Процессов и структура подсистем САПР (2 ч) 1 страница
Л.Н. ГРОШАК
Системы автоматизированного
ПРОЕКТИРОВАНИя
КУРС ЛЕКЦИЙ
Красноярск, 2006
Федеральное агенТство по образованию
ГоУ впО «сибирский государственный
Технологический университет»
Л.Н. ГРОШАК
Системы автоматизированного
ПРОЕКТИРОВАНИя
КУРС ЛЕКЦИЙ
для студентов специальностей 170600 (260601)
«Машины и аппараты пищевых производств»
Направления 655800 «пищевая инженерия»
очной и очной сокращенной формы обучения
Красноярск, 2006
Системы автоматизированного проектирования: Курс лекций для студентов специальностей 170600 (260601) «Машины и аппараты пищевых производств». Направления 655800 «Пищевая инженерия» очной и сокращенной формы обучения / Грошак Л.Н.,– Красноярск: СибГТУ, 2006. – c.
Рецензенты:
к.т.н., доцент каф. МАПТ Н.Ю.Смирнова
© Л.Н.Грошак
Ó ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», 2006
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Лекция 1 Основные сведения о проектировании технических объектов
Лекция 2 Основные этапы и цикл комплексного проектирования
|
|
|
Лекция 3 САПР как организационно-техническая система
Лекция 4 Структуры и классификация САПР
Лекция 5 Методы и принципы прогнозирования, анализ технологической системы пищевых производств и постановка задачи на проектирование
Лекция 6 Генерация проектных задач. Системный подход к объектам проектирования
Лекция 7 Организация решения проектных задач в САПР. Оценка характеристик систем «вход» и «выход», определение и анализ ограничений решения
Лекция 8 Математическое моделирование объектов проектирование. Основные понятия и определения
Лекция 9 Классы математических моделей. Способы реализации математических моделей на ЭВМ
Лекция 10 Иерархия математических моделей в САПР. Имитационное моделирование в САПР.
Лекция 11 Разработка комплексной модели качества
Лекция 12 Задачи принятия проектных решений в САПР. Оценка альтернативных решений в многокритериальных задачах
Лекция 13 Концепция оптимального проектирования. Критерии эффективности (оптимальности) в задачах векторной оптимизации
Лекция 14 Комплексная автоматизация производственных процессов и структура подсистем САПР
Лекция 15 Использование систем автоматизированного проектирования. Система AutoCAD
|
|
|
Лекция 16 Комплексная автоматизация на промышленных предприятиях при использовании систем ЛОЦМАН:PLM и КОМПАС
Лекция 17 Система автоматизированного расчета и проектирования механического оборудования и конструкций APM WinMachine
Заключение
Библиографический список
Приложение А Перечень ключевых слов
ВВЕДЕНИЕ
Процессы пищевых производств весьма сложны и многообразны, но, несмотря на это, их можно представить в виде ряда типовых процессов.
Важной тенденцией при проектировании пищевых производств является разработка малоотходных и безотходных предприятий. Эта задача связана как с экономией, так и с охраной окружающей среды. Проектируемые производственные процессы должны обеспечить выпуск продукции необходимого качества при минимальных приведенных затратах.
В последнее время значительно повысился уровень механизации и автоматизации производства. Таким образом, современное развитие пищевых производств, приводит к значительному усложнению труда проектировщиков и конструкторов; перед ними постоянно встают новые задачи. Это связано с увеличением объема научно-технической информации, используемой в разработках, и с уменьшением сроков морального старения новых объектов, и, как следствие, с сокращением сроков их проектирования. Ускорить темпы проектирования производств возможно при использовании научно-обоснованной методики проектирования, что возможно при использовании автоматизированных систем проектирования (САПР) – структуры, организованной методически и информационно. В САПР входят подсистемы – специализированные части, ориентированные на решение задач определенного этапа проектирования: инженерных расчетов, конструирования, технологической подготовки производства, изготовления изделия, выпуск продукции и т.д.
|
|
|
Автоматизация проектирования - синтетическая дисциплина, ее составными частями являются многие другие современные информационные технологии. Так, техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования основано на использовании вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий, в САПР используются персональные компьютеры и рабочие станции. Математическое обеспечение САПР отличается богатством и разнообразием используемых методов вычислительной математики, статистики, математического программирования, оптимизации. Знание основ автоматизации проектирования и умение работать со средствами САПР требуются практически любому инженеру-разработчику. Предприятия, ведущие разработки без САПР или лишь с малой степенью их использования, оказываются неконкурентоспособными вследствие как больших материальных и временных затрат на проектирование, так и невысокого качества проектов.
|
|
|
К настоящему времени создано большое число программно-методических комплексов для САПР с различными степенью специализации и прикладной ориентацией. В результате автоматизация проектирования стала необходимой составной частью подготовки инженеров разных специальностей.
В курс лекций внесены изменения в соответствии с последними достижениями в информационных технологиях и рассмотрены основные вопросы проектирования предприятий пищевой отрасли. Подготовка инженеров специальности 170600 «Машины и аппараты пищевых производств» в области САПР включает базовую и специальную компоненты. Наиболее общие положения, модели и методики автоматизированного проектирования входят в программу курса, посвященного основам САПР.
Многочисленные методы математического и физического моделирования позволяют осуществить расчет и оптимизацию различных типов машин и аппаратов. Развитие универсальных методов моделирования на основе системного подхода дает возможность оптимального проектирования сложных технических систем.
Настоящий курс лекций представлен для более глубокого изучения представленной дисциплины и использования в курсовом и дипломном проектировании.
ЛЕКЦИЯ 1
Тема: Основные сведения о проектировании технических объектов (2ч.)
План лекции: Основные задачи проектирования. Процесс проектирования. Организация и содержание инженерного проектирования.
1.1 Основные задачи проектирования
Технологические процессы в пищевом производстве характеризуются многообразием применяемых методов обработки материалов, изменения их состояния и формы. Каждый процесс имеет особенности, определяющие конструкцию и параметры применяемого технологического оборудования. Целью функционирования любого производства является выпуск продукции.
Вот как определяют суть процесса проектирования некоторые ведущие ученые в этой области:
…проектирование-это принятие решений в условиях неуверенности и высокой ответственности за ошибку (Азимов);
...проектирование – это моделирование того, что мы хотим выполнить, и осуществляемое неоднократно до тех пор , пока мы не убедимся в положительности конечного результата (Буккер);
…проектирование – это использование научных основ технической информации и воображения для синтеза машины или системы, которая с минимальными затратами и максимальной эффективностью выполняла бы предписанные функции (Фельден);
…проектирование-это последовательность действий от постановки проблемы до разработки решения, которое удовлетворяет функциональным, экономическим и другим требованиям (Крик);
…проектирование-это итерационный процесс принятия решений с целью разработки , согласно которому ресурсы могут быть преобразованы в системы и устройства, удовлетворяющие определенным человеческим потребностям ( Вудсон).
1.2 Процесс проектирования
Обобщая приведенные определения, можно сказать, что проектирование представляет собой процесс последовательного принятия рациональных ( или оптимальных) решений на всех стадиях создания объекта, начиная от предпроектного исследования, выработки концепции проектируемого объекта, и кончая его описанием и сдачей технической документации в производство для изготовления объекта.
В любом случае инженерное проектирование начинается при наличии выраженной потребности общества в некоторых технических объектах, которыми могут быть объекты строительства, промышленные изделия или процессы. Проектирование включает в себя –
1 – Разработку технического предложения и технического задания отражающих эти потребности
2 - Реализация ТЗ в виде проектной документации
Обычно ТЗ представляют в виде некоторых документов и оно является исходным (первичным) описанием объекта. Результатом проектирования , как правило, служит полный комплект документации, содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. Эта документация и есть проект , точное окончательное описание объекта. Более коротко, проектирование – процесс, заключающийся в получении и преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского характера.
Проектирование (ГОСТ 22487-77) – составление описания, необходимого для создания нового объекта. Конструирование –часть проектирования, на этапе преобразования технического решения в конкретное конструктивное воплощение ( в виде конструкторской документации)
Преобразование исходного описания в окончательное порождает ряд промежуточных описаний, подводящих итоги решения некоторых задач и используемых для обсуждения и принятия проектных решений для окончания или продолжения проектирования.
Любое новое строительство или реконструкцию ведут в соответствии с заранее составленным и утвержденным проектом.
Крупные объекты по специальному заданию проектируются проектными учреждениями специализирующимися на проектирование объектов определенной отрасли.
Первой стадией проектирования явл. Техническое задание. Основная задача задания установить техническую возможность и экономическую целесообразность предполагаемого (строительство) объекта.
Второй стадией более детальное проектирования явл. технический проект. В нем дается общая техническая характеристика устанавливаемого оборудования, генеральный план предприятия с расположением всех производственных цехов, зданий и сооружений, расположения оборудования по технологическому потоку и его параметры
Третьей стадией – рабочий проект явл детализацией технического проекта.
Основными задачами проектирования таких производств являются: составление заданий на проектирование, выбор площадки для строительства, определение объемов, этапов и стоимости проектных и изыскательных работ; установка технических требований на разработку специального технологического и другого нестандартного оборудования, получение исходных данных на проектирование, определение объемов строительно-монтажных работ, состава и количества оборудования, изделий и материалов; составление сводной сметы и сводки затрат на строительство; наблюдение за соблюдением патентной чистоты проектных решений; обеспечение строительства технической документацией в сроки, установленные договором; приемка в эксплуатацию объектов строительства и освоение проектных мощностей; выполнение авторского и технического надзора за строительством и реконструкцией цехов и заводов.
Основой проекта участка, цеха является детально разработанная технологическая часть. Решение вопросов всех остальных частей проекта (строительной, энергетической, санитарно-технической и др.) подчинено требованиям технологического процесса, который и определяет содержание задания для разработки этих частей проекта.
Круг задач, стоящий перед проектировщиком, не ограничивается только умением проектировать технологические процессы; но и разбираться в экономике, организации и управлении производством, в вопросах технического, материального, инструментального, ремонтного обслуживания и др. Задачи проектировщика весьма разнообразны и трудоемки, что требует использования современных информационных технологий и систем автоматизированного проектирования.
Можно сказать, что проектирование представляет собой процесс последовательного принятия рациональных (или оптимальных) решений на всех стадиях создания объекта, начиная от предпроектного исследования, выработки кон цепции проектируемого объекта, и кончая его описанием и сдачей технической документации в производство для изготовления объекта.
С информационной точки зрения проектирование есть процесс преобразования входной информации об объекте, о состоянии знаний в рассматриваемой области и опыте проектирования объектов аналогичного назначения в выходную информацию в виде проектно-конструкторской и технологической документации, выполненной в требуемой форме и содержащей описание объекта для его материальной реализации. Совокупность таких документов и называется проектом.
На рисунке 1.1представлена общая схема процесса проектирования.
Одной из главных проблем проектирования является повышение качественных показателей при одновременном снижении затрат и сроков на проектирование.
Проектирование , при котором все проектные решения или их часть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ, называют автоматизированным, в отличие от ручного ( без использования ЭВМ) или автоматического ( без участия человека на промежуточных этапах).
Система, реализующая автоматизированное проектирование, представляет собой систему автоматизированного проектирования.
Автоматическое проектирование возможно лишь в отдельных частных случаях для сравнительно несложных объектов. Превалирующим в настоящее время является автоматизированное проектирование.
Системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют:
1- Автоматизировать подготовку и выполнение всей конструкторской документации
2- Исключаются ошибки, неизбежные при ручном оформлении расчетов и чертежей
3- Увеличивается точность расчетов и качество разработки
4- Облегчается внесение изменений в конструкцию изделий по желанию заказчика
5- Сокращается число специалистов, необходимых для выполнения проекта
6- На порядок сокращаются сроки разработки
7- Имеется возможность передавать информацию о любой детали непосредственно на производство
1.3 Аспекты проектирования
Аспект описания(страта)- описания системы или ее части с некоторой оговоренной точки зрения, определяемой функциональными, физическими или иного типа отношениями между свойствами и элементами.
Различают аспекты- функциональный , конструкторский, информационный, технологический, поведенческий и т.д.
1. Функциональный аспект отображает основные принципы функционирования, характера физических и информационных процессов, протекающих в объекте, и отражается в принципиальных, функциональных, структурных, кинематических схемах и сопровождающих их документах.
2. Конструкторский аспект реализует результаты функционального проектирования, т.е. определяет геометрические формы объектов и их взаимное расположение в пространстве.
3. Информационный аспект – включает в себя основные понятия предметной области (сущности) словесное пояснение или числовые значения характеристик используемых объектов, а также описание связей между этими понятиями и характеристиками. Информационные модели можно представить графически (графы, диаграммы сущность – отношения) в виде таблиц или списков.
4. Технологический аспект связан с реализацией результатов конструкторского проектирования, т.е. с описанием методов и средств изготовления объектов, в частности с подготовкой ЧПУ.
5. Поведенческое описание характеризует процессы функционирования (алгоритмы) системы и технологические процессы создания системы.
ЛЕКЦИЯ 2
Тема: Основные этапы и цикл комплексного проектирования (2ч.)
План лекции: Место проектирования в жизненном цикле технического объекта. Составные части процесса проектирования. Основные положения. Порядок разработки, согласования и утверждения проектной документации
2.1 Место проектирования в жизненном цикле технического объекта
Период времени от начала научно-исследовательских работ по определению способов получения продукции (в том числе разработки научно-технических прогнозов для перспективного планирования) до снятия промышленного объекта, выпускающего эту продукцию, с эксплуатации принято называть жизненным циклом объекта.
В общем виде структура и информационные связи этапов жизненного цикла промышленного объекта представлены на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Структура и информационные связи жизненного цикла промышленного объекта
Проектирование занимает в жизненном цикле объекта центральное место и связано с другими составляющими цикла на всем периоде существования объекта. Проектирование, как никакая другая стадия жизненного цикла, является потребителем и переработчиком информации, получаемой со всех стадий жизненного цикла объекта. В этом смысле проектирование часто определяют как процесс переработки информации, необходимой для производства заданного вида продукции. Материальной формой этого процесса является проектная документация, в которой фиксируются в доступном человеческому восприятию виде модель будущего объекта, необходимые ресурсы и сроки его создания.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 49; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!