автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка и исследование методов управления данными в САПР изделий приборостроения

На правах рукописи

Донецкая Юлия Валерьевна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ В САПР ИЗДЕЛИЙ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (приборостроение)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

14

Санкт-Петербург 2011

2 8 Д»)Р 2011

4844626

Работа выполнена на кафедре проектирования компьютерных систем Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики (СПб ГУ ЙГГМО).

Научный руководитель:

доктор технических тук, профессор Гатчин Юрий Арменакович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Жуков Юрий Иванович кандидат технических наук, доцент Малинин Алексей Анатольевич

Ведущая организация

ОАО «Техприбор»

Защита диссертации состоится 26 апреля 2011 г. в 15-30 часов па заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д212.227.05 Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики по адресу 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49.

С текстом диссертации можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ ИТМО.

Автореферат разослан 25 марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В. И. Поляков

Общая характеристика работы

Современные условия производства изделий приборостроения делают необходимым ужесточение контроля качества выпускаемых изделий при сокращении сроков их проектирования и снижении себестоимости. Известно, что сокращение сроков проектирования изделий возможно только при сокращении сроков разработки документов на эти изделия, а снижение себестоимости и улучшение качества изделий - за счет корректности документов и уменьшения количества их доработок. Иными словами, сроки проектирования, себестоимость и качество выпускаемых изделий зависят ст качества документов. Следовательно, задачи повышения качества документации становятся, в том числе, первоочередными для руководства предприятий и проектных организаций.

Для решения задачи качества повсеместно используются системы автоматизации проектирования (САПР), применяемые для разработки схем и конструкций изделий приборостроения, что позволяет упростить процесс проектирования и снизить трудозатраты на разработку и изменение изделий. В основу этих систем заложены алгоритмы и механизмы автоматизации проектирования, большинство из которых являются уникальными и изобретены ведущими специалистами отечественных и зарубежных компаний.

Несмотря на свою уникальность, используемые механизмы, сами по себе, не обеспечивают необходимую и достаточную слаженность работы нескольких групп разработчиков (например, разработчиков электрических схем, конструкторов и программистов). Поэтому необходимо решать вопросы достоверности данных, их актуальности и т.п., что становится очень сложной и важной задачей автоматизации, решение которой обеспечивается за счет информационной поддержки всех этапов жизненного цикла изделий. Такая поддержка получила название CALS-тсхнологий (Continuous Acquisition and Lifecycle Support - технологии компьютерного сопровождения и поддержки жизненного цикла изделий). Использование указанных технологий обеспечивает предоставление необходимой информации в нужное время, в нужном виде и в конкретном месте любому из участников жизненного цикла изделия.

Для этого решаются задачи структурирования и моделирования данных об изделии и процессах, обеспечения эффективного управления и обмена этими данным между всеми участниками жизненною цикла изделия, а также создания и сопровождения документации, необходимой для поддержки всех этапов жизненного цикла изделия. Основной технологией, решающей перечисленные задачи, является PLM-система (Product Lifecycle Management system - система управления жизненными циклами изделий).

Распространение этих систем началось с 80-х гг. прошлого столетия, когда впервые были разработаны PDM-системы (Product Data Management system - системы управления данными об изделии). Начиная с первого поколения, они обеспечивали формирование структуры изделия (или электронной структуры изделия - ЭСИ) на основе моделей сборок, получаемых

средствами конструкторских САПР. Изменяясь в соответствии с текущими требованиями и условиями развития бизнеса, современные РЬМ/РИМ-системы позволяют не только осуществлять взаимодействие с конструкторскими САПР (в части формирования ЭСИ), но и управление версиями изделий и внесением изменений, а благодаря использованию ЭСИ - управление составом изделия, его конфшурациями и др.

Тенденция развития РЬМ/РБМ-систем делает необходимыми стандартизацию описания ЭСИ на основе САЬЗ-технологий, повышение требований к качеству документации и применение информации, содержащейся в ЭСИ, что свидетельствует об актуальности темы диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов управления данными в САПР изделий приборостроения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих решений в САПР изделий приборостроения.

2. Провести исследование методов управления данными с целью выявления особенностей их реализации.

3. Разработать метод управления данными в САПР изделий приборостроения.

4. Разработать методику анализа и оптимизации процедуры обработки данных при проектировании.

5. Разработать алгоритмы автоматизации формирования данных об изделиях.

Предметом исследования является процесс управления данными в САПР изделий приборостроения.

Методы исследования.

Для достижения поставленных задач использованы: теория матриц, теория множеств, теория и методы автоматизации проектирования, методы организации баз данных, методы объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования.

Научная новизна:

1. Разработана методика анализа и оптимизации процедуры обработке данных при проектировании, обеспечивающая достоверность представления данных.

2. Разработан метод представления электронной модели изделия на основе оптимизации структур данных.

3. Разработан метод формирования табличных документов на основе данных электронной модели изделия, исключающий ошибочность вводимой информации и обеспечивающий однократность ввода данных.

4. Разработан комплекс алгоритмов автоматизации формирования данных об изделиях, позволяющий исключить избыточность вводимой информации, сократить время проектирования и уменьшить количество ошибок.

5. Разработан метод представления технических документов в РОМ-системе, на основе автоматизации заполнения и анализа значений атрибутов.

Практическая цепкость диссертационной работы.

Применение разработанных методов и алгоритмов управления данными в САПР изделиях приборостроения позволит существенно сократить время на разработку новых и модификацию существующих изделий приборостроения за счет автоматизации:

— формирования электронных структур изделий и их составных частей в РПМ-системе при проектировании электрических схем изделий;

— разработки новых и корректировки уже разработанных табличных документов;

— оформления в РОМ-системе технических документов, содержащих текстовую и графическую информацию.

Результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» и образовательный процесс Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, что доказывает эффективность предложенных разработок. Она заключается в следующих положениях:

— исключается избыточность вводимой информации - данные проектирования вводятся и корректируются один раз;

— сокращается время и уменьшается количество ошибок при формировании и редактировании электронных струкгур изделий за счет использования механизма интеграции со схемотехническими САПР;

— сокращается время и уменьшается количество ошибок при формировании и редактировании табличных документов, за счет использования данных из ЭСИ, необходимых для их разработки;

— уменьшается количество ошибок, допускаемых при оформлении технических документов, содержащих текстовую и графическую информацию, за счет использования механизма автоматизации для заполнения атрибутов в технических документах

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе в издании, из перечня изданий, рекомендованных ВАК для защиты докторских и кандидатских работ.

Апробация работы.

Научные и практические результаты диссертационной работы обсуждались на пяти конференциях, в том числе Международной научно-практической конференции «Интеллектуальные системы», «Интеллектуальные САПР» (А15'09), V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (СПбГУ ИТМО' 08), VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (СПбГУ ИТМО' 09), XXXVII научная и учебно-методическая конференция (СПбГУ ИТМО' 08), XXXVIII научная и учебно-методическая конференция (СПбГУ ИТМО' 09) и XXXIX научная и учебно-методическая конференция (СПбГУ ИТМО' 10).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод управления данными в САПР изделий приборостроения, исключающий избыточность вводимой информации.

2. Методики анализа и оптимизации процедуры обработки данных проектирования для уменьшения ошибок ввода и использования данных.

3. Алгоритмы автоматизации формирования данных об изделиях для оптимизации процесса управления данными в САПР изделий приборостроения, позволяющие исключить избыточность вводимой информации, сократить время проекгирования и уменьшить количество ошибок.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Материал изложен на 156 страницах машинописного текста с поясняющими рисунками и таблицами.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулироваиы цели и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту, отмечена научная новизна и практическая ценность работы, приводится краткое содержание работы.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса управления данными в САПР и обзору существующих систем. На основе анализа и обзора выявлены недостатки современных методов управления данными и автоматизации проектирования, что позволило сформулировать постановку задачи диссертационного исследования.

Очевидно, что при использовании РБМ-систем для организации управления данными об изделии, основным объектом, отображающим информацию об изделии, является его структура, или ЭСИ. ЭСИ представляет собой «древовидную» структуру, содержащую детали, сборочные единицы, комплекты и комплексы, образующие состав изделия, а также ассоциированные с каждой такой составной частью документы. Документы содержат всю необходимую информацию, поддерживающую производство, эксплуатацию и ремонт изделия, в виде текстовых, трафических и программных файлов.

Разработка документов и формирование ЭСИ производится на протяжении всего этапа проектирования изделия, начиная с разработки электрической принципиальной схемы электронного узла изделия. Соответственно, данные (наименование, количество в узле и позиционные обозначения) по кавдому элементу (покупному комплектующему изделию -ПКИ) схемы являются частью ЭСИ разрабатываемого электронного узла, что является достаточным условием для формирования технического документа, представляемого в табличном виде (табличного документа), определенного вида. Далее, ЭСИ, сформированная на основе данных схемотехнического проектирования, дополняется чертежами и моделями, получаемыми при разработке конструкции, а в последствии и эксплуатационными документами.

Эти данные являются необходимым и достаточным условием для формирования и редактирования табличных документов на основе ЭСИ.

На основе приведенного описания в диссертационной работе выполнен обзор существующих САПР с учетом следующих требований:

1) взаимодействие составных частей САПР с базами данных;

2) формирование состава изделия средствами САПР,

3) возможность формирования табличной документации средогеамиСАПР. Для перечисленных требований, введем критерии оценок (табл. 1).

Таблица 1 - Критерии оценок эффективности управления данными в

САПР

Критерий Оценка

Взаимодействие с базами данных 1 - Реализация взаимодействия с локальными БД 2 - Хорошо реализованное взаимодействие со сгравочшй информацией. Возможно взаимодействие с «централизованной БД»

Формирование состава изделия 1 - Формирование состава изделия не выполняется 2 - Формируется полный состав изделия

Построение документации 1 - Формируются только чертежи или иные графические документы 2 - Формируются спецификации или перечни элементов

Проведено сравнение существующих САПР (табл. 2) в соответствии с указанными в табл. 1 критериям.

Из табл. 2 видно, что современные конструкторские САПР позволяют решать задачу управления данными в полной мере. Однако процесс проектирования изделий приборостроения изделия начинается непосредственно с разработки электрической схемы его электронного узла. Спроектированная схема и перечень элементов являются основанием для выдачи технического задания (ТЗ) конструкторам, которые проектируют конструкцию изделия и его составных частей средствами указанных САПР.

Как видьо из таблицы 2, оценка по критерию «Формирование состава изделия» очень низка для схемотехнических САПР, а оценка по критерию «Построение документации» показывает, что автоматизировано формирование только спецификаций или перечней элементов. Это не позволяет утверждать о завершении модернизации процесса управления данными и автоматизации проектирования, а также обусловливает выявление следующих недостатков:

1. Отсутствие возможности автоматического формирования и редактирования ЭСИ по результатам разработки и модернизации электрических схем электронных узлов изделий.

2. Отсутствие автоматического обеспечения соответствия данных из ЭСИ данным табличных документов.

3. Отсутствие возможности загрузки документов с автоматическим заполнением атрибутов и их добавление в ЭСИ (за исключением документов, разрабатываемых средствами таких САПР, как Pro/ENGENEER, САПА и ЫХ).

Таблица 2 - Оценка САПР по критериям

Критерий оценки СИ W п Оч s

T-FLEX CAI о i— sl

CATIA 0 1 Ос X Я Autodesk i Allegro P-CAD о u W G < и s 1 к á о P С H и

Взаимодействие с базами 2 2 2 2 2 2 1 I 2

данных

Формирование состава 2 2 2 2 2 1 1 1 1

изделия

Построение документации 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 2 2 1.2 о

Выявленные недостатки существующих методов при использовании РОМ-систем приводят х многократному вводу одной и той же информации (например, формирование перечня элементов и ЭСИ), что увеличивает в несколько раз не только количество ошибок, но и время на разработку изделия. Все это, в конечном итоге, увеличивает себестоимость продукции

Перечисленные недостатки обусловливают постановку задачи диссертационной работы по разработке и исследованию методов управления данными в САПР изделий приборостроения.

Вторая глава посвящена разработке математической модели управления данными в САПР, описанию требований к САПР и организации управления данными проектирования.

В работе определены требования к САПР, выделенные в несколько групп:

1) требования к данным (описывает ограничения на информацию об изделии и накладывает правила хранения этой информации) - актуальность, целостность, уникальность, контроль версий и конфиденциальность;

2)требования по эксплуатации (требования, предъявляемые к САПР) -организация взаимодействия, надежность, простота использования и минимизация времени отклика;

3) требования администрирования (требования, связанные с настройкой и доработкой САПР) - простота настройки, простота перемещения, простота доработки и простота тестирования.

Отмечено, что для представления данных об изделии в РЭМ-системе используются объекты трех видов: документ (технические и табличные документы, содержащие информацию об изделии или его составных частях); модель (30 модели и чертежи, выполненные средствами конструкторских САПР); и элемент ЭСИ (представление в РВМ-системе изделия и его составных частей в виде «древовидной» сгруетуры).

Информация об изделии приборостроения, представляемая совокупностью этих трех объектов, может быть отнесена к одной из возможных категорий хранения данных:

1) категория данных «Изделие» (обеспечивает хранение и доступ к объектам, представляющим определенное изделие самостоятельной поставки и его составным частям);

2) категория данных «Общие данные» (обеспечивает хранение и доступ к объектам, представляют им составные части изделия без привязки к определенному изделию самостоятельной поставки);

3) категория данных «Справочники» (обеспечивает хранение и доступ к записям о покупных комплектующих изделиях - ПКИ, стандартных изделиях и материалах, используемых на предприятии).

Для идентификации объектов в РБМ-системе, в независимости от того, к какой категории данных они принадлежат, определен следующий перечень атрибутов: Обозначение, Наименование, Вид документа, Версия, Вид изделия, Ограничение по дате выдачи технического задания — ТЗ или ограничение по ТЗ, Дата выдачи ТЗ, Ограничение по применению, Применяемость и Сведения о листах и форматах. Приведенный перечень является необходимым и достаточным дня решения поставленной в работе задачи, но он может быть изменен и дополнен в соответствии с теми задачами, которые необходимо решать.

Помимо атрибутов, определен необходимый и достаточный перечень состояний жизненного цикла объекта, которые он может принимать в определенный момент времени: «В разработке», «На проверке», «На доработке», «Сдано в архив» и «Аннулировано». Заметим, что в определенный момент времени объект может принимать только одно состояние или находиться в одном состоянии в течении интервала времени, до тех пор, пока не произойдет событие, инициирующее смену состояний. Таким событием может являться возврат документа на доработку (состояние «На доработке», при внесении текущих изменений в документ), создание новой версии документа (при изменении документа но замечаниям производства или в процессе эксплуатации).

Описанный перечень атрибутов и состояний позволяет осуществлять управление данными в САПР изделий приборостроения, что представлено математической моделью Управление данными в САПР представлено кортежем вида:

8=<0,И,К,Мок >, где:

О - множество объектов РЭМ-системы, позволяющих описать изделие приборостроения; Л - реквизитная часть объекта РЦМ-систсмы (набор реквизитов для объекта РОМ-системы); К - множество категорий данных; Мок — матрица, определяющая количество атрибутов для управления данными из САПР (объектов РОМ-системы) в определенной категории данных.

Компонент О из кортежа 5 представляется самостоятельным кортежем

вида:

0=<0{,02,03 >, где:

О, - технические и табличные документы, содержащие информацию об изделии приборостроения и его составных частях; Ог - объект «элемеш- ЭСИ (изделие)» РОМ-системы, представляющий изделие и его составные части в РОМ-системе; О, - объект <олемент ЭСИ (справочник)» РОМ-системы, представляющий в РОМ-системе ЭРИ или покупные комплектующие изделия (ПКИ).

Компонент ¡{ из кортежа 5 представим самостоятельным кортежем ввда:

Я. =< Л,31,Ма;„М0А >, где:

А - набор атрибутов, идентифицирующих объекты в РОМ-системе; & -набор состояний, которые может принимать объект в РОМ-системе в любой момент времени; Моя - матрица, определяющая влияние состояний на объекты в РОМ-системе; Мш - матрица, отражающая влияние атрибутов на объекты в РОМ-системе.

Компонент к из кортежа Л" представим самостоятельным кортежем вида:

к = {к»кг,кг}, где:

К, - категория данных «Изделия»; К2 - категория данных «Справочники»; К, - категория данных «Общие данные».

В принципе, элементы. К, и К} являются идентичными, поэтому картеж А:можно представить в виде: К - {к{,кг}, где:

К, - категория данных «Изделия» или «общие данные»; А'3 - категория данных «Справочники».

Определим в виде таблицы Мок количество атрибутов для управления

данными из САПР (объектов РОМ-системы) в определенной категории данных:

Таблица 3 - Количество атрибутов для управления данными из САПР в

определенной категории данных

О, Ог

10 8 9

К7 12 11 2

На пересечении строки и столбца матрицы Мок представлено количество атрибугов и состояний, управляющих данными в САПР.

Для представления метода и методики, в работе определены средства моделирования. Было рассмотрено несколько средств моделирования: методологии IDEF0 и IDEF3, язык моделирования UML (Unified Modeling Language). Для каждого из них описаны достоинства и недостатки, в результате чего была выбрана методология IDEF0, как наилучшая для представления метода и методики.

В третьей главе диссертационной работы представлены: метод управления данными в САПР, методика анализа и оптимизации обработки

данных проектирования и алгоритмы автоматизации формирования данных об изделии.

Исследованы вопросы интеграции программных и информационных систем для обеспечения их совместной работы и надежного взаимодействия. Выделено несколько уровней интеграции: интеграция бизнес-процессов, интеграция приложений и интеграция платформ. С их использованием реализованы заявленные методы и алгоритмы, обеспечивающие управление данными в САПР изделий приборостроения. При этом учитываются требования, приведенные во второй главе диссертации.

Метод управления данными в САПР представлен несколькими процессами:

- формирования и редактирования ЭСИ при проектировании или редактировании электрической принципиальной схемы электронного узла изделия;

- формирования и редактирования табличных документов на основе данных из ЭСИ;

- загрузки и изменения технических документов с включением информации об этих документах в состав ЭСИ

На рис.1 представлена иерархическая структура, соответствующая всем уровням декомпозиции, отраженным в методе, а на рис. 2 - декомпозиция верхнего уровня разработанного метода в нотации ШЕИ).

На рис.2 в виде функциональных блоков представлены процессы, реализуемые в методе управления данными, а стрелками - информационные потоки, с помощью которых реализуются функции процессов. С помощью потоков осуществляется взаимодействие процессов между собой и обмен данными с внешней, по отношению к процессу, средой.

Процесс формирования ЭСИ при проектировании электрической схемы электронного узла изделия позволяет формировать структуру проектируемого узла в РОМ-системе, содержащую объекты «элемент ЭСИ», соответствующие выбранным, при проектировании схемы, элементам - ПКИ. Получаемая на данном этапе ЭСИ будет содержать следующую информацию: наименование ПКИ; их количество, используемое в схеме; и их позиционные обозначения.

При изменении принципиальной схемы электронного узла осуществляется изменение и его электронной структуры в РОМ-системе. В данном случае предусмотрен анализ записей, используемых в схеме и ЭСИ, ПКИ с цветовой подсветкой тех из них, которые по каким-то причинам изменены в соответствии с информацией из нормативных документов. Предоставленная возможность позволяет разработчикам получать оперативную информацию об изменении примеров записей для ПКИ у фирм-разработчиков, а на ее основе - принимать решения об изменении записи в своей документации и схеме.

Данные, содержащиеся в структуре изделия (полученные выше описанным способом и на этапе конструкторского проектирования), являются входной информацией для следующего процесса, представленного в методе, -формирования и редактирования табличных документов. Разработанный метод

обеспечивает работу с несколькими видами табличных документов: групповые и базовые спецификации, перечни элементов и ведомости. Для автоматического формирования этих видов документов необходимым и достаточным условием являются данные, содержащиеся в структуре изделия или той его составной части, для которой разрабатывается докумекг.

88? Управлять дамами в САПР издегий приборостроения В® Сформировать ЭСИ

ВШ Забрать проектируемое издетг (состзануто честь) I Указать изпегие | Записать в бу<$ер данные | Взять на изменеше объект | Ухзза ть саста &1ую часть фН Выбрать эгемекг дпн сдам и

Указать нуж*.уй элсчзнт ¡■■■Ш Указать требуемое количество ( Сфоршроватьто5*мди>>!Нсе о6оэ-гач<;|-(иг

&Е9 По«есмть элементна схему | | Передать данные 56 элемент« ] Записать данные в бууер

Дополнить ЭСИ эле ментами ВШ Считать данные об издеям

§§ Считать обозначение издегия из ЗуФера § Найти "эгемент ЭСИ"

§9 Считать обозначение- сосгр.еноЯ ч?зсти из буфера Ц Считать данные об элементе

(литатькнФормаиикгоб элементе рв Найти элемент

I

I

3 ДзпогтальЭСй ДОЛОГНИГь структуру ЧЭ Сохранить каиенения в ЭСИ Оуормкровать табянный дркумем г В-И Задать начальные дэннме

Указать изаеже иги его составную часть Указать вид тактичного со кумента Огр&деплть версию "згемента ЭСИ" Записать мэчзлыные данные 6 буфер В-55 Оформить агнные для табачного еокумента |~ В Выбрать объесть» 1-Я Отсортировать объекты [-Н Записать объекты в буфер

'ЧЯ Офориить основную надпись

Заманить табличная документ ?™1Й Выбрать изменение объекта

Уаазатьмзмснелмае записи 1"в Принять решение о замене Вй Создать документ 1-Я Найти шаЗлзн [••Я Загрузить данные в шаблон ''•■•Я Сохранить изменения

Щ Загрузить те*жческмй документ ВШ Задать исвзты е дадаые | Опрэде^тьйэдеуме иЛ)ш его составную часть

Олредаплть еидтомичесдага документа ЙД Сиредешть Файл технического документа

Сформировать информацию о техническом документе Переименовать 4вйп(--ы) документа Скомпоновать все файлы 8 один Й-В8 Огрсдегитьатрибута технического документа Ц Определить залол-юемке атрибута Ш Считать значения требуемых атрибутов Создать те »веский документ рН Загрузить файл теж^чеоюла даку'»лента |-ВВ Загрузить атрибуты технического шку!<антз Создать саязь "Документ" • "эгемаит ЭСИ* Щ Отредвп>роззтъЭСИ

В-® Опредегить редактируемое иадеше и/игм его составною часть 1 гШ Выфатьредоюируемое иадел» 13 Дзбавкгь данные е буфер '•■•И Выбратьредакгируемуютсгат)!очасгь Щ вменить ЭСИ

Щ Определить измененные "элементы ЭСИ" }--'Ш Вйдагигь изменившееся записи Г-Н Отредзюнроаать записи

ЗаписЕтьиамененные даннке а буфер Щ Добавить ноаае записи Щ Изменить используемые элементы [•••81 Указать редактируемый элемент Изменить когмчесгво элементов Изменить позиционные обозначения Чй Записать результаты е^уфер 3 Удагать используемые зге мен та '•■■Ш Сохранять ЭСР! § Заменить техдачссий документ 6® Зааэтьисходнае данные дпл реяаюированая | |-ВВ Найти редактируемый технический документ • ЬШ Е^редеп состояние документу | ЧД Огредегь1тьотредгкп4ранзг«ый срейл СЗ-§8 Изменить технический документ 1 Ьв! Взятькаиз!^екие "Документ" I р~Я Сформовать новое имя Файла I ОгредегитьноБае значения атрибута а

[-89 Созвать новую версию твяжчесю го документа Загрузить изменений тезиичеаадй документ

Рис. 1 — Иерархическая структура метода управления данными в

САПР

Разработка документа осуществляется следующим образом: из ЭСИ выбираются сведения о документах и состав[1Ых частях изделия в соответствии с видом документа. Вся полученная таким образом информация сортируется по соответствующим разделам документа и в последовательности, определенной в ГОСТ на разрабатываемый вид документа. Разработчику необходимо лишь проверить, что он включил в ЭСИ все данные для формирования документа и заполнить раздел «Примечание», в требуемых строках документ, так как

формирование содержания документа и основной надписи осуществляется автоматически.

Рис. 2 - Диаграмма декомпозиции верхнего уровня для функциональной модели метода управления данными в САПР изделий приборостроения

При изменении табличного документа необходимо создать новую версию ЭСИ, а -затем переформировать документ. При выгрузке данных для формирования документа заданного вида осуществляется анализ измененных примеров записей ГДСИ с их соответствующей цветовой подсветкой. Анализ записей ПКИ осуществляется также как и при изменении электрических принципиальных схем электронных узлов изделия.

Следующим процессом, описываемым в методе управления данными в САПР, является процесс загрузки и изменения технических документов. Он позволяет загружать новые и измененные документы, автоматически заполняя необходимые атрибуты и включая ссылку на этот документ в составе ЭСИ

Представленный метод, за счет использования механизмов интеграции, описанных ранее, позволяет:

- формировать ЭСИ уже на этапе проектирования электрической принципиальной схемы электронного узла изделия. Это обусловливает сокращение количества ошибок, временных затрат на формирование ЭСИ и проектирование электрических схем;

- редактировать ЭСИ при редактировании схем. Оперативное изменение данных способствует сокращению количества ошибок и временных затрат;

- отражать любое изменение в табличном документе при изменении

ЭСИ;

- формировать табличные документы на основе данных из ЭСИ;

- определять возможность применения записей о ПКИ при проектировании, а также определять и подсвечивать записи о ПКИ, для которых выявлены изменения, при проектировании и редактировании электрических схем и табличных документов;

- загружать и изменять технические документы в РВМ-системе с автоматизацией заполнения требуемых атрибутов и включением ссылки на них в состав ЭСИ.

Это обеспечивает однократность ввода данных, сокращает время и количество ошибок при представлении данных об изделии приборостроения в РПМ-системе. Что в свою очередь, сокращает время изготовления изделия и уменьшения ею себестоимость.

В методе управлении данными в САПР реализованы функции: выбора ПКИ для проектирования электронного узла изделия; анализа изменения записей 1ЖИ, используемых в ЭСИ; создания и изменения объектов РБМ-системы.

Все эти функции подробно описаны в методике анализа и оптимизации данных проектирования. Так методика выбора ПКИ при проектировании электронного узла изделия представлена на рис.3.

Начальными данными для функционирования методики является информация о проектируемом изделии (значения атрибутов «Обозначение» и «Дата выдачи ТЗ»). На основе этих данных для записи о каждом ПКИ осуществляется проверка значений следующих атрибутов:

- «Ограничение применения» (первый проверяемый атрибут для получения информации о том, а запрещено или ограничено ли применение заданного ПКИ);

- «Ограничение по ТЗ» (если заполнен атрибут «Ограничение применения», то проверяется, а выполняется ли условие «Ограничение по ТЗ» >= «Дата выдачи ТЗ»);

- «Разрешено для» (если условие проверки «Ограничение по ТЗ» >= «Дата выдачи ТЗ» не выполняется, то проверяется, а содержится ли среди значений атрибута «Разрешено для» значение атрибута «Обозначение» проектируемого изделия).

Если в атрибуте «Ограничение применения» для ПКИ имеется какое-либо ограничивающее значение или выполняется проверка одного из двух условий («Ограничение по ТЗ» <= «Дата выдачи ТЗ» к «Разрешено для» содержит «Обозначение»), то запись об этом ПКИ заносится в список записей о тех ПКИ, которые могут быть использованы при проектировании электронного узла заданного изделия. В ином случае запись о ПКИ пропускается и обрабатывается следующая.

Применение разработанной методики позволяет сформировать список записей о ПКИ, соответствующих требованиям нормативных документов (отраслевых справочников с примерами записей ПКИ, информационных материалов импортных фирм-разработчиков, т. а перечней главных конструкторов). Формирование такого списка позволяет разработчикам избегать ряда ошибок, связанных, в первую очередь, с некорректной записью ПКИ в тексте документов, что упростит не только оформление данных и документов в РОМ-системе, но и процедуру их согласования, количество доработок по замечаниям о сотрудников нормоконгроля.

Рас. 3 - Методика выбора элементов для проектирования изделий

Реализация описанных функций представлена алгоритмами формирования данных об изделии, среди которых:

- выбор изделий или их составных частей;

- формирование списка элементов;

- определение измененных объектов «элемент ЗСИ» раздела «Справочники»;

- формирование ЭСИ на основе данных схемотехнического проектирования;

- формирование табличных документов (формирование и изменение табличных документов);

- загрузка технических документов (загрузка и изменение технических документов).

Реализация алгоритма выбора элементов (ПКИ) для проектирования электронного узла изделия идентичен одноименной методике, поэтому здесь приводиться не будет. Вместо него, рассмотрим алгоритм определешы измененных объектов «элеме1гг ЭСИ» из раздела «Справочники», блок-схема которого представлена на рис,4.

Следуя описанному методу, при формировании ЭСИ на основе данных проектирования схемы электронного узла изделия в состав ЭСИ включаются объекты вида «элемент ЭСИ», соответствующие записям ПКИ в актуальном на момент проектирования состоянии. Отметим, что состояние объекта в данном случае определяется номером изменения записи объекта «элемент ЭСИ» (она соответствует номеру итерации). Поэтому, как показано на рис.4, при изменении ЭСИ или табличных документов для внесения в них изменений для каждого объекта «элемент ЭСИ», соответствующего ПКИ, выполняется проверка, совпадает ли значение итерации объекта, включенного в ЭСИ, со значением итерации этого же объекта, находящегося в разделе «Справочники».

Рис. 4 - Схема алгоритма определения измененных объектов -«элемент ЭСИ» из раздела «Справочники»

Совпадение этих значений означает, что запись о ПКИ не изменялась с того момента, как был создан или последний раз изменен состав ЭСИ или

табличный документ. Если они не совпадают, то для объекта «элемент ЭСИ», соответствующего записи о ГЖИ, в разделе «Справочники» считываются значения атрибутов «Ограничение применения», «Ограничение по 13» и «Разрешено для». Наряду с этими значениями, считываются значения атрибутов «Обозначение» и «Дата выдачи ТЗ» изменяемого изделия (т.е. того изделия, для которого изменяется электронный узел или иная составная часть).

Далее осуществляется проверка на наличие значений в атрибуте «Ограничение применения» у объекта «элемент ЭСИ» в разделе «Справочники» к/или проверяется, а выполняется ли условие «Ограничение по ТЗ» >=■ «Дата выдачи ТЗ». При выполнении этого условия запись о ПКИ подсвечивается желтым цветом. Аналогичная проверка осуществляется и для атрибута «Разрешено для». В случае если среди значений атрибута «Разрешено для» имеется значение атрибута «Обозначение», модифицируемого изделия, то такая запись подсвечивается красным цветом.

Описанный алгоритм позволяет разработчику оперативно принимать решение о замене записи о ПКИ или замене самого ПКИ в схеме электронного узла. Такой способ позволяет вносить изменения в изменяемые документы непосредственно б процессе модификации состава структуры изделия или документов, разрабатываемых на изделие и его составные части. При этом упрощается процесс согласования документов, сокращается время на их корректировку, что позволяет повысить качество разработок и сократить себестоимость готовой продукции.

В заключительной четвертой главе содержится описание программного комплекса для автоматизации проектирования изделий приборостроения, реализующего управление данными в САПР изделий приборостроения.

Программный комплекс состоит из нескольких подсистем по числу функций, рассматриваемых в методе управления данными в САПР. В состав программного комплекса входят подсистемы: «Редактор электронной структуры изделия»; «Редактор табличных документов» и «Загрузчик технических документов».

«Редактор электронной структуры изделия» предназначен для автоматизации задачи формирования и редактирования ЭСИ на этапе проектирования электрических схем изделий или их составных частей. Для этого реализуются следующие функции: подбор элементов раздела «Справочники», уточнение этих данных для конкретного проектируемого изделия или его составной части и создание на их основе структуры изделия в РОМ-системе.

Для обеспечения выполнения этих функций определен ряд требований, которым должен удовлетворять «Редактор электронной структуры изделия», состоящий из нескольких модулей: модуль подготовки данных для ЭСИ; модуль взаимодействия с базами данных (БД); модуль взаимодействия со схемотехническими САПР и модуль взаимодействия с РБМ-системами.

«Редактор табличных документов» предназначен для автоматизации задач формирования и редактирования табличных документов, на основе данных из ЭСИ. Для этого реализуются следующие функции: выбор вида

документа, выбор данных для заданного вида документа, а также получение электронной и/или бумажной копии формируемого документа.

Для обеспечения выполнения этих функций определен ряд требований, которым должен удовлетворять «Редактор табличных документов», состоящий из следующих модулей: модуль подготовки и оформления табличных документов; модуль печати табличных документов и модуль взаимодействия с РЭМ-системой в части доступа к областям изделий (структур изделий и их составных частей) и базам данных.

«Загрузчик технических документов» предназначен для автоматизации загрузки в ЭСИ технических документов, содержащих текстовую и графическую информацию. Помимо этого к техническим документам, также относятся и программные документы, загрузка которых в РБМ-систему может выполняться с помощью данного загрузчика. Для этого реализуются следующие функции: ввод обозначения и наименования технического документа, формирование наименования файла(-ов), образующих документ, в случае если к нему предъявляются какие-либо требования и заполнение значений атрибутов в РОМ-системе для загружаемых документов.

Для обеспечения выполнения этих функций определен ряд требований, которым должен удовлетворять «Загрузчик технических документов», состоящий из следующих модулей: модуль подготовки данных и создания технических документов, содержащих текстовую и графическую информацию, а также программные документы; модуль взаимодействия со средствами разработок и модуль взаимодействия с РЭМ-системой.

Таким образом, перечисленные подсистемы образуют единый программный комплекс, автоматизирующий проектирование изделий для решения задачи управления данными на основе организации их взаимодействии как между собой так и в внешними системами:

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1. Проведен анализ существующих САПР и методов управления данными изделий приборостроения.

2. На основе данных, полученных в процессе анализа существующих решений в САПР изделий приборостроения, была обусловлена целесообразность разработки методов управления данными в САПР изделий приборостроения.

3. Исследованы особенности автоматизации проектирования изделий и управления данными приборостроения.

4. Разработан метод управления данными в САПР изделий приборостроения.

5. Разработаны методики анализа и оптимизации процедуры обработки данных при проектировании.

6. Разработаны алгоритмы автоматизации формирования данных об изделиях на основе оптимизации структур данных.

Полученные результаты позволили:

— исключить избыточность вводимой информации;

— сократить время и уменьшить количество ошибок при формировании и редактировании электронных структур изделий;

— сократить время и уменьшить количество ошибок при формировании и редактировании табличных документов;

— уменьшить количество ошибок, допускаемых при оформлении технических документов.

Список публикаций по теме диссертационной работы

1. Баженов А.Г., Гутнер И.Е., Донецкая Ю.В., Карташев E.H., Ступаков

B.Д. Реальность и перспективы формирования электронного определения изделия. //Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции МОРИНТЕХ-ПРАКТИК «Информационные технологии в судостроении -2008». -2008.-С.48-49.

2. Донецкая Ю.В. Метод формирования электронного описания изделия. //Сборник трудов конференции молодых ученых, Выпуск 6. Информационные технологии./ Редактор д.т.н., проф B.JI. Ткалич. - СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2009. -

C.630-633.

3. Донецкая Ю.В. Электронное описание изделий средствами PLM Windchill. //Навигация и управление движением: Материалы докладов Юбилейной X конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»/ Науч. редактор д.т.н. O.A. Степанов. Под общ. ред. академика РАН В.Г. Пешехонова. - СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2009. -С, 171-173.

4. Донецкая Ю.В. Формирование и применение электронных структур изделия //Научно-технический вестник СПб ГУ ИТМО. Выпуск 46. Информационные и телекоммуникационные системы. СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2008. - С.40-43.

5. Гатчин Ю.А, Донецкая Ю.В. Автоматизация проектирования изделий приборостроения. //Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Йошкар-Ола, Марийский государственный технический университсг:-ч.2-2009. --С. 148-152.

6. Гатчин Ю.А, Донецкая Ю.В. Разработка методик для автоматизации проектирования изделий приборостроения. //Труды конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-AT'09». Научное издание в 4 томах. М: Физматлит, 2009, т.З. - С. 145-149.

Тиражирование и брошюровка выполнены в

учреждении «Университетские телекоммуникации».

197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14. Тел. (812) 233-46-69.

Корректор Мусалимов В.М.

Тираж 100 экз. Объем 1 у.пл.

Введение.

Глава 1. Обзор САПР и задачи методов управления данными изделий приборостроения.

1.1 Состояние вопроса управления данными изделий приборостроения.

1.2 Обзор существующих методов и средств автоматизации проектирования.

1.3 Классификация и особенности методов автоматизации проектирования и управления данными об изделии.

1.4 Постановка задачи.

1.5 Выводы.

Глава 2. Математическая модель управления данными в САПР изделий приборостроения.

2.1 Требования к системам автоматизации проектирования.

2.2 Управление данными проектирования.

2.2.1 Представление данных проектирования.

2.2.2 Организация доступа к данным.

2.2.3 Структурная схема хранилища данных.

2.3 Выбор средств моделирования.

2.4 Математическая модель управления данными в САПР изделий приборостроения.

2.5 Выводы.

Глава 3. Методы и алгоритмы управления данными в САПР изделий приборостроения.

3.1 Метод управления данными в САПР.

3.1.1 Формирование электронной структуры изделия.

3.1.2 Формирование и изменение табличных документов.

3.1.3 Создание технического документа.

3.1.4 Редактирование электронной структуры изделия.

3.2 Методика интеграции программных средств.

3.3 Методика организации хранения и управления данными проектирования.

3.3.1 Описание структуры данных.

3.3.2 Распределение атрибутов по видам объектов.

3.4 Методика анализа и оптимизации процедуры обработки данных проектирования.

3.5 Алгоритмы автоматизации формирования данных об изделии.

3.6 Выводы.

Глава 4. Разработка программного комплекса для автоматизации проектирования изделий приборостроения и внедрение результатов.

4.1 Функциональные требования к реализации программного комплекса.

4.1.1 Подсистема «Редактор электронной структуры изделия».

4.1.2 Подсистема «Редактор табличных документов».

4.1.3 Подсистема «Загрузчик технических документов».

4.2 Реализация.

4.2.1 Организация взаимодействия подсистем программного комплекса.

4.2.2 Выбор форматов обмена и представления данных.

4.3 Результаты внедрения.

Современные условия производства изделий приборостроения очень сложные. Сегодня промышленными предприятиями, конструкторскими и проектными организациями ведется постоянная борьба за заказчика, сроки и качество выполнения работ. При этом сроки разработок стремительно уменьшаются, а требования к качеству продукции остаются столь же высокими.

Согласно [1], если в 1989 — 1998 гг. руководство предприятий и организаций не уделяло достаточно внимания внедрению систем автоматизации проектирования (САПР) и сотрудники сами выбирали системы, основываясь на своих предпочтениях и знаниях, то теперь задача внедрения САПР для руководящих органов является актуальной и первоочередной. В настоящее время использование различных САПР позволяет не только соблюсти требуемые сроки выполнения работ, но и существенно повысить производительность труда.

Современные САПР приборостроения, обеспечивающие автоматизацию, имеют многомодульную структуру. Модули различаются своей ориентацией к тем или иным типам устройств и конструкций. При этом возникают естественные проблемы, связанные с построением общих баз данных, с выбором протоколов, форматов данных и интерфейсов разнородных систем, с организацией совместного использования модулей при групповой работе. Эти проблемы усугубляются на предприятиях и в организациях, производящих сложные изделия, в частности с механическими и радиоэлектронными подсистемами, поскольку САПР машиностроения и радиоэлектроники до недавнего времени развивались самостоятельно в отрыве друг от друга [2].

Следовательно, успешная производственная деятельность таких предприятий и организаций подразумевает необходимость информационного взаимодействия САПР машиностроения и радиоэлектроники.

В этом случае обеспечение согласованной работы всех подразделений предприятий и организаций, участвующих в проектировании, производстве, реализации и эксплуатации сложной техники, осуществляется за счет информационной поддержки этапов жизненного цикла изделий. Такая поддержка, согласно [2], получила название CALS-технологий (Continuous Acquisition and Lifecycle Support - технологии компьютерного сопровождения и поддержки жизненного цикла изделий).

CALS-технологии используются для обеспечения возможности предоставлять необходимую информацию в нужное время, в нужном виде и в конкретном месте любому из участников жизненного цикла изделия.

Для этого CALS-технологиями решаются следующие основные задачи:

1) структурирование и моделирование данных об изделии и процессах;

2) обеспечение эффективного управления и обмена данными между всеми участниками жизненного цикла изделия;

3) создание и сопровождение документации, необходимой для поддержки всех этапов жизненного цикла изделия.

Эффективность управления данными подразумевает, прежде всего, представление информации в форме, обеспечивающей легкость ее восприятия! и однозначное ее понимание всеми участниками жизненного цикла изделий. Это требование распространяется на любую документацию, используемую в разных процедурах этапов жизненного цикла. При нтом большое значение придается задаче минимизации усилий при разработке документации на изделие.

СЛЬБ-технологии являются средством, интегрирующим промышленные автоматизированные системы в единую многофункциональную систему. Целью интеграции автоматизированных систем проектирования и управления является, повышение эффективности создания и использования сложной техники. Повышение эффективности выражается в следующих факторах:

1) улучшается качество изделий за счет более полного учета имеющейся информации при проектировании и принятии управленческих решений;

2) сокращаются материальные и временные затраты на проектирование и изготовление изделий;

3) значительно снижаются затраты на эксплуатацию.

САЬЗ-технологии являются технологиями комплексной компьютеризации сфер промышленного производства. Комплексность обеспечивается информацией и стандартизацией спецификаций промышленных изделий на всех этапах их жизненного цикла. В подобных системах предусмотрены хранение, обработка и передача информации в компьютерных средах, оперативный доступ к данным в нужное время и в нужном месте.

Эти технологии зародились в 1980-е годы в США. Предпосылками для их возникновения явились необходимость совместной работы многих промышленных предприятий и организаций в проектировании, производстве и логистической поддержке сложных изделий, а это означало необходимость унификации представления данных об изделиях. Было осознано, что для взаимодействия разных автоматизированных систем нужна унификация не только формы, но и содержания информации о производимой продукции. То есть требовалось создание единой информационной среды взаимодействия всех подразделений предприятия или организации.

Таким образом, главная задача создания и внедрения описываемых технологий заключается в обеспечении единообразных описания и интерпретации данных независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей разнообразные масштабы, в том числе и глобальные.

Другими словами ' САЬЭ-технологии не отвергают существующие автоматизированные системы проектирования и управления, а являются средством их эффективного взаимодействия.

Для выполнения задач CALS-технологий разработаны программные комплексы, предназначенные для поддержки единого информационного пространства этапов жизненного цикла изделий. Этими комплексами являются системы управления документами и документооборотом и управления проектными данными. Такие системы еще называют PDM-системами (Product Data Management) или более общее определение — PLM-системами (Product Lifecycle Management).

Первые PDM-системы появились в конце 8 Ох — начале 90х гг. Их появление было вызвано возрастающими сложностями на уровне рабочих групп. Проблемы заключались в обеспечении эффективной работы над одним сложным изделием группы разработчиков. Для этого требовалось дополнительное программное средство, отслеживающее состав файлов, генерируемых САПР, каталогов на предмет их целостности, непротиворечивости и актуальности.

Такое направление информационной деятельности вскоре было выделено в самостоятельное направление деятельности. Его реализация позволила создать PDM-системы первого поколения, предоставляющих прямой интерфейс с САПР, встроенную систему управления базами данных (СУБД) и генератор отчетов для вывода спецификаций на изделие [3]. Данной разработкой занимались преимущественно производители САПР сквозного проектирования. Это позволило решать вопросы взаимной увязки наработанных конструктором данных, надежности хранения этих данных, обеспечения доступа и их хранения. При этом первоначальными данными для работы PDM являлись:

1) структура изделия (получается непосредственно средствами САПР);

2) структура отношений между участниками проекта;

3) дополнительная производственная информация, относящаяся к проекту в целом.

Так как областью применения PDM-систем первого поколения являлись группы проектировщиков, то к середине 90-х гг. стало ясно, что такие системы успешно решают задачи только подобных групп. Для успешной интеграции систем в общий производственный процесс необходимо было их дополнить новой функциональностью (новыми модулями) для управления не только конструкторской документацией, но и технологической. Характерной задачей нового — второго поколения PDM-систем стало обеспечение управления всеми проектными данными в соответствии с правилами, установленными для участников на каждом конкретном этапе жизненного цикла изделия. Другой задачей являлось управление жизненными циклами изделия.

Таким образом, областью для применения систем второго поколения стали группы и подразделения организаций или предприятий непосредственно занятых в процессе производства. Данное решение позволило расширить информационный обмен, включив в его сферу все подразделения организации или предприятия, автоматизировать функции принятия решений при продвижении информации об изделии по этапам жизненного цикла изделия, а также упростить организацию доступа к общей базе данных для каждого пользователя системы.

В это же время ведущие системные интеграторы осознали необходимость полного электронного определения изделия (ПЭОИ). Концепция ПЭОИ подразумевает описание всех информационных потоков, касающихся изделия, независимо от того где, когда и кем они были созданы. Это привело к созданию так называемого третьего поколения PDM-систем.

При этом становится понятным тот факт, что структура изделия создается не средствами САПР и после этого передается в PDM, а сама PDM является средством • формирования структуры изделия (электронной структуры изделия - ЭСИ) после чего она передается в САПР. Это позволило выявить следующие функциональные особенности PDM-систем:

1) контроль структуры изделия;

2) контроль жизненного цикла изделия;

3) контроль версий и итераций объектов системы;

4) генератор спецификаций;

5) контроль потоков работ каждого пользователя системы.

К концу 90-х на рынке PDM-систем возникли новые задачи, связанные с электронной коммерцией. При этом новое - четвертое поколение систем «переносит акцент» с категории «изделие» на категорию «процесс изготовления и сопровождения изделия». В этом случае успех предприятия и организации зависит не просто от способности передать на рынок новую модификацию изделия или новое изделие, а от способности быстро перестроить свой производственный процесс.

Итак, подводя итог рассмотренной эволюции PDM-систем можно выделить следующие их функциональные и организационные особенности:

1) при разработке PDM-систем используются WEB-технологии и языки программирования Java, HTML и XML;

2) взаимодействие с автоматизированными системами (например, САПР);

3) управление составом изделия;

4) управление и обеспечение обмена данными о структуре изделия и вносимыми в нее изменениями;

5) управление версиями изделий;

6) управление вариантами состава изделий;

7) управление конфигурациями изделий и др. [3,4]

Учитывая эти особенности, такие системы следует называть PLM-системами. Реализация их особенностей привела к тому, что PLM становятся приложениями, в полной мере реализующими новаторские идеи ведения электронного бизнеса. Тенденции их развития делают необходимыми:

1) стандартизацию описания ЭСИ на основе САЬБ-технологий;

2) повышение требований к качеству документации;

3) применение информации, содержащейся в ЭСИ.

Таким образом, тема диссертационной работы является актуальной.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов управления данными в САПР изделий приборостроения.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих решений в САПР изделий приборостроения.

2. Провести исследование методов управления данными с целью выявления особенностей их реализации.

3. Разработать метод управления данными в САПР изделий приборостроения.

4. Разработать методику анализа и оптимизации процедуры обработки данных при проектировании.

5. Разработать алгоритмы автоматизации формирования данных об изделиях.

Предметом исследования является процесс управления данными в САПР изделий приборостроения.

Методы исследования.

Для достижения поставленных задач использованы: теория матриц, теория множеств, теория и методы автоматизации проектирования, методы организации баз данных, методы объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования.

Научная новизна:

1. Разработана методика анализа и оптимизации процедуры обработке данных при проектировании, обеспечивающая достоверность представления данных.

2. Разработан метод представления электронной модели изделия на основе оптимизации структур данных.

3. Разработан метод формирования табличных документов на основе данных электронной модели изделия, исключающий ошибочность вводимой информации и обеспечивающий однократность ввода данных.

4. Разработан комплекс алгоритмов автоматизации формирования данных об изделиях, позволяющий исключить избыточность вводимой информации, сократить время проектирования и уменьшить количество ошибок.

5. Разработан метод представления технических документов в РБМ-системе, на основе автоматизации заполнения и анализа значений атрибутов.

Практическая ценность диссертационной работы.

Применение разработанных методов и алгоритмов управления данными в САПР изделий приборостроения позволит существенно сократить время на разработку новых и модификацию существующих изделий приборостроения за счет автоматизации: формирования электронных структур изделий и их составных частей в РБМ-системе при проектировании электрических схем изделий; разработки новых и корректировки уже разработанных табличных документов; оформления в РБМ-системе технических документов, содержащих текстовую и графическую информацию.

Результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» и образовательный процесс Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, что доказывает эффективность предложенных разработок. Она заключается в следующих положениях: исключается избыточность вводимой информации — данные проектирования вводятся и корректируются один раз; сокращается время и уменьшается количество ошибок при формировании и редактировании электронных структур изделий за счет использования механизма интеграции со схемотехническими САПР; сокращается время и уменьшается количество ошибок при формировании и редактировании табличных документов, за счет использования данных из ЭСИ, необходимых для их разработки; уменьшается количество ошибок, допускаемых при оформлении технических документов, содержащих текстовую и графическую информацию, за счет использования механизма автоматизации для' заполнения атрибутов в технических документах.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе в издании, из перечня изданий, рекомендованных ВАК для защиты докторских и кандидатских работ.

Апробация работы.

Научные и практические результаты диссертационной работы обсуждались на пяти конференциях, в том числе Международной научно-практической конференции «Интеллектуальные системы», «Интеллектуальные САПР» (А18'09), V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (СПбГУ ИТМО' 08), VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (СПбГУ ИТМО' 09), XXXVII научная и учебно-методическая конференция (СПбГУ ИТМО' 08), XXXVIII научная и учебно-методическая конференция (СПбГУ ИТМО' 09) и XXXIX научная и учебно-методическая конференция (СПбГУ ИТМО' 10).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод управления данными в САПР изделий приборостроения, исключающий избыточность вводимой информации.

2. Методики анализа и оптимизации процедуры обработки данных проектирования для уменьшения ошибок ввода и использования данных.

3. Алгоритмы автоматизации формирования данных об изделиях для оптимизации процесса управления данными в САПР изделий приборостроения, позволяющие исключить избыточность вводимой информации, сократить время проектирования и уменьшить количество ошибок.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Материал изложен на 156 страницах машинописного текста с поясняющими рисунками и таблицами.

Заключение

Основными результатами диссертационной работы являются:

1. Проведен анализ существующих САПР и методов управления данными изделий приборостроения.

2. На основе данных, полученных в процессе анализа существующих решений в САПР изделий приборостроения, была обусловлена целесообразность разработки новых методов управления данными.

3. Исследованы особенности автоматизации проектирования изделий и управления данными приборостроения.

4. Разработан метод управления данными в САПР изделий приборостроения.

5. Разработаны методики анализа и оптимизации процедуры обработки данных при проектировании.

6. Разработаны алгоритмы автоматизации формирования данных об изделиях на основе оптимизации структур данных.

Полученные результаты позволили: исключить избыточность вводимой информации; сократить время и уменьшить количество ошибок при формировании и редактировании электронных структур изделий; сократить время и уменьшить количество ошибок при формировании и редактировании табличных документов; уменьшить количество ошибок, допускаемых при оформлении технических документов.

1. Создание корпоративной САПР: Как совместить желание и возможность. //CAD Master №4,2000.

2. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS технологии. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. - 302 с.

3. Краюшкин В. Современный рынок систем PDM. //Открытые системы №9, 2000.

4. Яцкевич А., Страузов Д. Построение интегрированной информационной среды предприятия на основе системы управления данными об изделии PDM STEP SUITE. //САПР и графика №6,2002.

5. Донецкая Ю.В. Метод формирования электронных структур изделия. //Научно-технический вестник СПб ГУ ИТМО. Выпуск 46. Информационные и телекоммуникационные системы. СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2008. С.40-43.

6. Буланов А., Шевченко О., Гусаров С. Pro/ENGINEER Wildfire 3. Первые шаги. -М.: Издательство «Поматур», 2008. 238с.

7. Басов К.А. CATIA V5. Геометрическое моделирование. — СПб.: ДМК Пресс, Питер, 2008. 272с.

8. Басов К. A. CATIA и ANS YS. Твердотельное моделирование. СПб.: ДМК Пресс, 2009. - 240с.

9. Минаев М.А. Pro/ENGINEER Wildfire 2.0/3.0/4.0. Самоучитель. СПб.: Наука и техника, 2008. - 352с.

10. Краснов М., Чигишев Ю. Unigraphics для профессионалов. — М.: Лори, 2004. -320с

11. АО «Топ системы». T-FLEX CAD. Трехмерное моделирование. Руководство пользователя. — М.: АО «Топ системы», 2006. 748с.

12. АО «Топ системы». T-FLEX CAD. Двухмерное проектирование и черчение. Руководство пользователя. — М.: АО «Топ системы», 2006. 766с.

13. Банах Д.Т., Каламейя А. Дж., Джонс М.Т. Autodesk Inventor. М.: Лори, 2006. -714с.

14. Красноперов С. Самоучитель Autodesk Inventor. СПб.: БХВ-Петербург, 2008. -576с.17. http://www.nipinfor.ru/goods.html?id=68

15. Родан А.П., Куприянов А.А. Практический самоучитель P-CAD 2006. Система проектирования печатных плат. — СПб.: Наука и техника, 2009 — 320.19. http://www.cad.ru/ru/software/detail.php?ID=481

16. Бредун П. Основные подходы при реализации комплекса «TDMS-спецификация». //CADMaster №2,2007

17. Вигерс К.И. Разработка требований к программному обеспечению: Практические приемы сбора требований и управления ими при разработке программного продукта. М.: Рус. Ред. 2004. - XVIII, 554с. ил. 21см.

18. Линденбаум М.Д., Ульяницкий Е.М. Надежность информационных систем. Учебник для ВУЗов. М.: УМЦ ЖДТ, 2007. - 318с.

19. Мельниченко Д. Инструкция по электронному документообороту. Пишем вместе. //ECM-Journal.ru №5,2010.

20. Насакин Р. Покупательные способности: Интернет-магазин изнутри. //Компьютера №10,2006.

21. Ададуров С. Современное состояние системы обеспечения информационной безопасности ОАО «РЖД». //Connect! Мир связи №3,2007.

22. Галатенко В.А. Основы информационной безопасности: Курс лекций: Учебное пособие. — ИНТУИТ.РУ «Интернет-университет Информационных технологий», 2006 под редакцией академика РАН Бетелина В.Б. - 208с.

23. Курмышев Н.В., Попов C.B. Формализация схем распределения прав доступа в Интернет-порталах. //Труды XIV Всероссийской научно-методической конференции «Телематика 2007». СПб, 2007. - Т.2.

24. Градиль В.П., Моргун А.К. Справочник по единой системе конструкторской документации. — Харьков: Прапор, 1988.-255.

25. Графф Дж. Р, Вайнберг П. H. SQL. Полное руководство. Пер. с англ. — 2-е изд., перераб. и доп. К.: Издательская группа BHV, 2001. - 816с., ил.34. bpm.siteedit.ru

26. Черемных C.B., Семенов И.О., Ручкин B.C. Моделирование и анализ систем. IDEF- технологии: практикум. М.: Финансы и статистика, 2006. - 192с.: ил.

27. Буч Гр., Рамбо Дж., Джексон А. Язык UML. Руководство пользователя. Пер. с англ. Сменкин A.A. 2-е изд., стер. - М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2004. - 432с.: ил.

28. Иванова Е.Б., Вершинин М.М. Java 2, Enterprise Edition. Технология проектирования и разработки. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 1088с.: ил.

29. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 560с.: ил.

30. Хаусдорф Ф. Теория множеств. М.: ЛКИ, 2007. - 304с.: ил.

31. Френкель А.А, Бар-Хиллел И. Основания теории множеств. М.: КомКнига, 2006.-554с.: ил.

32. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: ООО «Большая Медведица», 2000. - 864с.

33. Донецкая Ю.В. Метод формирования электронного описания изделия. //Сборник трудов конференции молодых ученых, Выпуск 6. Информационные технологии./ Редактор д.т.н., проф В.Л. Ткалич. СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2009. - С.630-633.

34. Ключарев А.А., Матьяш В.А., Щекин С.В. Структуры и алгоритмы обработки данных: Учебное пособие. СПб.: ГУАП, 2003. - 172с.

35. Буч Гр. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. М.: Бином; СПб.: Невский диалект, 1998. - 560с.52. http://www.iso.ru/iournal/articles/359.html

36. Thomas Puschmann, Rainer Alt. Enterprise application integration systems and architecture — the case of the Robert Bosch Group.// Journal of Enterprise Information Management, Yol. 17 Iss: 2, p. 105 -116.

37. Добровольский А. Интеграция приложений: методы взаимодействия, топология, инструменты. //Открытые системы №9, 2006.

38. ГОСТ Р ИСО 10303-1-99 J. Owen, STEP: An Introduction.// Information Geometers, Winchester, UK, 2nd edition, 1997.

39. S. J. Kemmerer (ed.), STEP: The Grand Experience.// NIST Special Publication SP 939, US Government Printing Office, Washington, DC 20402, USA, July 1999.

40. D. A. Schenk and P. R. Wilson, Information Modeling: The EXPRESS Way.// Oxford University Press, New York, NY, USA, 1994.

41. Howard Mason ISO 10303 STEP. A key standard for the global market.// ISO Bulletin January, 2002. P. 9 13.59. www.gartner.com/it/products/.