Курс лекций дисциплины «Компьютерные технологии и сапр» для студентов специальностей 120500, 120507, 120700 очной, очно-заочной и заочной форм обучения

СОДЕРЖАНИЕ: Внедрения сапр: Курс лекций дисциплины «Компьютерные технологии и сапр в инженерном деле» Тольятти: тгу, 2003

Министерство образования Российской Федерации

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Оборудование и технология пайки»

ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ВНЕДРЕНИЯ САПР

Курс лекций дисциплины «Компьютерные технологии и САПР» для студентов специальностей 120500, 120507, 120700 очной,

очно-заочной и заочной форм обучения.

Тольятти 2003 г.

УДК 621.52

Федоров А.Л. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ВНЕДРЕНИЯ САПР: Курс лекций дисциплины «Компьютерные технологии и САПР в инженерном деле» - Тольятти: ТГУ, 2003.

Рассмотрены вопросы экономического обоснования, выбора и внедрения САПР, по программе курса дисциплины «Компьютерные технологии и САПР в инженерном деле».

Для студентов технических вузов и инженерных работников.

© Тольяттинский государственный университет, 2003.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 4

1. Классификация САПР. 6

1.1. Классификация по приложениям. 6

1.2. Классификация по характеру базовой подсистемы. 6

1.3. Классификация по видам обеспечения. 7

2. Решение о внедрении автоматизированного проектирования. 11

2.1. Возможные эффекты от внедрения САПР. 11

2.2. Расчет экономического эффекта от внедрения САПР на предприятии. 12

3. Подготовительный этап при внедрении САПР. 16

3.1. Создание службы САПР. 16

3.2. Обоснование конфигурации системы.. 18

3.3. Включение в САПР систем искусственного интеллекта. 21

3.4. Анализ рынка систем автоматизированного проектирования. 24

3.4.1. Рынок программного обеспечения. 24

3.4.2. Рынок информационного обеспечения. 32

3.4.3. Рынок технического обеспечения. 33

3.3. Выбор поставщика системы.. 35

3.4. Некоторые особенности заключения договора на поставку. 36

3.5. Подготовительные работы на предприятии. 41

4. Этап запуска САПР. 43

4.1. Кадровое обеспечение проектных подразделений. 43

4.2. Кадровое обеспечение подразделений, обслуживающих систему. 44

4.3. Обучение персонала работе с системой. 45

4.4. Создание баз данных. 46

4.5. Обеспечение защиты системы.. 46

Литература. 52

Вопросы.. 53

Введение

Всеобщая информатизация затронула и такую сферу деятельности как проектирование. Применение систем автоматизированного проектирования (САПР) позволило существенно расширить интеллектуальные возможности проектировщиков. Одними из первых встали на путь автоматизированного проектирования самолето- и ракетостроение. Системы автоматизированного проектирования были применены в самолетостроении США еще в середине 50-х годов.

В настоящее время системы САПР первого поколения, реализующие автоматизацию проектного решения с помощью ЭВМ, сходят со сцены, уступая место САПР второго поколения, реализующим концепцию комплексного проектирования и включенным в единую систему управления производством. В САПР второго поколения автоматизация чертежных работ является только одной из многих функций, которые могут охватывать все области деятельности предприятия – от учета запросов рынка до распределения продукции заказчику.

Внедрение САПР является сложным стратегическим решением и сопряжено с безусловным риском, однако, при нынешней конкуренции риск, связанный с бездействием, превышает риск от шагов в сторону автоматизации. Во всяком случае неизвестны утверждения о том, что САПР это скоропреходящее увлечение. В то же время, самолетостроительные фирмы, в начале 50-х годов занявшие выжидательную позицию по отношению к реактивному двигателю, оказались в проигрыше.

Согласно стандарта САПР - это организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования. Возможности автоматизированного проектирования (в дальнейшем АП) весьма широки. Например, автоматизированная система технологической подготовки производства (АС ТПП) позволяет проектировать оснастку, необходимую для изготовления изделия, разрабатывать технологические процессы, синтезировать управляющие программы для технологического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), моделировать процессы обработки, в том числе строить траектории относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки, рассчитывать нормы времени обработки.

Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) затрагивает компьютерные методы, используемые для оказания помощи инженеру при выполнении проектной работы. Как правило, сюда относят аналитическое моделирование и имитационные средства. АСНИ позволяет не только проводить вычисление объема, массы, моментов инерции и многих других свойств спроектированного объекта, но и рассчитывать действие на него нагрузок, возникающих при эксплуатации, моделировать поля физических величин, в том числе анализировать прочность, чаще всего с помощью МКЭ, рассчитывать состояния и переходные процессы на макроуровне, проводить имитационное моделирование сложных производственных систем.

Автоматизированная система управления качеством (АСУК) позволяет контролировать качество на всей технологической цепочке разработки и производства изделия, в режиме реального времени отслеживать соответствие производимого объекта требованиям и вносить соответствующие изменения в технологию.

Для перечисленных типов автоматизированного проектирования на западе приняты следующие обозначения: САПР - CAD (Computer Aided Design); АСТПП - CAM (Computer Aided Manufacturing); АСНИ - CAE (Computer Aided Engineering); АСУК – САQ (Computer Aided Quality).

1. Классификация САПР

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например, по приложению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы - ядра САПР.

1.1. Классификация по приложениям

По приложениям наиболее представительными и широко используе­мыми являются следующие группы САПР.

1. САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР.

2. САПР для радиоэлектроники.

3. САПР в области архитектуры и строительства.

Кроме того, известно большое число более специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих само­стоятельную ветвь в классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т. п.

По масштабам можно классифицировать САПР следующим образом.

1. Уникальные САПР, имеющие межотраслевой характер и создаваемые для решения крупнейших хозяйственных задач.

2. Универсальные САПР отраслевого назначения с системой коллективного пользования, обеспечивающие проектирование всей номенклатуры технических изделий отрасли (подотрасли).

3. Специализированная САПР проектной организации, ориентированная на выполнение наиболее массовых проектных работ по конкретному изделию и реализованная на средних ЭВМ.

4. Индивидуальные САПР, реализованные на мини- и микро-ЭВМ, предназначенные для выполнения отдельных видов инженерных расчетов и проектных работ.

1.2. Классификация по характеру базовой подсистемы.

По характеру базовой подсистемы различают следующие разновид­ности САПР.

1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основной процедурой проектирования является конструирование, т. е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. Поэтому к этой группе систем относится большинство графических ядер САПР в об­ласти машиностроения. В настоящее время появились унифицированные графические ядра, применяемые более чем в одной САПР (это ядра Parasolid фирмы EDS Unigraphics и ACIS фирмы Intergraph).

2. САПР на базе СУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных математических расчетах перерабатывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно встречаются в тех­нико-экономических приложениях, например, при проектировании бизнес-планов, но имеют место также при проектировании объектов, подобных щитам управления систем автоматики.

3. САПР на базе конкретного прикладного пакета. Фактически это ав­тономно используемые программно-методические комплексы, например, имитационного моделирования производственных процессов, расчета прочности по методу конечных элементов, синтеза и анализа систем авто­матического управления и т. п. Часто такие САПР относятся к системам АСНИ. Примерами могут служить программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD.

4. Комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупно­сти подсистем предыдущих видов. Характерными примерами комплекс­ных САПР являются системы САПР/АСТПП/АСНИ в машиностроении или САПР БИС. Так, САПР БИС включает в себя СУБД и подсистемы проек­тирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов для проверки годности изделий. Для управления столь сложными системами применяют специализированные системные среды.

1.3. Классификация по видам обеспечения

По видам обеспечения средства автоматизированного проектирования можно классифицировать следующим образом: техническое; математическое; программное; информационное; лингвистическое; методическое; организационное.

Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвя­занных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. К компонентам технического обеспечения относят уст­ройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их со­четания, обеспечивающие функционирование комплекса средств автоматизированного проектирования.

Структура технического обеспечения может представлять локальные вычислительные сети, объединяющие в своем составе, в зависимости от задач, решаемых САПР, различные классы ЭВМ, периферийные устройства, сетевое оборудование и микропроцессорную технику, встроенную в технологическое оборудование.

Компоненты технического обеспечения должны давать возможность: кодирования и ввода информации с ее визуальным контролем и редактированием; передачи информации по различным каналам связи; хранения, контроля и восстановле­ния информации; загрузки, хранения и исполнения программного обеспечения; оперативного предоставления запрашиваемой инфор­мации на устройства вывода.

Математическое обеспечение САПР – совокупность математических методов, математических моделей и алгоритмов проектирования, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. Сюда входят математические модели конкретных объектов (технологических процессов, инструментов, приспособлений и др.) и процессов проектирования, методы проектирования, а также методы и алгоритмы выполнения различных инвариантных проектных операций и процедур, связанных с оптимизацией, поиском информации, автоматизированной графики и др.

Взаимосвязи между компонентами математического обес­печения должны обеспечивать формализацию процесса проектиро­вания, его целостность, адекватно описывать проектируемый объект, обеспечивать точность и экономичность.

Модель всегда лишь приближенно отражает некоторые свойства объек­та. Адекватность имеет место, если модель отражает заданные свойства объекта с приемлемой точностью. Под точностью понимают степень соот­ветствия оценок одноименных свойств объекта и модели. Экономичность (вычислительная эффективность) определяется за­тратами ресурсов, требуемых для реализации модели.

Программное обеспечение - совокупность машинных программ, необходимых для выполнения АП и предоставленных в заданной форме. Сюда включаются комплексы программ специального и общего назначения. Специальное программное обеспечение представляется в виде текстов прикладных программ, ориентированных на решение специальных задач (проектирование маршрутных и операционных технологических процессов, техническое нормирование, проектирование оснастки и т. п.). Общее программное обеспечение предназначено для управления вычислительным процессом и подготовки прикладных программ к использованию на ЭВМ. Эти функции обычно выполняют программы, входящие в состав операционных систем.

Компоненты программного обеспечения должны иметь иерархическую организацию, в которой на верхнем уровне размещается монитор управления компонентами нижних уровней - программными модулями. Программный модуль должен: регламентировать функцио­нально законченное преобразование информации; быть написан­ным на одном из стандартных языков программирования; удовле­творять соглашениям о представлении данных, принятым в данной системе АП.

Информационное обеспечение – совокупность сведений, необходимых для выполнения АП и представленных в заданной форме. Основная составная часть информационного обеспечения САПР – банк данных, представляющий собой совокупность средств для централизованного накопления данных. Банк данных состоит из базы данных и системы управления базой данных.

Банки данных долж­ны обеспечивать: информационную совместимость проектирующих и обслужи­вающих подсистем; независимость данных на логическом и физическом уровнях, в том числе инвариантность к программному обеспечению; возможность одновременного использования данных из различ­ных баз данных и различными пользователями; возможность интеграции неоднородных баз данных для совместного их использования различными подсистемами; возможность наращивания баз данных; контролируемую избыточность данных.

Построение банков данных САПР - сложная задача, что обусловлено следующими особенностями САПР.

1. Разнообразие проектных данных, фигурирующих в процессах обме­на как по своей семантике (многоаспектность), так и по формам представ­ления. В частности, значительна доля графических данных.

2. Нередко обмены должны производиться с высокой частотой, что предъявляет жесткие требования к быстродействию средств обмена (пола­гают, что СУБД должна работать со скоростью обработки тысяч сущностей в секунду).

3. В САПР проблема целостности данных оказывается более трудной для решения, чем в большинстве других систем, поскольку проектирование является процессом взаимодействия многих проектировщиков, которые не только считывают данные, но и изменяют их, причем в значительной мере работают параллельно. Из этого факта вытекают следствия: во-первых, итерационный характер проектирования обычно приводит к наличию по каждой части проекта нескольких версий, любая из них может быть приня­та в дальнейшем в качестве основной, поэтому нужно хранить все версии с возможностью возврата к любой из них; во-вторых, нельзя допускать исполь­зования неутвержденных данных, поэтому проектировщики должны иметь свое рабочее пространство в памяти и работать в нем автономно, а момен­ты внесения изменений в общую БД должны быть согласованными и не порождать для других пользователей неопределенности данных.

4. Транзакции могут быть длительными и трудоемкими. Транзакцией называют последовательность операций по удовлетворению запроса. В САПР внесение изменений в некоторую часть проекта может вызвать до­вольно длинную и разветвленную сеть изменений в других его частях из-за существенной взаимозависимости компонентов проекта (многошаговость реализации запросов). В результате транзакции могут длиться даже несколько часов. При хранении компонентов проекта во внешней памяти затраты времени на обработку запросов оказы­ваются значительно выше, чем в большинстве других автоматизированных систем.

5. Иерархическая структура проектных данных и, следовательно, от­ражение наследования в целях сокращения объема базы данных.

Лингвистическое обеспечение – совокупность языков проектирования, включая термины и определения, правила формализации естественного языка и методы сжатия и развертывания текстов, необходимых для автоматизирования проектирования и представленных в заданной форме.

Компоненты лингвистического обеспечения должны быть согласованными с компонентами обеспечения других видов, быть относительно инвариантными к конкретному содержанию баз дан­ных, предоставлять компактной форме средства для описаний всех объектов и процессов заданного для системы класса с не­обходимой степенью детализации и без существенных ограничений на объект описания, быть рассчитанными, в основном, на диало­говый режим их использования.

Поскольку созданием программ для программируемых контроллеров обычно занимаются не профессиональные программисты, а заводские технологи, такие языки программирования должны быть достаточно простыми, обычно построенными на визуальных изображениях ситуаций. Например, используются различные схемные языки. Ряд языков стандартизован и представлен в международном стандарте I ЕС 1131-3.

Методическое обеспечение – совокупность документов, устанавливающих состав и правила отбора и эксплуатации средств обеспечения АП и необходимых для решения проектных задач.

К компонентам методического обеспечения относят: ут­вержденную документацию инструктивно-методического харак­тера, устанавливающую технологию автоматизированного проек­тирования; правила эксплуатации комплекса средств АП; норма­тивы, стандарты и другие руководящие документы, регламенти­рующие процесс и объект проектирования.

Компоненты методического обеспечения должны раз­мещаться на машинных носителях информации, позволяющих осуществлять как долговременное хранение документов, так и их оперативный вывод в форматах, установленных соответствующими стандартами.

Организационное обеспечение – совокупность документов, устанавливающих состав проектной организации и ее подразделений, связи между ними, их функции, а также форму представления результата проектирования и порядок рассмотрения проектных документов, необходимых для выполнения АП.

Компоненты организационного обеспечения должны уста­навливать организационную структуру системы и подсистем, включая взаимосвязи ее элементов; задачи и функции службы САПР и связанных с нею подразделений организации; права и ответственность должностных лиц по обеспечению созда­ния и функционирования АП порядок подготовки и перепод­готовки пользователей.

2. Решение о внедрении автоматизированного проектирования.

2.1. Возможные эффекты от внедрения САПР

Предприятие внедряет АП если подтверждена целесообразность и обеспечены необходимые экономические, технические и организационные ус­ловия. Эффект от внедрения АП может быть экономический, социальный и технический.

Полный экономический эффект от внедрения АП на предприятии Эп складывается из следующих составляющих:

Эп = Эпт + Эпр + Энтпп,

где Эпт – экономический эффект, полученный на этапе потребления изделий, обладающими улучшенными потребительскими свойствами благодаря тому, что их свойства сформулированы технологиями спроектированными средствами САПР; Эпр – экономический эффект, полученный на этапе использования в серийном и опытном производствах технологий, которые, благодаря тому, что они спроектированы средствами АП, обладают улучшенными производственно-технологическими показателями; Энтпп – экономический эффект, получаемый непосредственно на этапе проектирования изделий и технологий.

Точная оценка Эпт, для предприятия внедряющего АП проблематична, так как эффект получается у потребителя изделий. Однако предприятие – производитель получает возможность успешного продвижения продукции на рынке, расширения сбыта и сохранения конкурентноспособности. Эпр и Энтпп рассчитываются по стандартным методикам.

Получаемый за счет снижения текущих расходов и увеличения сбыта доход должен быть достаточен для обеспечения приемлемого возврата капитальных затрат на внедрение АП. Коэффициент сравнительной экономической эффективности по всей промышленности принят 0,35. Следовательно затраты на внедрение системы АП должны окупиться в течение примерно 3-х лет. Вместе с тем, если система АП единственная возможность для выживания предприятия, то срок может быть существенно большим.

При этом следует учитывать, что внедрение системы машинного черчения (САПР) позволяет до 3-х раз увеличить производительность труда конструктора (подразумевается двумерное проектирование). В случае внедрения интегрированной системы САПР/АСТПП, которая требует трехмерного проектирования, оценить экономию сложнее. Не всегда производительность труда конструктора увеличивается столь значительно, и в общем случае легче получить и измерить экономию при разработке технологии, чем при проектировании объекта. Причина в том, что трехмерное моделирование требует больших временных затрат, чем двумерное черчение. Однако трехмерная модель содержит больше информации об объекте чем двумерный проект, хотя двумерные чертежи богаты размерными и текстовыми пояснениями, трехмерная модель может быть использована при проектировании оснастки, приспособлений, форм.

Следует отметить, что внедрение более совершенных типов АП требует возрастающих затрат, как временных так и финансовых. Например, компания SolidWorks Russia предлагает программное обеспечение (ПО) для систем САПР/АСТПП/АСНИ (CAD/CAM/CAE) SolidWorks. Стоимость ПО для одной рабочей станции системы твердотельного моделирования (CAD) составляла в сентябре 2000 года $7000, системы механообработки (САМ) $7000, и системы инженерных расчетов (САЕ) $7790. Кроме того, возможны дополнительные расходы при закупке различных специализированных приложений. Так, стоимость ПО для создания трехмерных моделей печатных плат составляла $1795, для трехмерной разводки кабелей, жгутов и технологии их изготовления - $5995, для проектирования прессформ – $5995, для анализа проливаемости литьевых форм с учетом литника – $14950.

Внедрение АП позволяет получить ряд социально-экономических эффектов, важнейшими из которых являются: снижение степени зависимости (чувствительности) уровня организации и реализации результатов проектирования от изменения коллектива субъектов проектирования; сокращение доли нетворческих, репродуктивных, рутинных работ в общем балансе рабочего времени субъектов проектирования, обладающих высокой профессиональной квалификацией; повышение продуктивности интеллектуальных ресурсов, организаций, реализующих процессы проектирования; повышение квалификации субъектов проектирования и престижности их труда; изменение социальной и профессионально-квалификационной структуры коллектива субъектов проектирования.

Существует ряд проблем, решение которых средствами АП невозможно. Хотя в какой-то степени системы АП корректируют небрежную работу исполнителей, недобросовестные и низкоквалифицированные сотрудники могут сделать некорректной работу самой системы. Система АП не производит конечную продукцию, и ее эксплуатация в сочетании с низкопроизводительным оборудованием и устаревшими технологиями не приведет к получению ожидаемого эффекта. Внедрение системы является стратегической задачей и неприемлемо для предприятий балансирующих на грани банкротства или малых предприятий, ориентированных на быстрый оборот капитала.

2.2. Расчет экономического эффекта от внедрения САПР на предприятии

Расчет необходимого количества рабочих станций вычислительного комплекса может быть произведен по формуле

,

где А₂ – общее количество проектируемых в год изделий, технологий и т.д.;

Ф_Э - годовой эффективный фонд времени работы вычислительного комплекса;

Т_МАШ – машинное или экранное время при проектировании одного изделия, технологического процесса и т.д.

Численность проектировщиков:

,

где Ф_ЭР –годовой эффективный фонд времени одного работника; Т_ПР –трудоемкость проектирования единицы изделия, технологии с использованием САПР.

Расчет дополнительных капитальных вложений на вычислительную технику, затрат на проектирование САПР и на площадь помещения комплекса ВТ.

Капитальные вложения в вычислительную технику:

К_ВТ =(Ц_РС Н_РС + Ц_ПУ )К_З

где Ц_РС – стоимость рабочей станции; К_З – коэффициент загрузки комплекса; Ц_ПУ – цена периферийных устройств.

Капитальные вложения в площадь помещения для размещения ВТ:

К_ПОМ =Н_РС ПЦ_ПЛ К_З ,

где П – площадь занимаемая рабочей станцией;

Заработная плата проектировщиков САПР:

З_ПР =Т_ПРОЕКТ З_ЧАС ,

где Т_ПРОЕКТ – затраты времени на проектирование САПР; З_ЧАС – часовая заработная плата, основная и дополнительная.

Общие дополнительные капитальные вложения на создание САПР:

К_ДОП =К_ВТ +К_ПОМ +З_ПР .

Расчет себестоимости одного часа машинного времени работы ЭВМ

1. Расходы на заработную плату проектировщиков:

З_ПЛ = Р_ПР З_ЧАС К_О.

где К_О – коэффициент отчислений единого социального налога.

2. Расходы на амортизацию ВТ:

,

где Ц_ВТ – общая стоимость вычислительной техники; Н_А – норма амортизации;

К_З – коэффициент загрузки комплекса ВТ; Ф_ПОЛ – время полезной работы ЭВМ.

3. Расходы на электроэнергию:

Р_Э =МЦ_Э К_М,

Где М – мощность, потребляемая вычислительной техникой;

Ц_Э – цена электроэнергити;

К_М – коэффициент использования мощности.

4. Расходы на текущий ремонт и профилактическое обслуживание вычислительной техники:

,

где К_Р – коэффициент затрат на ремонт и профилактическое обслуживание ЭВМ.

5. Расходы на содержание производственной площади, занятой ЭВМ:

,

где Ц_ПЛ – цена одного квадратного метра площади

6. Расходы на содержание площади рабочих мест проектировщиков:

,

где П_УД – площадь, занимаемая одним рабочим местом проектировщика;

Н_РС – количество рабочих станций.

7. Возмещение износа быстроизнашивающихся и малоценных деталей:

,

где К_ИЗН – коэффициент затрат на возмещение износа малоценных и быстроизнашивающихся деталей ЭВМ.

8. Прочие расходы, связанные с эксплуатацией ЭВМ:

,

где К_ПРОЧ – коэффициент прочих затрат по эксплуатации ЭВМ.

Итого, себестоимость работы одного машиночаса ЭВМ:

С_МЧ = З_ПЛ +Р_А +Р_Э +Р_Р +Р_ПЛ.ВТ +Р_ПЛ +Р_ИЗН +Р_ПРОЧ.

Расчет годовых производственных затрат по проектированию с помощью САПР.

З_ГОД = С_МЧ Т_МАШ А₂

Дополнительная прибыль (условно-годовая экономия) от снижения расходов на заработную плату проектировщиков:

Э_ЗПЛ = (Т_ПРБ –Т_ПР )А₂ З_ЧАС К_О,

где З_ЧАС –средняя часовая заработная плата;

К_О – коэффициент отчислений единого социального налога;

Т_ПРБ –трудоемкость проектирования единицы изделия, технологии без использования САПР (ручное проектирование).

Расчет дополнительной прибыли (условно-годовой экономии) от снижения себестоимости проектирования единицы изделия, технологии:

П_Р.ДОП = Э_ЗПЛ – З_ГОД.

Расчет чистой прибыли, за вычетом налога на прибыль:

П_Р.ЧИСТ = П_Р.ДОП – П_Р.ДОП Н_ПР,

где Н_ПР – налог на прибыль.

Определение расчетного срока окупаемости:

.

Определение общей текущей стоимости денежных доходов в пределах расчетного срока окупаемости, приведенных к текущему времени (времени начала осуществления затрат) через коэффициент дисконтирования:

,

где Т – расчетный срок окупаемости;

- средняя прибыль за месяц;

Е – месячная ставка дохода на капитал;

t – 1-й, 2-ой и т.д. месяц.

Определение интегрального экономического эффекта:

Э_ИНТ = Д_{ОБЩ.ТЕХ.} - К_ДОП.

Если Э_ИНТ 0 – внедрение САПР эффективно.

Определение индекса доходности:

.

Срок окупаемости капитальных затрат:

.

Внедрение САПР считается эффективным, если ИД 0,42, где 0,42 – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности. Однако, если внедрение САПР единственный способ выжить для предприятия, то возможно внедрение и при меньших значениях индекса доходности.

3. Подготовительный этап при внедрении САПР

3.1. Создание службы САПР

Работы по внедрению САПР продвигаются наиболее успешно, если в них заинтересовано руководство предприятия. Поскольку внедрение АП, особенно систем САПР/АСТПП является стратегической задачей, затрагивающей структуру предприятия и интересы различных групп сотрудников, следует быть готовым к сопротивлению не желающих изменений. Особую опасность представляет убежденность сотрудников в том, что автоматизация приведет к сокращению рабочих мест. Это не совсем так. Опыт внедрения систем АП на крупнейшем предприятии России АО АвтоВАЗ показывает, что сокращения рабочих мест при этом не происходило. Даже проектировщики предпенсионного возраста с солидным опытом и стажем, обладающие определенным консерватизмом и слабыми знаниями в области информатики не уходили с завода и успешно осваивали в том числе и трехмерное проектирование. Как – поговорим чуть позже.

На подготовительном этапе на предприятии создают службу (отдел) САПР и назначают руководителя проекта из числа сотрудников, имеющих инженерную подготовку. Руководитель проекта должен уметь работать с людьми, хорошо ориентироваться в межличностных отношениях на предприятии, обладать политическими навыками. В службе САПР следует создать бюро (подотдел) внедрения и бюро управления. В бюро внедрения включить инженеров и конструкторов из всех структур предприятия, затрагиваемых проектом. Желательно также, включить специалистов, имеющих опыт работы с компьютерами, и специалистов, имеющих опыт АП. Предпочтительно включать в бюро опытных специалистов со стажем работы на предприятии. Сотрудникам бюро внедрения следует ознакомиться с новейшими достижениями в области АП, посещая семинары, презентации, общаясь с поставщиками.

В бюро управления должны быть представители от каждой прикладной области, затрагиваемой АП. Это позволит наиболее полно информировать руководство предприятия о состоянии дел и внедрить систему, соответствующую требованиям предприятия. На бюро управления возлагаются задачи обоснования затрат на внедрение системы, взаимодействие с руководством предприятия, обеспечения соответствия параметров и структуры системы АП требованиям предприятия.

Служба САПР разрабатывает и утверждает план подготовительных работ по внедрению системы АП, назначает ответственных лиц за подготовку к внедрению специализированных под­разделений. Первый этап плана включает выбор и обоснование системы АП применительно к конкретному предприятию.

Прежде всего, необходим анализ производственной и управленческой структуры предприятия. Какая продукция выпускается предприятием. Какой вид производства (массовое, единичное). Имеется ли на предприятии система АП и какая. Какие и сколько имеется на предприятии станков с ЧПУ, гибких производственных систем, роботизированных комплексов. Сколько работников предприятия знакомы или обучаются работе с АП. Сколько работников выполняют ручную работу в области проектирования и производства и их труд нуждается в автоматизации. Имеется ли достаточная площадь для установки технического обеспечения АП.

Для достижения эффективной работы системы АП необходимо согласовать ее конфигурацию с экономической деятельностью предприятия. Следует отметить, что отвечает за обеспечение такого соответствия покупатель а не поставщик.

Архитектура системы АП должна быть увязана со структурой коллектива пользователей. Это обеспечит эффективность работы системы. Уровень централизации системы следует увязывать с уровнем централизации коллектива пользователей.

Централизованные системы АП предпочтительны в следующих случаях: персонал сосредоточен внутри помещения или одного здания; уже выполнен большой объем проектных работ; для внедрения в производство потенциальной продукции не требуется выполнения больших объемов работ.

Преимущества централизованных систем: облегчена связь между станциями; упрощена подготовка рабочих площадей для размещения вычислительной техники; обеспечивается высокий коэффициент использования оборудования; облегчается обслуживание и ремонт.

Децентрализованные системы АП предпочтительны в следующих случаях: проектный или производственный персонал рассредоточен по разным зданиям или помещениям; охват АП нескольких подразделений предприятия; имеющийся опыт работы с АП пользователями; необходимость перехода на твердотельное моделирование в проектных подразделениях.

Существуют три типа децентрализации:

1) децентрализованные рабочие станции, остальная система централизована;

2) децентрализованные рабочие станции и вычислительные комплексы (серверы), управление централизовано;

3) децентрализованные рабочие станции, вычислительные комплексы и управление.

Децентрализация рабочих станций может снизить скорость обмена информацией. Особенно это актуально, если технические средства рассредоточены в различных зданиях или для коммуникации используются телефонные линии. Рекомендуется упорядочить рабочие станции в небольшие группы (2-3). Это позволит новому пользователю быстрее освоить систему.

Децентрализация рабочих станций и вычислительных комплексов характеризуется наличием нескольких вычислительных комплексов в различных местах. Данный вариант обеспечивает лучшее соотношение затрат и производительности, так как вычислительные комплексы размещаются в тех подразделениях, которые обслуживают.

При децентрализованных рабочих станциях, вычислительных комплексах и управлении каждый вычислительный комплекс с рабочими станциями является автономной вычислительной системой. Данные системы соединяются из-за необходимости обмена информацией и могут быть от разных поставщиков. Ответственность за обеспечение защиты информации в данном случае возлагается на каждую систему. Данный вариант реализуется в случае необходимости обмена данных для широко разветвленных сетей, например, для предприятий с многочисленными подразделениями и дочерними филиалами. Он менее эффективен, чем два предыдущих, но без него не обойтись, если имеется много систем и нужно обеспечить их взаимосвязь.

3.2. Обоснование конфигурации системы

На этапе выбора и обоснования системы АП необходимо помнить о наличии базовых функций для системы АП. Возможно, для обеспечения эффективной деятельности вашего предприятия понадобятся не все составляющие, или не все сразу. Однако для создания эффективной системы САПР/АСТПП/АСНИ они будут нужны все. Кроме того, у вас может быть ряд специальных требований, необходимых только для вашего предприятия.

Можно выделить следующие базовые функции для системы САПР/АСТПП/АСНИ.

Трехмерное моделирование. Представляет возможность создания логически последовательной, полной и обладающей всей полнотой информации о проектируемом объекте трехмерной модели, необходимой для передачи задач в проекте между подсистемами. Модель может быть каркасной, поверхностной или твердотельной. Последняя содержит наибольшее количество информации.

Двумерное черчение и подготовка чертежей обеспечивают возможность создавать готовую для использования на производственных участках чертежную документацию, как правило, с использованием в качестве входных данных трехмерной модели.

Контроль и управление данными позволяют пользователям управлять данными в системе, обеспечивают доступ к данным, работу с базами данных.

Контроль за внесениями изменений в проект.

Система АСУ определяет взаимодействие.

Сеть связи определяет как подсистемы САПР, связаны с АСУ, друг другом и иными производственными системами.

Реляционная база данных обеспечивает хранение связей между элементами внутри проектов и между проектами. Данные связи способствуют обеспечению данных для функционирования других подсистем, особенно входящих в АСУ.

Семейство типовых деталей позволяет посредством поиска в базе данных избежать повторного проектирования.

Средства анализа используют как для оценки проекта, существующего в виде модели, так и для выполнения прототипа.

Подготовка данных для гибких производственных систем (ГПС) обеспечивает на основе результатов моделирования и анализа разработку программ, используемых ГПС.

Возможность конвертирования данных. Система АП должна быть связана с другими системами в рамках глобальных сетей, например, с поставщиками, поэтому должна быть обеспечена связь с другими системами в общепринятом формате данных.

Возможность параметрического программирования позволяет пользователям приспособить систему для своих нужд.

Связанные в комплекс базовые функции образуют интегрированную систему САПР/АС ТПП/АСНИ рис. 3.1.

Первоначально под термином «интеграция» понимали объединение конструкторского отдела и отдела технолога, их совместную работу над проектом. Затем сюда включили функционирующие в масштабе реального времени средства управления производственными процессами, подсистемой материально-технического обеспечения.

Для выбора конфигурации системы необходимо определить количество графических рабочих станций, алфавитно-цифровых терминалов, программно-управляемого оборудования, которые потребуются для достижения требуемого экономического результата деятельности предприятия. Чтобы сделать это требуется оценить планируемый объем выпуска продукции предприятием, объем проектных работ, выполняемых системой АП. Нецелесообразно перепоручать выполнение этой работы поставщику системы. Его цели отличаются от ваших.

Анализ деятельности предприятия за истекшие несколько лет позволит получить данные о количестве выполненных проектов, их средней трудоемкости. При экстраполяции этих данных на будущее следует учесть планируемые изменения в экономической деятельности. Кроме того, необходимо учитывать, что переход на двумерное черчение позволит получить выигрыш в производительности на стадии проектирования до 3-х раз. Внедрение трехмерного моделирования может не дать выигрыша на стадии проектирования изделия, но время на разработку технологии и проведение расчетов модели может быть сокращено до 2-х раз. Результатом будет годовое количество часов функционирования рабочих станций, которое потребуется для выполнения планируемого объема работы. Если такая оценка собственными силами затруднена, следует изучить опыт других предприятий или проектных учреждений - пользователей систем АП.

Затем годовое количество часов делится на количество рабочих дней и на количество смен работы оборудования. В результате получим требуемое количество рабочих станций. Не следует планировать трехсменную работу, особенно на начальной стадии эксплуатации системы АП. При планировании двусменной работы 16 часов в сутки выделяется на проектирование, и 8 часов на работу обслуживающего персонала. Кроме того, работа в три смены нарушает физиологический цикл функционирования организма человека. При двусменной работе проектировщики будут меньше перегружены.

Определить требуемый объем внешней памяти системы можно оценив какой объем памяти будет занимать типовой проект и сколько времени он должен находиться в оперативном режиме. Владея этими сведениями можно определить объем внешней памяти. При этом следует учитывать, что на дисках должна быть размещена операционная система и иные служебные программы. Если планируется создание экспертной системы или параметрических программ необходимо зарезервировать место для баз данных или знаний. Системные программы и базы обычно данных занимают 1/3…1/4 всего объема памяти, отведенной под системы АП. Следует планировать резерв около 40% от расчетного, для дальнейшего развития системы.

Для массового и крупносерийного высокоавтоматизированного и механизированного производства система АП должна обеспечивать: двумерное черчение; твердотельное моделирование; технологическую подготовку производства; проведение исследований твердотельных моделей; оценку объема сбыта и обмен информацией с потребителями продукции; возможность анализа электронных схем.

Для мелкосерийного и единичного высокотехнологичного производства система АП должна обеспечивать: твердотельное моделирование; технологическую подготовку производства с выдачей управляющих программ для оборудования; проведение исследований твердотельных моделей в том числе и возможность моделирования движения; проектирование печатных плат.

Для массового производства с низкой степенью механизации и автоматизации система АП должна обеспечивать: двумерное проектирование; твердотельное моделирование; проведение исследований твердотельных моделей; технологическую подготовку производства.

Для мелкосерийного и единичного производства с низкой степенью механизации система АП должна обеспечивать: двумерное проектирование; технологическую подготовку производства.

Например, АО АвтоВАЗ, предприятие с массовым высокоавтоматизированным и механизированным производством, для двумерного проектирования практически во всех подразделениях внедрил систему AutoCAD. Твердотельное моделирование, технологическая подготовка производства и исследование моделей осуществляется в т.н. «тяжелых» системах Unigraphics, Pro\Engineer, CATIA. Систему CATIA применяют для создания твердотельной модели автомобиля, Unigraphics - для проектирования оснастки в опытно-промышленном производстве, Pro\Engineer - для проектирования сварочной оснастки. Обращает внимание, что завод не остановил свой выбор на какой-то одной системе. Это безусловное неудобство, признаваемое как производственным персоналом, так и руководством предприятия. Внедрить какую-то одну систему в рамках завода не получилось из-за масштабов и сложности организации производства.

Двумерное проектирование приобретает особое значение, если проектируется продукция, подлежащая сборке из покупных изделий, и не предусматривается применение роботов для сборки. В этом случае программно-управляемое оборудование не используется, и трехмерная модель, необходимая для разработки программ для станков с ЧПУ, не играет важной роли. Однако системы, обладающие мощными средствами создания трехмерных моделей, в некоторых случаях испытывают затруднения при построении двумерных чертежей. Иногда меньше времени уходит на разработку таких чертежей за кульманом. В то же время при разработке, например, штампов обработка сложных поверхностей производится на станках с ЧПУ. При этом нет особой необходимости в двумерных чертежах. Система АП должна соответствовать потребностям предприятия, и незачем переплачивать за ненужные функции.

3.3. Включение в САПР систем искусственного интеллекта

Отдельно определяется необходимость использования систем искусственного интеллекта и экспертных систем. Искусственный интеллект и методы его программирования в принципе отличаются от обычных программных систем и приемов программирования. Возможности системы, содержащей элементы искусственного интеллекта, отличаются от возможностей обычных систем программного обеспечения. Системы искусственного интеллекта могут:

- решать класс проблем, требующих различных методов или способов решения (не одним алгоритмом);

- делать выводы по проблемам, не разрешаемым на основе существующих моделей или здравого смысла;

- логически делать выводы из данных при наличии неполной или статистически ограниченной информации;

- обучать операторов (человека) и оценивать их производительность и качество работы;

- превосходить человека по производительности при решении определенного класса задач;

- приобретать новые способности т.е. обучаться.

В производственной практике наиболее широко применяются системы искусственного интеллекта в робототехнике для распознавания образов, программирования роботов. Особое место уделяется методам распознавания образов. Алгоритмы, реализующие эти методы, являются основной частью систем машинного или технического зрения.

Экспертные системы (ЭС) являются самостоятельным направлением в рамках искусственного интеллекта. Задачи этого направления – исследование и разработка программ, использующих знания для решения задач, являющихся трудными для людей-экспертов.

Экспертные системы манипулируют знаниями, в отличие от обычных программ, манипулирующих данными. Они должны хранить знания профессионалов–экспертов в некоторой предметной области и передавать их тем, у кого таких знаний нет. Экспертная система должна иметь глубокие знания, она должна эффективно работать в узкой предметной области, содержащей трудные, нетривиальные задачи. Знания в экспертных системах принимают форму фактов или правил. Иногда существует некоторая степень неуверенности в достоверности факта или точности правила. Экспертные системы могут делать ошибки, но если для решения той же задачи применить традиционную программу, она тоже сделает ошибку. Однако такую ошибку чрезвычайно трудно исправить.

Экспертные системы создаются для решения разного рода про­блем, но основные типы их деятельности можно сгруппировать в следующие категории.

1. ЭС, выполняющие интерпретацию как правило, используют ин­формацию от датчиков для описания ситуации. Например, интерпретацию показаний измерительных приборов для определения состояния процесса. Интерпре­тирующие системы имеют дело не с четкими символьными представ­лениями проблемной ситуации, а непосредственно с реальными дан­ными. Они сталкиваются с затруднениями, которых нет у систем дру­гих типов, т.к. им приходится обрабатывать информацию зашумленную, недостаточную, неполную, ненадежную или ошибоч­ную.

2. ЭС, осуществляющие прогноз, определяют вероятные последст­вия заданных ситуаций. Системы прогнозирования иногда используют имитационное моделирование, т.е. программы, которые отражают причинно-следственные взаимо­связи в реальном мире, чтобы сгенерировать ситуации или сценарии, которые могут возникнуть при тех или иных входных данных. Специалисты ИИ пока что разработали сравнительно мало прогнозирующих систем, возможно потому, что очень трудно взаимодействовать с имитацион­ными моделями и создавать их.

3. ЭС, выполняющие проектирование, разрабатывают конфигура­ции объектов с учетом набора ограничений, присущих проблеме. В проектировании систем часто используются синтез для разработки отдельных частей проекта и имитационное моделирование с целью верификации и тестирования идей, заложенных в проект. Учитывая то, что проектирование столь тесно связано с планированием, многие проектирующие системы со­держат механизмы разработки и уточнения планов для достижения желаемого проекта. Система проектирования может в избежать ненужных поисков, создавая планы разработки же­лаемой конфигурации и оценивая их в контексте проблемных требо­ваний.

4. ЭС, занятые планированием, проектируют действия; они опреде­ляют полную последовательность действий, прежде чем начнется их выполнение. Плани­рующие ЭС зачастую должны иметь способность к возврату, т.е. от­вергать некоторую последовательность рассуждении или часть плана из-за нарушения ограничений задачи и возвращать управление назад к более ранней точке или ситуации, из которой анализ должен на­чаться заново. В некоторых планирующих системах задача планирования разбивается на подпроблемы и делается попытка упорядочить их так, чтобы избежать перепланирования, начинающегося с точки, в которой был сделан неудачный выбор.

5. Экспертные системы, которые осуществляют наблюдение, срав­нивают действительное поведение с ожидаемым поведением систе­мы. Наблюдающие ЭС подыскивают наблю­даемое поведение, которое подтверждает их ожидания относительно нормального поведения или их предположения о возможных откло­нениях. Наблюдающие ЭС по самой своей природе должны работать в режиме реального времени.

6. ЭС, выполняющие отладку, находят рецепты для исправления неправильного поведения устройств. Многие существующие отладочные системы работают с просты­ми таблицами связей между типами неисправностей и предлагаемы­ми рецептами их исправления, но общая проблема отладки очень трудна и требует проектирования рецептов восстановления и их оце­нивания через прогнозирование их эффективности. Отладочные сис­темы часто включают диагностические компоненты для определения причин неисправностей.

7. ЭС, реализующие ремонт, следуют плану, который предписывает некоторые рецепты восстановления. Пока что было разработано очень мало ремонтных ЭС отчасти потому, что необходимость фактического выполнения ремонтных процедур на объектах реального мира дополнительно усложняет задачу. Ремонтным системам также необходимы диагностирующие, отлаживающие и пла­нирующие процедуры для производства ремонта.

8. ЭС, выполняющие обучение, подвергают диагностике, «отладке» и исправлению («ремонту») поведение обучаемого. Обучающие системы создают модель того, что обу­чающийся знает и как он эти знания применяет при решении проблемы. Системы диагностируют и указывают обучающемуся его ошибки, анализируя модель и строя планы исправлений указанных ошибок. Они исправляют поведение обучающихся, выполняя эти планы с по­мощью непосредственных указаний обучающимся.

9. ЭС, осуществляющие управление, адаптивно руководят поведени­ем системы в целом. Управляющие ЭС должны вклю­чать наблюдающие компоненты, чтобы отслеживать поведение объ­екта на протяжении времени, но они могут нуждаться также и в дру­гих компонентах для выполнения любых или всех из уже рассмот­ренных типов задач: интерпретации, прогнозирования, диагностики, проектирования, планирования, отладки, ремонта и обучения.

Все вышесказанное может создать представление, что экспертные системы это нечто глобальное, предназначенное для решения сложнейших задач, и ориентированное, скорее, на научно-исследовательские организации. Это не совсем так. Например, экспертная система ASWARE, разработанная институтом электросварки им. Патона Национальной академии наук Украины, позволяет подобрать наплавочный материал и режимы электродуговой наплавки для восстановления обширной номенклатуры изношенных деталей. Стоимость экспертной системы ASWARE в пределах $3000, для ее функционирования достаточно маломощного персонального компьютера с оперативной памятью 16 МВ и более, на жестком диске система занимает 10 МВ. Таким образом, любое ремонтное предприятие в состоянии приобрести систему ASWARE и успешно ее эксплуатировать.

На этапе выбора архитектуры системы важно учесть интересы всех подразделений предприятия, затронутых АП. Поэтому необходимо обеспечивать открытый обмен информацией между подразделениями, службой САПР и руководством предприятия.

3.4. Анализ рынка систем автоматизированного проектирования

3.4.1. Рынок программного обеспечения

На втором этапе необходим тщательный и исчерпывающий анализ рынка средств АП. Временные рамки данного этапа для различных видов АП могут составлять от нескольких месяцев до года. Наиболее широко рынок предлагает системы автоматизации чертежных работ. Так обзор московского рынка программных продуктов, проведенный в мае 2001 года, выявил наибольшее предложение AutoCAD R14/2000, разработка фирмы Autodesk. Хотя AutoCAD 2000 имеет возможности трехмерного моделирования, в основном его функции касаются двумерного моделирования. Для поддержки AutoCAD 2000 рынок предлагает значительное число приложений: проектирование электрооборудования; проектирование гидро- и пневмосетей; средства общения конструкторов в реальном времени проектирования с возможностью одновременной работы над одним чертежом и т.д.

Отдельные версии AutoCAD дополнены широким набором средств и функций по решению задач землеустройства, включая создание и пометку точек съемки, создание цифровых моделей местности и рельефа, программами высококачественной визуализации и светового дизайна. Это позволяет эффективно использовать AutoCAD архитекторам и дизайнерам.

Второе место по предложениям на московском рынке занимает отечественная система КОМПАС, разработка фирмы Аскон, С.Петербург. Здесь также предусмотрено трехмерное моделирование и ряд приложений: библиотека трубопроводной арматуры; пакет библиотек Элементы инженерных коммуникаций; пакет библиотек Элементы химических производств; библиотека элементов кинематических схем; библиотека элементов технологической оснастки; библиотека Сосуды и аппараты; архитектурно-строительная библиотека; система автоматизации программирования оборудования с ЧПУ; электронный справочник по подшипникам качения и т.д. Следует отметить, что данная система существенно дешевле, чем AutoCAD. Кроме того, по отзывам проектировщиков, работать в системе КОМПАС проще, удобнее. Например, на АО АвтоВАЗ намечается отказ от повсеместно внедренной для двумерного проектирования системы AutoCAD и переход к системе КОМПАС. Аналогичная ситуация и на некоторых других предприятиях. Завод №16 Министерства обороны г. Самары также планирует внедрить КОМПАС вместо AutoCADа.

Блок трехмерного моделирования в КОМПАСе выглядит более внушительно, чем в AutoCADе. Для создания трехмерных параметрических моде­лей отдельных деталей и сборочных единиц, со­держащих как типичные, так и нестандартные, уникальные конструктивные элементы предназначена подсистема КОМПАС-3D. Парамет­ризация позволяет быстро получать модели типо­вых изделий на основе однажды спроектирован­ного прототипа.

Ключевой особенностью КОМПАС-ЗD явля­ется использование собственного математиче­ского ядра и параметрических технологий, разра­ботанных специалистами АСКОН.

Область применения КОМПАС-3D определя­ется основным набором задач, которые он при­зван решать:

- моделирование изделий с целью создания конструкторской и технологической доку­ментации, необходимой для их выпуска (сборочных чертежей, спецификаций, дета­лировок и т.д.),

- моделирование изделий с целью расчета их геометрических и массо-центровочных характеристик,

- моделирование изделий для передачи геометрии в расчетные пакеты,

- моделирование деталей для передачи гео­метрии в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ,

- создание изометрических изображений изделий (например, для составления ка­талогов, создания иллюстраций к техни­ческой документации и т.д.).

Общепринятым порядком моделирования твердого тела яв­ляется последовательное выпол­нение булевых операций (сложе­ния и вычитания) над объемными примитивами (сферами, призма­ми, цилиндрами, конусами, пира­мидами и т.д.)

В КОМПАС-ЗD объемные примитивы образуются путем вы­полнения такого перемещения плоской фигуры в пространстве, след от которого определяет фор­му примитива (например, пово­рот окружности вокруг оси обра­зует сферу, а смещение много­угольника - призму).

Проектирование детали начинается с соз­дания базового тела путем выполнения операции над эскизом (или несколькими эскизами). При этом доступны следующие типы операций:

- вращение эскиза вокруг оси, лежащей в плоскости эскиза,

- выдавливание эскиза в направлении, пер­пендикулярном плоскости эскиза,

- кинематическая операция - перемещение эскиза вдоль указанной направляющей,

- построение тела по нескольким сечениям-эскизам.

После создания базового тела производит­ся «приклеивание» или «вырезание» дополнитель­ных объемов. Каждый из них представляет собой тело, образованное при помощи перечисленных выше операций над новыми эскизами.

Отдельным типом документа системы КОМПАС является модель сборки.

Сборка состоит из отдельных деталей и подсборок (которые, в свою очередь, также могут со­стоять из деталей и подсборок). Проектирование сборки ведется «сверху вниз»; каждая новая деталь моделируется на основе уже имеющихся де­талей (обстановки) с использованием параметрических взаимосвязей.

Детали и подсборки могут создаваться не­посредственно в сборке или вставляться в нее из существующего файла. Кроме разработанных пользователем (уникальных) моделей, компонен­тами сборки могут быть стандартные изделия (крепеж, опоры валов и т.д.), библиотека которых входит в комплект поставки системы.

Взаимное положение компонентов сборки задается путем указания сопряжении между ними. В системе доступны разнообразные типы сопряже­нии: совпадение, параллельность или перпендику­лярность граней и ребер, расположение объектов на расстоянии или под углом друг к другу, концент­ричность, касание. Процесс формирования сборки как бы повторяет действия слесаря-сборщика. Ка­ждая деталь последовательными действиями «при­ставляется» к соседним деталям и подсборкам.

Компонент сборки можно свободно переме­щать и поворачивать мышью, если этому не препят­ствуют сопряжения, в которых участвует компонент (например, втулку, концентрично установленную в отверстие, можно вращать вокруг оси и переме­щать вдоль оси). Компонент можно также зафикси­ровать в текущем положении; вращение и перемещение зафиксированного компонента невозможно.

При работе с трехмерной моделью вся пос­ледовательность построения отображается в от­дельном окне в виде «дерева построения». В нем перечислены все существующие в модели вспо­могательные элементы, эскизы и выполненные операции в порядке их создания.

Помимо дерева, отражающего историю созда­ния модели, КОМПАС-3D запоминает иерархию ее элементов (компонентов). В любой момент возможен просмотр иерархии в специальном диалоге. В нем отображаются все топологические отношения между элементами модели. Например, эскиз, построенный на грани какого-либо тела, располагается в иерархи­ческой ветви, соответствующей этому телу.

Существует два аспекта параметризации трехмерной модели в КОМПАС-3D.

Во-первых, каждый эскиз может быть пара­метрическим. На его объекты можно наложить различные параметрические связи и ограниче­ния (вертикальность и горизонтальность, параллельность и перпендикулярность, выравнивание, симметрия, касание). Возможно задание зависимостей между параметрами графических объек­тов эскиза. Таким образом, в эскизах реализова­на та же вариационная идеология параметриза­ции, что и в графических КОМПАС-документах.

Во-вторых, при создании модели система запоминает не только порядок ее формирования, но и отношения между элементами (например, принадлежность эскиза грани или указание реб­ра в качестве пути для кинематической опера­ции). Таким образом, реализована иерархиче­ская идеология параметризации объемных по­строений.

Наличие параметрических связей и ограни­чений в модели накладывает отпечаток на прин­ципы ее редактирования.

В КОМПАС-3D в любой момент возможно изменение параметров любого элемента (эскиза, операции, сопряжения) модели. После задания новых значений параметров модель перестраи­вается в соответствии с ними. При этом сохраня­ются все существующие в ней связи. Например, пользователь изменяет глубину операции выдав­ливания и ее эскиз; в результате другой эскиз, по­строенный на торце образованного этой опера­цией тела, все равно остается на этом торце (а не «повисает» в пространстве на своем прежнем месте).

Следует особо подчеркнуть, что после редактирования элемента, занимаю­щего любое место в иерархии по­строений, не требуется заново за­давать последовательность по­строения подчиненных элементов и их параметры. Вся эта информа­ция хранится в модели и не разру­шается при редактировании от­дельных ее частей.

Если произведено такое ре­дактирование модели, которое де­лает невозможным существова­ние каких-либо ее элементов с уче­том параметрических связей, КОМПАС-3D выдает соответствую­щее диагностическое сообщение. В нем указана конкретная причи­на конфликта или потери связи ме­жду элементами модели. Справоч­ная система содержит рекоменда­ции по возможным путям устране­ния ошибки.

Программное обеспечение для интегрированных систем САПР/АСТПП/АСНИ или т.н. «тяжелых» CAD/CAM систем предложено единичными дилерами. Хотя еще в 1991 году на рынке были представлены отечественные разработки, программные продукты для сквозного проектирования подготовки, например, сварочного производства (система АС ТПП): FIXTURE для конструирования сборочно-сварочных, сварочных, контрольных и пробивных приспособлений; WTOOL – конструирование сварочных клещей и машин и моделирование их работы относительно сварочного узла, помещенного в приспособление; ROBOMAX – разработка и off-line программирование РТК и автоматических линий на их базе для процессов контактной точечной и дуговой сварки.

Технологическая подготовка производства

АСКОН пред­лагает своим клиентам широкий спектр систем, автоматизирующих различные этапы технологи­ческой подготовки производства. Они ориентиро­ваны на использование технологами машино­строительных предприятий, конструкторами тех­нологической оснастки, специалистами, занима­ющимися проектированием программ обработки на станках с ЧПУ.

С 1989 на заводах машиностроительного профиля внедряется и эксплуатируется система КОМПАС-АВТОПРОЕКТ. В состав данного интегрированного программного комплекса вхо­дят подсистемы проектирования технологий: механообработки, штамповки, сборки, сварки, тер­мообработки, покрытий, нормирования трудоем­кости технологических операций, расчета норм расхода материалов, процедуры анализа техноло­гических процессов, позволяющие рассчитывать суммарную трудоемкость изготовления деталей и узлов, определять материалоемкость и себестои­мость изделия. Разработка технологических процессов (ТП) осуществляется в следующих режимах:

- Проектирование на основе техпроцесса-аналога - автоматический выбор соответ­ствующей технологии из архива с последу­ющей доработкой в диалоге.

- Формирование ТП из отдельных блоков, хранящихся в библиотеке типовых техноло­гических операций и переходов.

- Объединение отдельных операций архив­ных технологий.

- Автоматическая доработка типовой техно­логии на основе данных, переданных с параметризированного чертежа КОМПАС-ГРАФИК.

- Ввод информации о ТП в диалоговом режи­ме с помощью специальных процедур дос­тупа к справочным БД.

В системе реализована процедура, позво­ляющая проектировать сквозные технологии, включающие одновременно операции механообработки, штамповки, термообработки, покрытия, сборки, сварки.

В системе КОМПАС-АВТОПРОЕКТ существует два варианта формирования технологических карт. Первый - быстрый, упрощенный формат до­кументов. Второй - качественный, многошрифтовый формат, реализованный в среде МS Ехсеl 97. В образцы карт, разработанных в соответствии с ГОСТ, можно вносить изменения. Помимо чисто текстовых документов система позволяет автома­тически сформировать карты эскизов, включаю­щие графическую информацию, выполненную в системе КОМПАС-ГРАФИК.

Технологические процессы, разработанные в КОМПАС-АВТОПРОЕКТ, помещаются в архив сис­темы в сжатом виде (zip-формат). Упакованная технология средней сложности занимает 5 Кб. Ог­лавление такого архива доступно для ручного про­смотра и корректировки. Автоматический поиск ТП в архиве производится либо по коду геометри­ческой формы детали, либо по отдельным характе­ристикам: тип детали, принадлежность к изделию, вид заготовки, габаритные размеры и т.д. По заданным критериям поиска система подбирает несколько ТП, оставляя окончательный выбор за технологом.

Система КОМПАС-ЧПУ обеспечивает авто­матизированное проектирование управляющих программ для станков с ЧПУ различных классов. К ним относятся:

- станки сверлильно-фрезерно-расточной группы и обрабатывающие центры;

- электроэрозионные станки;

- токарное оборудование;

- станки для газовой, лазерной и плазмен­ной резки;

- гравировальные станки.

Основное программирование обработки вы­полняется в пределах 2,5 координат. Дополнитель­но имеется возможность выполнять 3D-обработку линейчатых и сплайновых поверхностей шаровой фрезой, а также прог- раммировать обработку для четырехкоординатных электроэрозионных станков.

В КОМПАС-ЧПУ не существует исходной программы в традиционном понимании, то есть в языковом виде. Программирование осуществ­ляется путем последовательного задания так на­зываемых технологических блоков. Каждый блок представляет собой типовой набор технологиче­ских действий - например, «сверление группы отверстий» или «фрезерование занижения». Об­работка в блоке может выполняться нескольки­ми инструментами - например, последователь­ное черновое и чистовое фрезерование поверх­ности различными фрезами.

КОМПАС-ЧПУ осуществляет автоматиче­ский расчет технологических режимов обработки с учетом характеристик инструмента и обрабаты­ваемого материала.

Режим графического контроля дает возмож­ность просматривать на экране реалистичное изо­бражение траектории движения инструмента при обработке. Такой просмотр может осуществляться как по отдельным блокам, так и для всей исходной программы в целом.

Из зарубежных «тяжелых» CAD/CAM систем можно выделить следующие: Unigraphics, разработка фирмы EDS Unigraphics; Solid Edge - Intergraph; Pro/Engineer - PTC (Parametric Technology Corp.); CATIA - Dassault Systemes; EUCLID - Matra Datavision; CADDS.5 - Computervision (ныне входит в PTC).

Например, в системе Рrо/Еngineer впервые была реализована концепция проектирования трехмерных конструкций посред­ством параметрического твердотельного моделирования, и в 1999 году впервые реализована концепция оптималь­ного проектирования, получившая название «поведенческое моделирование» (behavioral modeling) и которую эксперты сразу назвали новым направлением развития систем компь­ютерного проектирования на ближайшее десятилетие.

К числу других достоинств Рrо/Еngineer следует отнести следующие:

- проектирование с использованием интеллектуальных конструктивных элементов и операций;

- фичеры (features), способные адаптироваться к окружа­ющей их геометрии, что делает возможным осуществле­ние предсказуемых и быстрых модификаций, а также интеграцию уже готовых, ранее полученных конструктив­ных и технологических решений в новые разработки;

- использование действительно единой базы данных, обес­печивающей единое представление и полную ассоциатив­ность данных для всех приложений Рrо/Еngineer, что яв­ляется необходимым условием успешной реализации кон­цепции параллельной разработки, а также ключом к по­ниманию того, каким образом Рrо/Еngineer так быстро и полно осуществляет сквозные модификации конструкций;

- реализацию технологии Ассоциативной Топологичес­кой Шины, обеспечивающей двусторонний ассоциа­тивный обмен данными между САD/САМ/САЕ систе­мами, имеющими в своей основе различные ядра гео­метрического моделирования;

- интегрированный в процесс проектирования механизм прямой оптимизации конструкции с применением структурного, кинематического и теплового анализа.

Стоит отметить, что Рrо/Еngineer стал первой системой компьютерного проектирования:

- изначально написанной на языке программирования С;

- изначально ориентированной на использование на ра­бочих станциях,

а также первой среди систем проектирования верхнего уров­ня (high-end);

- работающей в среде Windows (еще с 1994 года) и име­ющей сертификацию Microsoft;

- единственной до сего времени, обеспечивающей пол­нофункциональное и масштабируемое решение в лю­бой из операционных систем смешанной среды Windows-Unix.

Как система компьютерного проектирования верхнего уров­ня, Рrо/Еngineer имеет развитую функциональность, обеспе­чивающую выполнение сквозной разработки изделий любой степени сложности. Это могут быть и многокомпонентные конструкции высокотехнологичных аэрокосмических изделий, и кузова современных автомобилей, имеющие сложные сти­левые поверхности, и разнообразные электронные и электротехнические устройства с любым количеством соединитель­ных кабелей и жгутов, и сложные системы трубопроводов, и технологическая оснастка (штампы, прессформы, литейные формы) и приспособления, и режущий инструмент, и про­граммы механобработки на разнообразных станках с ЧПУ, а также постпроцессоры для этих станков и многое другое.

Рrо/Еngineer это набор пакетов, сконфигури­рованных таким образом, чтобы обеспечить разработчика из­делия той или иной функциональностью в зависимости от характера задачи, решаемой этим разработчиком на его ра­бочем месте. Добавление или удаление пакетов позволяет лег­ко масштабировать возможности любого рабочего места, уча­ствующего в разработке, включая его стоимость.

Сегодня в основе любой конфигурации любого рабочего места Рrо/Еngineer лежит его базовый пакет Рrо/Еngineer-Foundation, являясь частью всей системы, сам по себе предоставляет разработчику весьма широкий спектр функциональных возможностей. Рrо/Еngineer-Foundation позволяет создавать и модифицировать трехмерные параметрические модели деталей и сборок, в том числе для изделий из металлолиста, учитывать при моделировании сварные соединения, создавать ассоциативные чер­тежи промышленного уровня, получать спецификации с ав­томатическим заполнением и обновлением позиций, полу­чать фотореалистические изображения созданных моделей, осуществлять вывод чертежей и другой заданной техничес­кой документации на бумагу или иной носитель, осуществ­лять публикации в Internet, поддерживать библиотечные струк­туры моделей в среде Рrо/Еngineer. Наконец, в Рrо/Еngineer-Foundation включены всевозможные интерфейсы обмена дан­ными: SТЕР, IGES, DXF, DWG, VDA, SET, САТIА и другие.

С точки зрения набора своих функциональных возможно­стей и своей цены Рrо/Еngineer -Foundation, установленный на отдельное рабочее место, можно отнести к числу систем компь­ютерного проектирования, обычно называемых системами сред­него уровня (mid-level), среди которых: SolidWorks, SolidEdge, Mechan, а также не­которые другие. Однако следует отметить следующие принципи­альные преимущества, которыми обладает Рго/Еngineer -Foundation по сравнению с обычной системой среднего уровня:

1. Рго/Еngineer-Foundation легко масштабируется во вре­менное или постоянное рабочее место верхнего уров­ня посредством простого добавления дополнительных специализированных пакетов Рго/ Еngineer.

2. Рабочие места, выполняющие функции рабочих мест среднего уровня (установлен только Рго/Еngineer-Foundation), легко интег­рируются в общей структуре разработки с рабочими местами Рго/ Еngineer верхнего уровня, поскольку на тех и на других установлен тот же самый Рго/ Еngineer в различных конфигурациях.

3. Структура разработки с единой системой Рго/ Еngineer для рабочих мест как верхнего уровня, так и среднего, в отличие от структуры с двумя различными система­ми на разных уровнях автоматически исключает лю­бого рода проблемы с передачей данных между уров­нями.

4. Снижаются затраты на подготовку и повышение квалификации персонала, растут взаимопонимание и воз­можности взаимозаменяемости разработчиков.

3.4.2. Рынок информационного обеспечения

Также широко на московском рынке представлено информационное обеспечение систем АП. Помимо вышеперечисленных библиотек и приложений для конкретных программных продуктов предлагается широкий спектр банков данных совместимый с широким типом систем двумерного и трехмерного проектирования, например: электронный справочник по подшипникам качения; библиотека компонентов водоснабжения и т.д.

Компания SolidWorks Russia для системы САПР/АСТПП/АСНИ SolidWorks предлагает библиотеки стандартных элементов по ГОСТ: крепеж; прокатный сортамент; трубопровод; подшипники и т.д.

Для САПР в машиностроении и строительстве данного информационного обеспечения вполне достаточно. Хуже обстоят дела с информационным обеспечением для АСТПП (предлагаются преимущественно базы данных по оснастке и инструменту).

Однако для АСНИ требуется колоссальный объем информации только о свойствах конструкционных материалов. В первую очередь это наименование, марка, отраслевые коды. Далее идет группа внешних свойств материала. К физическим относятся электрические, магнитные, механические, оптические, химические. К экономическим – стоимость, энергоемкость, фондоемкость, состояние при поставке. К внутренним свойствам материала относятся состав, структура, состояние. Условия эксплуатации изделия, несомненно, оказывают влияние на свойства конструкционных материалов, что также должно учитываться при проведении расчетов. Проведенный ГКНТ СССР еще в 80-е годы анализ показал, что 80% КБ, проектных и промышленных организаций испытывают затруднения из-за недостатка или ненадежности данных о свойствах веществ.

В настоящее время коренного перелома ситуации нет. Предложений электронных баз данных для широкого спектра конструкционных материалов по результатам анализа московского рынка (май 2001 г) не было выявлено. Сейчас в России над созданием подобных баз работают ряд исследовательских и учебных институтов. Например, в МГТУ ГА проведен поиск вида эпмирических парных и множественных зависимостей различных свойств металлов, применяемых в авиастроении.

3.4.3. Рынок технического обеспечения

В качества средств обработки данных в современных САПР широко используют рабочие станции, серверы, персональные компьютеры. Боль­шие ЭВМ и в том числе суперЭВМ обычно не применяют, так как они до­роги и их отношение производительность-цена существенно ниже подоб­ного показателя серверов и нескольких рабочих станций.

Приобрести техническое обеспечение для массового пользователя не составит труда. Рынок мини- и микро-ЭВМ весьма представителен даже в провинциальных городах. Данный класс ЭВМ позволит успешно обеспечить реализацию системы автоматизации чертежных работ, трехмерного моделирования и даже АСНИ. Проблем при работе с программным обеспечением AutoCAD и КОМПАС не будет. Кстати, АО АвтоВАЗ такие ЭВМ закупает у дилеров непосредственно в г. Тольятти. Однако для систем САПР/АСТПП, особенно управляющих технологическим оборудованием, потребуются специализированные компоненты, которые в продаже у дилеров, обслуживающих массового потребителя, не встречаются.

К вычислительной аппарату­ре, работающей в составе АСТПП в условиях производства, предъявляют специфические требования. Здесь используют как обычные персональные компьютеры, так и специализированные про­граммируемые логические контроллеры (ПЛК), называемые промышленными компьютерами. Специфика ПЛК - наличие нескольких аналоговых и цифровых портов, встроенный интерпретатор специализированного язы­ка, детерминированные задержки при обработке сигналов, требующих не­замедлительного реагирования. ПЛК в отличие от персональных компьютеров рассчитаны на решение ограниченного круга задач в силу специализированного программного обеспечения.

В целом промышленные компьютеры имеют следующие особенности:

1) работа в режиме реального времени (для промышленных персональных компьютеров разработаны такие ОС реального времени, как OS-9, QNX, VRTXw др.); 2) конструкция, приспособленная для работы ЭВМ в цеховых условиях (повышенные вибрации, электромагнитные помехи, запылен­ность, перепады температур, иногда взрывоопасность); 3) возможность встраивания дополнительных блоков управляющей, регистрирующей, со­прягающей аппаратуры, что помимо специальных конструкторских реше­ний обеспечивается использованием стандартных шин и увеличением чис­ла плат расширения; 4) автоматический перезапуск компьютера при «зависании» программы; 5) повышенные требования к надежности функ­ционирования.

Вычислительные сети, используемые на уровнях цеховом и ниже, обладают следующими особенностями: предельные расстояния между узлами (датчиками, исполнитель­ными устройствами и контроллерами) в сотни метров; размеры сообщений - до одного килобайта (в сжатой форме); опрос датчиков периодический; важное требование - обеспечение работы в реальном масштабе времени, поэтому сети типа Ethernet не подхо­дят. В число узлов сети входят компьютеры выполняющие функции числового управления техноло­гическим оборудованием, диспетчерского управления и сбора данных.

Математическое и лингвистическое обеспечение особого беспокойства у пользователя, ориентированного исключительно на закупку и развитие систем АП внешними организациями не должно вызывать. Однако если при оценке поставщиков нет уверенности, что будут поставлены средства, позволяющие реализовать функциональные возможности системы с учетом специфики деятельности предприятия, возможно, придется создавать коллектив программистов для осуществления таких работ. Работать без математического и лингвистического обеспечения в данном случае невозможно, так как программное обеспечение это всего лишь воплощенное на языках программирования математическое обеспечение. Не имея соответствующего математического обеспечения, невозможно самостоятельно модернизировать систему АП.

От полноты и качества методического обеспечения в полной мере зависит обучение персонала и благополучная эксплуатация системы АП. Солидный производитель сопровождает свою продукцию исчерпывающим набором инструкций и указаний по эксплуатации. При отсутствии достаточного методического обеспечения со стороны производителя не следует производить у него закупки системы, так как рассчитывать на приобретение требуемой литературы в книжных магазинах для широкого пользователя по меньшей мере наивно. Хотя даже в провинциальных городах широко представлена литература для САПР AutoCAD. Однако даже самая представительная «AutoCAD 2000: Библия пользователя» Фалькенштейна Эллена объемом свыше 1000 страниц не охватывает всех функций, заложенных в этом программном продукте. Литература по «тяжелым» системам САПР/АС ТПП/АСНИ (Unigraphics, CATIA и т.д.) в широкой продаже отсутствует даже на московском рынке. Правда в Москве есть в продаже литература по SolidWorks и Pro\Engineer.

Организационное обеспечение разрабатывает предприятие с учетом, в частности, положений, зафиксированных в своем уставе и учредительных документах. Одна из ранних ошибок при внедрении систем АП – административно их подчиняли инженерным подразделениям (главному инженеру). Сложные системы (САПР/АСТПП/АСНИ) зачастую оказывают влияние на стратегические задачи предприятия и охватывают деятельность всех его сфер. Можно рекомендовать введение должности заместителя директора по автоматизированным системам управления (АСУ). Он руководит работой автоматизированной системы управления, компьютерно-интегрированного производства (КИП) и САПР/АСТПП. В данном случае важно укомплектовать подразделения компьютерно-интегрированного производства и САПР/АС ТПП сотрудниками, имеющими инженерный и производственный опыт, так как традиционно сотрудниками отделов АСУ являются программисты и экономисты.

Реализация данной схемы управления может потребовать больших затрат времени. Меньше изменений в структуре предприятия требует схема, при которой вводится должность заместителя директора по автоматизации. При этом АСУ остается в подчинении зам. директора по экономике и финансам, САПР/АСТПП - в подчинении главного инженера, КИП - в подчинении зам. директора по производству. Зам. директора по автоматизации курирует работу вышеперечисленных служб. Недостаток данной схемы - работа персонала в ситуации подчинения двум начальникам, зачастую с разными приоритетами.

На АО АвтоВАЗ вопросами АП занимается управление САПР (УСАПР). Оно находится в подчинении директора по техническому развитию АО АвтоВАЗ. Служба АСУ на данном предприятии подразделяется на АСУ производств и АСУ проблем проектирования. АСУ проблем проектирования является одним из подразделений УСАПР.

Рекламные проспекты, предлагаемые продавцами компонентов АП, не всегда могут обеспечить информацией, достаточной для принятия окончательного решения. Необходимо следить, чтобы информация в проспектах была свежей и соответствовала действительности. На рынках информационных технологий срок в 12-18 месяцев является достаточным для устаревания предлагаемых компонентов. Информация о товарах и услугах в глобальных сетях, как правило, подается в режиме «реального времени». Представителям предприятия следует самостоятельно тестировать и анализировать предлагаемые системы, не полагаясь целиком на информацию в рекламных проспектах.

3.3. Выбор поставщика системы

При выборе поставщика системы следует определиться, один поставщик поставляет систему или несколько. В обоих случаях есть достоинства и недостатки; окончательное решение зависит от того, что в большей степени отвечает интересам предприятия.

Предпочтителен выбор одного поставщика всей системы, если: на предприятии отсутствует опыт эксплуатации систем АП; сравнительно небольшие размеры системы; предприятие находится в провинции. Достоинства при выборе одного поставщика: снижаются затраты на приобретение технического обеспечения, так как приобретается больше одинакового оборудования; упрощается взаимодействие с поставщиком; упрощается эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт системы; проще освоение системы пользователями и производственным персоналом; у разных поставщиков может быть разный подход к решению одной проблемы. К недостаткам следует отнести следующие: увеличиваются финансовые затраты на приобретение всей системы; можно попасть в зависимость от единственного поставщика; единственный поставщик может не обеспечить оптимальную конфигурацию и стоимость системы.

При выборе типов коммутационного оборудова­ния полезно ориентироваться на средства, предоставляемые одной фирмой, иначе возможны нестыковки. Несмотря на общность используемых стан­дартов могут возникнуть затруднения при последующей эксплуатации и развитии сети.

Выбор нескольких поставщиков предпочтителен если: на предприятии уже имеются элементы системы АП от разных поставщиков; один поставщик не обеспечивает выполнения всех требований к системе; у персонала предприятия есть опыт эксплуатации систем АП; система требует сложного специализированного программного обеспечения. Достоинства при выборе нескольких поставщиков: возможность минимизации цены всей системы за счет подбора наиболее дешевых компонентов, кроме того, возможно снижение цены поставщиком, чтобы не упустить клиента; оптимизация функций системы; возможно сокращение сроков поставки системы. Недостатки при нескольких поставщиках: возможна несовместимость систем; диагностикой всей системы придется заниматься персоналу заказчика; сложно оптимизировать объем всей системы; возможны организационные проблемы при техническом обслуживании.

В любом случае остерегайтесь поставщиков, которые не поставили ни одной системы или ее компонентов требуемого вам типа. Вообще, следует предпочитать фирмы с именем и со стажем.

3.4. Некоторые особенности заключения договора на поставку

Важным этапом внедрения систем АП является заключение договора на поставку. Необходимо уделить пристальное внимание данным договорам, особенно на случай расторжения сделки, чтобы гарантировать защиту ваших прав. В ряде случаев потребуется помощь юристов. Лучше составлять два раздельных договора, на поставку системы и ее обслуживание.

Требуйте, чтобы все требования к системе и ее компонентам были отражены в тексте договора. В данном случае вы будете юридически защищены при невыполнении поставленных условий поставщиком. Не следует соглашаться на 100% предоплаты, особенно если производится закупка нового программного или технического обеспечения. Внесение окончательной оплаты заказчик должен обусловить демонстрацией работы системы на своем предприятии.

В договоре следует остерегаться пункта об ответственности за несанкционированное копирование программного обеспечения, установленного на предприятии поставщиком. Особенность данного вида товара в том, что фактически пользователь берет его в аренду, без права последующей продажи. Опасения производителей программного обеспечения по поводу несанкционированного копирования весьма обоснованы. Так даже в провинциальных городах, в официально зарегистрированных торговых точках, можно всего за $2 приобрести оптический диск с AutoCAD 2000. В то время как даже учебные версии AutoCAD 2000 у дилеров стоят в пределах $200 (май 2001 г). Каждый сотрудник, имеющий доступ к вычислительной системе, в состоянии при некоторой сноровке произвести несанкционированное копирование программного обеспечения. Если он это сделает, вынесет за пределы предприятия и продаст, то ответственность может лечь на предприятие. Поэтому лучше, если поставщик сам обеспечивает невозможность несанкционированного копирования за счет установки защит. Тем более, что арсенал подобного рода средств весьма широк, и ваш поставщик, несомненно, владеет им.

Договор на поставку может содержать пункты, вынуждающие поставщика обеспечить в будущем свойства системы (если они в настоящее время недоступны), которые удовлетворят вашим потенциальным требованиям.

Хорошо составленный договор должен включать следующие пункты: конкретную и детализированную спе­цификацию функций системы; согласованный срок поставки; санкции, если согласованный срок будет нарушен или система не будет выполнять функций, отраженных в спецификации.

Как правило, поставщики систем АП включают в текст договора на поставку пункт об ограничении перемещений системы. Нежелательность перемещения обусловлена тем, что приходится отключать соединительные кабели, производить последующую сборку, подключение и тестирование. Поэтому заказчик должен ответственно подходить к выбору помещений для установки системы, учитывать при этом возможные изменения в структуре предприятия. Разумеется, помещение для установки ЭВМ и иных компонентов системы АП должно удовлетворять ряду специфических требований, о которых чуть позже.

Договор на обслуживание технического обеспечения можно не заключать, а работать по системе вызовов в случае поломок или сбоев, оплачивая каждый в зависимости от понесенных затрат. Однако, такой вариант не рекомендуется, поскольку в общем случае оказывается эквивалентным по затратам и менее удобным, чем техническое обслуживание по договору. Дело в том, что почасовые тарифы и затраты на ремонт (замену) деталей столь велики, что единичное обслуживание часто стоит так же дорого, как целый год технического обслуживания того же оборудования по договору. Обслуживание по вызовам также чревато более медленной реакцией на вызовы, связанные с отказами оборудования и отсутствием профилактических работ.

Самообслуживание также нежелательно, так как требует наличия в штате предприятия специалистов соответствующей квалификации и запаса деталей. Это может существенно увеличить капиталовложения на внедрение системы АП (хранение запаса деталей может добавить 10% к первоначальной стоимости системы).

Принимая окончательное решение, следует, безусловно, учитывать масштабы системы АП и вашего предприятия. Если у вас установлено несколько рабочих станций САПР, например, AutoCAD или Компас, то учитывая, что современные мини- и микро-ЭВМ, особенно собранные и протестированные в производственных условиях, могут месяцами работать без сбоев, может есть смысл работать по системе вызовов. Если у вас крупное предприятие, на котором развитые ремонтные службы для уже установленных систем, например АСУ, программно-управляемого оборудования, то может есть смысл, доукомплектовать сервисные службы специалистами соответствующего профиля и самим обслуживать систему АП. Во всяком случае, на АО АвтоВАЗ системы АП обслуживают свои специалисты.

Техническое обслуживание аппаратуры по договору возможно как поставщиком, так и ремонтными фирмами. У каждого варианта здесь также есть достоинства и недостатки. Достоинства при техническом обслуживании со стороны поставщика следующие: наличие специализированных сервисных служб, имеющих высокую квалификацию; быстрый до­ступ к запасным частям и комплектующим; внутрифирменные связи, позволяющие обратиться к нужным специалистам в случае возникновения нестандартных сбоев; сервисные службы владеют информацией о послед­них изменениях и, вероятно, будут под­держивать вашу систему на высоком техническом уровне.

Достоинства при обслуживании ремонтными фирмами: меньшие финансовые затраты; успешное обслуживание систем, состоящих из компонентов от разных поставщиков.

Следует проявить внимание к следующим вопросам. В договоре на техническое обслуживание желательно указать гарантированное время реакции с момента, когда вы сделали вызов. Внесение в договор такого пункта не означает, что техника обязательно будет починена за это время. Данный пункт обязывает откликнуться на вызов за указанный срок. Время обслуживания системы, указанное в договоре, должно быть согласовано с режимом работы системы на вашем предприятии. Если вы планируете двусменную работу системы АП разумно предусмотреть охват временем технического обслуживания обеих смен. Если предприятие сервиса в 17⁰⁰ закончило работу, а в 18⁰⁰ у вас произошел сбой, то ремонтные работы начнутся только на следующий день. Если при этом остановились производственные линии, то вы можете легко оценить убытки за 8 часов простоя.

Иногда предприятия сервиса предлагают как вариант гарантированное время на­работки на отказ. При включении в договор этого пункта необходимо учесть, что гарантией охватывается только то время суток, на которое заключено соглашение о техническом обслуживании. Кроме того, необходимо указать на обеспечение работоспособности тех компонентов системы, поломка которых может затормозить производственный процесс. Например, вышел из строя единственный графопостроитель, а система в порядке и нормально работает. Однако сдать работу вовремя не удастся из-за невозможности распечатки чертежей. Поэтому следует рассчитать время допустимых простоев системы и ее компонентов, прежде чем тратить лишние деньги на обеспечение гаран­тированного времени наработки на отказ. Бывает выгоднее поставить резервное оборудование или заключить договор на круглосуточное обслуживание при возникновении сбоя в системе. При внесении в текст договора пункта на круглосуточное обслуживание при сбое предприятие сервиса будет вести ремонт непрерывно, за счет привлечения резервного персонала, вплоть до устранения поломки. Если неисправность возникла в пятницу, устранена в субботу, за счет организации сверхурочных работ можно поправить ситуацию в выходные.

Можно рекомендовать включение в договор о техническом обслуживании пункта о привлечении вышестоящих, вплоть до разработчиков системы, специалистов через обусловленное время простоя. В ряде случаев, сотрудники филиала не в состоянии без привлечения помощи со стороны справиться с отказом системы, но руководству, как правило, политически невыгодно быстро признать свою несостоятельность перед вышестоящей инстанцией. При наличии в договоре такого пункта вы будете застрахованы от длительных простоев.

Договор о техническом обслу­живании программного обеспечения в общем случае подразумевает, что вы не являетесь его собственником, а только арендуете и имеете право на поддержку техническим обслуживанием, если в программном обеспечении обнаружены ошибки. Поиск ошибок в программном обеспечении является более трудным и длительным, чем решение проблем с техническим обеспечением. Иногда на это уходят месяцы. Многие ошибки остаются не найденными до тех пор, пока не выпускается новая версия программного обеспечения. Уровень обязательств поставщика по договору относительно поддержки программного обеспечения должны быть пропорциональными уровню зависимости вашей экономической деятельности от программного обеспечения. Важно включить в договор фразу, утверждающую, что поставщик будет исправлять ошибку, или обеспечивать «обходной» вариант, или принимать некие иные меры, если у вас возникнут проблемы с программным обеспечением. Рекомен­дуется пункт о привлечении специалистов более высокого уровня, аналогично обслуживанию технического обеспечения. Вообще, старые, утвердившиеся фирмы проявляют большую заботу об обслуживании своего программного обеспечения, да и программные продукты у них содержат меньше ошибок, более доработаны.

Следует иметь доступ к исходному тексту программного обеспечения (для на­дежности) на случай банкротства поставщика. В тех случаях, когда поставщик обеспечивает исходный текст, ваши программисты могут обеспечить определенную степень технического обслуживания программного обеспечения. Впрочем, любые изменения и поправки, вносимые ими в программное обеспечение, не станут частью официальной вер­сии программного обеспечения поставщика. Поэтому: поставщик не будет обслуживать модифицированную вами версию и может аннулировать гарантию; поставляемые вам последующие версии программного обеспечения не будут со­держать ваших изменений, и поэтому ваши программисты будут вынуждены каждый раз вносить эти изменения; изменения могут неявно повлиять на систему, вызвав неожиданные необъяснимые сбои. Поэтому, в отличие от обслуживания своими силами технического обеспечения, лучше держать руки подальше от программного обеспечения, если предлагаемые изменения не настолько тривиальны, что их внесение или удаление является делом нескольких минут.

Не рекомендуется заключать с вашими собственными клиентами договора, если программное обеспечение, требуемое для реализации обязательств по ним, не проверено в производственных условиях. Если система работает некорректно, и ваши клиенты понесли из-за этого ущерб, то ответственность будет возложена на вас, а не на поставщика программного обеспечения.

Все большее количество предприятий попадают в зависимость от своих информационных систем. Автор был свидетелем в высшей степени эмоциональной реакции сотрудников бухгалтерии на исчезновение баз данных в 1С бухгалтерии в самом конце квартала. Точно так же, как неисправный компьютер, программное обеспечение (или операционная система), если оно функционирует неправильно, остановит работу системы АП. Поэтому многие пользователи начинают требовать столь же обязательного охвата отказов программного обеспечения, что и отказов аппаратуры. Поставщики работают в направлении обеспечения более компетентной поддержки. К числу способов усиления поддержки программного обеспече­ния относятся: круглосуточная прямая телефонная связь по проблемам программного обеспечения; соединения с сетью поставщика, позволяющие ему искать не­исправности в вашей системе со своего предприятия; пункт в договоре о штрафе за отказ программного обеспечения; ограничение времени реакции на сообщение о неисправности программного обеспечения (обещание поставщика по крайней мере, попытаться ликвидировать эту неисправность, в пределах установленного лимита времени); пункт о привлечении специалистов более высокого уровня.

Очевидно, лучше всего предусмотреть большинство из этих мер в вашем договоре. Однако это будет стоить дороже. Любые виды договоров о техническом об­служивании являются просто страховками. Они не гарантируют отсутствие сбоев, просто переносят риск на других за определенную плату.

3.5. Подготовительные работы на предприятии

Параллельно с заключением договоров на предприятии проводятся подготовительные работы. Помещение для средств АП в общем случае должно соответствовать требованиям СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». Система вентиляции или кондиционирования должна обеспечивать данные требования. Освещение должно быть мягким, окраска мебели и стен – нейтральной, что позволит исключить блики от экранов мониторов. Для снижения уровня шума рекомендуется применять звукопоглощающие панели, ковровые покрытия. Не следует концентрировать рабочие станции в одном месте, во избежание снижения производительности. При оборудовании рабочих мест операторов не следует пренебрегать эргономическими требованиями, хотя здесь могут быть заложены солидные затраты. Например, хорошее кресло для оператора может стоить $100-200.

На данном этапе решаются вопросы охраны помещений, где планируется установка аппаратуры, оснащение их противопожарной сигнализацией, средствами физической защиты, средствами экранирования от электромагнитного излучения (зачем – немного позже). Система электропитания технического комплекса должна исключать скачки напряжения сверх допустимых норм.

Если система создается заново (особенно в новых зданиях), целесообра­зен комплексный подход к проектированию кабельной системы сети. При этом в проекте нужно учитывать прокладку не только коммуникаций для передачи данных, но и одновременно соединений телефонной связи, про­водов пожарной и охранной сигнализации, кабельного телевидения и т. п., а возможно, и использование для этих целей некоторых общих кабельных соединений.

При выборе типа линий связи между отдельно стоящими зданиями необходимо провести сравнительный анализ проводных линий и радиока­налов.

Если коммутационное оборудование размещено внутри одного здания рекомендуется под комму­тационное оборудование отводить помещение на этаже с максимальным числом рабочих мест, горизонтальную (этажную) проводку выполнять ви­той парой категории 5 (длина до 90 м) или коаксиальным кабелем, верти­кальную проводку (межэтажную) – волоконно-оптическими линиями или коаксиальным кабелем.

Относительно выбора одного из двух наиболее популярных вариан­тов построения локальных вычислительных сетей (ЛВС) — Ethernet или Token Ring однозначные выводы отсутствуют. Если нагрузка подсети может превышать 35 % (т. е. без учета конфликтов передача данных в сети занимает 35 % времени), то лучше использовать Token Ring. При меньшей загрузке предпочтительнее Ethernet, так как обеспечиваются меньшие задержки. Вариант Ethernet можно применять и при большем трафике, но тогда нужно предусмотреть разделение ЛВС на подсети с мостовым соединением между ними. Следует также рассмотреть целесообразность использования виртуальных ЛВС - локальных сетей, в которой узлы сгруппированы не по территориальному, а по функциональному признаку.

4. Этап запуска САПР

После заключения договоров на поставку и техническое обслуживание наступает этап поставки и запуска системы АП. Поскольку структура каждого предприятия уникальна, проблематично выработать единую для всех стратегию запуска системы. Коллектив сотрудников предприятия представляет инертную систему, сопротивляющуюся изменениям в принципе, а в случае внедрения системы АП появляется дополнительный страх, связанный с возможным сокращением рабочих мест. Поэтому необходимо терпеливо разъяснять преимущества системы и демонстрировать ее работоспособность. Поскольку проблемы запуска могут быть серьезными, необходимо предусмотреть план действий на случай непредвиденных обстоятельств, который позволит продолжить деятельность предприятия даже при остановке системы. Можно рекомендовать включить сюда следующие мероприятия: производить проектирование одновременно вручную и на системе АП в течение нескольких месяцев; хранить информацию не только в памяти компьютера, но и на энергонезависимых носителях; периодически проводить тестирование внедряемой системы; иметь план восстановления производства на случай серьезной аварии. Можно проводить приемку системы на предприятии поставщика непосредственно перед доставкой системы. Это позволит убедиться, что заказанная система работает, и внести некоторые коррективы. Следует настаивать на демонстрации работы всей системы.

Тестирование системы может на первых порах давать отрицательные результаты, что не должно обескураживать, но по результатам тестов возможно изменение конфигурации системы.

4.1. Кадровое обеспечение проектных подразделений

Наиболее целесообразно комплектовать штаты работающих в системе АП путем создания проектных бригад, включающих представителей от разных структурных подразделений организации. Такая бригада может включать конструктора, технолога, исследователя. Создание таких бригад стирает традиционные границы между подразделениями (конструкторский отдел, технологический отдел, лаборатория предприятия) и обеспечивает ответственность всей цепочки проектировщиков за качество и производительность.

Практика показывает, что включать в состав проектных бригад энтузиастов, обладающих способностью к освоению информационных технологий, зачастую предпочтительнее, чем производственников со стажем. Конструктор, имеющий солидный опыт двумерного проектирования может не суметь перестроиться на разработку трехмерных моделей. Особенно это подчеркивается в зарубежной литературе. Вместе с тем, опыт АО АвтоВАЗ показывает, что там данная проблема успешно решается за счет параллельной работы молодых специалистов и опытных конструкторов. Молодежь воплощает замыслы и идеи старшего товарища в трехмерную модель. Он при этом присутствует, разрабатываемая модель предстает на экране дисплея «во всей красе», особенно при мультипликации, возможности компьютерного моделирования, недостижимые на кульмане, вызывают в нем интерес, появляется стимул к изучению системы и она успешно осваивается. При этом и юные проектировщики перенимают ценнейший производственный опыт, зачастую накапливаемый десятилетиями.

Однако, для успешного применения методов инженерного анализа (АСНИ) требуется исключительно высокий уровень квалификации сотрудника. Дело в том, что применимость результатов расчета ограничена рамками принятой математической модели. Например, при анализе объекта методами конечных элементов на результаты анализа будут влиять тип и форма элементов, степени свободы, тип анализа. Зачастую выявить неверные расчеты помогает интуиция.

Проектная бригада параллельно и согласованно разрабатывает продукцию и технологический процесс для ее изготовления. Бригады могут быть организованы с ориентацией на предметно-производственную специализацию или на клиента.

Высокие затраты на внедрение систем АП диктуют необходимость увеличения коэффициента использования системы за счет организации двухсменной или трехсменной работы таких бригад. Здесь могут возникнуть трудности, обусловленные нежеланием высококвалифицированного персонала работать в две смены.

4.2. Кадровое обеспечение подразделений, обслуживающих систему

Помимо комплектования проектных бригад необходимо укомплектовать штат специалистов, поддерживающих работу системы. Для больших по объему систем, как правило, включают следующих специалистов: управляющий системой; системный программист; прикладной программист; специалист по покупному программному обеспечению. Для малых систем возможно совмещение работы управляющего системой и системного программиста одним человеком.

Управляющий системой управляет ее работой, координирует обслуживание системы, обеспечивает защиту информации. Системный программист устанавливает и поддерживает операционную систему, решает проблемы, связанные с системным программным обеспечением, консультирует прикладных программистов. Прикладной программист проектирует, внедряет и контролирует пакеты прикладных программ, проектирует базы данных. Специалист по покупному программному обеспечению поддерживает функционирование программного обеспечения, полученного со стороны, работает с его поставщиками, обучает пользователей работе с программным обеспечением.

По своей квалификации сотрудники поддерживающие систему, должны знать конструкторскую, технологическую подготовку производства и быть специалистами по информатике. Им нужно иметь хорошее представление о сложных вычислительных системах, необходимы знания языков программирования высокого уровня (Паскаль, Си) и языков ЧПУ.

4.3. Обучение персонала работе с системой

Важным на этапе запуска является обучение персонала, включая членов проектных бригад и специалистов, поддерживающих систему. Обучение лучше проводить на территории вашего предприятия, а не поставщика. Первоначально персонал должен овладеть навыками пользователя. Практической работе следует уделить несколько месяцев. Каждый пользователь системы должен получить теоретическую подготовку.

Например, в фирменных учебных центрах (г. Москва) курс в 160 часов обучения работе в системе САД/САМ Unigraphics включает интерфейс пользователя, трехмерное моделирование, эскизирование, сборки, черчение, общие вопросы подготовки производства. Курс строится по схеме: теоретические лекции; демонстративные занятия с показом примеров и методик; самостоятельная работа. Как видно, 160 часов достаточно только для получения начальных навыков работы в САПР. Углубленный курс трехмерного моделирования занимает 120 часов, курс проектирования технологических процессов в модулях АСТПП предусматривает 90 часов, курс компоновки и работы со сборками занимает 120 часов, курс конструирования оснастки – 120 часов. Таким образом, для подготовки полноценного пользователя системы САПР/АСТПП в фирменных учебных центрах САД/САМ Unigraphics требуется 610 часов.

На АО АвтоВАЗ обучение пользователей осуществляется по следующей схеме: ведущие специалисты проходят курс обучения на предприятии поставщике системы. Естественно, это сопряжено с солидными затратами на зарубежные командировки. Затем обученные специалисты приступают к обучению основной массы проектировщиков на предприятии.

Тщательное и полное обучение позволит избежать потерь времени в процессе проектирования. Лучше, если проектировщик начнет пользоваться системой в процессе обучения. Большая часть получаемых знаний, не подкрепляемая практической работой, забывается в течение месяца.

4.4. Создание баз данных

Весьма трудоемким на этапе запуска системы является создание необходимых для деятельности предприятия баз данных. Они позволяют исключить ненужную чертежную работу за счет быстрого поиска требуемой детали в соответствующем каталоге. Однако в системах ручного проектирования нужная информация, как правило, рассредоточена. Ее следует собрать, систематизировать, ввести в систему. Ожидаемые затраты труда на создание таких баз данных могут составить человеко-годы.

Иногда требуется преобразовать ряд старых чертежей в формат системы АП. В этом случае потребуются сканеры. Сканирование чертежа неизбежно приводит к потере внутренних свойств исходного чертежа, совместимости сборок. Размерные данные из сканированных чертежей не обладают точностью, достаточной для автоматизированной простановки размеров в системах АП. Поэтому потребуется последующая доработка, иногда трудоемкая.

4.5. Обеспечение защиты системы

На этапе запуска системы следует позаботиться об обеспечении защиты внедряемой системы как от невежественных, так и от злонамеренных пользователей. Возможно исчезновение данных, связанное со сбоем в работе программно-технического комплекса, не говоря уже об авариях и пожарах на предприятии. Эмпирический подход к оценке потребностей в различных средствах защиты состоит в рассмотрении затрат на предотвращение проблемы и оценке ее вероятности. В определенной степени меры предосторожности в защите подобны политике страхования. Система защиты стоит денег. Универсальной защиты от всего не может быть в принципе, просто вы должны быстро запустить систему в работу, если возникнут соответствующие проблемы.

Такие средства защиты, как индивидуальные пароли и регистрация каждого пользователя системы, а также ежедневное резервирование копий данных нужны почти для каждой системы. Само собой разумеется, что помещения с аппаратурой должна находиться под физической защитой и противопожарной охраной. Показателен пример «Поволжского технологического института сервиса», г. Тольятти. Весной 2001 года ночью в учебный корпус проникли злоумышленники. Два охранника (сотрудники ЧОП без огнестрельного оружия) были застигнуты врасплох и связаны. Помещение, где находились 10 новых компьютеров, применяемых в учебных целях, сигнализации на пульт милиции не имело, но было защищено металлической дверью. Налетчики без проблем вскрыли дверь, используя шлифовальную машинку с абразивным кругом, и похитили все компьютеры. К электрической сети машинку подключили через распределительный щит в коридоре.

Не столь очевидна необходимость защиты, связанной с изменением системного программного обеспечения. Установка управляющим системой новой версии программного обеспечения может привести в нерабочее состояние всю систему или некоторые ее части. Для хорошей защиты в данном случае требуется разработка плана тестирования с целью проверки поведения новой версии программного обеспечения до его производственного использования.

Для всех систем большую опасность представляют компьютерные вирусы - специально написанные небольшие по размерам программы, которые могут «приписывать» себя к другим про­граммам (т.е. заражать их), а также выполнять различные нежела­тельные действия. Программа, внутри которой находится компью­терный вирус, называется зараженной. Когда такая программа начи­нает работу, то сначала управление получает вирус, который находит и заражает другие программы, а также выполняет ряд вредных дейст­вий, в частности «засоряет» активную память, портит файлы и т.д.

Для маскировки вируса его действия по заражению других про­грамм и нанесению вреда могут выполняться не всегда, а при выпол­нении каких-либо условий. После того как вирус выполнит нужные ему действия, он передает управление той программе, в которой он находится, и она работает как обычно, т.е. внешне работа зараженной программы какое-то время не отличается от работы незараженной программы.

Действия вируса могут выполняться достаточно быстро и без вы­дачи сообщений, поэтому пользователь часто и не замечает, что ком­пьютер работает несколько странно. Однако по прошествии некото­рого времени на компьютере может происходить следующее: некоторые программы перестают работать или работают непра­вильно; на экран выводятся посторонние сообщения, иногда хулиганского характера, символы, рисунки и т.д.; работа на компьютере существенно замедляется; некоторые файлы оказываются испорченными и т.д. Многие вирусы устроены так, что при запуске зараженной про­граммы они остаются постоянно (точнее, до перезагрузки DOS) в памяти компьютера и время от времени заражают программы. Зараженные программы с данного компьютера могут быть пе­ренесены с помощью дискет или по локальной сети на другие ком­пьютеры.

Если не принимать мер по защите от вируса, то последствия за­ражения вирусом компьютеров могут быть серьезными. В число средств и методов защиты от компьютерных вирусов входят: общие средства защиты информации, которые полезны так же, как и страховка от физической порчи машинных дисков, неправильно работающих программ или ошибочных действий пользователя; профилактические меры, позволяющие уменьшить вероятность заражения вирусом; специализированные программы для защиты от вирусов.

Особенно трудна защита от неквалифицированных или злонамеренных пользователей. Обычным пользователям разрешается доступ только к тем средствам, в которых он нуждается для выполнения своей работы, причем, для обеспечения доступа требуется специальное действие. В этом случае пользователь может изменять или стирать только свои файлы.

Обеспечить хранение резервных копий файлов на энергонезависимых хранителях информации в настоящее время достаточно просто. Оптический перезаписываемый диск стоит в пределах $1, а устройство для перезаписи на оптических дисках стоит в пределах $100-200 и более.

Защита от хулиганов или т.н. промышленных шпионов достигается комплексом организационных, организационно-технических и программных мер.

Исследования практики функционирования систем обработки данных и вычислительных систем показали, что существует доста­точно много возможных направлений утечки информации и путей несанкционированного доступа в системах и сетях. В их числе:

- чтение остаточной информации в памяти системы после выпол­нения санкционированных запросов;

- копирование носителей информации и файлов информации с пре­одолением мер защиты;

- маскировка под зарегистрированного пользователя;

- маскировка под запрос системы;

- использование т.н. «программных ловушек»;

- использование недостатков операционной системы;

- незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи;

- злоумышленный вывод из строя механизмов защиты;

- внедрение и использование компьютерных вирусов.

Защита по всем вышеперечисленным направлениям, как уже подчеркивалось выше, требует соответствующих материальных затрат. Выбор направлений, нуждающихся в защите, проводится применительно к данной вычислительной системе.

К организационным мерам защиты относятся:

- ограничение доступа в помещения, в которых происходит подго­товка и обработка информации;

- допуск к обработке и передаче конфиденциальной информации только проверенных должностных лиц;

- хранение оптических, магнитных носителей и регистрационных журналов в закрытых для доступа посторонних лиц сейфах;

- исключение просмотра посторонними лицами содержания обра­батываемых материалов через дисплей, принтер и т.д.;

- использование криптографических кодов при передаче по кана­лам связи ценной информации;

- уничтожение красящих лент, бумаги и иных материалов, содер­жащих фрагменты ценной информации.

Криптография - это наука об обеспечении безо­пасности данных путем их шифрования. Различают симметричную и асимметричную схемы шифрования. В симметричных схемах (другое название — схемы с закрытым клю­чом) секретный ключ должен быть известен как отправителю, так и полу­чателю. Ключ - это дополнение к правилу шифрования, представленное некоторым набором символов (например, двоичным кодом), управляющее преобразованием сообщения из исходного в зашифрованный вид. Чем чаще обновляются ключи, чем они длиннее, тем труднее злоумыш­леннику их рассекретить. Поэтому очевидна полезность периодической смены ключей. Однако в симметричных схемах их обновление требует пе­редачи вновь вводимого секретного ключа участникам связи. В асимметричных схемах (схемах с открытым ключом) шифрование производится открытым ключом, а дешифрование - секретным ключом, известным только получателю.

Организационно-технические меры включают:

- осуществление питания оборудования, обрабатывающего ценную информацию от независимого источника питания или через специ­альные сетевые фильтры;

- использование для отображения информации при вводе-выводе жидкокристаллических или плазменных дисплеев, а для получения твердых копий - струйных принтеров и термопринтеров, поскольку дисплей на электронно-лучевой трубке дает такое высокочастотное электромагнитное излучение, что изображение с его экрана можно принимать на расстоянии не­скольких сотен километров;

- установку на дверях помещений кодовых замков;

- уничтожение информации, хранящейся в ПЗУ и на НЖМД, при списании или отправке ЭВМ в ремонт;

- установка клавиатуры и принтеров на мягкие прокладки с целью снижения возможности снятия информации акустическим способом;

- ограничение электромагнитного излучения путем экранирования помещений, где проходит обработка информации, листами из метал­ла или из специальной пластмассы.

Технические средства защиты - это системы охраны террито­рий и помещений с помощью экранирования машинных залов и ор­ганизации контрольно-пропускных систем.

Защита информации в сетях и вычислительных средствах с по­мощью технических средств реализуется на основе организации дос­тупа к памяти с помощью:

- контроля доступа к различным уровням памяти компьютеров;

- блокировки данных и ввода ключей;

- выделения контрольных битов для записей с целью идентификации и др.

Архитектура программных средств защиты информации включает:

- контроль безопасности, в том числе контроль регистрации вхож­дения в систему, фиксацию в системном журнале, контроль действий пользователя;

- реакцию (в том числе звуковую) на нарушение системы защиты контроля доступа к ресурсам сети;

- контроль мандатов доступа;

- формальный контроль защищенности операционных систем (базовой общесистемной и сетевой);

- контроль алгоритмов защиты;

- проверку и подтверждение правильности функционирования тех­нического и программного обеспечения.

Для надежной защиты информации и выявления случаев непра­вомочных действий проводится регистрация работы системы: созда­ются специальные дневники и протоколы, в которых фиксируются все действия, имеющие отношение к защите информации в системе. Фиксируются время поступления заявки, ее тип, имя пользователя и терминала, с которого инициализируется заявка. При отборе собы­тий, подлежащих регистрации, следует иметь в виду, что с рос­том количества регистрируемых событий затрудняется просмотр дневника и обнаружение попыток преодоления защиты. В этом слу­чае можно применять программный анализ и фиксировать сомни­тельные события.

Используются также специальные программы для тестирования системы защиты. Периодически или в случайно выбранные моменты времени они проверяют работоспособность аппаратных и программных средств защиты.

К отдельной группе мер по обеспечению сохранности информа­ции и выявлению несанкционированных запросов относятся про­граммы обнаружения нарушений в режиме реального времени. Про­граммы данной группы формируют специальный сигнал при регистрации действий, которые могут привести к неправомерным действи­ям по отношению к защищаемой информации. Сигнал может содержать информацию о характере нарушения, месте его возникновения и другие характеристики. Кроме того, программы могут запретить доступ к защищаемой информации или симулировать такой режим работы (например, моментальная загрузка устройств ввода-вывода), кото­рый позволит выявить нарушителя и задержать его соответствующей службой.

Один из распространенных способов защиты - явное указание секретности выводимой информации. В системах, поддерживающих несколько уровней секретности, вывод на экран терминала или печатающего устройства любой единицы информации (например, файла, записи или таблицы) сопровождается специальным грифом с указанием уровня секретности. Это требование реализуется с помощью соответствующих программных средств.

В отдельную группу выделены средства защиты от несанкциони­рованного использования программного обеспечения. Они приобре­тают особое значение вследствие широкого распространения персо­нальных компьютеров. Исследования, проведенные зарубежными экспертами, свидетельствуют, что на одну проданную копию ориги­нальной программы приходится минимум одна нелегальная копия. Для особо популярных программ это соотношение может достигать 1:7.

Особое внимание уделяется законодательным средствам, регули­рующим использование программных продуктов. В соответствии с Законом Российской Федерации об информации, информатизации и защите информации от 25 января 1995 г. предусматриваются санкции к физическим и юридическим лицам за нелегальное приобретение и использование программных средств.

Литература

1. Основы современных компьютерных технологий. Под ред. А. Хонелко. – Спб.: Корона Принт, 1998. – 446 с.

2. Ляхович В.Ф. Основы информатики. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2000. – 608 с.

3. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР: Учебник для втузов. - М.: Высшая школа, 1990. - 335 с.

4. Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2000. –511 с.

5. Анищенко Л.М. Автоматизированное проектирование и моделирование. – М.: Энергоатомиздат, 1995 г. – 293 с.

6. Вязин В.А. Математические методы автоматизированного проектирования. – М.: Машиностроение, 1994. – 358 с.

7. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 360 с.

8. Судник В.А., Ерофеев В.А. Математическое моделирование технологических процессов сварки в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1987. – 56 с.

9. Фролов В.П. и др. Информационная поддержка САПР технологических процессов производства и ремонта летательных аппаратов и двигателей с применением пайки сварки и современных конструкционных сплавов: Справочное пособие. – М.: Машиностроение, 1996. 368 с.

10. Чичварин Н.В. Экспертные компоненты САПР. - М.: Машиностро­ение, 1991. - 240 с.

11. Судник В.А., Ерофеев В.А., Кудинов Р.А., Дилтей У. Больманн Х. – К. Имитация контактной точечной сварки на машинах переменного тока с помощью программного обеспечения // Сварочное производство, 1998. №8.

12. Системы автоматизированного проектирования. Основные положения. ГОСТ 23501.101 – 87. – М.: Издательство стандартов, 1987. – 10 с.

13. Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение. ГОСТ 23501.108 – 85. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 12 с.

14. Гувер М., Зиммерс Э. САПР и автоматизация производства. Пер. с англ. М.: Мир. 1987. - 528 с.

15. Хауз Рон, Использование АutoCАD2000. Специальное издание.: Пер. с. англ.: Уч. пос. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2000 – 832 с.

16. Фалькенштейн Эллен. АutoCАD2000. Библия пользователя.: Пер. с англ. – К.; М.; СПб: Диалектика, 2001. – 1040 с.

17. Энгельке У.Д. Как интегрировать САПР и АСТПП: Управление и технология.: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1990. – 320 с.

Вопросы

1. Классификация САПР

2. Устройство ЭВМ. Общие сведения.

3. Основные задачи, стадии и этапы проектирования технических объектов.

4. Подсистемы САПР.

5. Принципы построения САПР.

6. Структура САПР.

7. Лингвистическое обеспечение САПР

8. Диалоговые языки

9. Программное обеспечение САПР.

10. Информационное обеспечение САПР.

11. Математическое обеспечение САПР

12. Технические и социально-экономические эффекты от использования САПР.

13. Экономическая эффективность от внедрения САПР.

14. Затраты на создание и применение САПР.

15. Выбор поставщика и особенности заключения договора на поставку САПР.

16. Формализация выбора технологических решений при изготовле­нии сварных металлоконструкций.

17. Виды экспертных систем.

18. Область применения экспертных систем

19. Программное обеспечение вычислительных сетей.

20. Принципы построения и классификация локальных вычислительных сетей.

21. Структура и основные компоненты экспертных систем

22. Проблемы защиты информации при внедрении и эксплуатации САПР.

23. Подготовительный этап при внедрении САПР.

24. Техническое обслуживание САПР.

25. Особенности заключения договора на техническое обслуживание САПР.

Скачать архив с текстом документа