Инженер по проектированию механизированных разработок (системы автоматизированного проектирования). В. С. Шнейдеров

В Советском Союзе работает свыше 2,5 миллиона конструкторов и проектантов. В интенсификации их труда большую роль играют системы автоматизированного проектирования (САПР), основанные на автоматизированных рабочих местах (АРМ) - графических комплексах проектирования на базе мини-ЭВМ.

Внедрение систем автоматизации проектирования в науке и производстве является одной из основных причин интенсивного их развития. Проектирование в любой отрасли, будь это проектирование станков, автомобилей, самолетов, электронных или оптических приборов, вычислительных машин, кораблей и заводов, жилых зданий и городов, географических карт и моделей одежды, требует огромных затрат труда на обработку самой разнообразной графической информации.

Графический комплекс проектирования реализует все основные этапы проектирования изделий: предварительное исследование, эскизное проектирование, моделирование изделия, техническое проектирование, изготовление и контроль опытных образцов, всесторонние испытания изделия.

Автоматизация проектной деятельности приближает ЭВМ к рабочему месту проектировщика и оснащает его удобными и надежными средствами машинной графики; способствует реализации программ, позволяющих работать в непосредственном контакте с ЭВМ, просматривать варианты решений, вырабатывать новые концепции, устранять рутинные операции и автоматизировать проведение громоздких вычислений и т. д.

Для автоматизации проектной деятельности очень удобны мини-ЭВМ - они занимают мало места, их можно устанавливать непосредственно в конструкторских бюро и в лабораториях.

В настоящее время в СССР серийно выпускаются три типа вычислительных комплексов, предназначенных для автоматизации проектирования: автоматизированные рабочие места конструктора радиоэлектронной аппаратуры, конструктора изделий машиностроения и для программирования на станках с числовым программным управлением. Эти комплексы построены на базе малых ЭВМ. В их состав входят накопители на магнитных дисках и лентах, полуавтоматические кодировщики графической информации, графические дисплеи и графопостроители. Программное обеспечение позволяет вводить в машину и рассматривать любые фрагменты чертежей в увеличенном масштабе, корректировать чертежи, создавать архивы их описаний, вводить и редактировать текстовые материалы, получать окончательные результаты проектирования в виде чертежей и распечаток текста, подготавливать перфоленты для управления станками с числовым программным управлением.

Язык графического взаимодействия предназначен для взаимодействия пользователя с системой автоматизированного проектирования с помощью команд. Эти команды похожи на обычные предложения русского языка и содержат глаголы, существительные, модификаторы и пунктуацию. Язык позволяет формировать описания чертежей, деталей для обработки на станках с числовым программным управлением, принципиальных электрических схем, печатных плат и другую графическую и текстовую информацию.

Проектант вводит команды в автоматизированное рабочее место с помощью средств графического взаимодействия (клавиатуры, светового пера). Диалоговая система немедленно интерпретирует команды и отображает результаты их выполнения на графическом дисплее.

Применение системы автоматизированного проектирования для проектирования технологических процессов механообработки позволяет получать технологические карты для каждой детали. Такая карта включает сведения о последовательности операций и переходов, операционных размерах, номерах баз, типах инструмента, приспособлений, оборудования, режимах резания, материале заготовки и нормах времени на обработку.

Затраты инженерного труда на проектирование технологических процессов в случае использования ЭВМ сокращаются в среднем в 20 - 25 раз.

Вот один из примеров диалога человека и ЭВМ в инженерно-конструкторской работе. Предположим, разработчик автомобиля выбирает расположение рулевой колонки, исходя из соображений обеспечения безопасности водителя при столкновении. Раньше для этого проводились так называемые натурные испытания, то есть в автомобиль усаживали манекен, увешанный датчиками, разгоняли автомобиль до определенной скорости и направляли его в бетонную стенку. При этом производилась киносъемка, и регистрировались показания датчиков. У подобного метода испытаний целый ряд недостатков: во-первых, он очень дорог, поскольку при каждом испытании разбивается автомобиль, во-вторых, он долог, так как очень много времени занимает подготовка эксперимента и обработка полученных данных.

Теперь же достаточно в память ЭВМ ввести математическую модель движения инерционного тела при столкновении. Конструктор вводит данные - скорость автомобиля, массу автомобилиста, коэффициенты, описывающие жесткость кузова, и световым пером рисует исходное положение водителя в салоне. ЭВМ быстро выполняет множество расчетов, и вот на экране графического дисплея воспроизводится траектория движения тела водителя при аварии. Предположим, что водитель ударяется о рулевую стойку. Конструктор отодвигает ее немного вперед и повторяет аварию. Это продолжается до тех пор, пока не будет найдено оптимальное расположение (конфигурация) салона. Причем такая "безболезненная авария" может быть воспроизведена в различных временных интервалах, "заморожена" в любой стадии. Автомобиля еще нет, даже нет его модели в пластике, но конструктор уже видит в деталях поведение его автомобиля при возможной аварии.

Аналогичным образом конструктор может "испытать" машину, "протрясти" ее по любой дороге и с любой скоростью, "провести" через канавы и т. п. Трудно перечислить все области науки и техники, где могут найти применение системы автоматизированного проектирования.

Применение этой системы позволяет решать сложные задачи, но и создание ее тоже не простая задача. Кстати, разработка новых систем автоматизированного проектирования может происходить на уже существующих системах.

Переход от традиционных, привычных средств организациии труда разработчика аппаратуры, схемотехника, конструктора, таких, как бумага, карандаш, кульман, к воображаемой чертежной поверхности на магнитном диске, световому перу и чертежному автомату, переход от натурного макетирования узлов и каскадов аппаратуры к машинному моделированию схем, от справочников и каталогов радиоэлементов в форме книги к использованию библиотек и банков данных является процессом сложным и трудным.

Инженер-технолог по разработке систем автоматического проектирования должен знать принципы построения, функциональные возможности и особенности организации информационного, технического и программного обеспечения системы, знать состав и функциональные возможности пакетов прикладных программ по своей специальности и уметь их применять, владеть методами использования системы в различных режимах, обладать значительным запасом знаний в области системного программного обеспечения, структур баз данных, языков диалогового взаимодействия и т. д.

Специалисты по системам автоматизированного проектирования занимаются исследованием эффективных способов организации систем, разработкой алгоритмов конструкторского и схемотехнического проектирования, поиском наиболее эффективных форм взаимодействия в системе человек - ЭВМ и, наконец, организацией и ведением баз и банков данных для системы автоматизированного проектирования.

Подготовка инженеров-технологов по разработке систем автоматизированного проектирования проходит в вузах по специальности "Системы автоматизированного проектирования".