автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Информационная база автоматизированного проектирования приспособлений

1. ПРЕДПОСЫЛКИ, ДЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ БАЗЫ САПР ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

1.1. Предпосылки и цели исследований

1.2. Анализ существующих методов формирования и использование информации в процессах автоматизированного проектирования приспособлений

1.3. Анализ современных подходов к организации информации в автоматизированных системах

1.4. Характеристики и пути решения поставленных задач

Выводы л.

2. ОТБОР И ОЦЕНКА КОНСТРУКЦИЙ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И

ИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ КВАЛИМЕТРИИ

2.1. Система оценки качества приспособлений

2.2. Выбор системы базовых показателей и определение комплексной оценки качества приспособлений

2.3. Постановка задачи оценки качества конструкций приспособлений на ЭВМ

Выводы

3. УНИФИКАЦИЯ СОСТАВА И ФОРМ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ БАЗЫ САПР ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

3.1. Структура информационной базы и формы информационного представления её составляющих

3.2. Классификация и особенности обработки в САПР приспособлений сведений о компонентах информационной базы

3.3. Состав, форма и содержание документации по информационной базе.

Выводы.

4. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗОЙ ДАННЫХ

САПР ПРИСПОСОБЛЕНИЙ . НО

4-1. Организация базы данных САПР приспособлений

4.2. Состав и назначение модулей СУБД

4.3. Связь СУБД с программами автоматизированного проектирования приспособлений

Выводы

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ БАЗЫ САПР ПРИСПОСОБЛЕНИЙ, ВОПРОСЫ ЭКОНОМИКИ И ВНЕДРЕНИЯ

5.1. Экспериментальное исследование предлагаемых методов и средств информационного обеспечения САПР приспособлений

5.2. Вопросы экономики и внедрения

Развитие машиностроения, постоянное совершенствование и обновление машин, механизмов и приборов предъявляют высокие требования к средствам технологического оснащения, возрастают объемы и сложность проектно-конструкторских работ в сфере технологической подготовки производства. В настоящее время, когда наметилась тенденция сокращения притоков трудовых ресурсов в промышленность, решить задачу совершенствования технологического оснащения с одновременным ускорением процесса его разработки и изготовления можно с помощью методов кибернетики и средств вычислительной техники.

Автоматизированные проектирующие системы, которые в настоящее время успешно эксплуатируются в промышленности, позволяют значительно повысить производительность труда инженера, качество получаемых решений и проектно-конструкторской документации.

Со своей стороны,расширение сферы приложения этих систем требует постоянного совершенствования и развития методических, информационных, программных и других средств автоматизированного проектирования.

Настоящая диссертационная работа направлена на разработку и совершенствование методов построения информационного обеспечения систем автоматизированного проектирования станочных приспособлений.

Результаты. Основными результатами проведенного исследования являются:- метод и разработанный на его основе алгоритм оценки качества конструкций приспособлений и их составляющих, обеспечивающий выбор оптимального варианта конструктивного решения среди множества допустимых с целью включения его в САПР приспособлений;- принцип структуризации информационного обеспечения САПР приспособлений; и соответствующий ему метод унифицированного информационного представления всех компонентов проектирующей системы (обрабатываемых деталей,конструкций приспособлений, конструктивных элементов, общетехнических сведений);- метод организации данных САПР приспособлений в виде проблемно-ориентированной базы данных, разработанный на основе унификации информационного обеспечения систем, а также алгоритмы унифицированных процедур, реализующих как специальные процессы обработки информации при проектировании приспособлений, так и общие операции по управлению данными. Совокупность указанных процедур образует проблемно-ориентированную СУБД САПР приспособлений.

Новизна и актуальность. Принципиальным условием развития и совершенствования программно-методических средств построения САПР, позволяющих ускорить процесс создания этих систем, является решение вопросов информационного обеспечения автоматизированного проектирования.В связи с этим исследование различных аспектов разработки информационной основы систем автоматизированного проектирования приспособлений является актуальной научно-технической задачей. Разработанные методы создания унифицированного информационного обеспечения САПР приспособлений позволяют, в отличив от существующих методов разработки информационного обеспечения указанных систем, ориентированных на конкретный тип приспособлений и основанных на использовании только традиционных средств языков программирования, значительно повысить обоснованность и уровень формализации принимаемых в САПР проектных решений, сократить сроки и трудозатраты на разработку программного обеспечения, повысить адаптируемость САПР приспособлений к конкретным производственным условиям.- б Предложенные алгоритмы СУБД САПР приспособлений отличаются от используемых в настоящее время средств управления базами данных тем, что они специально ориентированы на реализацию информационных процессов, возникающих при структурном синтезе конструкций приспособлений, за счёт чего достигается простота использования предложенной СУБД широким кругом специалистов при решении различных проектных задач, независимость САПР приспособлений от универсальных банков данных интегрированных систем.

Разработанный унифицированный подход к построению информационного обеспечения САПР приспособлений, в отличие от существующей методологии, позволяет усовершенствовать технологию разработки программного обеспечения указанных систем благодаря тому, что чисто творческие этапы разработки системы сочетаются с последовательностью формализованных унифицированных операций.

Экспериментальная проверка и внедрение. Результаты настоящей работы прошли опытную проверку при создании ряда версий систем автоматизированного проектирования (САПР) токарных и шлифовальных приспособлений, приспособлений для обработки лопаток турбин.

САПР токарных и шлифовальных приспособлений передана в опытно-промышленную эксплуатацию ПО "БелавтоМАЗ" (г.Минск), Красноярскому радиотехническому заводу, Южному филиалу ВНИИТСМ "Сириус" (г.Николаев). Имеется заинтересованность других организаций во внедрении указанной системы.

Минскому СКБ автоматических линий передан комплекс методических и программных средств пакета прикладных программ автоматизации проектирования технологической оснастки для внедрения их при разработке САПР сборочных единиц агрегатных станков. Экономический эффект от внедрения этих систем в 1982 г.составил 250,290 тыс.руб>Данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с Союзной научно-технической программой 0.80*15 Государственного комитета СССР по науке и технике, содержащей задание "Разработать и сдать в Государственный фонд алгоритмов и программ пакет прикладных программ проектирования приспособлений для токарных и сверлильных станков", выполненное Институтом технической кибернетики АН БССР в 10-ой пятилетке.

Структура диссертации. Материалы по результатам исследований в настоящей диссертационной работе изложены в пяти главах в следующей последовательности.

В первой главе приведены предпосылки исследований, сформулированы цели и задачи, решаемые в данной работе. В ней дан анализ состояния вопросов информационного обеспечения САПР приспособлений к моменту начала исследований и намечены пути решения поставленных задач.

Во второй главе приведены теоретические положения метода отбора на обнове квалиметрии конструкций приспособлений и их элементов для включения их в САПР. Дается описание программной реализации системы оценки качества конструкций приспособлений, предназначенной для выбора оптимального варианта конструкции из множества имеющихся.

В третьей главе описан метод формирования информационной базы автоматизированного проектирования приспособлений - информационно-программного комплекса, являющегося одной из трёх структурных составляющих пакета прикладных программ (ДПП) для проектирования приспособлений. Он включает в себя классификацию информации, обрабатываемой в системе, унифицированные формы представления в ней всех компонентов проектирующей системы.

В четвертой главе дано описание организации данных, обрабатываемых в САПР приспособлений на основе теории баз и банковданных, приведено описание программного комплекса, реализующего функции управления базой данных САПР приспособлений.

В пятой главе приведены результаты экспериментальной проверки разработанных методов, дано их экономическое обоснование.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, результаты исследований докладывались на 8 научных конференциях.

Выводы.

1. Состав данных системы и логические связи между ними определяются на основе унификации информационного представления компонентов информационной базы.

2. Структура данных системы отражает, с одной стороны, классификацию данных, исходя из использования их в процессах автоматизированного проектирования, а с другой - определена в терминах фиксированного набора типов структур для обеспечения связи с информационной системой общего назначения.

3. Конфигурация базы данных описывается с помощью специального набора параметров, распределяющих, пространство памяти, которые^с одной стороны,представляют собой количественные характеристики унифицированного набора данных системы,а с другой - служат аргументами в специальных формулах для расчета месторасположения данных и требуемых объемов памяти для их размещения.

4. Управление данными системы ведется с помощью унифицированных процедур, обеспечивающих,с одной стороны,обработку данных в информационных процессах автоматизированного проектирования приспособлений, а с другой - набор функций по управлению базой данных (создание, обновление, получение справок и т.д.).

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ БАБЫ САПР ПРИСПОСОБЛЕНИЙ, ВОПРОСЫ ЭКОНОМИКИ И ВНЕДРЕНИЯ

Экспериментальное исследование методов формирования информационной базы САПР приспособлений осуществлялось путем разработки с их помощью ряда версий САПР токарных и шлифовальных приспособлений, системы проектирования приспособлений для обработки лопаток турбин, их последующих испытаний и внедрения. В ходе исследований решались следующие вопросы:

I. Что дают унифицированные формы представления компонент информационной базы для развития методов и совершенствования систем автоматизированного проектирования приспособлений?

2» Насколько легко и просто согласуется решение проектных задач с организацией данных в виде предлагаемой в настоящей работе базы данных?

3. Как согласуется процесс проектирования приспособлений с управлением данными с помощью унифицированных процедур, входящих в состав СУБД?

4, Каковы экономические аспекты использования предлагаемых методов при разработке САПР приспособлений?

5*1* Экспериментальное исследование предлагаемых методов и средств информационного обеспечения САПР приспособлений

Метод автоматизированного проектирования в своей основе неразрывно связан о различными направлениями унификации и стандартизации:

- унифицируются и стандартизируются конструктивные решения при разработке информационной базы САПР;

- унифицируются и нормализуются графические изображения конструктивных элементов на чертежах и т.д.

Предлагаемые в настоящей работе методы способствуют унификации программного и информационного обеспечения процессов автоматизированного проектирования приспособлений.

Поскольку состав данных о КЭ в системе унифицирован, то целью проектирования КЭ в САПР в этом случае будет определение всей требуемой о нем информации и предоставление ее в унифицированной форме. Такая проектная процедура оформляется в виде программы унифицированной структуры - модуля проектирования КЭ. Поскольку все модули проектирования КЭ строятся по одному принципу и функционируют одинаково, программный модуль становится воплощением унифицированной, нормализованной операции проектирования в САПР приспособлений.

Аналогичный вывод можно сделать также относительно построения изображений КЗ на чертежах приспособления. Этот процесс реализуется с помощью модулей вычерчивания КЭ, обладающих также унифицированной структурой.

Изложенный выше подход позволяет значительно упростить и удешевить процесс разработки САПР, поскольку библиотеки модулей проектирования и вычерчивания КЭ имеют значительный удельный вес в общем объеме программного обеспечения процессов автоматизированного проектирования. Данное положение подтверждается сведениями, приведенными в табл.,. 5.1.

Унификация состава и форм информационного представления всех составляющих информационной базы САПР приспособлений и разработка на этой основе организации данных в виде базы данных и системы управления его обеспечили /38,39/:

I. Повышение уровня формализации проектных решений посредством:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами данной диссертационной работы являются :

1. На основе анализа существующих методов информационного обеспечения САПР приспособлений и развития их в свете теории структурного программирования и структурной организации данных разработана методика формирования информационного обеспечения указанных систем, создаваемых на основе ППП, которая охватывает весь комплекс работ по его созданию.

2. Обоснована возможность использования теории квалимет-рии для решения задачи отбора оптимальных конструктивных решений при включении их в САПР приспособлений. Разработан метод и система оценки качества конструкций приспособлений и её отдельных частей с помощью ЭВМ.

3» Определен принцип структуризации информационного обеспечения САПР приспособлений, дан анализ состава информационной базы САПР приспособлений и предложена классификация данных, обрабатываемых в системе. Разработаны унифицированные формы информационного представления всех её компонентов.

4. На основе унифицированных форм информационного представления компонентов системы и в соответствии с теорией структурной организации данных разработан метод организации информации САПР приспособлений в виде базы данных. Разработаны алгоритмы модулей СУБД, реализующие как обмен данными в информационных процессах проектирования приспособлений, так и все функции по управлению данными и обеспечивающие их независимость.

5. Проведена экспериментальная проверка предлагаемых методов и программных средств в конкретных проектирующих системах, которая показала, что унификация состава и способов обработки данных в системе позволила повысить уровень формализации решения проектных задач в САПР приспособлений * разработать новые методические и программные средства их решения.

6. Предлагаемые методы оказали положительное влияние на технологию разработки САПР. Они позволили эвристические,чисто творческие этапы разработки системы сочетать с последовательностью унифицированных операций. Это делает доступным разработку САПР приспособлений широкому кругу специалистов.

Дальнейшее развитие описанных в данной работе методов и программных средств может идти в следующих направлениях:

1. Проведение широких работ в масштабах отраслей по унификации и стандартизации конструкций технологической оснастки с помощью системы оценки качества конструкций приспособлений.

2. Создание мощных информационных баз проектирования станочных приспособлений с целью разработки на их основе легко изменяемых, динамичных САПР, отвечающих требованиям эксплуатации на конкретных предприятиях.

3. Включение в процессы автоматизированного проектирования системы оценки качества конструкций как средства повышения оптимальности принимаемых в САПР проектных решений.

Развитие базы данных и системы управления ею в направлении создания автоматизированных архивов для хранения информационных моделей приспособлений, спроектированных в САПР.

5. Разработка на основе унифицированных процедур СУБД, отражающих основные информационные процессы проектирования приспособлений, языка высокого уровня для взаимодействия проектировщика с ЭВМ при конструировании технологической оснастки в интерактивном режиме.

Решение этих задач послужит дальнейшему развитию теории и практики автоматизированного проектирования.

1. Автоматизация проектирования вычислительных систем:языки, моделирование и базы данных /Под ред.М.Брейера. Перевод.- М.: Мир, 1979.- 463 с.

2. Адамчик В.В.,Ракович А.Г., .Юревич С.А. МетодологическиеОматериалы по автоматизации проектирования приспособлений / АН БССР, Ин-т техн.кибернетики.- Минск, 1975.136 с.

3. Адамчик В.В. и др. Автоматизированное проектирование прис-0пособлений для. сверления плоскостных-деталей (система !1Кондук1ор-2п)/АН БССР, Ин-т техн.кибернетики .-Минск, 1978.- 152 с.

4. Азгальдов Г.Г., Райхман Э.П. О квалиметрии/ Под.ред.А.Б.

5. Гличева.- М«:Изд-во стандартов, 1973.- 172 с.

6. Ансеров м.А. Приспособления для металлорежущих станков.

7. Л.: Машиностроение, 1975.- 654 с.

8. Андон Ф.И. Основные положения системы управления базамиданных ОКА.- Управляющие системы и машины, 1977, № 2, с.32-35.

9. Андон Ф.И., Опанович М.И., Игнатенко П.П. Комплекс программных средств актуализации баз данных в АСУ.- Управляющие системы и машины, 1978, w°3, с.26-30.

10. Антонюк В.Г. В помощь молодому конструктору станочныхприспособлений.- Минск.: Белорусь, 1975,- 351 с.

11. Бабенко Л.В., Ющенко Е.А. Макробол расширенная многоуровневая система взаимодействия с банком данных на проблемно-ореинтированных языках.- Управляющие системы и машины, 1980, № I, с.106-109.

12. Б.Байцер. Архитектура вычислительных комплексов, т.1.-М.: Мир, 1974.- с.498.1.. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения.- М Машиностроение, 1969.- 559 с.12,1314,1516,17,18•»„19,20