Введение к работе
Актуальность темы. Системы автоматизированного проектирования (САПР) - одна из наиболее динамично развивающихся областей применения компьютеров. Непрерывное повышение производительности персональных компьютеров (ПК) сопровождающееся одновременным расширением возможностей средств разработки программного обеспечения являются ключевыми тенденциями, вызывающими практический интерес широкого круга пользователей средствам компьютерной графики и, в частности, системам геометрического моделирования и САПР. К настоящему времени созданы и находятся в эксплуатации десятки профессиональных систем геометрического моделирования, однако, их архитектура, структуры данных и методы организация взаимодействия данных, традиционно применяемые в них имеют ряд узких мест.
Существующие подходы к созданию моделей изделий в САПР требуют большого объема памяти для их хранения и значительны вычислительных затрат на проведение анализа, и решение оптимизационных задач. Каждая новая прикладная задача как правило решается путем разработки специализированных модулей для работы которых требуются структуры данных, не предусмотренные для обработки ядром системы, вследствие чего возникают коллизии в использовании ранее или параллельно разработанных модулей. Проблема усугубляется тем, что на этапе разработки базовой САПР достоверно не известны все задачи, для которых она будет применяться в будущем.
Диссертационная работа посвящена разработке архитектуры и выбору базовых алгоритмов инструментальной САПР общего назначения для создания смешанных функционально-геометрических моделей, с возможностью инкапсуляции разнородной, в том числе динамической, информации негеометрического характера в модели проектируемых объектов.
Целью работы является создание архитектуры инструментального ядра САПР и выбор базовых алгоритмических решений, обеспечивающих гибкое взаимодействие независимо разработанных приложений, разработка методов и средств для построения программных систем для синтеза, хранения, отображения и анализа функционально-геометрических моделей объектов, ориентированных на использование в расширяемых системах автоматизированного проектирования промышленных изделий.
Основная идея заключается в разработке универсальных средств инкапсуляции геометрических и функциональных описаний объектов,
3 Г- w..
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ ,
| БИБЛИОТЕКА і
методов хранения и отображения функциональных и геометрических характеристик моделируемого объекта в единой среде.
Основные задачи работы:
1. Построение архитектуры базовой САПР, обеспечивающей разработчикам
проблемно-ориентированных приложений возможность моделировать
проектируемые объекты как в виде геометрических так и в виде
аналитических и эмпирических описаний и комбинаций этих описаний.
-
Выбор набора базовых алгоритмов, обеспечивающего расширяемость проектной среды, возможность добавления описаний новых объектов в уже существующие модели и обеспечение взаимодействия этих объектов.
-
Разработать эффективные методы представления, хранения, внедрения в проектную базу данных и управления разнородными данными, статическими ресурсами и активных компонентами проблемно-ориентированных систем автоматизированного проектирования.
-
Разработать программный и пользовательский интерфейс для доступа к интегрированным функционально-геометрическим моделям.
5. Выработать требования и апробировать инструментальные средства
проектирования и разработки активных компонент функционально-
геометрических моделей.
Научная новизна работы: на основе анализа формальных моделей объектов, применяемых в САПР сформулированы принципы построения расширяемых функционально-геометрических описаний моделей:
-
Инкапсуляция в проектные данные геометрических, литеральных и функциональных описаний объектов.
-
Минимизация и унификация набора базовых геометрических представлений и используемых алгоритмов.
-
Предоставление разработчикам приложений возможности программно переопределять базовые методы и классы, реализующие модель проектируемого объекта.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
1. Предложены и реализованы схемы совмещенного описания и хранения разнородных данных в системах функционально-геометрического моделирования, позволяющие создавать, совместно хранить и анализировать элементы моделей объектов как в виде аппроксимации их геометрии, так и в виде аналитических или эмпирических описаний.
П
-
Предложенная технология обеспечивает внедрение активных компонент в статическую геометрическую модель.
-
Созданы методы разработки интегрированных проблемно-ориентированных программно-информационных комплексов.
-
Реализованы базовые и прикладные алгоритмы в виде законченных программных компонент, позволяющих разрабатывать прикладные системы автоматизированного проектирования.
Достоверность результатов подтверждается многолетним опытом создания, внедрения и использования прикладных САПР, построенных в соответствии с изложенными в работе принципами и методами.
Личный вклад автора заключается в разработке архитектуры, выборе базовых алгоритмов инструментальной САПР, разработке технического задания на программную реализацию системы.
На защиту выносятся основные положения и результаты,
сформулированные в заключении.
Апробация работы.
Разработана расширяемая среда для создания проблемно-ориентированных систем автоматизации выполнения проектных работ и, на ее базе, широкий набор специализированных прикладных систем для различных отраслей.
Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции "Авангардные технологии, оборудование, инструмент и компьютеризация производства оптико-электронных приборов в машиностроении" (г. Новосибирск, НГТУ 1995), выставках "Компьютерная графика в архитектуре и дизайне" (г. Новосибирск, НАрхИ 1995), ежегодной международной выставке "Сибкомпъютер" (г. Новосибирск, ежегодно с 1995 г), международной выставке СеВГГ96 (Ганновер, ФРГ, 1996г), международной выставке SMALT97 (Милан, Италия, 1997г), научно-технических семинарах ИСИ СО РАН и кафедры газодинамических импульсных устройств НГТУ, международных конференциях isiCAD-2004 и Graphicon-2005.
На основе результатов исследовательских работ создана универсальная система автоматизированного проектирования bCAD и на базе нее ряд прикладных систем:, которые используется в сотнях предприятий и организаций Российской Федерации, стран СНГ и дальнего зарубежья в частности:
Новосибирский филиал ОКБ им. Сухого
Институт Прикладной Физики , г. Новосибирск
Концерн БФК, г. Новосибирск
Завод Торгового Оборудования, г. Новосибирск
ГУП СК "Краевая техническая инвентаризация", г. Ставрополь
ЗАО «Первая мебельная фабрика», г. Москва.
Новосибирский Государственный Технический Университет
Iowa State University, США
University of Maryland, США
Altendorf GmbH, ФРГ.
Структура и объем работы
