Введение к работе
Актуальность проблемы. В современных экономических условиях предприятиям машиностроительной отрасли необходимо повышать конкурентоспособность выпускаемой продукции путем ее совершенствования. Изменение и усложнение выпускаемой продукции требует постоянного увеличения объема проектно-конструкторских работ. В то же время, своевременный выход продукции на рынок обеспечивается только при условии минимизации затрат времени на проектирование и подготовку производства. Сокращение времени запуска продукции в производство достигается при помощи применения автоматизированных систем, поддерживающих различные этапы жизненного цикла продукции. Развитие производства и совершенствование выпускаемых машин требует постоянного создания новых и совершенствования существующих автоматизированных систем.
Для обеспечения поддержки разработки автоматизированных систем в настоящее время используется широкий спектр инструментальных средств, методов и технологий. Он включает в себя как простые программы, так и сложные программные комплексы.
Применение традиционных методов и средств разработки автоматизированных систем к разработке САПР машиностроительного назначения затруднено из-за специфических особенностей проектно-конструкторской деятельности. Анализ выявил целый ряд факторов, обусловливающих трудности и проблемы при создании САПР для машиностроения: - большое разнообразие объектов проектирования, затрудняющее создание САПР; - многоплановый характер связей между свойствами изделий и процессами их проектирования, функционирования и изготовления; - наличие недокументированных знаний и соглашений о свойствах проектируемого изделия, не отраженных в проектном решении; - наличие различных аспектов представления знаний об изделии, являющихся частями единого представления и неявно связанных между собой; - итерационный и неформализованный процесс разработки. Указанные особенности процесса проектирования приводят к тому, что разработка автоматизированных систем машиностроительного назначения становится продолжительной, требует больших материальных и трудовых затрат. При этом по мере систематизации знаний о предметной области требуются значительные переделки в структуре разрабатываемой системы, что приводит к снижению эффективности автоматизации проектирования.
К новым подходам в области автоматизации проектирования относится методология автоматизации интеллектуального труда (МАНТ), поддерживающая создание автоматизированных систем промышленным способом.
Процесс проектирования САПР на основе МАИТ (рис. 1.) обладает рядом преимуществ: -последовательное отображение формальных моделей
прикладной задачи; -наличие моделей как программно-независимых, таки ориентированных на конкретную программно-техническую среду; -наличие закономерностей формирования и отображения формализованных моделей.
Процесс создания САПР
Предпроектное обследование
Проектирование САПР
Подготовка
реализации
САПР
Реализация
(изготовление)
САПР
Концептуальное
моделирование
(по виду)
Инфологическое моделирование
табличное
А V
визуальное
Диаграммы
(ручной вариант)
Выбор и обоснование
программно-технической среды и средств реализации
Спецификации
(автоматизированный
вариант)
Даталогическое моделирование
Рис. 1. Процесс создания САПР.
В рамках МАИТ разработана методика концептуального моделирования предметных задач, позволяющая фиксировать систему знаний предметной области в виде формализованных моделей и обеспечивающая смысловое единство всех последующих формально-языковых представлений этих задач. Фиксация системы знаний проектно-конструкторских задач в соответствии с указанной методологией осуществляется вручную в форме диаграмм и в автоматизированном режиме в форме спецификаций. При этом при переносе информации с диаграмм в спецификации не исключались ошибки, что снижало эффективность всего концептуального моделирования в целом. Поэтому особую актуальность приобретает задача визуального моделирования системы знаний предметных задач при создании САПР машиностроительного назначения.
Исходя из указанных проблем, выбранного подхода к автоматизации и необходимости формализации построения визуального представления системы знаний проектно-конструкторских задач при проектировании
САПР в рамках представленной методологии, была сформулирована цель и поставлена научная задача.
Целью работы является повышение эффективности процесса проектирования САПР машиностроительного назначения за счет применения метода визуального представления и моделирования системы знаний проектно-конструкторских задач, разработанного на базе методологии автоматизации интеллектуального труда.
Для достижения поставленной цели в работе решена научная задача, состоящая в следующем:
исследование методов и средств визуального моделирования и разработки автоматизированных систем;
выявление особенностей визуального описания проектируемых систем;
уточнение формального описания концептуального представления проектно-конструкторских задач;
разработка формального описания визуального представления концептуальных моделей;
разработка методики построения визуального представления концептуальных моделей;
разработка средств поддержки визуальной разработки функциональной составляющей при проектировании САПР машиностроительного назначения.
Научная новизна заключается в следующем:
уточнено формальное описание концептуального представления проектно-конструкторских задач;
установлены связи между характеристиками концептуальных моделей проектно-конструкторских задач и свойствами их визуального представления;
разработан метод визуального представления и моделирования системы знаний проектно-конструкторских задач
Методы исследования. При разработке теоретических положений диссертационной работы использован математический аппарат теории множеств, математической логики, теории графов.
Практическая ценность. Разработана и практически опробована методика визуального концептуального моделирования проектно-конструкторских задач, а также разработан и реализован прототипный вариант программного средства поддержки визуального моделирования функциональной составляющей системы знаний проектно-конструкторских задач. С использованием предложенной методики и средств ее поддержки в АО «Мое СКБ АЛ и АС» была проведена разработка автоматизированной подсистемы проектирования узла стойка.
Апробация работы. Результаты работы использовались при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технология создания
автоматизированных систем» для специальности 22.03, неоднократно обсуждались на заседаниях кафедры «Информационных технологий и вычислительных систем». По материалам работы был сделан доклад на открытой научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и учебно-научного центра Математического моделирования МГТУ «СТАНКИН» и ИММ РАН в апреле 1999 г.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 2 работы.
