Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ существующих способов обмена информационными моделями проектируемых объектов в интегрированных САПР
1.1. Анализ функциональных возможностей современных CAD/САМ систем 9
1.2. Стандартные форматы CAD/САМ систем для обмена информационными моделями проектируемых объектов 21
1.3. Представление исходной информации для проектирования в САПР ТП механообработки 29
1.4. Анализ методов подготовки технологической модели изделия для передачи в САПР ТП 32
1.5. Постановка цели и задачи исследований 36
Глава 2. Разработка концепции построения конструкторско-технологической модели проектируемой детали на основе базовых конструкторско-технологических элементов
2.1. Выбор объекта исследования 39
2.2. Концепция формирования конструкторско-технологической модели 40
2.3. Математическое обоснование процедуры распознавания КТЭ 47
2.4. Систематизация представления знаний о конструкторско-технологических элементах 5 6
2.5. Разработка функциональной схемы программного модуля "Препроцессор САПР ТП" 64
2.6. Выводы ко второй главе 69
Глава 3. Проектирование и анализ базы знаний системы автоматического формирования конструкторско-технологической модели деталей
3 1. Выбор методики и средств проектирования 71
3.2. Разработка логической модели рассматриваемой системы на 73
основе использования объектно-ориентированного подхода
3.3. Разработка динамической модели рассматриваемой системы на основе использования объектно-ориентированного подхода 79
3.4. Выводы к третьей главе 83
Глава 4. Разработка и исследование универсального формата обмена конструкторско-технологическими моделями деталей в интегрированных многоуровневых САПР
4.1. Назначение и область применения формата обмена конструкторско-технологической информацией (ФОКТИ) 84
4.2. Разработка структуры обменного файла в формате ФОКТИ 86
4.3. Разработка структуры базы данных для хранения конструкторско-технологической модели в формате ФОКТИ 91
4.4. Выводы к четвертой главе 94
Глава 5. Использование методов распознавания конструкторско-технологических элементов деталей в модуле автоматизированного кодирования входной информации САПР ТП (Препроцессор САПР ТП)
5.1. Выбор используемого программного, технического и лингвистического обеспечения при разработке препроцессора САПР ТП 95
5.2. Описание разработанного программного модуля препроцессора САПР ТП 99
5.3. Способы оценки технико-экономической эффективности использования препроцессора САПР ТП в многоуровневых интегрированных САПР 108
5.4. Выводы к пятой главе 113
Заключение 115
Литература
- Стандартные форматы CAD/САМ систем для обмена информационными моделями проектируемых объектов
- Концепция формирования конструкторско-технологической модели
- Разработка динамической модели рассматриваемой системы на основе использования объектно-ориентированного подхода
- Разработка структуры базы данных для хранения конструкторско-технологической модели в формате ФОКТИ
Введение к работе
В настоящие время на многих предприятиях России широко развернулся процесс внедрения различных подсистем САПР (CAD/CAM систем), позволяющих автоматизировать весь цикл от разработки изделий до проектирования технологии их изготовления. Практика использования этих систем в нашей стране имеет специфичные особенности, в частности, принятые у нас стандарты и методика проектирования требуют разработки подробных маршрутных и операционных технологических процессов изготовления деталей. Используемые САПР, разработанные в России и странах СНГ, такие как T-Flex, CadMech, КОМПАС, обеспечивают такую возможность, но функциональность и мощность их конструкторских модулей значительно уступает зарубежным САПР (Cimatron, Unigraphics, Pro/Ingineer, CATIA, MicroStation). Однако, зарубежные системы дороги и не обладают модулями для эффективного проектирования маршрутных и операционных технологических процессов в соответствии с ЕСТПП. Поэтому, оптимальным вариантом для многих предприятий в нашей стране является построение, так называемых, интегрированных многоуровневых САПР, которые представляют собой объединение мощных CAD модулей импортных CAD/CAM/CAE систем на рабочих местах конструкторов и отечественных САПР нижнего уровня, обладающих модулями технологического проектирования на рабочих местах технологов.
Однако, анализ возможных схем построения многоуровневых САПР показывает наличие разрыва информационного потока при передачи информации о проектируемом изделии от конструкторов к технологам. Разрыв заключается в том, что лишь часть информации из геометрической модели детали, являющейся результатом работы конструктора, может быть непосредственно воспринята существующими системами автоматизации проектирования технологических процессов. Это связано с тем, что для обеспечения автоматического проектирования технологических процессов на вход системы должна поступать конструкторско-технологическая модель (КТМ) детали, а не её геометрический образ. Отсюда, возникает задача автоматизации процесса формирования КТМ деталей на основе анализа их геометрических моделей (ГМ). Проблема построения конструкторско-технологических моделей деталей, в той или иной степени, затрагивается во многих работах, посвященных автоматизации проектирования технологических процессов. В частности в этой области проводили исследования: В.И.Аверченков, Г.К.Горанский, Н.М. Капустин, С.Н.Корчак, С.П.Митрофанов, В.Г.Митрофанов, В.В.Павлов, А.В.Пуш, В.Н.Фролов, В.Д.Цветков, В.Г.Старостин, Б.П.Челищев.
В связи с этим, данная работа, направленная на автоматизацию процедур формирования КТМ и обеспечения возможности обмена информацией между CAD системами и САПР ТП является актуальной для решения всего комплекса проблем автоматизации технологической подготовки производства.
Цель работы. Целью работы является автоматизация процедур обмена информацией о проектируемых деталях между CAD системами и САПР ТП за счет создания программно-методического комплекса, обеспечивающего анализ геометрических моделей деталей и формирование их конструкторско-технологических моделей.
Методология и методы исследования. При выполнении теоретических исследований и реализации поставленных задач использовались методы объектно-ориентированного проектирования и анализа, системного подхода, теории нечетких множеств, теории построения экспертных систем, а также, модель представления знаний фреймами.
Научная новизна работы
Предложена структура для описания конструкторско-технологической модели детали, базирующаяся на понятии конструкторско-технологического элемента, как элементарной единицы декомпозиции детали. Данное определение КТМ наиболее полно обеспечивает решение комплекса задач интеграции CAD систем и САПР ТП.
Разработана методология автоматического анализа геометрической модели детали, включающей трехмерную составляющую и стандартный машиностроительный чертеж, и формирования на её основе КТМ, путем формализации знаний о КТЭ с помощью систем фреймов и теории нечетких множеств. 3. Создан универсальный формат обмена конструкторско-технологической информацией (ФОКТИ), предназначенный для хранения и обмена КТМ деталей при использовании многоуровневых интегрированных САПР. Практическая ценность работы. Практическую ценность работы составляют:
Разработанный словарь подобразов КТЭ для деталей типа тела вращения (класс 71).
Созданный программный модуль "Препроцессор САПР ТП", который позволяет загружать геометрическую модель изделия из обменных файлов в формате IGES 5.2, производить анализ геометрической модели, формировать КТМ и сохранять её в виде обменного файла в формате ФОКТИ.
Сформированная библиотека классов на языке Java, которая позволяет встраивать в приложения средства автоматического преобразования геометрической модели изделия (в формате IGES 5.2) в КТМ в виде обменного файла в формате ФОКТИ.
В первой главе производится обзор современного развития систем автоматизированного проектирования разного уровня, разработанных в нашей стране и за рубежом. Анализируются варианты их внедрения на отечественных предприятиях. Сформулированы требования к "идеальной" интегрированной САПР для типового отечественного машиностроительного предприятия.
Анализируются современные форматы обмена данными между CAD/CAM/CAE системами. В число анализируемых вошли три наиболее распространённых IGES, DXF, STEP. Рассматриваются предпочтительные области применения, методы реализации, поддерживаемый набор примитивов, перспективы развития. Делается вывод, что даже наиболее современный стандарт, созданный в рамках CALS технологий ISO 10303 STEP не обеспечивает на текущий момент возможностей обмениваться конструкторско-технологическими моделями деталей.
Исследованы существующие методы подготовки КТМ и способы кодирования конструкторско-технологической информации. В частности рассматриваются входные языки проектирования Г.К. Горанского и В.Д. Цветкова. Дан обзор методики формирования КТМ основанной на теории распознавания образов, предложенной В.Н. Кучугановым.
Во второй главе производится выбор объекта исследования и дается теоретическое обоснование возможности в современных условиях обеспечить автоматическое формирование КТМ.
В качестве объекта исследования выбраны процедуры автоматизированного кодирования конструкторско-технологических моделей деталей, предназначенных для проектирования технологических процессов механообработки. Рассмотрение процедур кодирования КТМ для САПР ТП механообработки обусловлено тем, что автоматизация проектирования технологических процессов деталей, обрабатываемых резанием, наиболее проработана в настоящее время и реализуется в большинстве подсистем технологического проектирования.
Рассматривается концепция КТМ основанная на декомпозиции детали на КТЭ. Приводится структура КТЭ. Обосновывается использование двойственного представления геометрической модели в виде чертежа и в виде трёхмерной составляющей.
Рассматриваются с математической точки зрения проблемы нечеткости представлений технолога, как лица принимающего решения, о КТЭ и вытекающие отсюда проблемы декомпозиции детали на КТЭ. Предлагается использовать методы теории нечетких множеств для формализации нечеткостей.
Предлагается использовать модель представления знаний фреймами для построения базы знаний КТЭ. Разработана структура программных модулей необходимых для реализации автоматического формирования КТМ деталей с использованием разработанной базы знаний. Так целью системы, по сути, является подготовка исходных данных для технологического проектирования. Совокупность программных модулей получила название "Препроцессор САПР ТП".
Третья глава посвящена созданию "Препроцессора САПР ТП", основное внимание уделяется базе знаний КТЭ и организации по ней вывода. Как основная методика используется объектно-ориентированный подход (ООП). Отмечается сходство основных положений ООП и теории фреймов, что позволяет эффективно использовать его при проектировании и анализе баз знаний на фреймах.
Используется общепризнанная методика Г. Буча. Сформированы динамическая и логическая модели системы, которые представлены в виде диаграмм классов, объектов, состояний и переходов. Диаграммы построены в соответствии с нотацией Г. Буча.
Четвёртая глава посвящена разработке оригинального формата обмена конструкторско-технологической информацией (ФОКТИ). Обосновывается разработка нового формата, приведены назначение и область его предполагаемого применения. Предлагаются два метода реализации ФОКТИ через обменный файл и посредством реляционной базы данных.
Разработана структура обменного файла в формате ФОКТИ. Предложена грамматика языка для кодирования данных в обменном файле. В приложении даны, в качестве примера, чертеж детали типа вал и его описание в обменном файле ФОКТИ.
Разработана структура реляционной базы данных для хранения данных ФОКТИ. Приводятся фрагменты запросов на языке SQL, обеспечивающих наиболее общие операции над конструкторско-технологическими данными.
В пятой главе проводится выбор программного, лингвистического и технического обеспечения проектируемых модулей препроцессора САПР ТП. Анализируются аппаратные и программные платформы, на которых функционируют современные CAD/CAM/CAE системы. Затрагивается проблема переносимости ПО. В результате принято решение об использовании языка Java, как базового лингвистического обеспечения.
Приводится описание разработанного программного модуля "Препроцессора САПР ТП".
Рассмотрены пути оценки эффективности внедрения Препроцессора в многоуровневые САПР как интегрирующего звена.
Стандартные форматы CAD/САМ систем для обмена информационными моделями проектируемых объектов
Под интеграцией CAD/САМ систем в дальнейшем будем понимать возможность CAD/САМ систем обмениваться информационными моделями проектируемых изделий без потери адекватности модели реальному изделию в рамках конкретной предметной области. Для обмена геометрической информацией были разработаны и широко используются форматы обмена данными CAD/САМ систем - IGES, DXF и др. Эти форматы, как правило, позволяют хранить и передавать модели посредством так называемых обменных файлов (рис. 1.4). Использование обменных файлов является наиболее простым способом обеспечить обмен данными. Так как для этого необходимо реализовать только небольшие программные интерфейсы, обеспечивающие чтение/запись файлов в выбранном формате и преобразование внутреннего представления модели в выбранный формат и обратно.
Далее рассматривается краткое описание трёх самых распространённых из форматов. DXF (Drawing Exchange Format) известен с 1982 года. [16] Разработан фирмой Autodesk Inc. для широко распространенного чертежного процессора AutoCAD, DXF файл может быть в бинарной (сжатой, при этом расширение файла dxb) или ASCII (текстовой) форме. В бинарной форме размер файла уменьшается примерно на 25% и читается он в пять раз быстрее, чем в ASCII форме [41]. В ASCII форме файл состоит из последовательности команд, при чем каждая команда занимает две строки: Код группы Команда
В первой строке записывается код группы, который определяет формат последующей команды. Код группы может принимать значения в пределах от 0-999. Данные в DXF файле организованы в четыре раздела (рис. 1.5).
Раздел заголовок осуществляет настройки внутренних переменных AutoCAD. Раздел таблицы содержит таблицы описания типов линий, слоев, видов шрифтов и т.д. В разделе блоки описывается информация о блоках (поименованных группах) графических примитивов и их атрибутах. В разделе примитивы содержится собственно геометрическая информация, этот раздел занимает большую часть DXF файла.
IGESdnitial Graphics Exchange Specification) разработан корпорацией IBM. [19, 73, 81, 83] IGES файл, также как и DXF, может быть в бинарной (сжатой) или ASCII (текстовой) форме. В отличие от DXF, IGES файл строго структурирован. Он состоит из пяти секций (табл. 1.3). Любая запись в IGES файле состоит из 80 символов, при этом литера в 73-й позиции обозначает секцию, к которой относится запись. Литеры с 74 по 80 позиции обозначают порядковый номер записи в секции. Структура текстового обменного файла в формате IGES представлена на рис. 1.6.
ФЛАГОВАЯ секция указывает тип файла - текстовый или бинарный, эта секция, как правило, опускается.
В СТАРТОВОЙ секции находится вводная информация, которую может непосредственно читать пользователь в коде ASCII.
В ОБЩЕЙ секции находится информация необходимая для обработки IGES файла (например, число битов в порядке и мантиссе действительного числа с двойной и обычной точностью; описание системы сгенерировавшей файл; дата генерации файла; номер версии IGES и т.д.).
В секции КАТАЛОГ хранятся записи для каждого элемента, с информацией характерной для любых элементов модели. Структура текстового, обменого файла в формате IGES цвет, любой элемент может принадлежать виду и т.п. Всего таких общих свойств 20. Каждой записи в этой секции (т.е. каждому элементу модели) соответствует запись в секции ДАННЫЕ, где хранится информация характерная для конкретного типа элемента, например: -геометрические данные содержат идентификатор элемента (100 -дуга, 112 - сплайн и т.д.), информацию о состоянии, геометрическую информацию (координаты начальной, конечной точки отрезка и т.д.); -надписи содержат идентификатор надписи, информацию о состоянии, указатели; -данные о визуализации: два типа элементов (вид и рисунок) позволяют отделить данные о визуализации от модели [19]. Элемент "вид" позволяет задавать куб видимости, выбранную проекцию и другие элементы присущие трехмерным моделям. Элемент "рисунок" позволяет реализовать эквивалент плоского чертежа; -данные о структурировании: их назначение состоит в установлении логических отношений между элементами. В частности, можно определить новый элемент как функцию других элементов с использованием макроопределений, внутри которых могут использоваться такие инструкции, как присваивание (LET), определение (SET), повторение(ЯЕРЕАТ) и ссылки на другие макроопределения (MREF).
В разделе окончание хранится статистическая информация о файле. В версии IGES 5.2 поддерживается боле сотни различных элементов. Элементы разделены на несколько групп: 1) геометрические кривые и поверхности; 2) конструктивные твердотельные геометрические элементы; 3) В-гер твердотельные элементы; 4) описательные элементы; 5) структурные элементы.
Следует отметить, что возможности описания твердотельных моделей на практике используются очень редко, но при представлении поверхностных моделей IGES зарекомендовал себя очень хорошо, он является в настоящее время, самым широко используемым форматом в этой области.
Кроме размеров IGES поддерживает только такие элементы чертежа, как основная надпись, линия сечения, выноска. Следовательно, IGES также не подходит для описания конструкторско-технологических моделей деталей. STEP или ISO 10303 - это международный стандарт регулирующий интеграцию CAD/САМ систем в рамках технологии CALS [31]. Это самый современный и перспективный стандарт, он состоит из множества томов, разрабатываемых и публикуемых по отдельности. STEP поддерживает гораздо больше предметных областей чем IGES. Однако, лишь незначительная часть этого проекта, в настоящее время, принята в качестве стандарта. Это сдерживает его широкое распространение [77].
Множество томов STEP можно разделить на тома, обеспечивающие инструмент описания предметных областей и тома, описывающие конкретные области. [54, 56]
К основным относятся тома, содержащие описания прикладных протоколов, т.е. описания предметных областей ведь стандарт создан для того, чтобы описывать модели объектов, относящихся к разным предметным областям. Все остальные тома - это средства, служащие для следующих целей: создания прикладных протоколов (методы описания и ресурсы); создания моделей и обмена данными о моделях (методы реализации); проверки соответствия прикладных систем стандарту (методы тестирования и наборы тестов).
Концепция формирования конструкторско-технологической модели
Как было установлено в главе 1, наибольший эффект дает разработка и внедрение на отечественных предприятиях многоуровневых интегрированных САПР. При этом, вопросы интеграции подсистем многоуровневой САПР, особенно CAD и подсистем технологического назначения в настоящее время не решены. Если проанализировать схему многоуровневой САПР (рис. 1.З.), то становиться ясно, что разрыв информационного потока происходит на рабочих местах технологов оснащенных CAD системами легкого класса и САПР ТП. Так как технологу приходится осуществлять формирование (кодирование) конструкторско-технологической модели детали вручную.
Поэтому, в качестве объекта исследования выбраны процедуры автоматизированного кодирования конструкторско-технологических моделей деталей, предназначенных для проектирования технологических процессов механообработки на основе анализа геометрических моделей деталей, формируемых в CAD системах.
Рассмотрение процедур кодирования КТМ для САПР ТП механообработки обусловлено тем, что автоматизация проектирования технологических процессов деталей, обрабатываемых резанием, наиболее проработана в настоящее время и реализуется в большинстве подсистем технологического проектирования. Именно проектирование ТП механообработки деталей требует формирования специальных конструкторско-технологических моделей. Кроме того, трудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках составляет 35-55% от общей трудоемкости изготовления машиностроительных изделий [11], поэтому автоматизация проектирования в этой области дает наибольший эффект.
Проблема построения конструкторско-технологических моделей деталей, в той или иной степени, затрагивается во многих работах посвященных автоматизации проектирования технологических процессов [1, 20, 38, 51, 64, 67, 69, 76, 79, 80]. Это обусловлено тем, что конструкторско-технологическая модель является основой для проектирования ТП. На основании анализа работ в этой области ученых В.И.Аверченкова, Г.К.Горанского, Н.М.Капустина, С.Н.Корчака, С.П.Митрофанова, В.Г.Митрофанова, В.В.Павлова, А.В.Пуша, В.Н.Фролова, В.Д.Цветкова, В.Г.Старостина, Б.ПЛелищева, а также требований к представлению КТМ для передачи в САПР ТП механообработки, сформирована структура конструкторско-технологической модели детали QKT, которую можно представить следующим образом:
В отличие от обобщенной КТМ (1-1), в данном определении отсутствуют основные технологические базы, предполагается, что их определение является одной из функций САПР ТП. Кроме того, используется единственный уровень расчленения детали.
В свою очередь любой КТЭ состоит из геометрических элементов. Набор элементов составляющих КТЭ унифицирован, и не зависит от форматов обмена информацией в САПР, используемым для представления геометрической модели детали на выходе САПР конструкторского назначения (рис. 1.4).
Изображение детали на чертеже, несмотря на стандартизованные правила его построения, содержит следующие виды нечеткостей [60]: 2) Наличие данных нечеткостей не позволило до настоящего времени создать реально действующие алгоритмы анализа плоских чертежей и восстановление трёхмерных моделей по ним. Поэтому для эффективной обработки геометрическая модель должна включать в себя как плоский чертеж, выполненный в соответствии со стандартами, так и трёхмерную модель (современные CAD системы "тяжелого" и "среднего" уровня обеспечивают такую возможность). Использование такого двойственного представления позволяет, с одной стороны, эффективно получать негеометрическую информацию из чертежа (параметры точности, качества поверхностей и т.д.), с другой стороны, трёхмерная модель наилучшим образом описывает геометрию и топологию детали и наиболее близка к реальной детали (рис. 2.1). Следовательно, и КТЭ, как некая сущность, может иметь два представления - в виде набора линий, текстов на плоскости (чертеже) и в виде набора трехмерных поверхностей. Причем первичным является трёхмерное представление, чертеж можно рассматривать как проекцию трехмерного изображения, дополненную не геометрическими элементами.
Разработка динамической модели рассматриваемой системы на основе использования объектно-ориентированного подхода
Диаграмма классов отражает логическую структуру системы и является статичной. Однако, реальная система не является статичной, в ней происходят различные изменения вызванные внутренними процессами и внешними воздействиями. В объектно-ориентированном проектировании динамическую семантику отражают двумя диаграммами: ? диаграммой перехода из одного состояние в другое; ? диаграммой взаимодействия. [17]
Каждый класс может иметь собственную диаграмму переходов, которая показывает, как объект переходит из состояния в состояние под воздействием событий. По диаграмме объектов можно построить диаграмму взаимодействий, чтобы показать порядок передачи сообщений между объектами.
Состояние представляет собой итоговый результат поведения системы. На диаграмме, состояния обозначаются в виде прямоугольников со скругленными углами. Каждое состояние имеет уникальное имя, кроме того, в обозначении состояния могут присутствовать названия действий ассоциированных с состояниями. Событием называют любое происшествие, которое может быть причиной изменения состояния системы. Изменение состояния называют переходом. Переходы обозначаются линией со стрелкой, на значке перехода может наноситься событие приведшее к переходу и через косую черту действия. Каждый переход соединяет два состояния, также допускается рекурсивный переход состояния само в себя.
На рис. 3.4 приведена диаграмма состояний и переходов базы знаний. Как видно, исходным состоянием является "Ожидание", система переходит в него по команде извне. Далее возможны переходы по командам пользователя в состояние настройки, обработки или сохранения полученной конструкторско-технологической модели. Последний переход является условным, т.е. его осуществление возможно только при условии, что конструкторско-технологическая модель успешно создана. В состоянии настройки и сохранения соответствующие команды передаются содержащимся в БЗ элементам (Ступень, Цилиндр, Паз и т.д.). Непосредственно анализ геометрической модели и начинается с предварительной обработки. Если в результате предварительной обработки не удается получить гипотезу о типе детали, необходимую для дальнейшей обработки, осуществляется обращение к оператору. После успешного завершения предварительной обработки система переходит к декомпозиции геометрической модели на КТЭ. Состояние "Декомпозиция" представлено с использованием вложенных состояний (подсостояний) для лучшей читаемости.
Первым подсостоянием в "Декомпозиции" является поиск КТЭ в геометрической модели. Это состояние развёрнуто представлено на рис. 3.5. Исходным для него также является состояние ожидания. Далее возможны переходы к поиску КТЭ в трёхмерной геометрической модели или поиску на чертеже (некоторые КТЭ такие как центровые отверстия, резьба и др. могут не иметь трёхмерного представления). Если поиск в геометрической модели завершился успешно, т.е. обнаружено некоторое сочетание геометрических элементов, похожее на искомый КТЭ, осуществляется проверка на конфликты с другими КТЭ. Проверка заключается в сравнении значения обобщенного критерия цв для рассматриваемого сочетания геометрических элементов - Э и некоторого КТЭ эх который также претендует на эти геометрические элементы (методика изложена в главе 2). В результате проверки возможны три варианта: 1) ЦБ(Э) Ц(эх) - принимаем, что гипотеза о существовании эх не верна, эх удаляется из конструкторско-технологической модели; 2) ЦО(ЗІ) Цв(эх) - гипотеза о существовании Э\ не верна, прекращаем дальнейшую обработку; 3) ЦВ(ЗІ) = И-о(Эх) - нерпределенная ситуация, осуществляется обращения к оператору (лицу принимающему решения) непосредственно в текущий момент, или откладывается до окончания обработки всей модели.
Диаграммы взаимодействия используются, чтобы проследить выполнение сценария в том же контексте, что и диаграммы объектов [17]. Диаграмма взаимодействия, по сути, является иным представлением диаграммы объектов. Её преимущество заключается в том, что в ней акцентируется внимание на порядке пересылки сообщений, абстрагируясь от текущей конфигурации объектов. На рис. 3.6 представлена диаграмма взаимодействия, соответствующая диаграмме объектов на рис. 3.3.
Разработка структуры базы данных для хранения конструкторско-технологической модели в формате ФОКТИ
В соответствии с современными требованиями, помимо обменного файла, необходимо обеспечить обмен данными посредством базы данных. Такой подход позволяет легко реализовать централизованное хранение и обработку данных, что очень важно в масштабах больших предприятий. Преимущества пред обменными файлами, при работе над большими проектами достигается за счет: 1) упорядочивания информационных потоков; 2) обеспечения управления доступом и защитой данных на уровне БД; 3) переноса части вычислительных затрат с рабочих мест на сервер БД.
В настоящее время, наибольшее распространение получили системы управления базами данных на основе реляционной модели данных. Поэтому, разработанная структура предназначена для реализации на реляционных СУБД.
Предлагается структура, состоящая из следующих таблиц: объекты, детали, элемент 1, ... элемент п, связь 1, ... , связь т. В таблице объекты содержится список всех сущностей составляющих детали, хранящиеся в базе данных, включая имена самих деталей (табл. 4.1). Сущности объединяются через поле ключ. В качестве ключа может выступать обозначение детали. В таблице содержаться идентификаторы и типы сущностей. На языке SQL таблицу можно описать следующим образом:
Для каждого типа объектов существуют свои таблицы: детали, ступени цилиндрические, ступени конические, торцы, и т.п. В таблице детали содержатся параметры каждой детали присутствующей в таблице объекты (табл. 4.2). Связь между таблицами осуществляется по полю ключ. На языке SQL таблицу можно описать следующим образом:
В таблицах КТЭ и связей хранятся параметры этих объектов (табл. 4.3). Каждый из них однозначно идентифицируется ключом, который определяет принадлежность элемента к детали, и идентификатором уникальным в пределах детали. Поле владелец необходимо для определения отношений наложения между элементами основной формы и элементами деталировки. Элементы основной формы в этом поле содержат идентификатор детали, которой они принадлежат, элементы деталировки - идентификаторы элементов основной формы. На языке SQL таблицу можно описать следующим образом:
Программное, техническое и лингвистическое обеспечение современных САПР тесно связано друг с другом и имеет большое взаимовлияние. Тем не менее, выбор компонентов для реализации системы можно разделить на выбор операционных систем, компьютеров, языков программирования и средств разработки.
Анализ операционных систем (ОС), используемых при работе современных САПР , являющихся частью общесистемного программного обеспечения, показывает наличие большого разнообразия типов ОС. Это связано с тем, что базовой платформой для большинства CAD систем "тяжелого" и "среднего" уровня являются рабочие станции различных производителей (SUN, SGI, HP, IBM и др,). Эти рабочие станции работают под управлением специально разработанных для них операционных систем (Sun Solaris, Irix, HP-UX и др.), которые, как правило, являются не совместимыми между собой. Кроме того, постоянный рост производительности персональных компьютеров стимулирует перенос САПР на платформу ПК с операционной системой MS Windows или разновидностей UNIX-образных ОС для ПК (Linux, FreeBSD, SCO и др.)
В этой связи, следует отметить большую перспективность ОС Linux и FreeBSD для рынка САПР работающих на ПК. Эти системы обладают высокой надежностью и защищенностью, присущей всем UNIX-системам, и, в тоже время позволяют сэкономить значительные средства, так как распространяются под лицензией GPL или другой подобной, которые не предусматривают лицензионных сборов за право использования ОС.
Таким образом, при разработке интегрирующего модуля САПР желательно обеспечить поддержку широкого круга компьютеров и ОС. Такие свойства компьютерных программ называются переносимостью. В настоящее время наилучшей переносимостью обладают программы, разработанные с использованием технологии Java созданной компанией Sun Microsystems.
Технологию Java можно разделить на две части - новый способ исполнения программ, и непосредственно новый язык программирования Java. [18,22,66]
Новый способ исполнения программ заключается в использовании так называемых виртуальных Java-машин (JVM). JVM - это программа, которая играет роль прослойки между кодом на Java и ОС. То есть программа на Java выполняется не операционной системой компьютера, а JVM, благодаря чему, однажды написанную программу можно запускать на любом компьютере с любой ОС, где имеется реализация JVM. В настоящее время JVM имеются на большинстве ОС и компьютеров. На рис. 5.1 и рис. 5.2 представлены копии экрана разрабатываемой программы препроцессора запущенной на платформе операционных систем Linux и MS Windows. Что бы повысить быстродействие, используется ЛТ технология, благодаря которой, быстродействие Java программ сравнялась с программами на C++ (табл. 5.1) [39]. Java, как новый язык программирования, можно охарактеризовать следующими положениями: 1. Строго объектно-ориентированная модель языка. Это свойство особенно важно при программировании базы знаний на основе фреймов. 2. Синтаксис Java практически полностью копирует синтаксис языка С. 3. Java значительно проще в освоении и программировании по сравнению с C/C++ за счет того, что из него были исключены такие трудные для понимания и малополезные при высокоуровневом программировании понятия, как арифметика указателей, перегрузка операторов, препроцессор. 4. Технология автоматической "сборки мусора" (освобождение не используемой памяти).
