimi:

Poenotenje;

Kompleksnost;

Odprtost;

Interaktivnost.

Oglejmo si jih pobližje.

Unifikacija kot princip razvoja CAD

Delo s sistemi za računalniško podprto načrtovanje tako v fazi njihovega razvoja kot v času uporabe ustrezne infrastrukture vključuje upoštevanje načela poenotenja, po katerem je mogoče določene rešitve implementirati enako učinkovito in z uporabo podobnih algoritmov v različnih panogah. To načelo predvideva, da jih oseba, ki uporablja znani modul CAD ali na primer tehniko računalniško podprtega načrtovanja v enem okolju, zlahka prilagodi posebnostim uporabe v drugih pogojih.

Poenotenje CAD je pomembno tudi z vidika razvoja podjetja - razvijalca ustreznega sistema: bolj kot so univerzalni moduli in pristopi, ki jih dani poslovni subjekt ponuja trgu, intenzivnejša je lahko njegova rast. večja je konkurenčnost in pripravljenost novih potrošnikov na sodelovanje.

Kompleksnost kot princip razvoja CAD

Naslednje načelo, ki označuje proces načrtovanja avtomatiziranih sistemov, je kompleksnost. Predvideva, da bo proizvajalec CAD lahko svojemu izdelku zagotovil komponente, ki bodo uporabniku omogočale reševanje problemov na različnih ravneh izvedbe projekta. Ta vidik je lahko ključen z vidika zagotavljanja konkurenčnosti izdelka in njegovega razvoja na novih trgih. Vendar se je treba zavedati, da morajo tudi najbolj kompleksne rešitve zadostiti drugim ključnim principom razvoja CAD. Eden od njih je odprtost.

Odprtost kot princip razvoja CAD

Odprtost v tem kontekstu lahko razumemo na različne načine, vendar bo v vseh primerih njena razlaga ustrezna. Razvoj sistema za računalniško podprto načrtovanje je proces, ki naj bi ga zaznamovala predvsem odprtost v smislu oblikovanja povratnih informacij med proizvajalcem CAD in njegovimi uporabniki. Oseba, ki uporablja ustrezen sistem, mora biti sposobna obvestiti svojega razvijalca o ugotovljenih težavah, značilnostih delovanja CAD v različnih pogojih in proizvajalcu posredovati svoje želje glede izboljšave izdelka.

Odprtost pri razvoju CAD se lahko izrazi tudi v pripravljenosti proizvajalca, da aktivno spremlja tehnološki razvoj, tudi konkurenčnih proizvajalcev, in sledi različnim trendom. V tem primeru lahko vodilno vlogo v poslu igrajo ne le tehnološki oddelki, ampak na primer tržniki podjetja, strokovnjaki za odnose z javnostmi in menedžerji, odgovorni za pogajanja podjetja s partnerji.

Odprtost pri razvoju CAD pomeni tudi, da je razvijalec ustreznega sistema pripravljen sodelovati v neposrednem dialogu z drugimi dobavitelji, ki so spet lahko njegovi neposredni konkurenti. Izmenjava tehnologij, ki omogočajo ustvarjanje izdelkov, s pomočjo katerih je mogoče izvajati učinkovito računalniško načrtovanje nadzornih sistemov, industrijske infrastrukture in inženirskega razvoja, je tudi pomemben dejavnik pri povečanju konkurenčnosti blagovne znamke, ki dobavlja CAD na določenem trgu. segmente.

Interaktivnost kot princip razvoja CAD

Naslednje najpomembnejše načelo ustvarjanja CAD je interaktivnost. Vključuje predvsem ustvarjanje ustreznih vmesniških sistemov s strani razvijalca, ki čim bolj olajšajo postopek njihove uporabe s strani osebe, pa tudi izvajanje potrebnih komunikacij z drugimi uporabniki CAD.

Drugi vidik interaktivnosti je zagotavljanje, kadar je to potrebno, interakcije med različnimi moduli sistemov za računalniško podprto načrtovanje kot del oblikovanja proizvodne infrastrukture.

Ugotovimo lahko, da je načelo interaktivnosti tesno povezano s prvim - poenotenjem. Dejstvo je, da bo izmenjava podatkov v okviru določenih interaktivnih postopkov najbolj učinkovita ob potrebni standardizaciji interakcije med posameznimi subjekti. To se lahko izrazi v poenotenju formatov datotek, dokumentov, postopkov, jezika, inženirskih pristopov pri razvoju določenih projektov.

Obravnavani princip je še posebej pomemben pri CAD sistemih, preko katerih se izvaja računalniško podprto načrtovanje informacijskih sistemov. Za to področje uporabe CAD je značilna zlasti visoka stopnja povpraševanja uporabnikov ustrezne infrastrukture:

V redni, dinamični interakciji drug z drugim;

Zagotavljanje povezav med velikim številom CAD modulov;

Izvedba optimizacije različnih interaktivnih postopkov;

Operativno ustvarjanje poročil.

Le če so sistemi računalniško podprtega načrtovanja dovolj interaktivni, lahko uporabniki računajo na učinkovito rešitev tovrstnih proizvodnih problemov.

Tehnična sredstva, ki se uporabljajo v CAD, morajo zagotavljati:

1. izvajanje vseh potrebnih projektantskih postopkov, za katere je na voljo ustrezna programska oprema;

2. interakcija med oblikovalci in računalniki, podpora interaktivnemu načinu delovanja;

3. interakcija med člani tima, ki delajo na skupnem projektu.

Prva od teh zahtev je izpolnjena, če ima sistem CAD računalnike in sisteme z zadostno zmogljivostjo in zmogljivostjo pomnilnika.

Druga zahteva se nanaša na uporabniški vmesnik in je izpolnjena z vključitvijo priročnih orodij za vnos/izpis podatkov in predvsem naprav za izmenjavo grafičnih informacij v CAD sistem.

Tretja zahteva narekuje integracijo strojne opreme CAD v računalniško omrežje.

riž. 2.1. Struktura tehnične podpore CAD

Posledično je splošna struktura sistema CAD mreža vozlišč, ki so med seboj povezana z medijem za prenos podatkov (slika 2.1). Vozli(podatkovne postaje) so oblikovalske delovne postaje, pogosto imenovane avtomatizirane delovne postaje(AWS) oz delovne postaje(WS - Workstation), lahko tudi veliki računalniki (mainframe), posamezne periferne in merilne naprave. V avtomatiziranem delovnem mestu bi morala biti sredstva za vmesnik oblikovalca z računalnikom. Kar zadeva računalniško moč, jo je mogoče porazdeliti med različna vozlišča računalniškega omrežja.

Medij za prenos podatkov ki ga predstavljajo kanali za prenos podatkov, sestavljeni iz komunikacijskih linij in preklopne opreme.

Na vsakem vozlišču lahko izberete podatkovna terminalska oprema(OOD), ki izvaja določena projektantska dela in oprema za zaključek podatkovnega kanala(DKD), zasnovan za povezavo DTE z medijem za prenos podatkov. Na primer, osebni računalnik lahko obravnavamo kot DTE, omrežno kartico, vstavljeno v računalnik, pa kot ADC.

Podatkovna povezava- sredstvo za dvosmerno izmenjavo podatkov, vključno z ADC in komunikacijsko linijo. Komunikacijska linija nanaša se na del fizičnega medija, ki se uporablja za širjenje signalov v določeni smeri; primeri komunikacijskih linij vključujejo koaksialni kabel, žice z zvitimi paricami in komunikacijsko linijo z optičnimi vlakni (FOCL). Tesen koncept je kanal (komunikacijski kanal), ki se razume kot sredstvo za enosmerni prenos podatkov. Primer komunikacijskega kanala je lahko frekvenčni pas, dodeljen enemu oddajniku v radijskih komunikacijah. V določeni liniji je lahko oblikovanih več komunikacijskih kanalov, od katerih vsak prenaša svojo informacijo. V tem primeru pravijo, da je linija razdeljena med več kanalov.

Vrste omrežij. Obstajata dva načina za razdelitev podatkovne vrstice: časovno multipleksiranje(sicer časovna delitev ali TDM - Time Division Method), pri kateri je vsakemu kanalu dodeljena določena časovna rezina in frekvenčna delitev(FDM – Frequency Division Method), pri kateri je kanalu dodeljen določen frekvenčni pas.

V CAD sistemih majhnih projektantskih organizacij, ki ne štejejo več kot nekaj ali deset računalnikov, ki se nahajajo na kratkih razdaljah drug od drugega (na primer v eni ali več sosednjih sobah), je omrežje, ki povezuje računalnike, lokalno. Lokalno računalniško omrežje(LAN ali LAN - Local Area Network) ima komunikacijsko linijo, na katero so povezana vsa omrežna vozlišča. V tem primeru je lahko topologija povezav vozlišč (slika 2.2) vodilo, obroč ali zvezda. Dolžina linije in število povezanih vozlišč v LAN sta omejena.

riž. 2.2. Možnosti topologije lokalnega omrežja:

A) pnevmatika; b ) prstan; V ) zvezdniško

V večjih projektantskih organizacijah omrežje vključuje na desetine do stotine ali več računalnikov, ki pripadajo različnim oddelkom za načrtovanje in upravljanje in se nahajajo v prostorih ene ali več zgradb. Takšna mreža se imenuje podjetja. V svoji strukturi lahko ločimo več imenovanih LAN podomrežja, in sredstva za medsebojno komunikacijo LAN. Ta orodja vključujejo preklopne strežnike (podomrežne interakcijske enote). Če so preklopni strežniki združeni s kanali za prenos podatkov, ločenimi od LAN oddelka, potem tvorijo novo podomrežje, imenovano podpiranje(ali transport) in izkaže se, da ima celotno omrežje hierarhično strukturo.

Če se zgradbe projektantske organizacije nahajajo na precejšnji razdalji drug od drugega (do njihove lokacije v različnih mestih), potem korporativno omrežje postane večje po obsegu teritorialno mrežo(WAN - Wide Area Network). V teritorialnem omrežju so glavni kanali - kanali za prenos podatkov (hrbtenično omrežje), ki imajo precejšnjo dolžino, in kanali za prenos podatkov, ki povezujejo LAN (ali niz omrežij LAN ločene zgradbe ali kampusa) z hrbteničnim omrežjem in se imenujejo naročniška linija ali povezava "zadnja milja".

Ponavadi ustvarjanje posvečen hrbtenično omrežje, tj. omrežje, ki služi eni sami organizaciji, je zanjo predrago. Zato se pogosto zatečejo k storitvam ponudnika, t.i. organizacija, ki zagotavlja telekomunikacijske storitve številnim uporabnikom. V tem primeru poteka komunikacija znotraj korporativnega omrežja na velikih razdaljah javno hrbtenično omrežje. Kot takšno omrežje lahko uporabite na primer mestno ali medkrajevno telefonsko omrežje ali teritorialna omrežja za prenos podatkov. Najpogostejša oblika dostopa do teh omrežij je trenutno dostop do interneta.

Struktura tehnične podpore CAD za veliko organizacijo je prikazana na sl. 2.3. Tukaj je prikazana tipična struktura omrežij CAD velikih podjetij, imenovana arhitektura odjemalec-strežnik. V omrežjih odjemalec-strežnik je eno ali več vozlišč dodeljenih, klicanih strežniki, ki izvajajo krmilne ali oblikovalske funkcije, ki so skupne številnim uporabnikom v omrežju, preostala vozlišča (delovne postaje) pa so terminalska, imenujejo se stranke uporabniki delajo v njih. Na splošno je strežnik nabor programskih orodij, namenjenih izvajanju določenih funkcij, če pa so ta orodja osredotočena na določeno računalniško omrežno vozlišče, potem se konceptni strežnik nanaša posebej na omrežno vozlišče.

riž. 2.3. Struktura CAD omrežja podjetja

Omrežja odjemalec-strežnik se razlikujejo po naravi porazdelitve funkcij med strežniki, z drugimi besedami, razvrščena so glede na vrste strežnikov. Razlikovati datotečni strežniki za shranjevanje datotek, ki si jih deli veliko uporabnikov, strežniki baz podatkov avtomatiziran sistem, aplikacijski strežniki za reševanje specifičnih aplikativnih problemov, zamenjajte strežnike(imenovane tudi omrežne povezovalne enote ali dostopovni strežniki) za medsebojno povezovanje omrežij in podomrežij, specializirani strežniki za izvajanje določenih telekomunikacijskih storitev, kot so e-poštni strežniki.

Ko so strežniki specializirani za določene aplikacije, se pokliče omrežje porazdeljeno računalniško omrežje. Če aplikacijski strežnik služi uporabnikom v enem lokalnem omrežju, potem je naravno, da tak strežnik imenujemo lokalni. Ker pa CAD vsebuje aplikacije in baze podatkov, ki si jih delijo uporabniki različnih oddelkov in s tem odjemalci različnih omrežij LAN, so ustrezni strežniki razvrščeni kot korporativni strežniki, običajno povezani z jedrnim omrežjem (glej sliko 2.3.).

V skladu z načini preklapljanja ločimo omrežja z preklop tokokroga in paketno preklapljanje. V prvem primeru pri izmenjavi podatkov med vozlišči A in B omrežje ustvari fizično povezavo med A in B, ki ga med komunikacijsko sejo uporabljajo samo ti naročniki. Primer omrežja s komutacijo vezja je telefonsko omrežje. Tukaj se prenos informacij zgodi hitro, vendar se komunikacijski kanali uporabljajo neučinkovito, saj so možni dolgi premori med izmenjavo podatkov in kanal je "mirujoč" Pri preklapljanju paketov fizične povezave, ki bi povezovala naročnike v vsakem trenutku komunikacijske seje A in IN, ni ustvarjen. Sporočila so razdeljena na dele, imenovane paketi, ki se prenašajo v razvejani mreži iz A Za IN ali nazaj prek vmesnih vozlišč z možnim pufriranjem (začasno shranjevanje) v njih. Tako lahko katero koli vrstico razdelimo na več sporočil, ki izmenično prenašajo pakete različnih sporočil z največjo zapolnjenostjo omenjenih premorov.

Vrste programske opreme CAD

Programska oprema(MO) AP je niz matematičnih metod (MMet), matematičnih modelov (MM) in načrtovalskih algoritmov (DA), potrebnih za izvedbo AP, predstavljenih v dani obliki .

Tehnična podpora(TO) AP je skupek medsebojno povezanih in medsebojno delujočih tehničnih sredstev, ki so namenjeni izvajanju tehničnih sredstev (TS).

Programska oprema AP je nabor strojnih programov, potrebnih za izvajanje AP, predstavljenih v dani obliki. Del programske opreme AM, namenjen upravljanju projektiranja, se imenuje operacijski sistem (OS) AP.

Imenuje se niz strojnih programov (MP), ki so potrebni za izvedbo katerega koli postopka načrtovanja in so predstavljeni v dani obliki aplikacijski paket(PPP).

Programske komponente so dokumenti s programskimi besedili, programi na vseh vrstah medijev in operativni dokumenti. Programsko opremo delimo na splošno sistemsko programsko opremo (WPO) in aplikacijsko programsko opremo (APO). Sestavine programske opreme so prevajalniki (T) iz algoritemskih jezikov, emulatorji (E), nadzorniki (S) itd. Sestavine programske opreme so programi (MP) in aplikativni programski paketi za AP.

Informacijska podpora (IS) AP - niz informacij, potrebnih za izvedbo AP, predstavljenih v dani obliki. Glavni del IR so avtomatizirane banke podatkov, ki jih sestavljajo podatkovne baze CAD (DB) in sistemi za upravljanje baz podatkov (DBMS). IR vključuje normativne in referenčne dokumente, naloge državnih načrtov, napovedi tehničnega razvoja, standardne konstrukcijske rešitve, sisteme klasifikacije in kodiranja tehničnih in ekonomskih informacij, dokumentacijske sisteme, kot so ESKD, ESTD, datoteke in podatkovne bloke na računalniških medijih, normativne, načrtovanje, napoved sredstev, tipske rešitve, algoritmi in programi itd.

Jezikovna podpora (Li) AP je niz oblikovalskih jezikov (DL), vključno z izrazi in definicijami, pravili za formalizacijo naravnega jezika in metodami za stiskanje in razširitev besedil, potrebnih za izvajanje AP, predstavljenih v dani obliki (slika 1.6, d).

Metodološka podpora(MTO) - niz dokumentov, ki določajo sestavo in pravila za izbiro in delovanje opreme za upravljanje v sili, ki je potrebna za izvajanje upravljanja v izrednih razmerah. Upoštevajte, da je v nekaterih delih in dokumentih metodološka podpora razumljena širše: vključuje MO in LO kot komponenti.

Organizacijska podpora(OO) AP - niz dokumentov, ki določajo sestavo projektne organizacije in njenih oddelkov, povezave med njimi, njihove funkcije, pa tudi obrazec za predstavitev rezultatov projektiranja in postopek za pregled projektnih dokumentov, potrebnih za izvedbo AP. Sestavni deli OO CAD so metodološka in navodila, predpisi, navodila, odredbe in drugi dokumenti, ki zagotavljajo interakcijo med oddelki projektantske organizacije med ustvarjanjem in delovanjem CAD.

Tehnična podpora (TO) CAD vključuje računalniški kompleks (CC), ki temelji na visoko zmogljivih računalnikih z veliko količino RAM-a in zunanjega pomnilnika, široko paleto perifernih naprav za zagotavljanje interaktivnega delovanja, izdajanje besedilne in risarske dokumentacije ter ustvarjanje popolne - razvite baze podatkov.

Priporočljivo je ustvariti kompleksne CAD sisteme, ki temeljijo na dvonivojski hierarhični strukturi s srednje in visoko zmogljivimi računalniki na zgornji ravni in mrežo terminalskih postaj na nižji ravni.

Izbira tipičnega VC za zgornjo raven je odvisna od kompleksnosti projektnega predmeta, ki je določen v skladu z državnimi standardi glede na število komponent.

Za zgornjo raven CAD je predvidena izdaja različnih modifikacij VC z enotnimi različicami operacijskih sistemov (OS). Tipični računalniki morajo vključevati operacijski sistem za obdelavo grafičnih informacij, posebne grafične procesorje in grafične zunanje naprave.

Tehnična orodja CAD so skozi desetletja svojega razvoja prestala več stopenj, ki so bile v veliki meri povezane z menjavo generacij računalnikov in izboljšavami perifernih naprav. Osnovni računalniki prvih generacij CAD RES - avtomatizirana delovna postaja (AWS) - na osnovi univerzalnih računalnikov srednjega razreda in mini računalnikov z razširjenim naborom perifernih naprav za vnos/izpis grafičnih informacij (AWS na osnovi IBM-360 in PDP). -11 računalnikov v tujini, ARM na osnovi BESM-6, MIR, ES EVM, SM EVM, "Elektronika" pri nas).

Značilnost razvoja tehničnih sredstev teh generacij je bila želja, da bi delovno postajo čim bolj približali oblikovalcu elektronskega distribucijskega sistema z uporabo CAD. Protislovje, ki se je pojavilo med zahtevo po sorazmerno nizkih stroških, dimenzijah in potrebo po vzdrževanju visokih tehničnih parametrov osnovnih računalnikov zaradi kompleksnosti reševanih CAD problemov je privedlo do oblikovanja močnih decentraliziranih računalniških sistemov, povezanih z lokalnimi omrežji (LAN). ).

Do danes se je razvil vztrajno rastoč trg za prodajo strojne in programske opreme na področju CAD, ki je razvil lastne zahteve za osnovne računalnike, periferne naprave in LAN. Delovne postaje (PC), povezane med seboj in z drugimi računalniki, so dolgo časa delovale kot referenčni osnovni računalniki, ki se nahajajo neposredno na mizah oblikovalcev elektronskih distribucijskih sistemov.

Osebni računalniki se bistveno razlikujejo od osebnih računalnikov (PC), saj zahteve po osebnih računalnikih oblikuje trg na področju CAD, zahteve po osebnih računalnikih pa v veliki meri oblikuje trg na področju pisarniške opreme, gospodinjskih aparatov, komunikacijske opreme. . Osebni računalniki so se razvili neodvisno od osebnih računalnikov, vendar so znižanje stroškov komponent osebnih računalnikov in povečane zahteve glede tehničnih lastnosti osebnih računalnikov pripeljali do dejstva, da so na trg CAD vstopili najmočnejši modeli osebnih računalnikov, ki so konkurirali poceni osebnim računalnikom.

Značilnosti arhitekture in tehničnih značilnosti RS z vidika njihove uporabe kot osnovnih računalniških sistemov na področju CAD RES se najbolj jasno kažejo v primerjavi z osebnimi računalniki.

1. Računalniško jedro večine osebnih računalnikov je procesor RISC, tj. procesor z zmanjšanim naborom ukazov in povečano hitrostjo - večina njegovih ukazov se izvede v enem obdobju generatorja taktne frekvence, ki sinhronizira delovanje takšnega mikroprocesorja (MP). Večina osebnih računalnikov ima kot računalniško jedro MP s kompleksnim naborom ukazov (CISC procesor), v katerem se vsak ukaz izvede v več taktih frekvenčnega generatorja. Vendar se sorazmerno nižja zmogljivost računalnika kompenzira s preprostejšo programsko opremo in združljivostjo s starejšimi modeli osebnih računalnikov.

2. Vsi sodobni osebni računalniki imajo veliko količino pomnilnika z naključnim dostopom (RAM) in poganjajo zapletene večopravilne operacijske sisteme z ustrezno podporno strojno opremo. Večina osebnih računalnikov ima nekoliko manj RAM-a in poganja enostavnejše enoopravilne operacijske sisteme, kot je MS-DOS, čeprav imajo strojno podporo za večopravilnost OS. Ta lastnost osebnega računalnika je posledica zapletenosti nalog in hierarhije paketov CAD.

3. Prisotnost zmogljivih grafičnih procesorjev v osebnem računalniku s podporo za visoko hitrost in kakovostno grafiko z ločljivostjo najmanj 1000x1000 in barvno paleto do 1,5 milijona barv. Večina osebnih računalnikov uporablja nižjo kakovost grafike VGA, SVGA. Ta lastnost osebnega računalnika je posledica dejstva, da večina nalog CAD zahteva visokokakovosten grafični vnos/izhod informacij.

4. Osnovni PC komplet mora vključevati hitro komunikacijsko opremo s standardnim LAN – omrežnim adapterjem. Osnovni paket osebnega računalnika običajno ne vključuje omrežne kartice. Ta lastnost osebnega računalnika je posledica dejstva, da osebni računalnik ne more učinkovito delovati v samostojnem načinu brez interakcije z drugimi osebnimi računalniki in vrstami računalnikov prek LAN. Računalnik je zasnovan kot avtonomna naprava, tako da tudi ko je računalnik povezan v lokalno omrežje, večino operacij z informacijami izvaja avtonomno. Blokovni diagram tipičnega osebnega računalnika s povezanimi perifernimi napravami je prikazan na sl. 5.4.

riž. 5.4. Arhitektura delovne postaje

Osnovni sklop PC komponent sestavljajo:

o matična plošča, ki vsebuje procesor RISC s strojno implementiranim aritmetičnim koprocesorjem s plavajočo vejico (FPAC), operativne in bralne pomnilniške naprave (RAM in ROM) in praviloma grafični adapter, na katerega je priključen monitor;

o vmesniške kartice s perifernimi napravami, ki tvorijo vhodno/izhodni podsistem s tipkovnico, miško, včasih z avtomatskim skenerjem, risalnikom ali laserskim tiskalnikom;

o vmesniške plošče z zunanjimi pomnilniškimi napravami (ESD), omrežna adapterska plošča

5. Osnova matične plošče je osnovni MP, ki izvaja aritmetične in logične operacije ter krmiljenje osebnega računalnika. Posamezen čip v sodobnem RISC MP vsebuje celoštevilski procesor, pogosto aritmetični koprocesor s plavajočo vejico in včasih grafični procesor za obdelavo slik (na sto tisoče do milijone tranzistorjev na enem čipu). Nekatere poceni različice osnovnih računalnikov CAD, ki temeljijo na osebnem računalniku, uporabljajo procesorje s kompleksnim naborom ukazov.

PC in PC sta najnižja raven tehničnih orodij CAD, ki so neposredno dostopna oblikovalcem RES z uporabo CAD. Nekatera opravila v CAD zahtevajo večjo zmogljivost, kar dosežemo z uporabo računalnikov drugih razredov in njihovo integracijo z osebnimi računalniki in osebnimi računalniki, ki temeljijo na LAN.

Testna vprašanja in vaje

1. Kakšne so zahteve za strojno opremo CAD?

2. Kaj je "mainframe"?

3. Kakšen je medij za prenos podatkov?

4. Kaj je podatkovna povezava?

5. Poimenujte metode za razdelitev podatkovnega voda.

6. Poimenujte možnosti topologije za lokalna omrežja.

7. Kaj se imenuje strežnik?

8. Poimenujte vrste strežnikov.

9. Kako poteka prenos informacij v omrežjih s preklapljanjem vezij in paketnim preklapljanjem?

10. Kaj je referenčni model medsebojnega povezovanja odprtih sistemov (OSIRM)?

11. Povejte nam o ravneh EMVOS.

12. Kaj imenujemo lokalno omrežje (LAN)?

13. Kaj je delovna postaja (PC)?

14. V čem se osebni računalnik razlikuje od osebnega računalnika?

15. Kaj je vključeno v arhitekturo osebnega računalnika?

6. Predavanje: Tehnična orodja CAD in njihov razvoj (nadaljevanje)

Predstavljena so visoko zmogljiva tehnična orodja CAD. Računalniške arhitekture obravnavamo glede na zaporedje obdelave podatkov. Predstavljeni so razredi računalnikov glede na mnogoterost/singularnost ukaznih in podatkovnih tokov (OKOD, OKMD, MCMD). Glavni namen predavanja je poglobiti poznavanje tehnične podpore CAD: računalniških arhitektur v odvisnosti od zaporedja obdelave podatkov in računalniških razredov v odvisnosti od večkratnosti/enotnosti ukazov in tokov podatkov.