Лекции по "Разработке САПР"

    

19. Стандарты в САПР: основной закон РФ в области стандартизации, понятие стандартизации, роль стандартов в технике, методологическое, юридические и технологическое значение стандартов, уровни стандартизации.

    В 1993 году в Российской Федерации был  принят Закон «О стандартизации», но в 2003 году он был отменён и заменён Законом «О техническом регулировании». Отмена Закона «О стандартизации» несколько усложнила ситуацию со стандартизацией в Российской Федерации, так как заменившие его документы не охватывают всего комплекса проблем в этой области. Поэтому в настоящее время Росстандарт (основная организация, занимающаяся в России вопросами стандартизации) разрабатывает концепцию нового закона. Пока же в области стандартизации используются существующие стандарты и некоторые общие положения старого закона, имеющие методологическое значение.

    Официальное определение (ГОСТ 1.1-2002):

    «Стандартизация — деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определённой области посредством установления положений для всеобщего и многократного использования в отношении реально существующих и потенциальных задач»

    Здесь важны понятия: упорядочение, всеобщее применение и многократное применение.

    Упорядочение означает установление определённого порядка, т. е. правил. Обычная деятельность осуществляется хаотично — с учётом только текущего состояния дел, без применения общих принципов. В то же время, существует много задач, которые, на первый взгляд, не похожи друг на друга, но на самом деле имеют много общего. Выявление этого общего позволяет применять для их решения универсальные методы и тем самым гарантировать решение задачи. Очень важно, что в ряде случаев достаточно только выявить тип задачи, и по типу можно сразу подобрать способ её решения.

    Всеобщность применения важна потому, что не имеет смысла устанавливать общие правила для деятельности, которой занимается один единственный субъект (человек, организация). Стандартизация предназначена для процессов взаимодействия в обществе.

    Многократность применения важна потому, что для однократного применения не нужны никакие правила, так как в этом случае выбирается тот или способ решения задачи и однократно применяется. Многократность понимается как применимость для будущей деятельности («потенциальные» задачи), так как нет смысла стандартизировать то, что уже произошло (или происходит), но больше не повторится.

    Результатом стандартизации являются стандарты — документы, содержащие требования к определённой области деятельности.

    Роль  стандартов в технике

    Стандартизация  давно применяется в человеческой деятельности:

• в обыденной жизни это — наименование понятий (термины), способы измерения времени и расстояний и др.; народные традиции;
• в религии — это религиозные установления и обряды;
• в языке — это грамматика, правила написания слов и ударений и т. д.;
• в математике — это математические термины и обозначения (математическая нотация), аксиоматическое построение разделов математики, способы доказательства теорем («от противного», «по индукции», «по дедукции» и др.), методы решения задач и др.

    При этом стандартизация (т. е. одинаковость) сочетается с творческой оригинальностью. Это происходит потому, что творчество всегда направлено на дальнейшее развитие, а стандартизация закрепляет уже достигнутое и позволяет на его основе создавать новое.

    Особенно  велика роль стандартов в технике (проектировании), так как они позволяют создавать сложные технические объекты на основе простых.

    Стандарты имеют значение:

    1) методологическое;

    2) юридическое;

    3) технологическое.

    Методологическое значение стандартов заключается в том, что в них отражён опыт многих поколений проектировщиков. Стандарты предлагают оптимальные решения для своих областей, повышают надёжность проектирования (вероятность реализации заданных характеристик), экономят время проектировщиков.

    Юридическое значение стандартов заключается в том, что они закрепляют общие для всех положения, которые при определённых условиях становятся обязательными. Достаточно ссылки на стандарт, чтобы стало понятно, каким требованиям отвечает объект проектирования. В контрактах на проектирование и выпуск продукции, как правило, указываются стандарты (системы стандартов), которые учитываются при выполнении работ. При приёмке работ осуществляется проверка соответствия полученных результатов указанным стандартам. Если соответствие обеспечено, то работа принимается и оплачивается, если не обеспечено, то возникает повод отказаться от оплаты выполненной работы.

    Технологическое значение стандартов заключается в том, что они обеспечивают саму возможность создания новых объектов, так как гарантируют совместимость комплектующих от разных производителей, использование готовых технических решений, возможность производства на существующем оборудовании и т. п.

    Стандарты в САПР относятся к методическому  обеспечению. Можно выделить несколько  групп стандартов: на организацию  процесса проектирования; на оформление документации; на проектируемую продукцию; на сопровождение жизненного цикла  изделия; на конкретные средства САПР; на разработку САПР; на выполнение некоторых типовых операций (например, проведение испытаний и измерений); на выполнение расчётов типовых характеристик; другое. Все эти стандарты касаются одного и того же объекта проектирования, но в разных аспектах.

    Стандарты обязательные и рекомендательные, «де-факто» и «де-юре»

    Стандарты — это документы, в которых устанавливаются требования, обязательные для соблюдения. Поэтому стандарты в этом смысле аналогичны законам.

    Некоторые требования стандартов обязательны для соблюдения, а некоторые — лишь рекомендованы. Если в стандарте содержатся только рекомендации, то он весь является рекомендательным.

    Обязательными являются стандарты, касающиеся безопасности, соблюдения интересов государства, прав потребителей.

    Рекомендательными являются стандарты, регламентирующие организацию производства, в том числе, проектирования.

    Кроме официальных стандартов, существуют также технические условия на продукцию, в которых отражаются её технические характеристики, которые устанавливаются предприятиями-производителями весьма произвольно (основные ограничения связаны с требованиями по безопасности). Если такие же характеристики начинают воспроизводиться другими предприятиями, то появляется стандарт «де-факто» (в отличие от стандартов «де-юре», закреплённых соответствующими законами). Стандарт «де-факто» постепенно распространяется, возникают добровольные сообщества производителей, которые иногда даже подписывают соответствующие конвенции (соглашения) и начинают поддерживать этот стандарт «де-факто» в своей продукции. Стандарт «де-факто» совершенствуется и постепенно становится общераспространённым. Тогда какая-либо международная организация по стандартизации (например, ISO) создаёт на его основе стандарт «де-юре», т. е. закрепляет его в виде документа. Стандарт «де-факто» может развиваться самостоятельно, а стандарт «де-юре» — только в рамках специальных процедур согласования и внесения изменений.

    Уровни  стандартизации

    В настоящее время действуют разные уровни стандартизации и, соответственно, стандартов:

    1) международные;

    2) региональные (в рамках любой организации по стандартизации, объединяющей страны одного географического региона);

    3) межгосударственные (для стран СНГ);

    4) национальные (для отдельных стран) и государственные (как частный случай национальных — для стран СНГ);

    5) отраслевые;

    6) организаций.

    Международные стандарты устанавливаются международными организациями по стандартизации, основной из которых является ИСО (ISO — International Organization for Standardization = Международная организация по стандартизации).

    Региональные  стандарты принимаются группой  стран в рамках соответствующих экономических и политических объединений, например, Евразийским советом по стандартизации, метрологии и сертификации.

    Межгосударственные  стандарты — это специальный термин для стандартов на уровне Содружества Независимых Государств (СНГ).

    Национальные (и государственные) стандарты принимаются  на уровне отдельной страны. В использовании  терминов «национальные» и «государственные» есть некоторые особенности, связанные с отношением соответствующих стран к СНГ: для СНГ используют термин «государственные», а для остальных стран — «национальные».

    Отраслевые  стандарты были приняты ранее  в Советском Союзе и касались соответствующих отраслевых министерств. В настоящее время такой термин не закреплён юридически (он отсутствует в стандартах и законах), но фактически он существует. В частности, имеется группа военных стандартов, стандартов для космической промышленности и т. д.

    Стандарты организаций (или предприятий) принимаются отдельными организациями для упорядочения деятельности внутри этой организации. Это могут быть требования к оформлению документов, найма сотрудников, выпуска продукции и т. д.

    В настоящее время, ввиду расширения международной кооперации, всё большее значение приобретает гармонизация стандартов — когда национальные стандарты разного уровня сближаются между собой. Для новых областей стандартизации стараются сразу принимать единые международные стандарты. Для уже стандартизированных областей в существующие национальные стандарты вносят соответствующие изменения. Прежде всего, это относится к общим понятиям и терминологии: как правило, в современных национальных стандартах термины приводятся сразу на нескольких языках (в российских стандартах — на английском и, иногда, на французском и немецком). 

    

20. Информационные  технологии в САПР: CIM, MRP, MRPII, ERP, PDM, PLM, CALS (расшифровка на русском языке и краткая характеристика).

    Современные производства опираются на информационные технологии: именно через них создаётся проект нового изделия, настраивается оборудование, рассчитывается потребность в материалах и комплектующих, осуществляется связь с поставщиками и потребителями. Таким образом, возникает концепция предприятия нового типа — «виртуального предприятия». На самом деле, оно вполне материально, но управление им осуществляется с использованием его виртуального образа — математической модели. Т. е. перед тем, чтобы что-то сделать, выполняется расчёт и выбирается наилучшее (оптимальное) решение. Кроме того, в таком предприятии легко организовать производство новой продукции. Использование технологий автоматизированного проектирования позволяет быстро выполнить разработку нового изделия, изготовить соответствующую проектную и рабочую документацию (в электронном виде), передать её в производство. Там автоматически настроенное оборудование начнёт выпуск изделия с гарантированными на стадии проектирования характеристиками.

    В процессе проектирования сложного изделия  может возникнуть необходимость распараллелить процесс проектирования, распределив работу между группами проектировщиков (специализирующихся на определённых подсистемах), а внутри групп — среди отдельных сотрудников. При ручном проектировании всегда возникает проблема взаимного учёта технических решений. При автоматизированном проектировании появляется возможность оперативно обмениваться информацией о проектных решениях и «помогать» соседним группам проектировщиков. Таким образом, процесс проектирования снова приобретает цельность и системность, когда влияние одного решения на другие перестаёт быть нежелательным.

    В процессе проектирования обязательно  имеет место многовариантность, которая заключается в том, что по каждой проектной подзадаче возможны разные решения, и на начальном этапе, возможно, их рассматривается несколько. В последующем из всех вариантов останется один, который и пойдёт в производство. Каждый вариант подсистемы (любой части изделия) может быть увязан с соответствующим вариантом другой подсистемы (другой части изделия). Эти взаимно увязанные части образуют единое целое — вариант проекта. Таких вариантов может быть много, так как возможно сочетание одного решения для одной подзадачи проектирования с разными решениями других подзадач. При ручном проектировании многовариантность является явным злом, так как удержать в памяти все варианты никто не в состоянии. В рамках современных технологий проектирования это не представляет труда, так как все варианты всех составных частей проекта будут зафиксированы в базе данных и снабжены специальными индексами, позволяющие увязать их друг с другом. Поэтому можно одновременно разворачивать несколько вариантов проекта и, в конечном счёте, получить возможность выбора наилучшего из них.