Характеристика информации, используемой в САПР

 

Под информацией — одним из основных понятий кибернетики — подразумеваются некоторые сведения или совокупность каких-либо данных, являющихся объектом хранения, передачи и преобразования. Применительно, к САПР под данными понимают информацию, представленную в формализованном виде, т. е. в виде последовательности символов, букв, цифр, графиков, таблиц, чертежей, текстов и т. п.

 Из общего бюджета времени, затрачиваемого современной ЭВМ при решении различных проектных задач, 10% составляют вычисления, а остальные 90% отводятся на переработку информации. К пере- работке информации относятся запоминание, поиск необходимой информации в информационных массивах, передача информации от одного массива к другому, моделирование процессов и др. Следует отметить, что процесс вычисления также может рассматриваться как частный случай переработки информации.

 Информационное обеспечение (ИО) САПР — -это совокупность сведений (данных), представленных в определенном виде и используемых при выполнении автоматизированного проектирования. Проектирование реализуется комплексом задач, связанных с переработкой многочисленных массивов информации различного вида, Поэтому информационное обеспечение является одной из важнейших составных частей САПР, а затраты на его разработку составляют более половины стоимости системы в целом.

 

Виды информации.

 

Информацию, используемую в САПР, условно можно разделить на исходную и производную. И с ходи ой называется информация, существующая до начала машинного проектирования. Она подразделяется на переменную и условно-постоянную."

 К переменной относится следующая информация: при проектировании детали — нагрузки на нее и внешние ограничения; в САПР ТП — геометрическая и технологическая информация о конкретной детали. Кодируемая информация о детали в САПР ТП слагается из четырех частей:

1) информация технологического, конструктивного и экономического характера, относящаяся ко всей детали в целом (сведения о способе изготовления детали, условиях производства, оборудовании, термической обработке и т. д.);

2) информация технологического и конструктивного характера, относящаяся к отдельным поверхностям или частям детали (способ изготовления, вид термообработки, вид покрытия и т. д.);

3) геометрическая информация, относящаяся ко всей детали в целом (габариты, точность изготовления,' шероховатость поверхности и т. д.);

4) геометрическая информация, определяющая форму, размеры, точностные и качественные характеристики отдельных поверхностей детали и их взаимное расположение.

 Эта информация вводится в оперативное запоминающее устройство каждый раз при проектировании нового технологического процесса на конкретную деталь.

Условно-постоянная информация, состоящая из справочной и методической информации, включает сведения об имеющихся на заводе нормализованных узлах и деталях, оборудовании, оснастке, нормализованном режущем и измерительном инструментах, методах получения заготовок и их обработки и др. Эта информация является достаточно стабильной и постоянно хранится во внешней памяти ЭВМ.

 Производная информация формируется на различных этапах процесса проектирования и применительно к САПР ТП содержит сведения о маршруте обработки заготовки, технологических операциях и переходах, режимах резания, графических изображениях операционных эскизов и инструментальных наладок и др.

База данных

 

Вся условно-постоянная информация, необходимая для функционирования САПР, представляется в виде базы данных (БД). База данных — это совокупность всех тех данных, которые обрабатываются в более чем одной программе (модуле). База данных для САПР ТП включает массивы информации об оборудовании, инструментах, приспособлениях, нормах времени, формулировках операций и переходов, технологических и организационных условиях обработки изделий, процедурах принятия решений, сбора и организации данных, а также перечень статистических методов и моделей в пределах проблематики системы и др. В БД можно выделить части, играющие различную роль в процессе проектирования.

 Справочник содержит справочные данные о ГОСТах, нормалях, унифицированных элементах, ранее выполненных типовых проектах и т. п. Эта часть подвергается изменению сравнительно редко, характеризуется однократной записью данных и многократным их считыванием. Она включает условно-постоянную информацию и называется постоянной.

 Проект содержит сведения о решениях, получаемых в процессе проектирования. Это — результаты решения проектных задач, полученные к текущему моменту (различного типа схемы, спецификации, таблицы, тексты и др.). Проект пополняется или изменяется по мере завершения очередных итераций на этапах проектирования. Эта часть называется полупеременной.

Массивы данных, входящие в справочник и проект, объединяют под общим названием архив.

 Третья часть БД содержит массивы переменных, значения которых важны только в процессе решения одной конкретной задачи проектирования и относятся к виду ранее определенной переменной информации. Эта часть БД называется переменной.

 В общем виде база данных представляет собой совокупность информационных массивов. При этом каждый массив содержит ин- формацию по одному классу объектов.

 Сведения по описанию объекта, подлежащие включению в БД, называют информационным содержанием. Совокупность данных информационного содержания объекта (или нескольких объектов), представленных определенным образом, называют подмассивом. Совокупность подмассивов для всей группы объектов составляет информационный массив. Подмассив может включать как числовую, так и текстовую информацию.

 По характеру представления данных, а следовательно, и организации поиска различают подмассивы списковой и табличной структуры. Примером списковой структуры служат паспортные данные

оборудования, а табличной — таблицы зависимости подач станка от.

требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности или зависимости величины угла при вершине сверла от вида обрабатываемого материала и др.

Базы данных современных САПР должны обеспечивать:

1) экономное использование памяти. При формировании БД необходимо обеспечивать плотное размещение данных на носителях, минимизировать избыточность за счет устранения многократного

дублирования в разных массивах, размещать редко используемые данные на более дешевые носители (с меньшей скоростью поиска информации);

2) согласование времени выборки данных прикладными программами с частотами использования последних. Для программ низких иерархических уровней это время должно быть минимальным. Эти программы преимущественно ориентированы на переменную часть БД, которая перед выполнением рабочей программы размещается в оперативной памяти. Полупеременная и постоянная части БД (архив) обычно используются программами высоких уровней. Здесь время поиска данных перестает быть определяющим фактором, и поэтому архив размещается на внешних носителях (магнитных дисках и лентах);

3) универсальность, т. е. наличие всех необходимых данных и обеспечение доступа к ним в процессе выполнения проектных операций и процедур прикладными программами;

4) достоверность и непротиворечивость данных;

5) открытость для внесения новых сведений.

 

Автоматизированный банк данных

 

Для использования БД необходимо специальное программное обеспечение, которое производит выборку данных прикладными программами, запись новых данных, удаление старых ненужных записей, перезапись файлов с одних машинных носителей на другие.

 Совокупность программ, обслуживающих БД, называется системой управления базой данных (СУБД). К основным функциям СУБД относят следующие: определение и инициализацию БД; организацию хранения данных; предоставление пользователям доступа к БД; защиту целостности БД; управление доступом к БД; поддержание функций системного персонала; поддержание технологического процесса функционирования системы БД — СУБД.

 Основные различия версий СУБД заключаются в реализуемой структуре БД (иерархической, сетевой, реляционной), типах ЭВМ (в которых они могут быть реализованы), операционных системах (под управлением которых они могут работать).

 Самыми распространенными в настоящее время являются следующие СУБД: IMS, IDMS, ОКА, СИНАБ (иерархическая структура); TOTAL, БАНК, СИОД, СЕДАН (сетевая структура); ADABAS, СПЕКТР, ДИСОД, ИНЕС (иерархическая и сетевая структуры); ORACLE, dBASE 111, КАРС (реляционная структура).

 БД и СУБД вместе образуют банк данных, который чаще называют автоматизированным банком данных (АБД).

 АБД создают как обслуживающую подсистему и используют для автоматизированного обеспечения необходимыми данными подсистем САПР.

 Управление АБД осуществляется специалистом или группой специалистов, обеспечивающих целостность, правильность данных, эффективность использования и функциональные возможности СУБД САПР.

Специалисты выполняют следующие функции:

 организацию и формирование баз данных — выяснение требований проектировщиков, разработку схем (определение структуры данных, присвоение данным имен, обеспечение защиты данных), загрузку, регулирование возможности доступа проектировщиков и выбор способа физической  организации баз данных;

организацию использования баз данных — распределение запросов во времени, протоколирование работ с базой данных, организацию регламентных работ по поддержанию АБД в рабочем состоянии, восстановление баз данных при нарушениях целостности данных и защиту от несанкционированного доступа к базам данных;

 реорганизацию баз данных — определение необходимости и выполнение реорганизации баз данных на основе новых требований развития и усовершенствования или на основе исследования разработок и анализа работы АБД.

Основными характеристиками АБД являются гибкость, надежность, наглядность и экономичность.

Гибкость АБД выражается в возможности наращивания и адаптации средств СУБД и изменении организации и структуры баз данных без больших стоимостновременных затрат. СУБД должна генерироваться под возможные в эксплуатации конфигурации технического обеспечения и обстановку функционирования. В процессе проектирования должен быть обеспечен доступ к информации АБД пользователей различных уровней.

Надежность АБД обеспечивается возможностью восстановления информации и программных средств АБД в случае их разрушения; выполнением стандартных или описанных пользователем акций на несанкционированный доступ или ошибочный запрос.

Наглядность АБД реализуется представлением пользователю АБД данных в привычной и удобной для восприятия форме, наличием средств, обеспечивающих учет и протоколирование его функционирования.

Экономичность АБД связана с удовлетворением следующих условий: дублирование данных исключается, кроме случаев, когда оно оправдано техническими, и экономическими соображениями; автоматизация сбора статистических данных о содержании и использовании информации банка с целью организации более эффективного распределения памяти; наличие средств тиражирования баз данных.

 

      ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР