CC BY
37
35000 -30000 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0
*
*
_ * * .
— .........^ ■ 1
■liiiiiiiiiiii
..................................... ....................
2 3 4 w (M= 5 2^W 6 7
-Ряд 1 ■Ряд 2
■ Ряд 3
■ Ряд 4 Ряд5
.....Ряд6
Рисунок 1 - Результаты тестирования методов експоненцирования:
. и пт
ряд 1 - параллельный 2 -арный алгоритм на двух процессорах; ряд 2 - однопоточный 2т-арный алгоритм (алгоритм 1); ряд 3 -параллельный бинарный алгоритм с предвычислением точек 2 Р на двух процессорах; ряд 4 - однопоточный бинарный алгоритм с предвычислением точек 2 Р; ряд 5 - однопоточный алгоритм максимальной памяти; ряд 6 - параллельный алгоритм максимальной памяти на двух процессорах
нию с рассмотренным параллельным бинарным с одновременным уменьшением размера таблицы предвычислений в 5 раз.
Дальнейшего увеличения скорости можно достигнуть за счет использования дополнительной памяти. Для этого на шаге вычисления частичных произведений можно использовать, например алгоритм максимальной памяти [8]. Как видно из рисунка 1, скорость этого алгоритма постепенно убывает с увеличением т. Однако при его использовании значительно возрастает объем таблицы предвычислений, а также время на ее построение.
В дальнейшем необходимо рассмотреть возможность использования предложенных алгоритмов для аппаратной платформы, в частности их реализация на ПЛИС.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. ДСТУ 4145-2002. Державний стандарт УкраУни. ¡нформацшш технологи. Криптограф1чний захист ¡н-формацп. Цифровий тдпис, що грунтуеться на елт-тичних кривих. Формування та перевiрка. КиУв: -Держстандарт УкраУни, 2003. - 39 с.
2. ГОСТ Р 34.10-2001. Государственный стандарт Российской федерации. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процессы формирования и проверки цифровой подписи. М.: Госстандарт России, 2001. - 18 с.
3. ANSI X9.62. Public Key Cryptography for the Financial Services Industry: The Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA), 1998. - 182 c.
4. Кнут А. Искусство программирования, том 2. Получисленные алгоритмы, 3-е изд.: Уч. пос. М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. - 832 с.
5. Вельшенбах М. Криптография на Си и С++ в действии. Учебное пособие.- М.: Издательство Триумф, 2004. -464 с.
6. Kenji Koyama, Yukio Tsuruoka. Speeding up elliptic cryptosystems by using a signed binary window method, Advances in Cryptology. - CRYPTO'92, LNCS 740, pp. 345-357, 1993.
7. Juan Manuel Garcia Garcia, Rolando Mechaca Garcia. Parallel Algorithm for Multiplication on Elliptic Curves, 2002. - 9 c. http://citeseer.ist.psu.edu/
8. Бессалов А. В., Телиженко А. Б. Криптосистемы на эллиптических кривых. Учебное пособие. - Киев. Полтехшка, 2004. - 223 c.
9. Brickel E, Gordon D., McCurley K., Wilson D. Fast Exponentiation with Precomputation. Advances in Cryptology. - Eurocrypt 92. LNCS 658. 1993. - P. 200-207.
Надшшла 9.08.04 Шсля доробки 18.05.05
В cmammi розглядаютъся методи експоненщювання
точки елттичноЧ кривоЧ, зокрема методи з фтсованою
„ г „ 0w
точкою. Лропонуетъся паралелънии 2 -арнии р-кратнии
метод, що забезпечуе крaщi швидкicнi характеристики,
тж icнуючi методи.
The methods of exponentiation of elliptic curve point are considered. In particular, the methods with fixed point are considered. The parallel 2 -arity p-order method are offered. It provides the best run-time in comparison with other known methods.
УДК 65.011.56.012:004(045)
П. M. Павленко
УПРАВЛ1ННЯ 3D МОДЕЛЯМИ В 1НФ0РМАЦ1ЙН0МУ СЕРЕД0ВИЩ1 АВТ0МАТИ30ВАН01 СИСТЕМИ ТЕХН0Л0Г1ЧН01
П1ДГ0Т0ВКИ ВИР0БНИЦТВА
Розглянут1 Moœëueocmi моделювання в сучасних CAD ВСТУП
системах. Представлено метод управлтня 3D моделями
в ттегрованих АСТПВ. Наведет рекомендацп по прак- ^ • й
1 ^ 1 ^ 1 Одним з етатв життевого циклу виробу е техно-
тичному використанню 3D моделей. , -
лопчна тдготовка виробництва (ТПВ), р1вень яко!' ба-
гато в чому визначае як1сть продукци, що вироб-106 ISSN 1607-3274 «Радюелектрошка. 1нформатика. Управлшня» № 1, 2005
П. М. Павленко: УПРАВЛ1ННЯ 3Б МОДЕЛЯМИ В 1НФОРМАЦ1ЙНОМУ СЕРЕДОВИЩ1 АВТОМАТИЗОВАНО! СИСТЕМИ ТЕХНОЛОГ1ЧНО1 П1ДГОТОВКИ ВИРОБНИЦТВА
ляеться, строки 11 виходу на ринок 1 в к1нцевому рахунку, конкурентоспроможн1сть тдприемства в ц1лому. Побудов1 та впровадженню автоматизованих систем технолог1чно1 п1дготовки виробництва (АСТПВ) прид1лялось багато уваги в 70-80-х роках двадцятого стол1ття. Але можливост1 сучасних 1нформац1йних технолог1й на баз1 САБ/САМ/САЕ систем 1 комун1кац1йних технолог1й та радикальн1 зм1ни в промисловому виробництв1, привели до появи нових понять в АСТПВ. Серед них - трьохвим1рна комп'ютерна модель виробу (дал1 3Б модель) 1 сам процес моделювання в середовищ1 АСТПВ.
ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ
У техн1чн1й л1тератур1 найчаст1ше поняття 3Б модели трактуеться неоднозначно, що зв'язано з досить швидкою (за останн1 10 рок1в) зм1ною зм1сту цього поняття [1, 2]. У зв'язку з цим, доц1льно провести короткий анализ процесу розвитку методов об'емного моделювання 1 структури 3Б модели, вид1лити ключов1 параметри, за допомогою яких можливе управлшня 3Б моделями в 1нформац1йному середовищ1 АСТПВ 1 вир1шення принципово нових задач ТПВ.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛЩЖЕНЬ
Перш1 3Б модели мали каркасно-поверхневе пред-ставлення. У процесс такого моделювання спочатку бу-дуеться каркас - просторова конструкция, що скла-даеться з в1др1зк1в прямих, дуг окружностей 1 сплайнов. Каркас в1д1грае допом1жну роль 1 е основою для наступно! побудови поверхонь, що «натягаються» на елементи каркаса. Особлив1сть каркасно-поверхне-вого моделювання полягае в тому, що елементи створювано! модели н1як не зв'язан1 один з одним. Зм1на одного з елемент1в не спричиняе автоматично'! зм1ни 1нших, що дае визначену волю д1й, але одночас-но значно ускладнюе роботу з моделлю 1 вимагае великих витрат на 11 модификацию. Це привело до появи технолог11 твердот1льного параметричного моделюван-ня 1 можливостей управл1ння цим процесом мо-делювання [3].
Твердот1льне моделювання мае у сво1'й основа 1де-олог1ю, що 1стотно в1др1зняеться в1д идеологи каркас-но-поверхневого моделювання. Твердот1льна модель являе собою ц1л1сний об'ект, що займае замкнуту час-тину простору. Завжди можна точно сказати, чи знахо-диться крапка всередин1 твердого т1ла, на його по-верхн1 чи поза т1лом. При зм1н1 в модели будь-якого елемента будуть змшюватися вс1 1нш1 елементи, що зв'язан1 з ним. В результата зм1ниться форма твердого т1ла, але збережеться його ц1л1сн1сть.
Твердот1льне моделювання припускае можлив1сть установки параметричних залежностей м1ж елементами твердого т1ла чи дек1лькох т1л. При цьому змша одного з параметр1в (наприклад, довжини елемента) приводить до в1дпов1дно1 перебудови вс1х параметрично зв'язаних елемент1в. Таке моделювання, назване параметричним, дае конструктору додатков1 зручност1. Так, можна установити параметричн1 залежност1 м1ж елементами твердот1льно1 зборки 1, тим самим, автома-тизувати контроль збирання виробу. Кр1м того, у твердот1льно1 модели збер1гаеться 1стор1я 11 побудови, що дозволяе повертатися на кожн1й 1з крок1в проекту-вання 1 зм1нювати форму модели методом зм1ни чисель-них значень чи параметр1в зам1ни елемент1в, що вхо-дять у його 1стор1ю.
Однак, компоненти твердот1льних моделей мають певн1 обмеження по складност1 просторових форм, що представляються ними. Це привело до створення технологи гибридного моделювання. При гибридному моделювання забезпечуеться можлив1сть одночасно1 робо-ти з твердот1льними об'ектами 1 з поверхнями. При цьому можна «в1др1зати» поверхнею частину твердого т1ла, перетворювати замкнутий поверхнями обсяг у тверде т1ло 1 т. п. Г1бридне моделювання дозволяе спо-лучити вс1 зручност1 твердот1льного моделювання з можлив1стю побудови об'ект1в як завгодно складно1 ге-ометрично1 форми [3].
Параметричний п1дх1д, реал1зований у методах твердот1льного 1 г1бридного моделювання, дае мож-лив1сть автоматичного повторення методу побудови ге-ометри при зм1н1 одного чи дек1лькох його аргумент1в, у межах можливост! самого методу. Розроблювач виробу, таким чином, одержуе можлив1сть вар1ювати р1зними параметрами з метою оптим1зац11 ц1льово1 якост1. В якост1 параметр1в (аргумент1в) можуть висту-пати геометричн1 елементи (крапки, прям1, крив1, пло-щини, поверхн1), чисельн1 параметри з одиницями вим1ру (в1дстан1, кути) 1 чисельн! параметри без розм1рност1.
Подальшим розвитком параметричного п1дходу з'явилася алгебра1чно-сценар1йна параметризац1я [3]. Вона дозволила збагатити 1стор1ю побудови найпрост1шими асоц1ативними зв'язками м1ж елемента-ми 1 визначальними 1хн1ми розм1рами. Це було важли-ве розширення «специф1кац11 геометричного визначен-ня». Можливост1 модиф1кац11 геометрИ 1стотно п1двищилися. Одним 1з прояв1в алгебра1чно-сце-нар1йно1 параметризац11 стало моделювання на основ1 стандартизованих схем побудови («Ееа1иге Based Бе-sign»). Воно дало можлив1сть конструктору збер1гати зразок методу геометрично1 побудови для його наступ-ного повторного застосування.
В даний час компани, розроблювач1 найб1льш мо-гутн1х САБ/САМ-систем (таких як САТ1А, Unigrap-hics), прагнуть проводити сво1 р1шення у в1дпов1дност1
з м1жнародними штеграцшними ISO стандартами, наслщком чого е значне ускладнення представлення модел1 в CAD/CAM-систем! Так, у систем! CATIA V5 модель виробу може бути представлена сукупшстю наступних вид1в шформацп:
- об'емне пло чи таке, що не мае об'ему як результат бул1вих операцш над складовими його форм;
- об'емне пло чи таке, що не мае об'ему як результат застосування певного методу його побудови;
- аргументи побудови ила у вигляд! геометричних елеменпв;
- аргументи побудови т1ла у вигляд! лопчних i чисельних параметр!в;
- плоск! параметричн! еск!зи з геометричними вщносинами м!ж елементами;
- керуюч! параметри;
- функци (в!дносини) м!ж елементами;
- масиви значень для набор!в параметр!в;
- анал!затори, що стежать за застосуванням умов-них правил;
- контролери, що приводять у д!ю визначен! функц!'1' на основ! виконання (невиконання) умовних правил;
- результати абсолютного чи в!дносного анал!зу, призначеш для використання як аргументи в шших функщях;
- посилання ! зв'язки, що залучають зовшшш чи вилучен! елементи (параметри) в якост! аргумент!в по-будови дано'' форми;
- методи, формал!зоваш явно (придатш для повторного застосування) - «Power Copy»;
- скрипти (програми), що беруть участь в робот! метод!в ! виконуються, як програмний код.
Вс детал! О геометричш форми, що 1х представ-ляють) розр!зняються по 1хнш приналежност! до конструктивно-технолог!чного класу. Ц! класи уза-гальнюють в одну категор!ю всю безл!ч деталей, що мають стшю конструктивн! ! технолог!чн! ознаки: вид заготовки, спос!б матер!ал!зац!' форми, виробниче ос-нащення ! характерн! ф!зичн! процеси. 1хне ге-ометричне визначення, в!дпов!дно, може мати сво' термши, методи й аргументи побудови. Наприклад, листова деталь з алюмШевого сплаву мае свою особли-ву специф!кац!ю, в!дм!нну в!д, наприклад, механ!чно' детал! чи електрокабеля.
Дане представлення модел! не ильки сприяе ви-користанню !нформац!' про вир!б на р!зних етапах його життевого циклу, але й дозволяе реал!зувати сучасний р!вень автоматизац!' проектування, не обме-жений р!шенням задач моделювання ! креслення, що припускае реал!защю таких можливостей, як пара-лельне проектування, нагромадження ! використання корпоративних знань, автоматичне проведення зм!н на вс!х етапах процесу проектування, р!зноман!тна в!зу-ал!защя проекту.
Будь-який об'ект в опии продукту над!лений неге-ометричними характеристиками, як м!н!мум, наступ-них категорш:
- граф1чт атрибуты, що представляють об'ект за-собами д!алогу системи;
- 1дентифтащя, що визначае систему !менування, позначення ! представлення продукту в службов!й до-кументацп;
- ф1зичт властивост1, що визначають мехашчш й геометричш характеристики компоненив виробу: об-сяг, площа поверхш, координати центра ваги, ор!ентащя вектор!в момент!в шерцп й шш!;
- технолог1чт властивост1, що визначають вироб-нич! характеристики компонент!в виробу: термооброб-ка, покриття, марюрування, таврування, чистота поверхш, допуски й шш!;
- адмтктративт властивост1, що визначають характеристики об'екта стосовно до процешв його життевого циклу: статус готовност!, рев!з!я, автори-защя, сертиф!кац!я й !нш!;
- фгункцюналът властивост1, що характеризують щльов! параметри виробу: продуктившсть, ресурс, пи-тома соб!варт!сть експлуатацГ! й !нш!. Бтьшшть з них мають безпосередне вщношення до економ!ки промис-лового б!знесу ! контролюються особливо ретельно;
- спец1алън1 (нерегулярт) властивостi, проголо-шеш для даного виробу в зв'язку з якимись ушкальни-ми його особливостями.
Особливо важливо те, що м!ж р!знорщними характеристиками можуть бути виражен! в!дносини р!зних тип!в - лопчш, алгебра'1'чн!, заснован! на масивах значень чи обумовлеш сценар!ями - скриптами. Ц! в!дно-сини, що мають вид правил, являють собою форму орган!зац!' конструкторсько-технолог!чних знань про вир!б.
При анал!з! структури 3D моделей, як! розгля-даються, виникае питання: що дають щ засоби для ав-томатизац!! р!шення конструкторських ! технолог!чних задач в АСТПВ?
В!дзначимо, що важлив!сть представлення ! ви-користання знань в задачах АСТПВ розглядалася до-сить давно. В численних роботах пропонувалося використання знань у вигляд! таблиць ршень, правил, семантичних мереж ! фрейм!в для задач проектування оснащення, !нструмента ! технолог!чних процес!в [1, 2]. Використання декларативних знань забез-печувало гнучк!сть створюваних систем, 'х адапто-ван!сть до особливостей предметно' област! ! правилам прийняття проектних ршень. Однак, в!дсутшсть на той пер!од засоб!в створення 3D моделей вироб!в не дозволяло одержати значимий практичний ефект в!д виконаних розробок.
3 шшого боку, автоматизащя конструкторського проектування лише за рахунок побудови 3D моделей ! наступного одержання креслень також у багатьох ви-
108
ISSN 1607-3274 «Радюелектрошка. 1нформатика. Управлшня» № 1, 2005
П. M. Павленко: УПРАВЛ1ННЯ 3D МОДЕЛЯМИ В 1НФОРМАЦ1ЙНОМУ СЕРЕДОВИЩ1 АВТОМАТИЗОВАНО! СИСТЕМИ ТЕХНОЛОГ1ЧНО1 П1ДГОТОВКИ ВИРОБНИЦТВА
падках не приносить надежного ефекту в силу недос-татньо високого р1вня автоматизаци. Часткове полшшення дае розробка i використання спещальних процедурних додаткiв до CAD-системи (наприклад, конструювання пакета прес-форми з використанням баз нормалiзованих деталей); штотно бiльший ефект може дати штегроване використання набору процедурних додатюв. Однак, цей пiдхiд не може бути реалiзований для вах видiв проектних процедур ТПВ, як у силу ¿хнього великого числа, так i через слабку формалiзацiю i тишзацш багатьох проектних ршень.
Новий метод вирiшення задач автоматизаци проек-тування в ТПВ, за рахунок штегрованого використання 3D моделей i баз знань, здатний привести одночас-но i до гнучкост створювано'' системи, i до штотного загального пiдвищення рiвня автоматизаци. При цьому, за рахунок формалiзацiï i збереження корпо-ративних знань для тдприемства, багато в чому вирн шуеться серйозна проблема недостачi висококвалiфiко-ваних конструкторiв i технолопв [4].
Загальна схема iнтегрованого використання 3D моделей i баз знань приведена на рис. 1. Тут тд додат-ком розумieться деяка проектна процедура АСТПВ, реалiзована засобами прикладного програмного штер-фейсу (API) CAD-системи, яка виршуе конкретну задачу конструкторського чи технолопчного проектуван-ня з використанням бази корпоративних знань.
3D мщель виробу
Граф1чн1 атрибут
1ден1иф1кац1я
'Í13Í4HI EnacTHBOCTÍ
Текнолопчш
EJHCTHBCICTÍ
Адшшгтратшш EJHCTHBCICTÍ
Функщанальт
ЕЛаСТИЕнСТ!
Специльш
ЕЛаС*Г11Е: ПГТ1
Геометр ична модель
Рисунок 1 - Схема штегрованого використання 3D модел1 i бази знань
На приведенш схемi не конкретизовано, чи е 3D модель моделлю основного виробу чи моделлю виробу ТПВ - це залежить вiд характеру розв'язувано'' додатком за-дачi. Додаток може використовувати у сво'й роботi деюлька моделей, а також допомiжну ш-формащю -наприклад, геометричнi чи технолопчт шаблони.
Таким чином, 3D модель виробу фактично е джерелом шформацп для вирiшення всiх основних задач ТПВ, таких як проектування нестандартного об-ладнання, оснастки, технолопчних процеав, керуючих програм для верстапв з ЧПК та iнших. Використання центрально'' ролi 3D моделi виробу в АСТПВ дозволяе автоматизувати процеси управлшня ТПВ. Так, автором розроблеш проектнi процедури i програми для PDM Smar Team [5], що реалiзують свою функцiю управлшня 3D моделями в ходi конструкторсько -технолопчного проектування.
ВИСНОВОК
Застосування нового методу використання та управлшня 3D моделями дозволяе будувати прикладш САПР, що працюють «вщ техшчного завдання» i ге-нерують ви необхiднi геометричнi моделi, креслення, технолопчт процеси, текстовi чи текстово-графiчнi документа. Реалiзацiя кожно'' конкретно'' САПР вимагае значних зусиль, однак в результат досягаються висо-кий рiвень автоматизацiï проектних рiшень i гнучюсть системи, а також створюються умови для ртення кадрових проблем у сферi ТПВ.
ПЕРЕЛ1К ПОСИЛАНЬ
1. Норенков И. П., Кузьмик П. К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. М.: Изд-во МВТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 320 с.
2. Евгенев Г. Б. Системология инженерных заданий. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2001. - 376 с.
3. Очередько С. А. Глобальная трансформация промышленного бизнеса и новая концепция управления жизненным циклом изделия / Информационные технологии в наукоемком машиностроении. Компьютерное обеспечение индустриального бизнеса. / Под общ. ред. А. Г. Братухина. - Киев: Техника, 2001, с. 626-646.
4. Павленко П. Н., Яблочников Е. И. Техническая подготовка производства в едином информационном пространстве. // Оборудование и инструмент для профессионалов, № 4 (51), 2004. - С. 30-35.
5. Павленко П. Н., Дмитриев Н. М. Современные формы технической подготовки производства. // Оборудование инструмент для профессионалов. - № 6(52). -2004. - 62 с.
Надшшла 14.06.04 Шсля доробки 29.03.05
Рассмотрены возможности моделирования в современных CAD системах. Представлен метод управления 3D моделями в интегрированных АСТПП. Приведены рекомендации по практическому использованию 3D моделей.
The opportunities of modeling in modern CAD systems are considered. The method of management by 3D models in integrated ASTPM is submitted. The recommendations are given for practical use of 3D models.
