Курсқа кіріспе. АОЖЖ-ны қамтамасыз ету құралдары

Дәріс 1: Курсқа кіріспе. АОЖЖ-ны қамтамасыз ету құралдары.

АЖЖ-ның мақсаты 

Автоматтандырылған жобалау жүйелері (АЖЖ) электрондық есептегіш машиналардың жылдамдығы, математикалық модельдердің (ММ) сенімділігінің және оптимазациялаудың  тиімді әдістерінің арқасында жобаларды жасауды тездетіп, инженерлер мен техниктерді қара жұмыстан босатып қана қоймай жаңа машиналар мен аппараттарды жасауға кететін уақытын қысқартып, сапалақ көрсеткіштерін жоғарлатуға мүмкіндік береді.

Инженерлік есептердің түрлері

Анықтама 1

Инженерлің есептер екі түрге  бөлінеді: тура және кері.

Тура есеп “Не болады егер...?”  деген сұраққа жауап береді.

Тура есеп – ол анализдік есеп. Ол бір мәнді. Шешімнің сенімділігі  математикалық модельдің сеніммділік  деңгейіне байланысты.

Математикалық модельдің сенімділік деңгейі

Математикалық модельдің деңгейлері оның сапасын сипаттайды – ол кіріс  және шығыс параметрлерінің өз ара  байланысының тереңдігі мен толық  қамтылу дәрежесіне байланысты. Шарты  түрде нолінші, 1-ші, 2-ші, 3-ші  деңгейдегі модельдер бар деп қарастырылады.

Объектінің нолінші деңгейлі моделі деп сол объектінің параметрлерінің  статистикалық өңдеуіне негізделген  модельді айтады.

Объектінің бірінші деңгейлі моделі деп сол объектінің параметрлері бір өлшемді тендеулерге немесе оңайлату үшін алынған болжамдар қатарына негізделген модельді айтады.

Объектінің екінші деңгейлі моделі деп сол объектінің параметрлері инженерлік есептеулерге негізделген  модельді айтады.

Үшінші деңгейлі модель деп екі  өлшемді және үш өлшемді теңдеулерді, шектеулі элементтер немесе шекаралық элементтер әдістері сияқты санақтық арнайы әдістерді пайдаланатын күрделі модельді айтады.

Автоматтандырылған жобалау жүйелерінде  математикалық модельдердің бірнеше  деңгейін пайдаланған дұрыс: қарапайым  түрі –варианттарды алдын ала таңдау үшін, күрделірек түрі – математикалық модельдің соңғы аяқталған нұсқасын жасау үшін қолданылады.

Кері есеп “... (үшін) не істеу керек?”  деген сұраққа жауап береді. Кері есеп – ол синтездік есеп. Бұндай есептер көп мәнді болады сондықтан оны оптимизациялық есептер деп те атайды.

 

Жобалау дегеніміз не?

Анықтама 2

Жобалау – ол анализ бен синтезге сүйене отырып жаңа конструкцияны жасауға  бағытталған процесті айтады.

Біз техникалық жүйелерді жобалауды  автоматтандыру мәселесімен айналысамыз. Техникалық объектілердің барлығы жүйелі болады. Әдебиетте “жүйенің” екі мыңға таяу анықтамасы бар. Олардың барлығын санап жатпас үшін жүйелі объектінің белгілерін берейік.

Жүйелі объектінің белгілері:

1. Көп деңгейлі және әр деңгейде көп элементтері болуы;
2. Элементтер арасында әр түрлі байланыстардың бар болуы;
3. Күйінің көп өзгеруі;
4. Сапа және критерий көрсеткіштерінің көптігі.

Автоматтандырылған жобалауды  қолданудың тиімділігі:

1. Жобаны жасауға кететін уақыттың қысқаруы;
2. Жобалық шешімдірдің сенімділігінің жоғарлауы;
3. Ең тиімді шешімді іздеу;
4. әлеуметтік аспект (жұмыс істеу қызықырақ).

АЖЖ-ны қамтамасыз ету құралдары

Автоматтандырылған жобалау жүйелері (АЖЖ) жеті өз ара байланысты қамтамасыз ету құралынан тұрады (Сурет 1):

1. Әдістемелік құралдар:

1. автоматтандырылған жобалау құралдарын таңдау ережелері;
2. есепті қою және оны шешу схемасы.

2. Математикалық құралдар:

1. анализдің математикалық модельдері;
2. қойылған есепті шешу әдістері мен реті;
3. алгоритмдер, шешу процесінің толық сипаттамасы.

3. Программалық құралдар:

1. жалпы жүйелік;
2. базалық;
3. қолданбалы.

4. Ақпараттық құралдар:

1. деректер банкі;

- деректер базасы;

- ДББЖ (Деректер базасын басқару  жүйелері);

2. эксперттік жүйелер:

- білім базасы;

- фактілер базасы;

3. ұжымдық жобалау режимі

5. Лингвистикалық құралдар:

1. программалау тілдері;
2. жобалау тілдері.

6. Ұйымдасытру құралдары:

1. инструкциялар, бұйрықтар, штаттық кестелер;
2. ұжымдық жобалау режимі (жобаны жүргізу құралдары).

7. Техникалық құралдар:

1. программалық өңдеу құралдары (процессор, жады);
2. енгізу-шығару құралдары, деректерді кескіндеу (тасығыштар, енгізу құрылғылары, принтер, сканер, монитор, т.б.);
3. жобалық шешімдер архиві (магниттіоптикалық және лазерлік құралдар);
4. деректерді алыс орналасқан ЭЕМ-дер арасында жеткізу құралдары (локалдік және корпаративтік желістер).

 

Дәріс 2: Жобалауды автоматтандыру әдістемесі

Кез келген іс-әрекет әдістемесі –  осы іс-әрекеттің құрлысы, логикалық  ұйымдасуы, әдістері мен құралдары  туралы ілім.

Техникалық жүйелердің декомпозициясы

Сонымен, техникалық жүйенің декомпозициясы деп оны оны функционалдық  элементтерге (ФЭ) бөліп көрсетуді айтамыз, мысалы, ғимаратты алатын болсақ ол сәуеттік (архитектуралық) құрлысы жағынан іргетастан, қабырғалардан, төбеден, шатырдан құралады. Олардың әрбіреуінің атқаратын қызметі (функциясы) бар. Сол сияқты ғимараттың канализациялық жүйесі, су құбырлары, жылыту жүйесі, газ құбырлары, электр желісі т.б. көптеген функционалдық элементтері болады.

АЖЖ әр түрлі әдістерді  қолдануы мүмкін болғандықтан, дәл  ұғымдарды пайдалану қажеттілігі  туады.

Техникалық жүйеге үш түрлі жағынан  қарауға болады (бұны философияда күй модустары деп атайды):

1) бұйым ретінде; 2) құрал ретінде; 3) процесс ретінде.

1. Бұйым: жинау бірліктерінен  (ЖБ) және детальдардан (шартты түрде  монолитті бүтін детальдар –  МД) тұрады. Ол жасау мен құраудың  нәтижесі (заттық декомпозиция).

Техникалық жүйе ≡ [ЖБ] ≡ ЖБ+МД1+МД2+...+МДn

2. Құрал: Пайдалы әсер беруге дайын. Онда оны функционалдық элементтерге бөледі (функционалдық декомпозиция).

3. Процесс – ол техникалық  жүйенің күйлерінің ауысуы. Жұмыс  істеп тұрған техникалық жүйе  көптеген процестерден құралады. Оның үстіне, техникалық жүйенің қоршаған ортамен әсерлесу процесі қарастырылу керек.

 

Кесте 7 – Бұйымдар, құралдар және процестерге арналған мысалдар

Бұйым	Құрал	Процесс
Статор	Қанаттың жүктемелік беті	Сығылу
Ротор	Қанатты тәж	Жану
Дөңгелек	Сөрелік бандаж	Кеңею
Қанатша	Бекіту құралы	Қызу
Жану камерасы		Суу
Диск		Тербелу
Білік		Тозу

 

Пайдалы әсер

Кез келген техникалық жүйе оның өзі  үшін емес, оның пайдалы әсері үшін жасалынады (ПӘ - пайдалы әсер).

Пайдалы әсер тұтынушы ортаның мақсаттық параметрлерінің өзгеруінен (сақталуынан) тұрады. Мысалы, тұтынушы үшін техникалық жүйенің температурасын сақтап тұру немесе жоғарлату қажеттілігі.

Техникалық жүйенің  ортасы

Орта – ол объектінің сыртында орналасқан, бірақ онымен әсерлесетін  материалдық жасалымдар.

Ортаның техникалық жүйемен әсерлесу түрлері.

Техникалық жүйеге қатысты ортаның  келесі түрлері болады:

1. Тұтынушы орта;
2. Процесті қамтамасыз етуші орта;
3. Қойылған міндетті орындауға көмектесуші орта;
4. Қойылған міндеттің орындалуына бөгет жасаушы орта;

Машина анализінің түпкілікті ұғымдары

Философиялық тұрғыдан заттың үш түрлі  қасиеті болады. Олар жалпы, жалқы, ерекшелігі болып топтасады.

Кесте 8. Машина анализінің түпкілікті ұғымдары

Топтар
Жалпы	Ерекшелігі	Жалқы
Құрлысы	Қарастыру аспектісі:
	Бұйым	Жинау бірлігі (СЕ), деталь (МД)
	Құрал	Функционалдық бірлік (ФЕ), Функционалдық деталь (ФД), Функционалдық элемент (ФЭ)
	Қарастыру деңгейі:
	Сапалық	Структура, геометриялық және физикалық белгілер; конструкциялық схема
	Сандық	Геометриялық, физикалық параметрлер
Жұмысы	Пайдалы әсерді тудыру	Жұмыс істеу принципі, орта компоненттері, параметрлері: шығу және мақсаттық, энергетикалық шығындар.
	Жұмыс істеу процесін басқару	Реттеу заңы, параметрлер: режимдік және басқарушы
Күйі	Сыртқы көрініс:	Режимі
	Орнықтылығы	Номиналды, максималды, жартылай жүктеуде, сақталу
	Өзгеруі	От алу, үдеу, тежеу және т.б.
	Экстремалдылық	Оптималды (қалыпты), максималды, апатты
	Сандық көрсеткіштер	Кернеу, деформация, форма және тербелу жиілігі
	Ресурстың сарқылуы	Пайдалану периоды:   қалыптасу, қалыптық режим
	Өмірлік циклдің сарқылуы	Кезеңдер: жобалау, жетілдіру, мемлекеттік сынақ, сериялық өндіру, пайдалану, моральдық ескіру
Сипаттама-лары	Танылуы	Бір түрге жату, құрлысындағы ерекшелік
	Техникалық деңгейі	Пайдалы ісер көрсеткіштері, процестің  қарқыны (интенсивтілігі)
	Күйдің өзгеруі	Шығу параметрлерінің режимге  байланыстылығы (жанармай, бастапқы жағдайы және т.б.)
Сапасы	Сенімділігі	Қауыпсізідік көрсеткіштері, шыдамдылық ресурсы
	Техника-экономикалық жетіктігі	Меншікті парметрлер, ПӘК

 

Объектілердің структурасы элементтердің  құрамы мен олардың өз ара қатынасын  көрсетеді.

Параметрлер құрамы конструктивтік схемамен анықталады.

- белгілер мен тасығыштар  арасындағы байланыс,

 - конструктивтік схема.

- параметрлер векторы.

ФЭ - өз бетімен өмір сүрмейді, жасалынбайды, ол детальдың немесе детальдар жиынының құраушы бөлігі болып табылады.

Машина  құрлысы заңы:

.

Әрбір деталь ФЭ жиынын материалдануына қатысады, ал олардың бірігуі осы детальдың  шекарасынан асып кетеді.

Техникалық объектінің конструкциясы, конструктивтік схемасы  дегеніміз не?

“Конструкция”:ұғымына екі көз қарас.

1. Конструкция – ол объекті емес, ол жобалаудың нәтижесі немесе бейнесі.
2. Конструкция – ол тек қана объектінің құрлысын көрсетеді, ал басқа сапалық ерекшеліктеріне қатысы жоқ.

Осыдан “конструкцияға” мынадай анықтама беруге болады.

Техникалық объектінің конструкциясы  – ол оның мүмкін құрлыстарының  жиыны.

 - техникалық объектінің мүмкін құрлысы, - белгілер құрамы, - белгілер байланысы, - номиналдық мәндер, - параметрлердің ауытқу мәндері.

АЖЖ-ның міндеті конструкцияны  табу, оның ішінде оптималды конструкцияны.

Оптимизациялық  есептердің қойылу варианттары

Техникалық объектінің конструкциясын пайдалы әсерді максималды мәнге  жеткізе отырып табу .

[ ] – ресурсы берілгеннен кем  болмағанда 

[ ] – энергия

[ ] – масса

[ ] – габариттер

[ ] – баға.

Найти:

ПЭ = [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Табу:

ПЭ = [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Сол сияқты есептер m, L,D, Ц қатысты қойылады.

 

ФЭ пен процеске қатысты шешімді табу схемасы

Детальді  жобалау кезеңдері

1. Конструкциялық схеманы анықтау. Эскиздік жобалау кезіндегі алынған кейбір параметрлерді анықтау;
2. ФЭ құрамын анықтау. Бұл ФЭ жобалау тізбегі;
3. Оптималды ФЭ-ді іздеу;
4. Суық еркін күйдегі номиналдық мәндерді анықтау;
5. Детальді жасау үшін техникалық талаптарды қалыптастыру;
6. Детальдың конструкциясын документациялау;