Technischer Support für computergestützte Designsysteme. Struktur des technischen Support-CAD. Was sind computergestützte Designsysteme?

Viele moderne Unternehmen nutzen Design oder CAD. Es gibt eine Vielzahl von Anbietern solcher Lösungen. Die Funktionen und Fähigkeiten dieser Designsysteme, insbesondere derjenigen, die durch spezialisierte Software für den entsprechenden Zweck repräsentiert werden, können sehr unterschiedlich sein. Was ist die Essenz von CAD? Was sind die Nuancen bei der Entwicklung dieser Systeme?

Was sind computergestützte Designsysteme?

CAD-Systeme sind automatisierte Systeme, die darauf ausgelegt sind, den einen oder anderen Entwurf umzusetzen. In der Praxis handelt es sich um technische Systeme, die es ermöglichen, die Prozesse, die die Entwicklung von Projekten ausmachen, zu automatisieren und ein menschenunabhängiges Funktionieren sicherzustellen. Je nach Kontext kann CAD Folgendes bedeuten:

Software, die als Hauptelement der relevanten Infrastruktur verwendet wird;

Eine Reihe von Personal- und technischen Systemen (einschließlich solcher, die den Einsatz von CAD in Form von Software beinhalten), die von einem Unternehmen zur Automatisierung der Projektentwicklung verwendet werden.

Somit ist es möglich, eine breitere und eine engere Auslegung des betreffenden Begriffs zu unterscheiden. Es ist schwer zu sagen, welches davon in der Wirtschaft häufiger eingesetzt wird; es hängt alles vom konkreten Einsatzgebiet von CAD und den Aufgaben ab, die diese Systeme lösen sollen. Beispielsweise bezieht sich CAD im Kontext einer einzelnen Fertigungsstätte wahrscheinlich auf ein bestimmtes computergestütztes Designprogramm. Wenn es um strategische Planung für die Entwicklung eines Unternehmens geht, wird dieses Konzept wahrscheinlich der größeren Infrastruktur entsprechen, die erforderlich ist, um die Effizienz der Entwicklung verschiedener Projekte zu verbessern.

Es ist erwähnenswert, dass CAD eine Abkürzung ist, die auf unterschiedliche Weise entschlüsselt werden kann. Im Allgemeinen entspricht es dem Begriff „Computergestütztes Designsystem“. Es gibt jedoch auch andere Möglichkeiten, die entsprechende Abkürzung zu entschlüsseln. Es könnte zum Beispiel wie „Design-Automatisierungssystem“ klingen.

Im Englischen entspricht der russische Begriff CAD in seiner Bedeutung der Abkürzung CAD, in manchen Fällen auch CAX. Betrachten wir genauer die Zwecke, für die computergestützte Konstruktionssysteme im Maschinenbau und anderen Bereichen erstellt werden können.

Ziele der CAD-Erstellung

Das Hauptziel der CAD-Entwicklung besteht darin, die Arbeitseffizienz von Unternehmensspezialisten bei der Lösung verschiedener Produktionsprobleme zu steigern. Insbesondere solche im Zusammenhang mit technischem Design. Eine Effizienzsteigerung kann in diesem Fall erreicht werden durch:

Reduzierung der Arbeitsintensität des Designprozesses in der Produktion;

Verkürzung der Projektumsetzungszeit;

Reduzierung der Kosten für Entwurfsarbeiten sowie der mit dem Betrieb verbundenen Kosten;

Sicherstellung einer verbesserten Qualität der Designinfrastruktur;

Reduzierung der Kosten für Modellierung und Tests.

CAD ist ein Werkzeug, mit dem Sie diese Vorteile erzielen können durch:

Dokumentationsautomatisierung;

Betrachten wir nun die Struktur, in der CAD dargestellt werden kann.

CAD-Struktur

Ein computergestütztes Prozessdesignsystem kann beispielsweise die folgenden Komponenten umfassen:

Eine Reihe von Automatisierungselementen;

Software- und Hardware-Infrastruktur;

Methodische Werkzeuge;

Elemente zur Unterstützung der CAD-Funktionalität.

Ein gängiger Ansatz besteht darin, in der CAD-Struktur verschiedene Subsysteme zu unterscheiden. Als die wichtigsten gelten:

Service-Subsysteme, die das Funktionieren der wichtigsten Designkomponenten von CAD-Systemen unterstützen, Infrastruktur, die für die Datenverarbeitung verantwortlich ist, Softwarewartung;

Design-Subsysteme, die je nach Korrelation mit dem Entwicklungsobjekt mit objektbasierten oder invarianten, also mit der Umsetzung konkreter Projekte oder einer Kombination mehrerer Projekte verbundenen Aufgaben konfrontiert werden können.

CAD-Systeme sind Systeme, die bestimmte Funktionskomponenten umfassen. Betrachten wir ihre Eigenschaften.

CAD-Komponenten

Wie wir bereits wissen, besteht der computergestützte Entwurf von Steuerungssystemen und industrieller Infrastruktur aus verschiedenen Teilsystemen. Ihre Komponenten wiederum sind Komponenten, die die Funktionsfähigkeit der entsprechenden CAD-Elemente sicherstellen. Es könnte sich zum Beispiel um dieses oder jenes Programm, Datei, Hardware handeln. Komponenten mit gemeinsamen Eigenschaften bilden die Mittel zur Unterstützung von Entwurfssystemen. Diese können durch folgende Hauptsorten repräsentiert werden:

Systeme zur Entwicklung verschiedener Zeichnungen;

CAD-Systeme zur geometrischen Modellierung;

Systeme zur Automatisierung von Berechnungen in Ingenieurprojekten sowie zur dynamischen Modellierung;

CAD-Systeme zur Computeranalyse verschiedener Projektparameter;

Automatisierungstools zur technologischen Optimierung von Projekten;

CAD-Systeme zur Planungsautomatisierung.

Es ist erwähnenswert, dass diese Klassifizierung als bedingt betrachtet werden sollte.

Ein computergestütztes Prozessdesignsystem kann eine Vielzahl der oben aufgeführten Funktionen und mehr umfassen. Die konkrete Liste der CAD-Funktionen wird in erster Linie vom Entwickler des entsprechenden Systems bestimmt. Überlegen wir, welche Probleme es grundsätzlich lösen kann.

CAD-Entwicklung

Der Entwurf automatisierter Systeme zur Informationsverarbeitung, Verwaltung, Programmierung und Implementierung anderer Funktionen mit dem Ziel, die Effizienz der Projektentwicklung in bestimmten Branchen zu steigern, ist ein Prozess, der sich durch ein hohes Maß an Komplexität auszeichnet und von seinen Teilnehmern erhebliche Investitionen in Arbeits- und Finanzressourcen erfordert . Experten identifizieren mehrere Grundprinzipien, nach denen die CAD-Entwicklung durchgeführt werden kann. Darunter:

Vereinigung;

Komplexität;

Offenheit;

Interaktivität.

Schauen wir sie uns genauer an.

Vereinheitlichung als Prinzip der CAD-Entwicklung

Die Arbeit mit computergestützten Designsystemen sowohl in der Entwicklungsphase als auch während der Nutzung der entsprechenden Infrastruktur erfordert die Einhaltung des Vereinheitlichungsprinzips, nach dem bestimmte Lösungen gleichermaßen effektiv und mit ähnlichen Algorithmen in verschiedenen Branchen umgesetzt werden können. Dieses Prinzip geht davon aus, dass eine Person, die ein bekanntes CAD-Modul oder beispielsweise eine computergestützte Designtechnik in einer Umgebung verwendet, diese problemlos an die Besonderheiten der Anwendung unter anderen Bedingungen anpassen kann.

Die Vereinheitlichung von CAD ist auch aus Sicht der Entwicklung des Unternehmens – des Entwicklers des entsprechenden Systems – wichtig: Je universeller die Module und Ansätze, die ein bestimmtes Unternehmen dem Markt anbietet, desto intensiver kann sein Wachstum sein , desto höher ist die Wettbewerbsfähigkeit und Kooperationsbereitschaft neuer Verbraucher.

Komplexität als Prinzip der CAD-Entwicklung

Das nächste Prinzip, das den Entwurfsprozess automatisierter Systeme kennzeichnet, ist die Komplexität. Er geht davon aus, dass der CAD-Hersteller sein Produkt mit Komponenten ausstatten kann, die es dem Anwender ermöglichen, Probleme auf verschiedenen Ebenen der Projektumsetzung zu lösen. Dieser Aspekt kann im Hinblick auf die Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit des Produkts und seiner Erschließung neuer Märkte von entscheidender Bedeutung sein. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass auch die komplexesten Lösungen weiteren Grundprinzipien der CAD-Entwicklung genügen müssen. Dazu gehört Offenheit.

Offenheit als Prinzip der CAD-Entwicklung

Offenheit kann in diesem Zusammenhang auf unterschiedliche Weise verstanden werden, ihre Interpretation wird jedoch in jedem Fall angemessen sein. Die Entwicklung eines computergestützten Konstruktionssystems ist ein Prozess, der sich zunächst durch Offenheit hinsichtlich der Feedbackbildung zwischen dem CAD-Hersteller und seinen Anwendern auszeichnen sollte. Eine Person, die das entsprechende System verwendet, sollte in der Lage sein, den Entwickler über festgestellte Probleme und Merkmale der CAD-Funktion unter verschiedenen Bedingungen zu informieren und dem Hersteller seine Wünsche zur Verbesserung des Produkts mitzuteilen.

Offenheit in der CAD-Entwicklung kann auch in der Bereitschaft des Herstellers zum Ausdruck kommen, technologische Entwicklungen, auch von Konkurrenzherstellern, aktiv zu beobachten und verschiedene Trends zu verfolgen. In diesem Fall können nicht nur die Technologieabteilungen die führende Rolle im Geschäft spielen, sondern beispielsweise auch die Vermarkter, PR-Spezialisten und Manager des Unternehmens, die für die Verhandlungen des Unternehmens mit Partnern verantwortlich sind.

Offenheit in der CAD-Entwicklung bedeutet auch, dass der Entwickler des entsprechenden Systems bereit ist, in den direkten Dialog mit anderen Lieferanten zu treten, die wiederum seine direkten Konkurrenten sein können. Der Austausch von Technologien, die es ermöglichen, Produkte zu schaffen, mit denen ein effektiver computergestützter Entwurf von Steuerungssystemen, industrieller Infrastruktur und technischen Entwicklungen durchgeführt werden kann, ist auch ein wesentlicher Faktor für die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit einer Marke, die CAD in bestimmten Märkten anbietet Segmente.

Interaktivität als Prinzip der CAD-Entwicklung

Das zweitwichtigste Prinzip bei der CAD-Erstellung ist die Interaktivität. Dabei geht es zunächst um die Schaffung geeigneter Schnittstellensysteme durch den Entwickler, die dem Menschen die Bedienung maximal erleichtern, sowie um die Umsetzung der notwendigen Kommunikation mit anderen CAD-Anwendern.

Ein weiterer Aspekt der Interaktivität besteht darin, bei Bedarf die Interaktion zwischen verschiedenen Modulen computergestützter Designsysteme im Rahmen der Bildung einer Produktionsinfrastruktur sicherzustellen.

Es kann festgestellt werden, dass das Prinzip der Interaktivität eng mit dem ersten Prinzip zusammenhängt – der Vereinheitlichung. Tatsache ist, dass der Datenaustausch im Rahmen bestimmter interaktiver Verfahren vorbehaltlich der notwendigen Standardisierung der Interaktion zwischen bestimmten Subjekten am effektivsten ist. Dies kann in der Vereinheitlichung von Dateiformaten, Dokumenten, Verfahren, Sprachen und technischen Ansätzen bei der Entwicklung bestimmter Projekte zum Ausdruck kommen.

Besonders wichtig ist das betrachtete Prinzip in CAD-Systemen, mit denen der computergestützte Entwurf von Informationssystemen durchgeführt wird. Dieser Bereich der CAD-Anwendung zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Nachfrage seitens der Nutzer der entsprechenden Infrastruktur aus:

Im regelmäßigen, dynamischen Umgang miteinander;

Bereitstellung von Verbindungen zwischen einer großen Anzahl von CAD-Modulen;

Implementierung der Optimierung verschiedener interaktiver Verfahren;

Operative Erstellung von Reporting.

Nur wenn computergestützte Konstruktionssysteme ausreichend interaktiv sind, können Anwender mit einer effektiven Lösung solcher Produktionsprobleme rechnen.

CAD-Hardware umfasst verschiedene technische Mittel (Hardware), die zur Durchführung computergestützter Konstruktion verwendet werden, nämlich Computer, Peripheriegeräte, Netzwerkausrüstung sowie Ausrüstung einiger Hilfssysteme (z. B. Messen), die die Konstruktion unterstützen.

Die im CAD eingesetzten technischen Mittel müssen Folgendes bieten:

1. Implementierung aller notwendigen Entwurfsverfahren, für die entsprechende Software verfügbar ist;

2. Interaktion zwischen Designern und Computern, Unterstützung der interaktiven Arbeitsweise;

3. Interaktion zwischen Teammitgliedern, die an einem gemeinsamen Projekt arbeiten.

Die erste dieser Anforderungen ist erfüllt, wenn das CAD-System über Rechner und Systeme mit ausreichender Leistung und Speicherkapazität verfügt.

Die zweite Anforderung betrifft die Benutzeroberfläche und wird durch die Einbindung komfortabler Datenein-/ausgabetools und vor allem grafischer Informationsaustauschgeräte in das CAD-System erfüllt.

Die dritte Anforderung schreibt die Integration von CAD-Hardware vor Computernetzwerk.

Reis. 2.1. Struktur des technischen CAD-Supports

Infolgedessen ist die allgemeine Struktur des CAD-Systems ein Netzwerk von Knoten, die durch ein Datenübertragungsmedium miteinander verbunden sind (Abb. 2.1). Knoten(Datenstationen) sind Design-Arbeitsplätze, oft auch „Datenstationen“ genannt automatisierte Arbeitsplätze(AWS) oder Arbeitsplätze(WS – Workstation), es können aber auch Großrechner (Mainframes), einzelne Peripherie- und Messgeräte sein. In der Workstation müssen Mittel für die Schnittstelle des Designers mit dem Computer vorhanden sein. Die Rechenleistung kann auf verschiedene Knoten eines Computernetzwerks verteilt werden.

Datenübertragungsmedium dargestellt durch Datenübertragungskanäle bestehend aus Kommunikationsleitungen und Vermittlungsgeräten.

An jedem Knoten können Sie auswählen Datenendgeräte(OOD), Durchführung bestimmter Designarbeiten und Datenkanal-Abschlussausrüstung(DKD), entwickelt, um das DTE mit dem Datenübertragungsmedium zu verbinden. Beispielsweise kann ein Personalcomputer als DTE betrachtet werden, und eine in den Computer eingesetzte Netzwerkkarte kann als ADC betrachtet werden.

Datenverbindung- ein Mittel zum bidirektionalen Datenaustausch, einschließlich eines ADC und einer Kommunikationsleitung. Kommunikationslinie bezieht sich auf einen Teil des physischen Mediums, der zur Ausbreitung von Signalen in eine bestimmte Richtung verwendet wird; Beispiele für Kommunikationsleitungen sind Koaxialkabel, Twisted-Pair-Drähte und Glasfaser-Kommunikationsleitungen (FOCL). Enges Konzept ist Kanal (Kommunikationskanal), worunter ein Mittel zur unidirektionalen Datenübertragung verstanden wird. Ein Beispiel für einen Kommunikationskanal könnte ein Frequenzband sein, das einem Sender in der Funkkommunikation zugewiesen ist. In einer bestimmten Leitung können mehrere Kommunikationskanäle gebildet werden, von denen jeder seine eigenen Informationen überträgt. In diesem Fall heißt es, dass die Leitung auf mehrere Kanäle aufgeteilt ist.

Arten von Netzwerken. Es gibt zwei Methoden zum Teilen einer Datenzeile: Zeitmultiplex(sonst Zeitteilung oder TDM – Zeitteilungsmethode), bei der jedem Kanal eine bestimmte Zeitscheibe zugewiesen wird, und Frequenzteilung(FDM – Frequency Division Method), bei dem dem Kanal ein bestimmtes Frequenzband zugewiesen wird.

In CAD-Systemen kleiner Designorganisationen, die nicht mehr als ein paar oder Dutzende Computer umfassen und sich in geringem Abstand voneinander befinden (z. B. in einem oder mehreren benachbarten Räumen), ist das Netzwerk, das die Computer verbindet, lokal. Lokales Computernetzwerk(LAN oder LAN – Local Area Network) verfügt über eine Kommunikationsleitung, an die alle Netzwerkknoten angeschlossen sind. In diesem Fall kann die Topologie der Knotenverbindungen (Abb. 2.2) Bus, Ring oder Stern sein. Die Länge der Leitung und die Anzahl der angeschlossenen Knoten im LAN sind begrenzt.

Reis. 2.2. Optionen für die Topologie des lokalen Netzwerks:

A) Reifen; B ) Ring; V ) herausragend

In größeren Designorganisationen umfasst das Netzwerk Dutzende bis Hunderte oder mehr Computer, die verschiedenen Design- und Managementabteilungen gehören und sich in den Räumlichkeiten eines oder mehrerer Gebäude befinden. Ein solches Netzwerk heißt Unternehmen. In seiner Struktur kann man eine Reihe von sogenannten LANs unterscheiden Subnetze und Mittel zur LAN-Kommunikation untereinander. Zu diesen Tools gehören Switching-Server (Subnetzwerk-Interaktionseinheiten). Werden Switching-Server durch vom Abteilungs-LAN getrennte Datenübertragungskanäle vereint, so bilden sie ein neues Subnetz namens unterstützend(oder Transport), und das gesamte Netzwerk weist eine hierarchische Struktur auf.

Wenn die Gebäude der Designorganisation weit voneinander entfernt liegen (bis hin zu ihrem Standort in verschiedenen Städten), wird das Unternehmensnetzwerk größer territoriales Netzwerk(WAN – Wide Area Network). Im territorialen Netzwerk gibt es Hauptkanäle - Datenübertragungskanäle (Backbone-Netzwerk), die eine erhebliche Länge haben, und Datenübertragungskanäle, die das LAN (oder eine Reihe von LANs eines separaten Gebäudes oder Campus) mit dem Backbone-Netzwerk verbinden und aufgerufen werden Teilnehmeranschluss oder Verbindung "letzte Meile".

Normalerweise Schöpfung gewidmet Backbone-Netzwerk, d.h. Ein Netzwerk, das eine einzelne Organisation bedient, ist dafür zu teuer. Daher greifen sie oft auf die Dienste eines Anbieters zurück, d.h. eine Organisation, die Telekommunikationsdienste für viele Benutzer bereitstellt. In diesem Fall erfolgt die Kommunikation innerhalb des Unternehmensnetzwerks über erhebliche Entfernungen öffentliches Backbone-Netzwerk. Als solches Netz können Sie beispielsweise ein Stadt- oder Ferntelefonnetz oder territoriale Datenübertragungsnetze verwenden. Die häufigste Form des Zugangs zu diesen Netzwerken ist derzeit der Zugang zum Internet.

Für viele Unternehmensnetzwerke ist die Möglichkeit des Zugriffs auf das Internet nicht nur wünschenswert, um die Kommunikation zwischen Remote-Mitarbeitern der eigenen Organisation sicherzustellen, sondern auch für den Empfang anderer Informationsdienste. Die Entwicklung virtueller Unternehmen, die auf der Grundlage von CALS-Technologien arbeiten, erfordert zwangsläufig den Informationsaustausch über territoriale Netzwerke, in der Regel über das Internet.

Die Struktur des technischen CAD-Supports für eine große Organisation ist in Abb. dargestellt. 2.3. Hier ist die typische Struktur großer CAD-Unternehmensnetzwerke dargestellt, die als Architektur bezeichnet wird Kundenserver. In Client-Server-Netzwerken werden ein oder mehrere Knoten zugeordnet, genannt Server, die Steuerungs- oder Designfunktionen ausführen, die vielen Benutzern im Netzwerk gemeinsam sind, und die übrigen Knoten (Workstations) sind Terminalknoten, die als Terminal bezeichnet werden Kunden Benutzer arbeiten darin. Im Allgemeinen handelt es sich bei einem Server um eine Reihe von Softwaretools, die darauf abzielen, bestimmte Funktionen auszuführen. Wenn diese Tools jedoch auf einen bestimmten Computernetzwerkknoten konzentriert sind, bezieht sich das Konzept Server speziell auf den Netzwerkknoten.

Reis. 2.3. Struktur des firmeneigenen CAD-Netzwerks

Client-Server-Netzwerke zeichnen sich durch die Art der Funktionsverteilung zwischen Servern aus, das heißt, sie werden nach Servertypen klassifiziert. Unterscheiden Dateiserver zum Speichern von Dateien, die von vielen Benutzern gemeinsam genutzt werden, Datenbankserver automatisiertes System, Anwendungsserver spezifische Anwendungsprobleme zu lösen, Server wechseln(auch Netzwerkverbindungseinheiten oder Zugangsserver genannt) zur Verbindung von Netzwerken und Subnetzen, spezialisierte Server zur Erbringung bestimmter Telekommunikationsdienste, wie z. B. E-Mail-Server.

Wenn Server auf bestimmte Anwendungen spezialisiert sind, spricht man vom Netzwerk verteiltes Computernetzwerk. Wenn ein Anwendungsserver Benutzer in einem LAN bedient, ist es selbstverständlich, einen solchen Server als lokal zu bezeichnen. Da CAD jedoch Anwendungen und Datenbanken enthält, die von Benutzern verschiedener Abteilungen und damit Clients verschiedener LANs gemeinsam genutzt werden, werden die entsprechenden Server als Unternehmensserver klassifiziert, die normalerweise mit dem Kernnetzwerk verbunden sind (siehe Abb. 2.3.).

Neben der Client-Server-Architektur kommen Peer-to-Peer-Netzwerke zum Einsatz, bei denen jeder Knoten je nach zu lösender Aufgabe sowohl Server- als auch Client-Funktionen übernehmen kann. Die Organisation der Interaktion in solchen Netzwerken mit einer Anzahl von Knoten von mehr als mehreren Dutzend wird übermäßig komplex, sodass Peer-to-Peer-Netzwerke nur in kleinen CAD-Systemen verwendet werden.

Entsprechend den Vermittlungsmethoden werden Netzwerke unterschieden mit Stromkreisumschaltung Und Paketvermittlung. Im ersten Fall beim Datenaustausch zwischen Knoten A Und B Das Netzwerk stellt eine physische Verbindung zwischen her A Und B, der nur von diesen Teilnehmern während einer Kommunikationssitzung verwendet wird. Ein Beispiel für ein leitungsvermitteltes Netzwerk ist das Telefonnetz. Hier erfolgt die Informationsübertragung schnell, die Kommunikationskanäle werden jedoch ineffektiv genutzt, da beim Datenaustausch lange Pausen möglich sind und der Kanal beim Vermitteln von Paketen einer physischen Verbindung, die Teilnehmer zu jedem Zeitpunkt einer Kommunikationssitzung verbinden würde, „frei“ ist A Und IN, wird nicht erstellt. Nachrichten werden in sogenannte Blöcke unterteilt Pakete, die in einem ausgedehnten Netzwerk übertragen werden A Zu IN oder zurück über Zwischenknoten mit möglicher Pufferung (Zwischenspeicherung). Somit kann jede Zeile durch viele Nachrichten unterteilt werden, wobei abwechselnd Pakete verschiedener Nachrichten mit maximaler Füllung der genannten Pausen weitergeleitet werden.

Arten von CAD-Software

Software(MO) AP ist eine Reihe mathematischer Methoden (MMet), mathematischer Modelle (MM) und Entwurfsalgorithmen (DA), die für die Durchführung von AP erforderlich sind und in einer bestimmten Form dargestellt werden .

Technische Unterstützung(TO) AP ist eine Reihe miteinander verbundener und interagierender technischer Mittel zur Durchführung technischer Mittel (TS).

Software AP ist eine Reihe von Maschinenprogrammen, die zur Durchführung von AP erforderlich sind und in einer bestimmten Form dargestellt werden. Der Teil der AM-Software, der für das Designmanagement vorgesehen ist, wird aufgerufen Betriebssystem (OS) AP.

Der Satz von Maschinenprogrammen (MP), die zur Durchführung eines Entwurfsvorgangs erforderlich sind und in einer bestimmten Form dargestellt werden, wird aufgerufen Anwendungspaket(PPP).

Softwarekomponenten sind Dokumente mit Programmtexten, Programme auf Medien aller Art und Betriebsdokumente. Software wird in allgemeine Systemsoftware (WPO) und Anwendungssoftware (APO) unterteilt. Die Komponenten der Software sind Übersetzer (T) aus algorithmischen Sprachen, Emulatoren (E), Supervisoren (S) usw. Die Komponenten der Software sind Programme (MP) und Anwendungsprogrammpakete für AP.

Informationsunterstützung (IS) AP – eine Reihe von Informationen, die zur Durchführung eines AP erforderlich sind und in einer bestimmten Form präsentiert werden. Der Hauptteil der IR sind automatisierte Datenbanken, die aus CAD-Datenbanken (DBs) und Datenbankmanagementsystemen (DBMS) bestehen. Das IR umfasst normative und Referenzdokumente, Aufgaben staatlicher Pläne, Prognosen der technischen Entwicklung, Standardentwurfslösungen, Klassifizierungs- und Kodierungssysteme technischer und wirtschaftlicher Informationen, Dokumentationssysteme wie ESKD, ESTD, Dateien und Datenblöcke auf Computermedien, normative, Planung, Prognosefonds, Standardlösungen, Algorithmen und Programme usw.

Sprachunterstützung (Li) AP ist eine Reihe von Designsprachen (DL), einschließlich Begriffen und Definitionen, Regeln zur Formalisierung natürlicher Sprache und Methoden zum Komprimieren und Erweitern von Texten, die für die Durchführung von AP erforderlich sind und in einer bestimmten Form dargestellt werden (Abb. 1.6, D).

Methodische Unterstützung(MTO) – eine Reihe von Dokumenten, die die Zusammensetzung und Regeln für die Auswahl und den Betrieb der für die Durchführung des Notfallmanagements erforderlichen Notfallmanagementausrüstung festlegen. Beachten Sie, dass in einigen Werken und Dokumenten methodische Unterstützung weiter gefasst wird: Sie umfasst MO und LO als Komponenten.

Organisatorische Unterstützung(OO) AP – eine Reihe von Dokumenten, die die Zusammensetzung der Designorganisation und ihrer Abteilungen, die Verbindungen zwischen ihnen, ihre Funktionen sowie die Form für die Präsentation des Designergebnisses und das Verfahren zur Überprüfung der für die Durchführung erforderlichen Designdokumente festlegen AP. Die Bestandteile von OO CAD sind methodische und leitende Materialien, Vorschriften, Anweisungen, Aufträge und andere Dokumente, die die Interaktion zwischen den Abteilungen der Konstruktionsorganisation bei der Erstellung und dem Betrieb von CAD sicherstellen.

CAD-TECHNISCHER SUPPORT

Struktur und Anforderungen an die CAD-Pflege

Der technische CAD-Support umfasst verschiedene technische Mittel ( Hardware ), wird zur Durchführung computergestützten Designs verwendet, nämlich: Computer, Peripheriegeräte, Netzwerkgeräte sowie Geräte einiger Hilfssysteme (z. B. Messen), die das Design unterstützen.

Die im CAD eingesetzten technischen Mittel müssen Folgendes bieten:

1) Implementierung aller notwendigen Entwurfsverfahren, für die entsprechende Software verfügbar ist;

2) Interaktion zwischen Designern und Computern, Unterstützung der interaktiven Arbeitsweise;

3) Interaktion zwischen Teammitgliedern, die an einem gemeinsamen Projekt arbeiten.

Die erste dieser Anforderungen ist erfüllt, wenn das CAD-System über Rechner und Systeme mit ausreichender Leistung und Speicherkapazität verfügt.

Die dritte Anforderung schreibt die Integration von CAD-Hardware vorComputernetzwerk.

Infolgedessen ist die allgemeine Struktur des CAD-Systems ein Netzwerk von Knoten, die durch ein Datenübertragungsmedium miteinander verbunden sind (Abbildung 2.1). Knoten (Datenstationen) sind Design-Arbeitsplätze, oft auch „Datenstationen“ genanntAutomatisierte Arbeitsplätze (AWS) oder Bereiche Stationen ( WS-Workstation ) können es sich aber auch um Großrechner (Mainframes), einzelne Peripherie- und Messgeräte handeln. In der Workstation müssen Mittel für die Schnittstelle des Designers mit dem Computer vorhanden sein. Die Rechenleistung kann auf verschiedene Knoten eines Computernetzwerks verteilt werden.

Reis. 2.1. Struktur des technischen CAD-Supports

Datenübertragungsmediumdargestellt durch Datenübertragungskanäle bestehend aus Kommunikationsleitungen und Vermittlungsgeräten.

An jedem Knoten können Sie auswählenDatenendgeräte(OOD) Durchführung bestimmter Designarbeiten undAusrüstung für das Ende des Ventils [Daten(DKD), entwickelt, um das DTE mit dem Datenübertragungsmedium zu verbinden. Beispielsweise kann ein Personalcomputer als DTE betrachtet werden, und eine in den Computer eingesetzte Netzwerkkarte kann als ADC betrachtet werden.

DatenverbindungMittel zum bidirektionalen Datenaustausch, einschließlich ADC und einer Kommunikationsleitung. Kommunikationslinie nennen Sie den Teil des physischen Mediums, der zur Ausbreitung von Signalen in eine bestimmte Richtung verwendet wird; Beispiele für Kommunikationsleitungen sind Koaxialkabel, Twisted-Pair-Drähte und Glasfaser-Kommunikationsleitungen (FOCL). Enges Konzept istKanal (Kommunikationskanal),worunter ein Mittel zur unidirektionalen Datenübertragung verstanden wird. Ein Beispiel für einen Kommunikationskanal könnte ein Frequenzband sein, das einem Sender in der Funkkommunikation zugewiesen ist. In einer bestimmten Leitung können mehrere Kommunikationskanäle gebildet werden, von denen jeder seine eigenen Informationen überträgt. In diesem Fall heißt es, dass die Leitung auf mehrere Kanäle aufgeteilt ist.

Netzwerktypen

Es gibt zwei Methoden zum Teilen einer Datenzeile:Zeitmultiplex(sonst Zeiteinteilung bzw TDM-Zeitteilungsmethode ), bei dem jedem Kanal eine bestimmte Zeitscheibe zugewiesen wird, undFrequenzteilung(FDM-Frequenzteilungsmethode ), bei dem dem Kanal ein bestimmtes Frequenzband zugewiesen wird.

CAD-Systeme kleiner Designorganisationen mit nicht mehr als einigen oder mehreren Dutzend Computern, die sich in geringer Entfernung voneinander befinden (z. B. in einem oder mehreren benachbarten Räumen), wobei das Netzwerk, das die Computer verbindet, lokal ist.Lokales Netzwerk(LAN oder LAN Local Area Network ) verfügt über eine Kommunikationsleitung, an die alle Netzwerkknoten angeschlossen sind. In diesem Fall kann die Topologie der Knotenverbindungen (Abb. 2.2) Bus sein ( Bus ), Ring (Ring), Stern (Stern ). Die Länge der Leitung und die Anzahl der angeschlossenen Knoten im LAN sind begrenzt.

Reis. 2.2. Optionen für die Topologie des lokalen Netzwerks:

ein Reifen; bringen; im Sternenhimmel

In größeren Designorganisationen umfasst das Netzwerk Dutzende bis Hunderte oder mehr Computer, die verschiedenen Design- und Managementabteilungen gehören und sich in den Räumlichkeiten eines oder mehrerer Gebäude befinden. Ein solches Netzwerk heißt Unternehmen. In seiner Struktur kann man eine Reihe von sogenannten LANs unterscheiden Subnetze, und Mittel zur LAN-Kommunikation untereinander. Zu diesen Tools gehören Switching-Server (Subnetzwerk-Interaktionseinheiten). Werden Switching-Server durch vom Abteilungs-LAN getrennte Datenübertragungskanäle vereint, so bilden sie ein neues Subnetz namens unterstützend (oder Transport), und das gesamte Netzwerk weist eine hierarchische Struktur auf.

Wenn die Gebäude der Designorganisation weit voneinander entfernt liegen (bis hin zu ihrem Standort in verschiedenen Städten), wird das Unternehmensnetzwerk größerterritoriales Netzwerk(WAN Wide Area Network ). Im territorialen Netzwerk gibt esHauptkanäleDatenübertragung (Backbone-Netzwerk) mit erheblicher Länge und Datenübertragungskanälen, die das LAN (oder eine Reihe von LANs eines separaten Gebäudes oder Campus) mit dem Backbone-Netzwerk verbinden und aufgerufen werdenTeilnehmeranschluss oder Verbindung "letzte Meile".

Normalerweise wird ein dediziertes erstellt Das Backbone-Netzwerk, also das Netzwerk, das eine einzelne Organisation versorgt, ist dafür zu teuer.

Daher greifen sie häufig auf die Dienste eines Providers zurück, also einer Organisation, die Telekommunikationsdienste für viele Nutzer bereitstellt. In diesem Fall erfolgt die Kommunikation innerhalb des Unternehmensnetzwerks über erhebliche Entfernungenöffentliches Backbone-Netzwerk,Als solches Netz können Sie beispielsweise ein Stadt- oder Ferntelefonnetz oder territoriale Datenübertragungsnetze verwenden. Die häufigste Form des Zugriffs auf diese Netzwerke ist derzeit die Nutzung eines Weitverkehrsnetzes Internet.

Für viele Unternehmensnetzwerke ist die Zugriffsmöglichkeit erforderlich Internet ist nicht nur wünschenswert, um die Kommunikation zwischen Remote-Mitarbeitern der eigenen Organisation sicherzustellen, sondern auch, um andere Informationsdienste zu erhalten. Entwicklung virtueller Unternehmen, die auf dieser Basis arbeiten CALS -Technologie impliziert den Informationsaustausch über territoriale Netzwerke, normalerweise über Internet.

Reis. 2.3. Struktur des firmeneigenen CAD-Netzwerks

Die Struktur des technischen CAD-Supports für eine große Organisation ist in Abb. dargestellt. 2.3. Hier ist die typische Struktur großer CAD-Unternehmensnetzwerke dargestellt, die als Architektur bezeichnet wird Kundenserver. In Client-Server-Netzwerken werden ein oder mehrere Knoten zugeordnet, genannt Server, die Steuerungs- oder Designfunktionen ausführen, die vielen Benutzern im Netzwerk gemeinsam sind, und die übrigen Knoten (Arbeitsstationen) sind Terminalknoten, die sie nennen Kunden, Benutzer arbeiten darin. Im Allgemeinen handelt es sich bei einem Server um eine Reihe von Softwaretools, die sich auf die Ausführung bestimmter Funktionen konzentrieren. Wenn diese Tools jedoch auf einen bestimmten Computernetzwerkknoten konzentriert sind, bezieht sich das Konzept Server speziell auf den Netzwerkknoten.

Client-Server-Netzwerke zeichnen sich durch die Art der Funktionsverteilung zwischen Servern aus, das heißt, sie werden nach Servertypen klassifiziert Dateiserver zum Speichern von Dateien, die von vielen Benutzern gemeinsam genutzt werden,Datenbankserverautomatisiertes System,Anwendungsserverspezifische Anwendungsprobleme zu lösen,Server wechseln(auch Netzwerkverbindungseinheiten oder Zugangsserver genannt) zur Verbindung von Netzwerken und Subnetzen,spezialisierte Serverzur Erbringung bestimmter Telekommunikationsdienste, wie z. B. E-Mail-Server.

Wenn Server auf bestimmte Anwendungen spezialisiert sind, spricht man vom Netzwerkverteiltes Computernetzwerk.Wenn ein Anwendungsserver Benutzer in einem LAN bedient, ist es selbstverständlich, ihn lokal zu nennen. Da CAD jedoch Anwendungen und Datenbanken enthält, die von Benutzern verschiedener Abteilungen und damit Clients verschiedener LANs gemeinsam genutzt werden, werden die entsprechenden Server als Unternehmensserver klassifiziert, die normalerweise mit dem Kernnetzwerk verbunden sind (siehe Abb. 2.3.).

Zusammen mit der Client-Server-Architektur verwenden sie Peer-To-Peer Netzwerke.
in dem jeder Knoten je nach zu lösender Aufgabe Leistung erbringen kann
sowohl Server- als auch Clientfunktionen. Organisation der Interaktion
In solchen Netzwerken wird es übermäßig komplex, wenn die Anzahl der Knoten mehrere Dutzend überschreitet, sodass Peer-to-Peer-Netzwerke nur in kleinen CAD-Systemen verwendet werden.

Entsprechend den Vermittlungsmethoden werden Netzwerke unterschieden mitLeitungsvermittlung und Paketvermittlung.Im ersten Fall beim Datenaustausch zwischen Knoten A und B Das Netzwerk stellt eine physische Verbindung zwischen her A und B, der nur von diesen Teilnehmern während einer Kommunikationssitzung verwendet wird. Ein Beispiel für ein leitungsvermitteltes Netzwerk ist das Telefonnetz. Hier erfolgt die Informationsübertragung schnell, die Kommunikationskanäle werden jedoch ineffektiv genutzt, da beim Datenaustausch lange Pausen möglich sind und der Kanal „frei“ ist. Beim Vermitteln von Paketen einer physischen Verbindung, die Teilnehmer zu jedem Zeitpunkt einer Kommunikationssitzung verbinden würde A und B, wird nicht erstellt. Nachrichten werden in sogenannte Blöcke unterteilt in Paketen die in einem ausgedehnten Netzwerk übertragen werden A nach B oder zurück über Zwischenknoten mit möglicher Pufferung (Zwischenspeicherung). Somit kann jede Zeile durch viele Nachrichten unterteilt werden, wobei abwechselnd Pakete verschiedener Nachrichten mit maximaler Füllung der genannten Pausen weitergeleitet werden.

2.2. Ausrüstung für Arbeitsplätze in automatisierten Konstruktions- und Steuerungssystemen

Computersysteme im CAD

Workstations, Server und Personalcomputer werden in modernen CAD-Systemen häufig als Datenverarbeitungswerkzeuge verwendet. Auf Großrechner, auch Supercomputer, wird in der Regel verzichtet, da diese teuer sind und ihr Leistungs-Preis-Verhältnis deutlich unter dem von Servern und vielen Workstations liegt.

Ein Arbeitsplatz wird auf Basis von Workstations oder Personalcomputern erstellt.

Eine typische Zusammensetzung von Workstation-Geräten: ein Computer mit einem oder mehreren Mikroprozessoren, externem Betriebs- und Cache-Speicher sowie Bussen, die für die gegenseitige Kommunikation von Geräten verwendet werden; Eingabe-/Ausgabegeräte, darunter mindestens eine Tastatur, eine Maus, ein Display; Darüber hinaus kann der Arbeitsplatz einen Drucker, einen Scanner, einen Plotter (Plotter), einen Digitalisierer und einige andere Peripheriegeräte enthalten.

Der Computerspeicher hat normalerweise eine hierarchische Struktur. Da es schwierig ist, in einem Speicher mit großer Kapazität eine hohe Geschwindigkeit beim Schreiben und Lesen von Daten zu erreichen, wird der Speicher in einen ultraschnellen Cache-Speicher mit kleiner Kapazität, einen Haupt-RAM mit mittlerer Kapazität und einen relativ langsamen externen Speicher mit großer Kapazität unterteilt Der Cache-Speicher wiederum ist häufig in die erste und zweite Cache-Ebene unterteilt.

Zum Beispiel in Personalcomputern mit Prozessoren Pentium III Der First-Level-Cache verfügt über jeweils 16 KB für Daten und Adressen, er und der Second-Level-Cache mit einer Kapazität von 256 KB sind im Prozessorchip verbaut, die RAM-Kapazität beträgt mehrere zehn bis Hunderte MB.

Zur Anbindung der schnellsten Geräte (Prozessor, RAM- und Cache-Speicher, Grafikkarte) kommt ein Systembus mit einer Bandbreite von bis zu ein oder zwei GB/s zum Einsatz. Zusätzlich zum Systembus verfügt das Computer-Motherboard über einen Erweiterungsbus zum Anschluss eines Netzwerkcontrollers und schneller externer Geräte (z. B. einen Bus). PCI mit einer Bandbreite von 133 MB/s) und einem Bus für langsame externe Geräte wie Tastatur, Maus, Drucker etc.

Arbeitsplätze ( Arbeitsplatz) Im Vergleich zu Personalcomputern handelt es sich um ein Computersystem, das sich auf die Ausführung bestimmter Funktionen konzentriert. Die Spezialisierung wird sowohl durch eine Reihe von Programmen als auch durch Hardware durch den Einsatz zusätzlicher sichergestelltspezialisierte Verarbeiter. So werden im CAD für den Maschinenbau vor allem Grafikarbeitsplätze zur Durchführung geometrischer Modellierungen und Computergrafikverfahren eingesetzt. Dieser Fokus erfordert einen leistungsstarken Prozessor, einen Hochgeschwindigkeitsbus und ausreichend große Speicherkapazität.

Eine hohe Prozessorleistung ist erforderlich, da Grafikoperationen (z. B. Bilder verschieben, drehen, verdeckte Linien entfernen usw.) häufig an allen Bildelementen ausgeführt werden. Solche Elemente in dreidimensionalen (3D-)Grafiken können bei der Annäherung von Oberflächen mit Polygonnetzen Polygone sein; ihre Anzahl kann 10 überschreiten. Andererseits sollte die Verzögerung bei der Ausführung von Befehlen für die oben genannten Vorgänge mehrere Sekunden nicht überschreiten, um die Arbeit des Designers im interaktiven Modus zu erleichtern. Da jedoch jede dieser Operationen in Bezug auf jedes Polygon durch eine große Anzahl von Maschinenanweisungen implementiert wird, beträgt die erforderliche Geschwindigkeit mehrere zehn Millionen Maschinenoperationen pro Sekunde. Eine solche Leistung zu einem erschwinglichen Preis wird erreicht, indem neben dem Hauptuniversalprozessor zusätzliche spezialisierte (Grafik-)Prozessoren verwendet werden, in denen bestimmte Grafikoperationen in Hardware implementiert sind.

Die leistungsstärksten Workstations verwenden in der Regel Hochleistungs-Mikroprozessoren mit reduziertem Befehlssatz (mit RISC -Architektur), auf der eine der Varianten des Betriebssystems ausgeführt wird Unix . Weniger leistungsstarke Unternehmen nutzen zunehmend Technologie Wintel (d. h. Mikroprozessoren Intel und Betriebssysteme Windows ). GPUs führen Vorgänge wie die Rasterung aus – die Darstellung eines Bildes in Rasterform zur Visualisierung, das Verschieben, Drehen, Skalieren, das Entfernen verdeckter Linien usw.

Typische Merkmale von Workstations: mehrere Prozessoren, Dutzende bis Hunderte Megabyte RAM und Tausende Megabyte externer Speicher, Cache-Speicher, Systembus mit Geschwindigkeiten von Hunderten MB/s bis 1-2 GB/s.

Je nach Verwendungszweck gibt es Designer-Arbeitsplätze, Technologen-Arbeitsplätze, Projektmanager-Arbeitsplätze usw. Sie können sich in der Zusammensetzung der Peripheriegeräte und den Eigenschaften des Computers unterscheiden.

In AP M-Designer (Grafik-Workstations) verwenden Rastermonitore mit Farbröhren. Typische Werte der Monitoreigenschaften liegen innerhalb der folgenden Grenzen: Bildschirmgröße diagonal 17...24 Zoll (tatsächlich nimmt das Bild eine Fläche ein, die 5...8 % kleiner ist als in den Passdaten angegeben). Die Auflösung des Monitors, also die Anzahl der unterscheidbaren Pixel (einzelne Punkte, aus denen das Bild besteht), wird durch den Abstand zwischen den Löchern in der Maske bestimmt, durch die der Elektronenstrahl in der Kathodenstrahlröhre auf den Bildschirm gelangt. Dieser Schritt liegt im Bereich von 0,21 ... 0,28 mm, was der Anzahl der Bildpixel von 800 x 600 bis 1920 x 1200 oder mehr entspricht. Je höher die Auflösung, desto größer sollte die Bandbreite der elektronischen Einheiten des Videosystems bei gleicher Bildrate sein. Die Bandbreite des Videoverstärkers liegt im Bereich von 110...150 MHz und daher wird die Bildrate üblicherweise von 135 Hz bei einer Auflösung von 640x480 auf 60 Hz bei einer Auflösung von 1600x1200 reduziert. Beachten Sie, dass das Flackern des Bildschirms umso deutlicher wahrnehmbar ist, je niedriger die Bildrate (d. h. die Bildregenerationsfrequenz) ist. Es ist wünschenswert, dass diese Frequenz nicht niedriger als 75 Hz ist.

Speziell angefertigte Computer als Hochleistungsserver haben in der Regel den Aufbau eines symmetrischen Multiprozessor-Rechnersystems. Bei ihnen wird der Systemspeicher von allen Prozessoren gemeinsam genutzt, jeder Prozessor kann über einen eigenen Ultra-RAM-Speicher mit relativ geringer Kapazität verfügen, die Anzahl der Prozessoren ist gering (einige, selten mehr als zehn). Zum Beispiel, cep bis ep Enterprise 250 (Sun Microsystems ) hat 1...2 Prozessoren, sein Preis liegt je nach Konfiguration zwischen 24...56.000 Dollar und der Server Unternehmen Ein 450 mit vier Prozessoren kostet zwischen 82.000 und 95.000 US-Dollar.

Peripheriegeräte

Mithilfe von Digitalisierern und Scannern werden grafische Informationen aus vorhandenen Dokumenten in CAD eingegeben.

Digitalisierer Wird für die manuelle Eingabe verwendet. Es sieht aus wie ein Zeichenbrett; ein Cursor bewegt sich über seine elektronische Tafel, auf der sich der Sucher und das Tastenfeld befinden. Der Cursor verfügt über eine elektromagnetische Verbindung mit einem Leitergitter auf der Elektronikplatine. Wenn Sie an einer bestimmten Cursorposition eine Taste drücken, werden Informationen über die Koordinaten dieser Position im Speicher gespeichert. Auf diese Weise kann das manuelle Zuschneiden von Zeichnungen durchgeführt werden.

Zur automatischen Eingabe von Informationen aus vorhandenen Text- oder Grafikdokumenten werden Flachbettscanner eingesetzt. Lesemethode: optisch. Der Scankopf enthält selbstfokussierende Glasfaserlinsen und Fotozellen. Die Auflösung in verschiedenen Modellen reicht von 300 bis 800 dpi (dieser Parameter wird oft als bezeichnet). dpi ). Die gelesenen Informationen liegen in Rasterform vor; die Scannersoftware stellt sie beispielsweise in einem der Standardformate dar TIFF, GIF, PCX, JPEG , und zur weiteren Verarbeitung kann eine Vektorisierung der Übertragung grafischer Informationen in Vektorform, beispielsweise in das Format, durchgeführt werden DXF.

Zur Ausgabe von Informationen werden Drucker und Plotter eingesetzt. Der erste von ihnen konzentriert sich auf den Empfang kleinformatiger Dokumente (A3, A4), der zweite auf die Ausgabe grafischer Informationen auf großformatigen Medien.

Diese Geräte verwenden hauptsächlich die Rasterausgabe (d. h. zeilenweise) mit Tintenstrahldrucktechnologie. Das Drucksystem in Tintenstrahlgeräten umfasst eine Patrone und einen Kopf. Patrone – ein mit Tinte gefüllter Behälter (Farbgeräte verfügen über mehrere Patronen mit jeweils unterschiedlicher Tintenfarbe). Kopfmatrix aus Düsen, aus denen winzige Tintentröpfchen in das Medium gelangen. Das physikalische Funktionsprinzip des Kopfes ist thermisch oder piezoelektrisch. Beim Thermodruck erfolgt der Ausstoß von Tröpfchen aus der Düse unter dem Einfluss ihrer Erwärmung, was zur Bildung von Dampf und zum Ausstoß von Tröpfchen unter Druck führt. Bei der piezoelektrischen Methode ändert der Stromfluss durch das piezoelektrische Element die Größe der Düse und stößt einen Tintentropfen aus. Die zweite Methode ist teurer, ermöglicht aber eine höhere Bildqualität.

Die typische Auflösung von Druckern und Plottern beträgt 300 dpi , derzeit wurde sie auf 720 erhöht dpi . In modernen Geräten erfolgt die Steuerung durch eingebaute Mikroprozessoren. Die typische Ausgabezeit für ein monochromes Bild im A1-Format liegt zwischen 2 und 7 Minuten, für ein Farbbild ist sie doppelt so lang.

Digitalisierer, Scanner, Drucker und Plotter können Teil eines automatisierten Arbeitsplatzes sein oder von Benutzern mehrerer Arbeitsplätze als Teil eines lokalen Netzwerks gemeinsam genutzt werden.

Merkmale technischer Mittel in automatisierten Prozessleitsystemen

An Computergeräte, die als Teil eines Prozessleitsystems in einer Werkstattumgebung arbeiten, werden besondere Anforderungen gestellt. Sie verwenden sowohl gewöhnliche Personalcomputer als auch spezielle speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS).Industriecomputer.SPS-Besonderheiten: das Vorhandensein mehrerer analoger und digitaler Ports, ein integrierter Interpreter einer Fachsprache, deterministische Verzögerungen bei der Verarbeitung von Signalen, die eine sofortige Reaktion erfordern. Im Gegensatz zu Personalcomputern sind SPS jedoch IBM-PC Aufgrund der Spezialität der Software ist sie darauf ausgelegt, eine begrenzte Anzahl von Problemen zu lösen.

Im Allgemeinen verfügen Industriecomputer über die folgenden Merkmale: 1) Echtzeitbetrieb (Echtzeitbetriebssysteme wie z OS-9, QNX, VRTX usw.); 2) ein Design, das für den Computerbetrieb unter Werkstattbedingungen geeignet ist (erhöhte Vibrationen, elektromagnetische Störungen, Staub, Temperaturschwankungen und manchmal Explosionsgefahr); 3) die Möglichkeit, zusätzliche Steuer-, Aufzeichnungs- und Schnittstellengeräteblöcke zu integrieren, die neben speziellen Designlösungen durch die Verwendung von Standardbussen und eine Erhöhung der Anzahl von Erweiterungskarten gewährleistet wird; 4) automatischer Neustart des Computers, wenn das Programm einfriert; 5) erhöhte Anforderungen an die Betriebssicherheit. Die Spezialisierung von Industriecomputern wird zu einem großen Teil durch die Software bestimmt. Strukturell ist ein Industriecomputer ein Korb (Cradle) mit mehreren Sockeln (Steckplätzen) für eingebettete Platinen. Es ist möglich, Brücken zwischen Kisten zu verwenden. Derzeit werden Reifen überwiegend als Standardreifen eingesetzt. VME – Bus (Versabus Module Europe – Bus) und PCI (Peripheral Component Interconnect).

VME-Bus Systembus zur Erstellung verteilter Steuerungssysteme auf Basis eingebetteter Geräte (Prozessoren, Antriebe, Ein-/Ausgabe-Controller). Es handelt sich um eine Erweiterung des lokalen Rechnerbusses auf mehrere Backplane-Steckplätze (bis zu 21 Steckplätze); es ist der Aufbau von Multi-Master-Systemen möglich, d. h. Systeme, in denen zwei oder mehr Geräte Master sein können. Es verfügt über nicht gemultiplexte 32-Bit-Daten- und Adressbusse. Es ist möglich, einen gemultiplexten 64-Bit-Bus zu verwenden. Busbandbreite 320 MB/s.

PC1 ist ein bequemerer Bus für Einzelprozessorarchitekturen und erfreut sich zunehmender Verbreitung. Bandbreite bis zu 264 MB/s, Busbreite 2x32 und/oder Multiplex 64, Single-Master-Architektur. Es gibt eine Reihe von Reifenarten, zum Beispiel Reifen CompactPCI , in dem eine Reihe geometrischer und mechanischer Parameter vereint sind.

Die Softwarekommunikation mit untergeordneten Geräten (Sensoren, Aktoren) erfolgt über Treiber. Die Kommunikation zwischen Programmen wird über Schnittstellen wie implementiert OLE . Um die Erstellung von Systemen zu vereinfachen, wurde der OPC-Standard entwickelt ( OLE für Prozesssteuerung).

Projektabläufe, für die entsprechende Software verfügbar ist;

Interaktion zwischen Designern und Computern, Unterstützung der interaktiven Arbeitsweise;

Interaktion zwischen Teammitgliedern, die an einem gemeinsamen Projekt arbeiten.

Die erste dieser Anforderungen ist erfüllt, wenn das CAD-System über Rechner und Systeme mit ausreichender Leistung und Speicherkapazität verfügt.

Die dritte Anforderung bestimmt die Integration von CAD-Hardware in ein Computernetzwerk.

Infolgedessen ist die allgemeine Struktur von CAD TO ein Netzwerk miteinander verbundener Knoten Datenübertragungsmedium(Abb. 5.1). Knoten (Datenstationen) sind Design-Arbeitsplätze, oft auch „Design Workstations“ genannt Automatisierte Arbeitsplätze (AWS), oder Arbeitsplätze (WS - Arbeitsplatz); es kann sich aber auch um Großrechner (Mainframes), einzelne Peripherie- und Messgeräte handeln.

Am automatisierten Arbeitsplatz sollten Mittel für die Schnittstelle des Designers mit dem Computer vorhanden sein. Die Rechenleistung kann auf verschiedene Knoten eines Computernetzwerks verteilt werden.

Datenübertragungsmedium dargestellt durch Datenübertragungskanäle bestehend aus Kommunikationsleitungen und Vermittlungsgeräten.

An jedem Knoten können Sie auswählen Datenendgeräte (DTE), einige Designarbeiten durchführen und Datenkanal-Terminierungsausrüstung (DCH), entworfen, um das DTE mit zu verbinden Datenübertragungsmedium. Als OOD kommt man zum Beispiel in Betracht Persönlicher Computer und als ADC – eine in den Computer eingesteckte Netzwerkkarte.

Datenverbindung- ein Mittel zum bidirektionalen Datenaustausch, einschließlich eines ADC und einer Kommunikationsleitung. Kommunikationslinie nennen Sie den Teil des physischen Mediums, der zur Ausbreitung von Signalen in eine bestimmte Richtung verwendet wird; Beispiele für Kommunikationsleitungen sind Koaxialkabel, Twisted-Pair-Drähte und Glasfaser-Kommunikationsleitungen (FOCL).

Eng verwandt ist das Konzept eines Kanals ( Kommunikationskanal), worunter ein Mittel zur unidirektionalen Datenübertragung verstanden wird. Ein Beispiel für einen Kommunikationskanal könnte ein Frequenzband sein, das einem Sender in der Funkkommunikation zugewiesen ist.

Reis. 5.1.

In einer bestimmten Leitung können mehrere Kommunikationskanäle gebildet werden, von denen jeder seine eigenen Informationen überträgt. In diesem Fall heißt es, dass die Leitung auf mehrere Kanäle aufgeteilt ist.

5.2. Netzwerktypen

Es gibt zwei Methoden zum Teilen einer Datenzeile: Zeitmultiplex(ansonsten - Zeiteinteilung, oder TDM – Zeitteilungsmethode), bei dem jedem Kanal eine bestimmte Zeitscheibe zugewiesen wird, und Frequenzteilung (FDM – Frequency Division Method), bei dem einem Kanal ein bestimmtes Frequenzband zugewiesen wird.

Im kleinen CAD Designorganisationen Dabei handelt es sich um ein Netzwerk, das nicht mehr als ein paar oder Dutzende von Computern umfasst, die sich in geringem Abstand voneinander befinden (z. B. in einem oder mehreren benachbarten Räumen). Das Netzwerk, das die Computer verbindet, ist lokal. Lokales Netzwerk (LAN), oder LAN (Lokales Netzwerk), verfügt über eine Kommunikationsleitung, an die alle Netzwerkknoten angeschlossen sind. In diesem Fall kann die Topologie der Knotenverbindungen (Abb. 5.2) Bus (Bus), Ring (Ring), Stern (Stern) sein. Die Länge der Leitung und die Anzahl der angeschlossenen Knoten im LAN sind begrenzt.

Reis. 5.2.

Wenn die Gebäude der Planungsorganisation weit voneinander entfernt liegen (bis hin zu ihrem Standort in verschiedenen Städten), dann Firmennetzwerk im Maßstab wird es territoriales Netzwerk (WAN - Wide Area Network). IN territoriales Netzwerk unterscheiden hauptsächlich Datenübertragungskanäle (Backbone-Netzwerk) mit erheblicher Länge und Datenkanäle, indem ein LAN (oder eine Reihe von LANs eines separaten Gebäudes oder Campus) mit dem Backbone-Netzwerk verbunden und angerufen wird Teilnehmeranschluss oder Verbindung "letzte Meile".

Normalerweise ist die Einrichtung eines dedizierten Backbone-Netzwerks, also eines Netzwerks, das eine einzelne Organisation bedient, für diese Organisation unerschwinglich teuer. Daher greifen sie häufig auf Dienstleistungen zurück Anbieter, d. h. ein Unternehmen, das Telekommunikationsdienste für viele Benutzer bereitstellt. In diesem Fall erfolgt die Kommunikation innerhalb des Unternehmensnetzwerks über erhebliche Entfernungen öffentliches Backbone-Netzwerk. Als solches Netz können Sie beispielsweise ein Stadt-, Fern- oder Territorialnetz nutzen Datennetze. Die häufigste Form des Zugriffs auf diese Netzwerke ist derzeit der Zugriff auf das globale Computernetzwerk Internet.

Die Struktur des technischen CAD-Supports für eine große Organisation ist in Abb. dargestellt. 5.3. Hier ist die typische Struktur großer CAD-Unternehmensnetzwerke dargestellt, die als Architektur bezeichnet wird Kundenserver. In Client-Server-Netzwerken werden ein oder mehrere Knoten aufgerufen Server, die Kontroll- oder Designfunktionen ausführen, die vielen Benutzern im Netzwerk gemeinsam sind, und die übrigen Knoten (Workstations) sind Terminalknoten – sie werden Clients genannt, in denen Benutzer arbeiten. Allgemein Ein Server ist eine Reihe von Softwaretools, die darauf abzielen, bestimmte Funktionen auszuführen. Wenn diese Tools jedoch auf einen bestimmten Computernetzwerkknoten konzentriert sind, bezieht sich der Begriff „Server“ speziell auf den Netzwerkknoten.

Netzwerk „Kunden- Peer-to-Peer-Netzwerke fand überwiegende Verbreitung in kleinen CAD-Systemen.

Entsprechend den Vermittlungsmethoden werden Netzwerke unterschieden mit Stromkreisumschaltung Und Paketvermittlung. Im ersten Fall entsteht beim Datenaustausch zwischen den Knoten A und B des Netzwerks eine physikalische Verbindung zwischen A und B, die nur von diesen Teilnehmern während der Kommunikationssitzung genutzt wird. Ein Beispiel für ein leitungsvermitteltes Netzwerk ist das Telefonnetz. Hier erfolgt die Informationsübertragung schnell, die Kommunikationskanäle werden jedoch ineffektiv genutzt, da beim Datenaustausch lange Pausen möglich sind und der Kanal „frei“ ist. Beim Vermitteln von Paketen einer physischen Verbindung, die Teilnehmer zu jedem Zeitpunkt einer Kommunikationssitzung verbinden würde A Und IN, wird nicht erstellt. Nachrichten werden in sogenannte Blöcke unterteilt Pakete, die in einem ausgedehnten Netzwerk übertragen werden von A nach B oder zurück über Zwischenknoten mit möglicher Pufferung (Zwischenspeicherung). Somit kann jede Zeile durch viele Nachrichten unterteilt werden, wobei abwechselnd Pakete verschiedener Nachrichten mit maximaler Füllung der genannten Pausen weitergeleitet werden.

Grundvoraussetzungen für CAD-Hardware

Für die technische Unterstützung von CAD gelten folgende Anforderungen:

Benutzerfreundlichkeit durch Konstrukteure, die Möglichkeit zur schnellen Interaktion zwischen Ingenieuren und Computern;

ausreichende Computerleistung und RAM-Kapazität, um Probleme in allen Phasen des Entwurfs in akzeptabler Zeit zu lösen;

die Fähigkeit, gleichzeitig mit den technischen Mitteln der erforderlichen Anzahl von Benutzern für den effektiven Betrieb des gesamten Entwicklungsteams zu arbeiten;

Offenheit des Komplexes technischer Mittel zur Erweiterung und Modernisierung des Systems im Zuge der Verbesserung und Weiterentwicklung der Technologie;

hohe Zuverlässigkeit, angemessene Kosten usw.

Die Erfüllung der aufgeführten Anforderungen ist nur unter den Bedingungen der Organisation technischer Unterstützung in Form eines Spezialflugzeugs möglich, das den Betrieb in mehreren Modi ermöglicht. Diese Art von technischem Support nennt man Komplex technischer CAD-Tools(TS-Komplex).

Organisation eines Komplexes technischer Mittel

Automatisierte Arbeitsplätze für Designer

Der traditionelle Einsatz von Computern, konzentriert in einem Rechenzentrum und nur im Batch-Modus, ist für moderne CAD-Systeme nicht geeignet. Ein Computer wird nur dann zu einem effektiven, regelmäßig genutzten Konstruktionswerkzeug, wenn ein Ingenieur schnell auf die Maschine zugreifen und ebenso schnell zu Lösungsergebnissen gelangen kann. Daher muss im Fahrzeugkomplex eine Gruppe externer Informations-Eingabe-Ausgabe-Geräte entwickelt werden. Gleichzeitig ist eine effektive Interaktion zwischen einem Ingenieur und einem Computer nur dann gewährleistet, wenn die Form der Eingabe- und Ausgabeinformationen für den Menschen bequem ist und nicht dazu führt, dass umständliche und fehleranfällige Vorgänge zum Verschlüsseln oder Entschlüsseln von Nachrichten manuell ausgeführt werden müssen . Abhängig von der Art der zu lösenden Probleme können Tabellen, Zeichnungen, Grafiken, Textnachrichten usw. geeignete Formen der Informationsdarstellung sein. .

So sieht die erste der zu Beginn des Kapitels genannten Anforderungen an CAD-Hardware die Aufnahme sowohl eines Standardsatzes externer Computergeräte als auch zusätzlicher Geräte zur betrieblichen Eingabe/Ausgabe von Informationen, auch in grafischer Form, in den TS-Komplex vor. Dieser Satz externer Geräte wird in den Räumlichkeiten der Konstruktionsabteilung installiert und aufgerufen Automatisierte Workstation (AWS) Designer

Die Zusammensetzung des Arbeitsplatzes richtet sich nach der Art der Aufgaben, die in der Konstruktionsabteilung gelöst werden.

Der Arbeitsplatz umfasst Geräte zur Ein- und Ausgabe von Informationen auf Lochstreifen; Geräte zur autonomen Eingabe von Informationen aus Lochkarten oder Lochbändern; Tastaturgerät zum Austausch von Informationen zwischen dem Bediener und dem Computer durch Kurznachrichten; Speichergeräte auf Magnetplatten (MD) und Magnetbändern (NML); Videomonitor oder Grafikdisplay; Plotter (Plotter); grafischer Informationskodierer (Koordinatenleser) oder Scanner; Drucker, Modem oder Faxmodem.

Das Vorhandensein vieler Arbeitsplätze in einem CAD-System, die Möglichkeit der gleichzeitigen Arbeit an der Ausstattung mehrerer Benutzerarbeitsplätze und die Platzierung von Arbeitsplätzen in den Territorien der Konstruktionsabteilungen erfordern einen hierarchischen Aufbau des TS-Komplexes mit mindestens zwei Ebenen der darin zugewiesenen Computer. Auf der höchsten Ebene befinden sich ein oder mehrere Hochleistungsrechner. Diese Computer bilden Zentraler Rechenkomplex (CCC) Entwickelt, um komplexe Designprobleme zu lösen, die viel Computerzeit und Speicher erfordern. Auf der untersten Ebene befinden sich die zum Arbeitsplatz gehörenden Minicomputer (Terminalcomputer). Der Minicomputer im Arbeitsplatz steuert den Betrieb einer Reihe externer Geräte, den Informationsaustausch zwischen dem Arbeitsplatz und der zentralen Leitstelle; Löst Designprobleme, die im Hinblick auf Computerzeit und Speicher relativ einfach sind.

Betriebsarten von Geräten in einem Komplex technischer CAD-Werkzeuge

Einzelne Eingabe-/Ausgabegeräte, zu denen Displays, Plotter und Encoder für grafische Informationen gehören, können als Teil einer automatisierten Workstation in zwei Modi betrieben werden: Online-Modus (Online) und Offline-Modus (Offline).

Im Online-Modus besteht eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem externen Gerät und dem Terminalrechner. In diesem Modus werden Informationen über die Elemente des gezeichneten Dokuments aus dem RAM des Computers an den Plotter oder die Grafikanzeige geliefert und die Werte der gelesenen Koordinaten vom Encoder werden direkt an den RAM übertragen.

Im Offline-Modus arbeitet das Gerät autonom. Wenn der Plotter im Offline-Modus arbeitet, stammen die Informationen von einem Zwischenmedium – einem Lochstreifen aus Papier, wenn das Display in Betrieb ist – von der Tastatur, wenn der Grafikinformations-Encoder arbeitet, werden Informationen über die codierte Zeichnung auf dem Lochstreifen eingegeben Band.

Der automatisierte Arbeitsplatzkomplex kann auch in zwei Modi betrieben werden – autonom und Interaktion mit der digitalen Leitstelle.

IN Offline-Modus Der automatisierte Arbeitsplatz fungiert als separater Komplex, der den Betrieb externer Geräte steuert und einfache Probleme löst.

IN Interaktionsmodus Mit dem Zentralrechner erfolgt die Umverteilung der Rechenarbeit und der Informationsaustausch zwischen den Rechnern des Zentralrechenkomplexes und dem Terminalrechner.

Im Interaktionsmodus mit der digitalen Zentrale können mehrere Arbeitsplätze gleichzeitig betrieben werden. Folglich müssen Computer als Teil von CAD und deren Betriebssysteme die gleichzeitige Lösung mehrerer Probleme ermöglichen, d. h. muss einarbeiten Multiprogramming-Modus.

Basierend auf der Art des Informationsaustauschs zwischen Benutzer und Computer werden Batch- und interaktive Betriebsmodi unterschieden. Beide Modi werden im CAD verwendet.

Im Batch-Modus werden Probleme gelöst, bei denen eine vollständige Formalisierung möglich und sinnvoll ist und deren Lösung viel Rechenzeit erfordert.

IN Dialogmodus (interaktiv). Es werden Probleme gelöst, für die erstens formale Entscheidungsregeln an den Verzweigungspunkten von Algorithmen fehlen oder unwirksam sind und zweitens die Voraussetzungen für die Bevorzugung eines interaktiven Modus erfüllt sind:

die Reaktionszeit des Systems auf eine Benutzeranfrage überschreitet einen bestimmten Grenzwert nicht;

Die Menge an Informationen, die der Benutzer im interaktiven Modus in einen Computer eingibt, ist relativ gering und daher ist der Kommunikationsvorgang zwischen einer Person und einem Computer kurz.

Das Vorhandensein eines interaktiven Modus ist ein charakteristisches Merkmal des TS-Komplexes im CAD.

Als Multiprogramm-interaktive Betriebsart eines Computersystems wird bezeichnet Time-Sharing-Modus(RRV). Dabei handelt es sich um die Funktionsweise mehrerer automatisierter Arbeitsplätze im Zusammenspiel mit der digitalen Leitstelle. Das Vorhandensein von RVR erfüllt die dritte der oben genannten Anforderungen.

Optionen für Konfigurationen eines Komplexes technischer CAD-Tools

Basierend auf kommerziell hergestellten Gerätekomplexen ARM-M, ARM-R werden in der Regel zweistufige Konfigurationen des CAD-CAD-Komplexes erstellt (Abb. 4.1).
) .

Ein Beispiel für einen zweistufigen TS-Komplex ist auch die technische Unterstützung eines automatisierten Entwurfssystems für große integrierte Schaltkreise – CAD LSI. Der zentrale Rechnerkomplex in diesem Komplex besteht aus zwei Hochleistungsrechnern. Bei den Terminals handelt es sich um drei Arten von Arbeitsplätzen.

Der erste Workstation-Typ ist auf den Einsatz im Schaltungsdesign und in Komponentendesign-Subsystemen ausgerichtet. Die charakteristischen Merkmale dieser Subsysteme sind die folgenden: ein relativ geringer Anteil grafischer Informationen am Gesamtdatenvolumen, das von Designern verwendet wird (dieses Merkmal bestimmt die Verwendung nur eines alphanumerischen Displays, eines Informationseingabegeräts aus gestanzten, beim ersten Arbeitsplatztyp). Karten und eine ADPU); großer Aufwand an Computerzeit für die Lösung von Analyseproblemen, die für den Entwurf von Schaltplänen und Komponenten von grundlegender Bedeutung sind.

Infolgedessen besteht in CAD LSI bei einer geringen Anzahl von Workstations des ersten Typs (bis zu 24) keine Notwendigkeit, Terminalcomputer in der Workstation zu haben. Mithilfe einer alphanumerischen Anzeige kann ein Schaltkreisingenieur Eingabedaten überwachen, korrigieren, bestimmte Programme starten, Lösungsergebnisse schnell anzeigen usw.

Workstations des zweiten Typs werden in CAD-LSI zum Entwerfen der Topologie von Kristallen verwendet. Ein erheblicher Anteil der grafischen Verfahren wird im interaktiven Modus ausgeführt (Verfahren zur Eingabe einer Topologieskizze in einen Computer, zur visuellen Betrachtung von Typologiefragmenten, zum Erkennen und Korrigieren von Fehlern, zum Ändern der relativen Position von Elementen, zur Kontrolle von Toleranzen usw.). Um sie ausführen zu können, muss der zweite Arbeitsplatztyp mit Computergrafikgeräten wie einem Grafikdisplay und einem Koordinatenlesegerät ausgestattet sein. Um den Betrieb des Grafikdisplays zu steuern und bei der Topologieerarbeitung einen Dialog zwischen Ingenieur und Computer durchzuführen, befindet sich im CAD LSI ein Terminalcomputer.

Der Arbeitsplatz des dritten Typs ist für die Erstellung von Konstruktionsdokumentationen sowohl in Form topologischer Zeichnungen als auch in einer Form vorgesehen, die für die direkte Steuerung des Prozesses der Herstellung von Zwischenfotomasken auf Mikrofotosatzanlagen geeignet ist.

Der zweistufige Aufbau des Fahrzeugkomplexes ist komfortabel und ermöglicht eine relativ geringe Anzahl automatisierter Arbeitsplätze.

Die Entwicklung automatisierter Arbeitsplätze im Zuge der Reduzierung von Kosten und Platzbedarf ermöglicht es, deren Anzahl im CAD zu erhöhen.

Um einen Time-Sharing-Modus zwischen einer großen Anzahl von Benutzern zu organisieren, empfiehlt es sich, die Anzahl der Ebenen in der hierarchischen Organisation des Fahrzeugkomplexes zu erhöhen. In diesem Fall verwandelt sich der TS-Komplex in ein Computernetzwerk.

Zusammensetzung eines Komplexes computertechnischer Mittel

Große CAD-Computer und CAD-IET zeichnen sich durch die Verwendung von Computern im digitalen Computerkomplex aus, die zum Zeitpunkt der Erstellung des Systems zu den produktivsten auf dem Markt gehörten. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass eine Reihe von Entwurfsproblemen zu ihrer Lösung Berechnungen in einem Umfang erfordern, der die Fähigkeiten vorhandener Computer deutlich übersteigt. Die Lösung dieser Probleme wird durch ihre Aufteilung in einfachere Aufgaben im Rahmen eines blockhierarchischen Ansatzes möglich. Aber es kann suboptimale Lösungen geben.

In den meisten der vorhandenen großen CAD-Systeme im Zentralen Ausstellungskomplex werden Computer des Typs BESM-6 oder älter – ES-Computermodelle – verwendet. Zur Steigerung der Produktivität werden Mehrmaschinen-DCCs eingesetzt.

Als Terminalrechner im CAD werden Minicomputer und Personalcomputer eingesetzt.

Der Anschluss externer Geräte an den Computer erfolgt über Schnittstellenblöcke und einen gemeinsamen Bus. Letzteres ist ein einheitliches System von Verbindungen und Signalen zwischen Prozessor, RAM und Peripheriegeräten. Der gemeinsame Bus umfasst 56 Leitungen, über die Adressen und Steuersignale übertragen und Informationen gemäß festgelegten Prioritäten zwischen Geräten ausgetauscht werden.