Учебник содержит сведения по различным аспектам и видам обеспечения систем автоматизированного проектирования, необходимые квалифицированным пользователям САПР в различных областях техники. Значительное внимание уделено математическому обеспечению процедур анализа и синтеза проектных решений, построению локальных и корпоративных вычислительных сетей САПР, составу и функциям системных сред САПР. Освещены также методики концептуального проектирования сложных систем, положенные в основу ИПИ-(CALS)-технологии, а также вопросы интеграции САПР с автоматизированными системами управления, логистики и делопроизводства.
Дисциплина "Основы автоматизированного проектирования" является введением в технологии САПР, знакомит студентов с наиболее общими инвариантными относительно приложений методами и средствами современного проектирования, которые иллюстрируются примерами из конкретных предметных областей. Цель курса — подготовить студентов к освоению методик работы в конкретных САПР, изучаемых в профильных для специальности дисциплинах. Для изучения курса требуется знание математики и общеинженерных дисциплин в объеме, типичном для технического университета.
Сведения об авторах
Краткое изложение базовой версии курса
Глава 3. Математическое обеспечение анализа проектных решений
3.1. Требования к математическим моделям и методам в САПР
3.2. Фазовые переменные, компонентные и топологические уравнения
3.3. Основные понятия теории графов
3.4. Представление топологических уравнений
3.5. Особенности эквивалентных схем механических объектов
3.6. Методы формирования математических моделей на макроуровне
3.7. Выбор методов анализа во временной области
3.8. Алгоритм численного интегрирования систем дифференциальных уравнений
3.9. Методы решения систем нелинейных алгебраических уравнений
3.10. Методы решения систем линейных алгебраических уравнений
3.11. Анализ в частотной области
3.12. Многовариантный анализ
3.13. Организация вычислительного процесса в универсальных программах анализа на макроуровне
3.14. Математические модели для анализа на микроуровне
3.15. Методы анализа на микроуровне
3.16. Метод конечных элементов для анализа механической прочности
3.17. Моделирование аналоговых устройств на функциональном уровне
3.18. Математические модели дискретных устройств
3.19. Методы логического моделирования
3.20. Системы массового обслуживания
3.21. Аналитические модели СМО
3.22. Уравнения Колмогорова
3.23. Пример аналитической модели
3.24. Модель многоканальной СМО с отказами
3.25. Принципы имитационного моделирования
3.26. Событийный метод моделирования
3.27. Краткое описание языка GPSS
3.28. Сети Петри
3.29. Анализ сетей Петри
Тест: Аналогии физических величин
Тест: Матрица контуров и сечений
Тест: Матрица контуров и сечений
Тест: Базисные переменные
Тест: Анализ на макроуровне
Тест: Анализ на макроуровне
Тест: Анализ на макроуровне
Тест: Анализ на макроуровне
Тест: Матрица Якоби
Тест: Вторичные ненулевые элементы
Тест: Анализ чувствительности
Тест: Область работоспособности
Тест: Матрица жесткости
Тест: Событийный метод моделирования
Тест: Уравнения Колмогорова
Тест: Имитационная модель
Тест: Имитационная модель
Тест: Имитационная модель
Тест: Сети Петри
Глава 5. Математическое обеспечение синтеза проектных решений
5.1. Критерии оптимальности
5.2. Задачи оптимизации с учетом допусков
5.3. Классификация методов математического программирования
5.4. Методы одномерной оптимизации
5.5. Методы безусловной оптимизации
5.6. Необходимые условия экстремума
5.7. Методы поиска условных экстремумов
5.8. Подходы к решению задач структурного синтеза
5.9. Морфологические таблицы
5.10. Альтернативные графы
5.11. Интеллектуальные системы
5.12. Исчисления
5.13. Планирование процессов и распределение ресурсов
5.14. Метод ветвей и границ
5.15. Методы локальной оптимизации и поиска с запретами
5.16. Методы распространения ограничений
5.17. Эволюционные методы
5.18. Простой генетический алгоритм
5.19. Кроссовер
5.20. Метод комбинирования эвристик
5.21. Примеры применения генетических методов
Тест: Морфологическая таблица
Тест: Метод распространения ограничений
Тест: Генетические методы
Тест: Правило колеса рулетки
Глава 6. Автоматизированные системы в промышленности
6.1. Системы ERP
6.2. Стандарт MRP II
6.3. Логистические системы
6.4. Системы SCM
6.5. CRM — системы взаимоотношений с заказчиками
6.6. Производственная исполнительная система MES
6.7. Автоматизированное управление технологическими процессами
6.8. Программирование для станков с ЧПУ
6.9. Системы SCADA
6.10. Типовой маршрут проектирования в MCAD
6.11. Типы САПР в области машиностроения
6.12. Основные функции CAD-систем
6.13. Основные функции CAE-систем
6.14. Основные функции CAM-систем
6.15. Графическое ядро
6.16. Прототипирование
6.17. Структура CAD/CAM систем
6.18. Машиностроительные САПР верхнего уровня
6.19. Маршруты проектирования СБИС
6.20. Схемотехническое проектирование
6.21. Модели логических схем цифровой РЭА.
6.22. Методы логического моделирования
6.23. Тестирование электронной аппаратуры
6.24. Конструкторское проектирование СБИС
6.25. Проектирование печатных плат
6.26. Назначение языка VHDL
Тест: Логистические системы
Тест: Функции SCADA
Тест: CAD-системы
Глава 8. Технологии информационной поддержки этапов жизненного цикла изделий
8.1. Обзор CALS-стандартов
8.2. Структура стандартов STEP
8.3. PDM — управление проектными данными
8.4. Интегрированная логистическая поддержка
8.5. Интерактивные электронные технические руководства
8.6. Стандарт AECMA S1000D
8.7. Электронная цифровая подпись
8.8. Стандарты управления качеством промышленной продукции
8.9. Структура моделей на языке Express
8.10. Организация в STEP информационных обменов
8.11. Интегрированные ресурсы и компоненты в STEP
8.12. Прикладные протоколы STEP
8.13. Программное обеспечение CALS-технологий
8.14. Язык HTML
8.15. Язык XML
8.16. Web-сценарии и создание интерактивных Web-страниц
8.17. Форматирование Web-страниц
8.18. Доступ к XML-документам
8.19. Протокол HTTP
8.20. Портал
8.21. Мультиагентные системы
8.22. Технология SOAP
8.23. Компонентно-ориентированные технологии
Тест: Интерактивные электронные технические руководства
Тест: Обменный файл
Тест: Управление конфигурацией
Тест: Язык Express (пример 1)
Тест: Язык Express (пример 2)
Тест: Express и Express-G (пример 3)
Тест: Express и Express-G (пример 4)
Тест: Express и Express-G (пример 5)
Тест: Express и Express-G (пример 6)
Тест: Express и Express-G (пример 7)
Тест: Прикладные протоколы в STEP
Приложение 1
Альбом иллюстраций и схем (в формате Microsoft Power Point)