Технологічні аспекти теорії проектування інформаційних систем (стр. 2 из 2)
Використовуючи канонічну мережу проектування, можна побудувати ТМП, орієнтовані на певні категорії спеціалістів, керівників, аналітиків, програмістів та ін. У таких мережах докладно описуються ділянки, які їх цікавлять, а інші призначаються для збільшення.
Канонічна мережа проектування може бути основою для порівняння двох і більше альтернативних ТМП. Наприклад, існують дві ТМП ІС для ОУ. З метою вибору кращої порівнюють ресурси (вартісні, трудові) та їх проектування й еквівалентність за здобутим результатом.
Отже, процес проектування ІС можна формально описати за допомогою ТМП. Якщо відомо повний набір ТО, потрібних для створення відповідного проекту, то існує також формалізований алгоритм побудови ТМП.
Серед вихідної множини ТО Т = {Тi} є альтернативні сукупності їх, що ведуть до створення сукупності альтернативних ТМП, з якої слід вибрати конкретну, що відповідала б умовам вартості, трудомісткості та ін.
Приведений нижче сценарій демонструє використання систем CAD/CAM/ САЕ в рамках усього життєвого циклу продукту для досягнення згаданих цілей: підвищення якості (Q), зниження вартості (С) и прискорення відвантаження (D). Цей сценарій може показатися дещо спрощеним на фоні сучасних передових комп’ютерних технологій, однак він ілюструє напрям розвитку техніки. Розглянемо фази розробки и виробництва шафи для аудіосистеми. Життєвий цикл цього продукту буде схожим на життєвий цикл механічної системи чи споруди (будівлі), а значить, наш сценарій буде застосованим і до таких продуктів.
Нехай в технічних вимогах для розробника вказано, що шафа повинна мати чотири полички: одну для програвача компакт-дисків, одну для програвача аудіокасет, одну для радіоприймача и одну для збереження компакт-дисків. Ймовірно, розробник зробить більшість ескізів конструкції, перед тим як прийде до кінцевого варіанту. На даному етапі він може користуватися ароматизованою системою розробки робочих креслень (якщо задача розв’язується в двох вимірах) або системою геометричного моделювання (у випадку трьох вимірів). Концептуальний проект може бути відправлений в відділ маркетингу по електронній почті для отримання відгуку. Взаємодія розробника з відділом маркетингу може проходити і в реальному часі через об’єднання в мережу комп’ютери. При наявності підходящого обладнання подібна взаємодія може бути зручною і продуктивною. Інформація про готовий концептуальний проект зберігається в базі даних. Туди попадають відомості про конфігурації меблів (в нашому випадку — вертикальне зберігання компонентів аудіосистеми один над одним), кількості полиць, розподіленні полиць по компонентам і тому подобні дані. Іншими словами, всі особливості проекту впорядковуються і поміщаються в базу даних з можливістю зчитування і змінювання в будь-який наступний момент.
Наступний крок — визначення розмірів шафи. Його габарити повинні бути вибрані таким чином, щоб на кожну поличку можна було поставити одну з множини, які є ринку моделей аудіотехніки відповідного класу. Значить, потрібно отримати відомості про їх розміри. Ці відомості можна взяти в каталозі чи в базі даних виробників чи постачальників. Доступ до бази даних здійснюється аналогічно доступу до книг і їх змісту при підключені до електронної бібліотеки. Розробник може навіть скопіювати відомості в свою власну базу даних, якщо він планує часто користуватися ними. Накопичення відомостей про проект подібно накопиченню форм і файлів при роботі з текстовими процесорами. Форма конструкції повинна змінюватися у відповідності з отриманими відомостями. Потім розробник повинен вибрати матеріал для шафи. Він може взяти натуральний дуб, сосну, ДСП, або ще щось інше. В нашому випадку вибір здійснюється інтуїтивно або виходячи з досвіду розробника. Хоча у випадку продуктів, які розраховані на роботу в жорстких умовах, наприклад, механічних приладів, розробник обов’язково враховує властивості матеріалів. На цьому етапі також необхідна база даних, тому що в ній можуть бути збережені властивості багатьох матеріалів. Можна скористуватися навіть експертною системою, яка вибере матеріал по властивостям, що зберігаються в базі даних. Інформація про вибраний матеріал також розміщується в базі. Наступний крок — визначення товщини полок, дверець і бічних стінок. В простому випадку, який розглядається, товщина може визначатися головним чином естетичними поглядами. Хоча вона повинна бути по крайній мірі достатньою для того, щоб уникнути прогину під дією встановленої в шафі техніки. В механічних приладах високою точністю і структурах, які розраховані на великі навантаження, такі параметри, як товщина, повинні визначатися точним розрахунком, щоб уникнути деформації. Для розрахунку деформації структур широко використовується метод кінцевих елементів. Метод кінцевих елементів застосовується до аналітичної моделі конструкції. В нашому випадку аналітична модель складається з каркасних сіток, на які розбивається шафа. Перехід до наближення листів може бути виконано автоматично за допомогою алгоритму перетворення до середніх вісей (medial axis transformation — MAT). Елементи оболонки наближення листів також можуть генеруватися автоматично.
Параметри навантаження, які в цьому випадку є просто вага відповідних пристроїв, які вираховуються з бази даних так само, як і відомості про розміри. Визначаючи залежність прогину полок від їх товщини, розробник може вибрати необхідне значення його параметра і зберегти його в базі даних. Цей процес може бути автоматизований шляхом інтеграції методу кінцевих елементів з процедурою оптимізації. Аналогічним чином можна визначити товщину бічних стінок і дверцят, однак зробити це можна і просто з естетичних міркувань.
Потім розробник вибирає метод збірки полок і бічних стінок. В ідеалі метод також може бути визначений з розрахунку міцності структури в цілому або за допомогою експертної системи, що має відомості про методи збірки.
Після завершення етапів концептуалізації проекту, його аналізу і оптимізації розробник переходить до роботи над проектною документацією, яка описує шафу з точністю до маленьких дрібниць. Креслення окремих деталей (полок, дверцят і бічних стінок) виготовлюються в системі розробки робочих креслень. На цьому етапі розробник може додавати деякі естетичні деталі, наприклад декоративні елементи на дверцятах і бічних стінках. Детальні креслення розміщують в базі даних для використання в процесі виробництва. Виготовлення шафи здійснюється в наступному порядку. Форма кожної деталі наноситься на необробленому матеріалі (в нашому випадку дерево) і вирізається пилою. Кількість відходів можна знизити, розміщуючи деталі на кусках дерева оптимально. Розробник може перевіряти різні варіанти розміщення на екрані комп’ютера до тих пір, поки не буде знайдена конфігурація з мінімальною кількістю відходів. Комп’ютерна програма може допомогти в цій роботі, розраховуючи кількість відходів для кожної конфігурації. Програма більш високого рівня може самостійно визначити найбільш економічне розміщення деталей на заготовці. В будь-якому випадку кінцева конфігурація зберігається в комп’ютері і використовується для розрахунку траєкторії руху пили станка з числовим програмним управлінням. Більш того, програмні засоби дозволяють розробити зажими і кріплення для процедури випилювання, а також запрограмувати системи передачі матеріалу. Ці системи можуть бути як простими конвеєрами, так і складними роботами, що передають необроблений матеріал на розпилку і забираючи готові деталі. Підготовлені деталі повинні бути складені разом. Процес збірки також може виконуватися роботами, які програмуються автоматично на основі опису кінцевого продукту і його деталей, що зберігаються в базі даних. Одночасно проектуються зажими і кріплення для автоматизованої збірки. Потім, робот може бути запрограмований на окраску шафи після збірки. Зажими і кріплення для збірки проектуються або вибираються планувальником процесів, а програмування роботів здійснюються в інтерактивному режимі шляхом переміщення робочого органа робота вручну.
Загальний вигляд отриманого сценарія показаний на рис. 1, з якого видно, яким чином база даних дозволяє інтегрувати системи CAD, CAE і САМ, що і являється кінцевою метою CIM.
Рис. 1. Інтеграція CAD, САМ і САЕ через базу даних