Повышение эффективности проектирования одношнекового экструдера за счет интеграции внешних компонентов CAD-систем

Особенность современного этапа развития автоматизированного проектирования определяется такими факторами, как усложнение проектируемых изделий, стремительное развитие информационных технологий и изменение условий (организации) проектирования. На технологию автоматизированного проектирования и проектную деятельность наибольшее влияние оказывают прогресс в области информационных технологий; номенклатура создаваемых изделий и услуг; принципы управления процессом проектирования и организации труда коллектива проектировщиков; интеграция средств автоматизации проектирования с производственной сферой и сферой сбыта продукции на основе современных технологий.

Значительная часть работ в области автоматизированного проектирования (АП) посвящена исследованию отдельных компонентов систем автоматизации проектирования (САПР), разработке и совершенствованию математических моделей объектов проектирования (ОП), реализации алгоритмов, созданию баз данных, созданию и настройке пользовательских интерфейсов. Однако в гораздо меньшей степени исследованы особенности формирования и реконфигурации архитектуры САПР и процессов автоматизированного проектирования [1].

Концепция интегрированных САПР, включающих в свой состав альтернативные алгоритмы и подсистемы, ориентированные на решение специфических задач, предполагает проектирование архитектуры системы на уровне компонентов, наличие четко обозначенных интерфейсов у каждого компонента и общих механизмов взаимодействия между ними.

Центральное место в архитектуре занимают компоненты, реализующие интеграцию, т. е. взаимодействие и обмен данными между компонентами различных групп, как собственных, так и сторонних разработчиков.

В данной статье мы рассмотрим построение архитектуры интегрированной САПР на примере взаимодействия программной системы (ПС) «Расчет технико-экономических параметров одношнековых экструдеров» и CAD-системы.

Программная система «Расчет технико-экономических параметров одношнековых эктрудеров» предназначена для проведения параметрического синтеза шнекового прессующего механизма. Данная система позволяет на уровне интуитивного интерфейса получить технико-экономические параметры на основе заданных реологических, геометрических и конструктивных параметров [2].

Система является компонентом САПР и позволяет проводить анализ технологического процесса. Однако в ней отсутствует возможность создания геометрических моделей, подготовки и управления производственной информацией. В связи с этим требуется расширение функциональных возможностей.

Поскольку разработка каждого из компонентов САПР трудозатратна, то в данном случае рассмотрим расширение функционала за счет интеграции внешних компонентов САПР от сторонних разработчиков.

Связка CAD-системы и ПС позволяет выполнять все необходимые расчеты при разработке модели изделия в CAD-системе через данные, хранящиеся в ПС. Дополнительно, к ПС можно подключать системы для эмуляции поведения продукта проектирования и его оптимизации, при этом CAD-система будет иметь доступ к результатам работы этих систем.

Интегрирование CAD-систем и ПС осуществляется через API (прикладной программный интерфейс) обеих систем. Схема такого взаимодействия приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема взаимодействия CAD-системы и ПС через API

При построении программного комплекса для CAD-систем и ПС логично выделить три варианта построения центрального модуля:

-        центральный модуль является внешним по отношению к обеим системам;

-        центральный модуль связан с CAD-системой;

-        центральный модуль связан с ПС.

Вариант совмещения центрального модуля с ПС видится наиболее предпочтительным в силу следующих причин:

-        в ПС имеется возможность управления данными;

-        ПС обладает информацией, как о структуре изделия, так и о внешних по отношению к нему структурах и процессах, что позволит центральному модулю получать достаточный объем информации для принятия решения.

Таким образом, основным принципом построения интегрирующего комплекса для CAD-систем и ПС является размещение управляющего элемента (центрального модуля) в ПС. Схема построения программного комплекса представлена на рисунке 2.

Данная схема позволит связать все компоненты комплекса в единое целое, единое информационное пространство. Это позволит избежать избыточности данных, хранимых в каждой из систем, уменьшить временной цикл их передачи между подразделениями, а также обеспечить непротиворечивость и своевременное обновление данных.

Рис. 2. Схема программного комплекса

Для реализации данной схемы будем использовать объектно-ориентированный и компонентный подходы. Это предполагает использование стандартных технологий разработки, таких как COM, DCOM, ActiveX, платформы.NET Framework.

Рассмотрим построение взаимодействия на примере интеграции ПС с AutoCAD.

Объектная модель AutoCad — это структура объектов: приложения AutoCad, его документов (открытых чертежей), объектов черчения (точки, линии и т. д.), словарей, их свойств и методов. Все эти объекты описаны в системе COM и предоставляются программным комплексом в виде библиотеки. Структура объектной модели представлена на рисунке 3 [3].

Рис. 3. Объектная модель AutoCAD

Таким образом, на основе технологии COM осуществляется взаимодействие рассматриваемых программных систем. Чтобы установить связь ПС с CAD-системой, необходимо создать объект AutoCAD (AcadDocument). Применяя методы созданного объекта, возможно:

-          изменять текущий чертеж;

-          фиксировать изменения, производимые с чертежом;

-          производить имитационное моделирование на основе данных, полученных с CAD-системы.

-          сохранять результаты проекта в базу.

На рисунке 4 представлен результат интеграции ПС и AutoCAD.

Рис. 4. Интеграция ПС и AutoCAD

В соответствии с разработанной моделью построения программного комплекса, удалось произвести интеграцию так же с системой MathCAD (рисунок 5) и комплексом библиотек OpenGL (рисунок 6).

Рис. 5. Интеграция MathCad и ПС для отображения графика изменения параметров

Рис. 6. Интеграция OpenGL и ПС для 3D визуализации в соответствии с выбранными параметрами

Таким образом, на основе разработанной схемы построения программного комплекса, а так же реализовав алгоритм интеграции с CAD-системой, удалось расширить функциональность программной системы «Расчет технико-экономических параметров одношнековых экструдеров» за счет интеграции c системами AutoCAD, MathCAD и комплексом библиотек OpenGL. Наличие указанных интеграций позволит повысить эффективность использования данной программной системы, а так же снизит трудозатраты на проектирование одношнекового экструдера, за счет автоматизации процесса анализа и геометрического моделирования.

Литература:

1.         Абу Д. М. «Исследование и разработка системы формирования и реконфигурации архитектуры конструкторских САПР радиоэлектронной аппаратуры»: Автореф. дис. …канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2009. С. 16.

2.         Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № № 2011612043 Расчет технико-экономических параметров одношнековых эктрудеров / Т. М. Зубкова, Н. А. Мустюков, М. А. Корякина РОСПАТЕНТ — № 2010617272 — Заявлено 19.11.2010. — Опубл. 05.03.2011.

3.         Николай Полещук AutoCad2004 Разработка и адаптация приложений. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 624 с.