CC BY
18
УДК 658.512.22
А. Ф. ПОХИЛЬКО
ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ СРЕДЕ САПР
Рассматриваются основные элементы и механизмы целостного отображения проектной деятельности в интегрированной среде САПР. Целью работы является разработка эффективной архитектуры построения CAE/CAD/CAM систем и повышение эффективности использования существующих систем.
ВВЕДЕНИЕ
Анализ тенденций развития CAE/CAD/CAM технологий, основой которых является обработка графических образов проектируемых изделий, показывает, что известные современные программные системы (AutoCAD, SolidWorks, ProEngineer и др.) недостаточно полно отражают деятельность проектировщика в процессе создания проекта. Результирующий проект часто «документирован» (зафиксирован в электронном виде) не в должном объеме и форме. Недостатки такого рода проявляются, как правило, при передаче проекта из одной среды в другую, либо при попытке использования готовых проектов - прототипов, созданных другими проектантами. Существующие стандарты направлены, преимущественно, на обмен графическими файлами. Возникает необходимость в построении более адекватных моделей проектной деятельности и в разработке соответствующих информационных технологий.
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ МОДЕЛИ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Для целостного представления о процессе проектирования технических объектов (деталей, узлов и изделий) необходимо рассматривать совокупность
Вестник УлГТУ 3/2000
87
<0,U,P,S>, где О - объект ; U - субъект ; Р - процесс и S - среда проектирования.
Очевидно, что результат проектирования - это отображение объекта проектирования в форме комплекта технической документации, оговоренной стандартами и включающей в себя графические, табличные и текстовые документы. Форма документа - бумажный или электронный - не играет роли. Тогда можно считать, что в информационном смысле в результате проектной деятельности создается представление (описание) объекта 0(Gr,Tb,Tx), где Gr -графический; ТЬ -табличный и Тх - текстовый аспекты описания объекта О. С системной точки зрения объект О является «целостным», а асцекты его представления Gr,Tb,Tx , отображая лишь отдельные аспекты отображения единого целого, являются связанными документами. При неавтоматизированном проектировании (среда S отсутствует) носителем представлений о целостности О является субъект U (т.е. O(U)), который, реализовав в результате своей интеллектуальной деятельности процесс P(U), лишь фиксирует в документации полученные решения.
При использовании средств автоматизации проектирования, образующих информационную среду S, процесс Р распределяется между субъектом U и средой S, состав и свойства которой становятся определяющими для сохранения целостных представлений об объекте 0(U,S) и процессе проектирования P(U,S). В простейших ситуациях, имеющих, тем не менее, широкое распространение, среда проектирования используется для фиксации описаний объекта O(S), а носителем процесса является субъект P(U). Такой случай соответствует, например, использованию AutoCAD в режиме электронного кульмана. Характерно, что в этом случае состояния объекта отображаются преимущественно в графической форме, а содержание P(U) не фиксируется вовсе. Целостное описание объекта и процесса проектирования отсутствует.
Опуская аргументацию, можно утверждать, что для сохранения целостного отображения проектной деятельности в информационной среде САПР необходимо процесс проектирования рассматривать, выделяя следующие механизмы.
• Последовательность отображения состояний в среде проектирования O(S), учитывая, что результат проектирования фиксируется в форме Op(Gr,Tb,Tx), среда S осуществляет композицию Gr,Tb,Tx аспектов представлений и, следовательно, Op(S(Gr,Tb,Tx)).
• Последовательность событий, приводящих к целенаправленному изменению состояний 0(S) объекта проектирования в процессе P(U,S), реализуемым как субъектом, так и средой проектирования.
• Механизм выбора (принятия решений) в оценке состояния O(S) и выбора элементов P(U, S(Gr,Tb,Tx)).
Учитывая, что деятельность и в информационной среде носит характер интерактивных операций, а преобразования (}г,ТЬ,Тх аспектов описаний могут иметь сложный характер взаимных отображений, можно считать, что с позиций операций, выполняемых информационной средой, Р(11, 8(СтгДЪ,Тх)) преобразуется в процесс Рз(1,Ог,ТЬ,Тх,Р). Здесь I - интерактивные определения субъекта и, а Р - некоторая функция преобразования, которая существует в виде расчетной процедуры, алгоритма и т.п. и может быть автоматизирована. Действия 1,Ог,ТЬ,Тх, Р могут осуществляться в произвольных комбинациях, образовывать составные и обобщенные операции, осуществляемые на 1,Ог,ТЬ,Тх,Р совместно, причем легко показать, что именно составные и обобщенные операции преобладают в практике и обеспечивают целостность отображения проекта.
Таким образом, проектную деятельность в информационной среде можно представить в форме «многомерной» сети принятия решений[1]. Размерность сети определяется аспектами описаний состояний объекта 0(8(0г,ТЬ,Тх)) в^ процессе проектирования, обеспечивающими его целостное представление. Модель принятия решений в узлах сети базируется на интерактивных процедурах, а требования к целостному отображению проектной деятельности обеспечивается логическими интеграционными механизмами совмещения элементов Рз(1,Ог,ТЬ,Тх,Р) [2]. Весьма существенно, что в этом случае отображается как конечное описание результата проектирования Ор(Сг,ТЬ,Тх), так и последовательный процесс Рз(1,Сг,ТЬ,Тх,Р). На практике это означает возможность динамического отображения проектной деятельности с целью накопления, модификации и обобщения типовых методик проектирования [3].
СОЗДАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕРОПЕРАБЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ
Модель технологии целостного (интегрированного) описания проекта и создания интегрированных приложений [4], реализующих типовые процедуры проектирования (процедурные приложения), определяет следующий состав информационной среды.
• Управляющий процессор, обеспечивающий обработку событий, приводящих к изменению 0(8(0г,ТЬ,Тх)), последовательное отображение Рз(1,Ог,ТЬ,Тх,Р), накопление и модификацию типовых процедур в соответствии с динамикой проектной деятельности.
• Графический процессор, обеспечивающий обработку графических данных, создание графических процедур, и открытый для их интеграции с другими процессами среды.
• Текстовый и табличный процессоры, удовлетворяющие аналогичным требованиям процедурное™ и открытости для реализации механизмов интеграции процессов.
• Функциональный или математический процессор, удовлетворяющий аналогичным требованиям, с учетом того, что в качестве функциональной компоненты могут быть использованы отдельные программные процедуры в виде исполняемых программ.
Процедурные приложения формируются в такой среде как последовательность связанной совокупности операций по преобразованию описания объекта 0(S(Gr,Tb3Tx)) во всех его аспектах (ветви сети) и «узлов» сети как ситуаций, включающих альтернативные операции процесса Ps(I,S(Gr,Tb,Tx),F).
Управляющий процессор осуществляет функции интеграции процессов I,Gr,Tb,Tx,F, обеспечивая единый процесс их преобразования и взаимодействия, но сами процессы реализуются автономными процессорами среды. Технология, при которой в качестве элементов информационной среды используются средства, оперирующие раздельными ресурсами, но открытые для взаимодействия, развивается как перспективное направление под названием «технология интероперабельных систем». Преимущество такого подхода заключается в возможности строить и исследовать программные решения с использованием широко распространенных специализированных информационных систем.
Для исследования и отладки механизмов взаимодействия и связи компонент информационной среды в качестве графического процессора использовалась среда SolidWorks. Функции текстового процессора отрабатывались с использованием Word Pad, что продиктовано необходимостью использования большого набора функций обработки текстовых данных при небольшом объеме используемых ресурсов. Для обработки табличных данных выбрана СУБД Access. MS Excei использовалась в двух «измерениях» - как несложный математический процессор (в более сложных случаях использовалась среда MathCAD ) и как средство (электронная таблица) для связывания данных различных процессов, включая интерактивные операции ввода- вывода и выбора операций переходов альтернативных цепочек операций.
Интеграция функций осуществляется Управляющим процессором, реализованным на Delphi. Этот программный компонент среды встроен в SolidWorks в качестве приложения и содержит набор процедур организации взаимодействия и обмена данными между компонентами среды посредством использования технологий OLE, СОМ и BDE.
В качестве задачи проектирования использована методика проектирования штамповой оснастки для изготовления деталей типа тела вращения. Выбранный класс деталей представляет собой стакан со сложным профильным фланцем и задается контуром вращения. Результат
проектирования - это комплект трехмерных образов штампов в соответствии с последовательностью и наименованием операций холодной штамповки. Методика проектирования включает в себя ряд условных выборов операций штамповки, расчетные и табличные соотношения между требуемой геометрией детали и штампов. Задача выбрана из соображений широты распространения и наличия нормализованных методик проектирования.
Реализация интегрированных приложений в контексте рассматриваемой технологии представления проектной деятельности в интегрированной среде в качестве результата приводит к созданию специальной методики описания проектной задачи как альтернативы алгоритмическому подходу. Суть ее сводится к последовательному связыванию проектных данных и действий через посредство структуры типа электронной таблицы. В отличие от обычной алгоритмической процедуры отображения последовательности решения проектной задачи, в нашем случае модификация методики проектирования (например, при использовании новой процедуры расчета или условий ее применения) не требует детальных знаний структуры алгоритма, обозначения переменных, условий перехода и т.д. Для модификации интегрированного приложения в рассматриваемой среде необходимо только сохранение структуры связей между «означиваемыми» переменными и событиями (условиями), в результате которого это происходит.
Не имея возможности более подробно рассмотреть в данной работе отмеченное «свойство» интегрированного отображения проектной задачи по рассмотренной технологии, укажем, что в результате создаются предпосылки для разработки инструментальных средств создания интегрированных приложений непосредственно в процессе проектной деятельности без использования тонких механизмов алгоритмизации и программирования задач проектирования в интероперабельной среде. В состав рассматриваемой среды включены инструментальные средства, используя которые, пользователь через визуальную оболочку и соответствующие элементы управления определяет (фиксирует) порядок проектирования и создает соответствующие связи между элементами описания проекта и процедурами их определения (табличная операция, расчетное действие, интерактивная операция). Фиксируя также альтернативные маршруты и условия их применения, возможны накопление, модификация и обобщение типовых проектных процедур и действий.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе рассмотрена интегрированная модель проектной деятельности и структура информационной среды, обеспечивающей ее адекватное представление. Приведены основные подходы, содержание и результаты программного эксперимента. Можно констатировать, что попытка
обеспечить «целостное» отображение проектной деятельности приводит к
положительным эффектам.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Похилько А. Ф. Интегрированная логика процессов автоматизированного проектирования // Неггрерывнологйческие и нейронные сети и модели: Тез. докладов международной НТК. Ульяновск: УлГТУ, 1995.
2. PokhiPko A. F. Data Integration in Graphic CAD Systems, Pattern Recognition and Image Analysis, 1996, Vol. 6, No. 2. P. 427.
3. Pokhil'ko A. K, Kalabanovskii I. A. Dinamic Integration of Visual Data and Procedure Applications in the Systems of Computer-Aided Design // Pattern Recognition and Image Analysis, 1999, Vol.2,"No. 2.
4. Pokhil'ko A. F. Technology of development user-oriented CAD-applications // Proceedings of Internetional Conference INFORMATION TECHNOLOGY IN DESIGN, Moscow, IESTI, 1996. P. 156.
Похилько Александр Федорович, кандидат технических наук, доцент кафедры САПР, закончил Ленинградский политехнический институт по специальности «Инженер-электрик». Область научных интересов -инструментарий и технологии САПР, системный анализ, принятие решений.
