§ 1. Общие сведения

Последние десятилетия характеризуются колоссаль­ным ростом производительных и созидательных возможностей техники (использование атомной энергии в мирных целях, освоение космического пространства и т. д.). Такой пора­зительный прогресс человеческого интеллекта явился результа­том содружества человека с электронной вычислительной ма­шиной (ЭВМ), которое, сочетая в себе лучшие качества каж­дого из «партнеров», изменило облик науки и техники и ныне оказывает на них все возрастающее влияние.

Сказанное относится в первую очередь к использованию электронных вычислительных систем для проектирования слож­ных объектов. Это позволит не только сократить сроки разработки и снизить трудоемкость проектирования, но и найти более выгодные технические и экономические решения.

Автоматизация проектирования началась с наиболее просто­го—с чертежных, графических работ, а также с2耀ыполнения на ЭВМ стандартных инженерных расчетов.

Хотя автоматизация этих операций и важна, но она не дала качественного улучшения и существенного ускорения всего процесса проектирования сложных конструкций.

Если мы проанализируем проект какой-нибудь машины или устройства, то увидим, что наиболее труден первый шаг — завязка проекта, исходный замысел, эскиз. Чтобы выб­рать лучший вариант, проектировщик должен представить себе будущий объект в целом, увидеть, как он функциони­рует, оценить его слабые и сильные стороны.

Раньше конструктор мог справиться с этим самостоя­тельно. По мере усложнения создаваемых изделий станови­лось все труднее оценивать конкретный вариант проекта, его соответствие исходным требованиям; увеличивалось и число вариантов проекта, которые необходимо анализировать. Но производительность конструктора осталась практически неиз­менной и время проектирования возросло.

Выход из создавшегося положения дает изменение и упо­рядочение технологии проектирования. Усложнению конструк­ции и, как следствие, увеличению объема используемой кон­структором информации противопоставляют новые методы ее обработки, т. е. автоматизацию проектирования. В этом случае конструктор ставит задачу для ЭВМ и принимает окончательное решение, а машина обрабатывает весь объем информации и делает первичный отбор.

Для такого «общения» человека с машиной созданы и соз­даются системы автоматизированного проектирования (САПР), представляющие собой комплекс вычислительных устройств, средств связи, средств отображения, а также комплекс ма­тематических моделей, специальные языки программиро­вания и др.

Автоматизированное проектирование позволяет инженеру:

а) быстро проверить гипотезу и соответствующую ей модель (теоретическое или аналитическое представление проекта);

б) увидеть и немедленно исправить любые грубые ошибки в чертеже или в исходных утверждениях; в) оценить (путем сравнения с заданием) характеристики модели и модифици­ровать ее в многошаговом процессе совершенствования (оп­тимизации) конструкции; г) принять решение в критических точках ветвления и выбрать путь, по которому ЭВМ про­должит решение; д) управлять продвижением в решении задачи (окончить прогон, изменить входные данные и др.) и т. д.

Автоматизированноепроектирование избавляет проектиров­щика от трудоемких расчетов, позволяет больше времени от­давать творчеству, отысканию новых инженерных и научных решений.

В результате автоматизированного проектирования создает­ся эскизный проект изделия, содержащий его основные па­раметры, характеристики, схему конструкции и математическую модель изделия.

Автоматизированное конструирование осуществляет опти­мальный синтез конструктивных элементов с помощью ЭВМ.

При конструировании за основу принимается схема кон­струкции, полученная на этапе автоматизированного проекти­рования. Схема дополняется конструктивной разработкой от­дельных элементов (соединительных и переходных элементов, уплотнений и т. п.), проводится определение размеров, до­пусков и посадок и т. п.

В результате автоматизированного конструирования выпускается техническая документация, необходимая для технологи­ческой подготовки производства. Техническая документация содержит чертежи, получаемые на чертежных автоматах по раз­работанным программам, и технические условия (условия сбор­ки, контроля и т. п.). Вместе с тем в производство передается «машинный образ» конструкции в виде перфолент, содержащих программы для станков с ЧПУ (числовым программным управлением) для изготовления элементов конструкции.

Таким образом, новая технология проектирования — это система, которая начинается от замысла и кончается вы­дачей проектной документации или опытного образца.

В заключение отметим, что широкое применение ЭВМ при изготовлении и испытании изделий приведет со временем к автоматизированному производству, включающему в себя и первые его стадии: автоматизированное проектирование и автоматизированное конструирование.