ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Процесс проектирования

Традиционная структура процесса проектирования показана на рис. 6.2 [45].

Процесс проектирования, схема которого представлена на рис. 6.2, включает основные виды деятельности проектировщи­ка и САПР на каждой из основных стадий проектирования. Выявление потребностей, т. е. необходимости проектирования Норого изделия — это инициируемый человеком вид деятельно­сти. Постановка задачи также предполагает участие человека

И включает составление спецификаций объекта проектирования.

Процесс проектирования часто оказывается итеративным. Когда решения о характеристиках изделия принимаются на ос­нове эвристических правил, эту стадию проектирования назы­вают синтезом. На стадии синтеза проектировщик создает гра­фический образ изделия на экране ЭЛТ, вводя в ЭВМ данные в виде координат точек, линий, дуг и команды, позволяющие соединить все эти элементы воедино.

Геометрическое моделирование связано с созданием в прием­лемой для ЭВМ форме геометрического описания объекта, изо­бражение которого воспроизводится на экране ЭЛТ [45]. Мате­матическое описание объекта позволяет не только построить его изображение, но и манипулировать им при помощи графическо­го видеотерминала под управлением сигналов, вырабатываемых центральным процессором САПР. Программное обеспечение, позволяющее проводить геометрическое моделирование, следует разрабатывать с учетом эффективного использования как воз­можностей ЭВМ, так и способностей проектировщика.

Анализ и оптимизация проекта есть процесс, при котором подсистема проекта подвергается анализу, совершенствованию по результатам анализа и повторному проектированию. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнут опти­мум в условиях налагаемых проектировщиком ограничений. САПР оказывает влияние на этот процесс, предоставляя проек­тировщику возможность выполнить анализ методом конечных элементов. Результаты анализа позволяют проектировщику оце­нить поведение изделия в отношении сжатия — растяжения и свойств теплопередачи.

Проверка точности проектирования может быть выполнена Методом оценки проектных решений на экране ЭЛТ с исполь­зованием различных режимов САПР. Полуавтоматическое мас­штабирование и программы расчета допустимых отклонений, служащие для назначения поверхностям указываемых пользова­телем размерных спецификаций, позволяют снизить вероятность возникновения ошибок размерности. Проектировщик имеет воз­можность увеличить изображение выбранного фрагмента изде­лия до размеров экрана и тщательно исследовать его. Оконча­тельной стадией процесса проектирования является представле­ние результатов (проекта). Эта процедура включает подготовку проектной документации: чертежей, спецификаций материалов, сборочных спецификаций и т. п. [45].

ЭВМ можно использовать на четырех из шести показанных на рис. 6.2 фаз проектирования — для синтеза, анализа и оп­тимизации проекта, оценки и представления результатов. По­скольку графические средства необходимы как на этапе синтеза проекта, так и на этапе представления и оказываются весьма удобными для отображения аналитических результатов, машин­ная графика стала неотъемлемой частью САПР. Хотя машин­ная графика еще не есть САПР, без нее САПР оказывается не­полной. Основные функции САПР показаны на рис. 6.3.

Круг дополнительных возможностей САПР, доступных про­ектировщику, определяется учетом субъективных факторов [98]. Эффективность использования различных (Инструментальных средств ЭВМ ограничена современным уровнем знаний о про­цессе проектирования и работе проектировщика. Исследова­ния [101] и [36] показали, что до 50% рабочего времени проек­тировщик проводит не на рабочем месте, занимаясь сбором и

Рис 6 3 Характеристики САПР [44]. (С разрешения авторов.)

І—16/32-ра^рядыая ЭВМ, растровый дисплей, запоминающая ЭЛТ, устройства ввода; ЕяФровой планшет с пером; электростатический/перьевой графопостроитель, 2 — операци­онная система, язык команд, программное обеспечение САПР (модули геометрического двух - и TDexMeDHoro моделирования, графика, манипулирование проектной и чертежной информацией); 3 — аппаратная и программная поддержка; 4 — системное программирова­ние, нитертейс базы данных; обмен данными моделирования; обмен графическими дан­ными, механическое проектирование; 5 — связь с другими системами; обмен данными мо­делирования, обмен графическими данными; 6 — механическое проектирование; электри­ческое проектирование, строительное проектирование, картография; проектирование тру­бопроводов; проектирование сталелитейного производства; другие приложеиня; 7 — кар­касные модели, поверхностные модели, монолитные модели.

Проверкой информации, и только 25% времени фактически за­нимает процесс вычерчивания проектируемого изделия или детали.

Использование САПР изменило диапазон необходимых на­выков для выполнения проектирования. Наиболее очевидным изменением является возникновение потребности в определен­ной сумме знаний о вычислительной технике и методах ее ис­пользования, хотя современные человеко-машинные системы и создаются исходя из требования минимизации необходимых знаний о вычислительной технике.

Внедрение САПР на рабочие места может даже оказывать влияние на уровень необходимой для выполнения проектирова­ния квалификации. Системы на основе ЭВМ пригодны для вы­полнения аналитической работы, когда требуется получить ал­горитмические решения, но эти системы пока плохо подходят
для творческого принятия решений. Например, САПР могут оказать помощь проектировщику, если требуется выполнить гео­метрическое моделирование или инженерный анализ. Однако при этом проектировщик может оказаться подвергнутым стрессу в результате увеличения доли принимаемых ЭВМ решений [25]. В то же время потребность в выполнении проектировщиком работы, требующей скорее навыка чертежных работ, чем ква­лификации инженера, возникает все реже по мере проникнове­ния технологии автоматизированного проектирования на рабо­чее место проектировщика [5].