Введение к работе
Актуальность. В современных экономических условиях одной из важнейших задач, стоящих перед машиностроительными предприятиями, является постоянное совершенствование выпускаемой продукции с целью обеспечения ее конкурентоспособности. Это вызывает необходимость проведения большого объема проектных работ. При этом процесс проектирования должен обеспечивать получение оптимальных решений в минимальные сроки при возрастающей сложности проектируемых объектов.
Одним из факторов повышения эффективности процесса проектирования является его автоматизация. Использование программно-технических средств на этапе проектирования машиностроительных конструкций позволяет значительно уменьшить трудоемкость выполнения расчетных и конструкторских процедур и повысить качество выполняемых проектов.
На сегодняшний день разработано и применяется большое количество программных средств автоматизации проектирования. Их сложность варьируется от автоматизированных процедур, реализующих отдельные проектные задачи -различные виды расчетов, подготовка чертежей, табличной и текстовой документации, поиск информации, решение оптимизационных задач, выбор аналогичных проектных разработок - до автоматизированных систем, предназначенных для реализации целого комплекса проектно - конструкторских задач. При этом практика автоматизации этапа проектирования показала, что качественные улучшения возможны лишь при комплексном подходе к разработке средств автоматизации. Но существующие подходы к созданию программных продуктов такого вида не обеспечивают их максимально эффективного функционирования, что выражается в неизбежной реорганизации программ при устранении ошибок и внесении уточнений, трудности интеграции предметных задач в единый комплекс, в большом количестве и дублировании вводимых данных, в необходимости наличия больших объемов оперативной памяти, обусловленного существующей организацией проектной информации в вычислительной среде.
Существование данных проблем при эксплуатации САПР машиностроительного назначения объясняется рядом причин. Во-первых, процесс автоматизации проектно-конструкторской деятельности является достаточно сложной задачей в силу ее специфических особенностей. Это проявляется в многообразии критериев проектирования технических объектов, многие из которых слабо или вообще не формализованы, в многообразии видов и форм представления используемых знаний, в существовании различных форм описания проектируемого объекта, отражающих различные аспекты его целостного представления. Во-вторых, существующие методы автоматизации проектно-конструкторской деятельности не обеспечивают адекватного представления :ложно организованных знаний процессов проектирования в вычислительной ;реде. На сегодняшний день передача знаний конструктора в среду программно-технических комплексов осуществляется напрямую. При этом автоматизация ;ильно зависит от того, какую часть своих знаний и в каком виде специалист в предметной области заложит в программу или передаст разработчику САПР и как
тот сумеет их воспринять. В результате создаваемые автоматизированные продукты носят субъективный характер, определяемый системами знаний небольшой группы предметных специалистов. Следствием такого подхода является то, что традиционный процесс создания САПР не предусматривает формирование «проектного» представления автоматизируемых проектно-конструкторских задач, инвариантного к среде и средствам реализации.
Таким образом, при существующем подходе к автоматизации кроме указанных проблем функционирования САПР отсутствует возможность многократного применения уже созданных автоматизированных процедур, реализующих типовые проектные задачи, при разработке новых систем автоматизированного проектирования. Это позволило бы значительно сократить сроки разработки и повысить качество автоматизированных систем. В связи с этим наиболее актуальной задачей в области автоматизации проектирования является применение принципиально новых методов создания САПР, позволяющих решать указанные проблемы и повысить эффективность процесса их создания, а также разработка инструментальных средств для их реализации.
Целью работы является повышение эффективности процесса проектирования машиностроительных САПР засчет выявления особенностей и специфики организации информации в проектно-конструкторской деятельности и установления связей при ее отображении в вычислительную среду в виде формализованных представлений в рамках методологии автоматизации интеллектуального труда.
Для достижения поставленной цели в работе решена научная задача, состоящая в следующем:
исследование методов и средств поддержки процесса создания машиностроительных САПР;
выявление особенностей проектно-конструкторской деятельности в машиностроении;
разработка формального описания представления проекгно-конструкторских задач как совокупности инфологических моделей и выявление закономерностей их формирования, анализа и синтеза;
разработка методики инфологического моделирования проектно-конструкторских задач на базе их формального представления;
разработка средств поддержки инфологического моделирования проектно-конструкторских задач при создании САПР машиностроительного назначения.
Научная новизна заключается в следующем:
анализ специфики и особенностей организации информации в проектной деятельности позволил установить связи между свойствами вербальной информации и характеристиками формализованного представления проектно-конструкторских задач, не зависимого от программно-технической среды и средств реализации;
предложен и обоснован состав инфологического представления для проектно-конструкторских задач;
предложена и обоснована структура и взаимосвязь инфологических моделей разных уровней абстрагирования для проектно-конструкторских задач;
обоснована система ограничений, накладываемых на инфологаческое представление проектно-конструкторских задач;
разработана методика инфологического моделирования проектно-конструктсрсісих задач, обеспечивающая построение инвариантного представления этих задач для последующей их реализации в вычислительной среде.
обоснована процедура синтеза инфологических представлений проектно-конструкторских задач.
Практическая ценность.
Разработана и внедрена методика инфологического моделирования проектно-конструкторских задач, а также на основе проведенных теоретических исследований разработан и реализован проготипный вариант автоматизированной системы поддержки инфологического моделирования проектно-конструкторских задач.
Апробация работы.
Результаты работы использовались при проведении практических занятий по дисциплине "Технология создания автоматизированных систем", в ходе выполнения курсовых и дипломных работ по специальности 22.03 «САПР в машиностроении», представленных в виде комплекса автоматизированных расчетных процедур цилиндрических зубчатых передач, системы поддержки концетуального моделирования предметных задач, системы поддержки ведения учебных планов и программ, а также докладывались на следующих конференциях:
Второй Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук", Москва, 1994 г.;
Всероссийской конференции "Ресурсосберегающие технологии машиностроения", Москва, 1995 г.;
Третьем Международном конгрессе "Конструкторско-технологическая информатика" - КТИ-96, Москва, 1996 г.;
Второй Международной конференции «Информационные технологии в проектировании» - ИТП-96, Москва, 1996 г.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 5 глав,
