9. История развития систем автоматизации проектирования. Автоматизация проектирования вычислительных машин и электронных схем

Автоматизация проектирования зародилась в радиоэлектронной промышленности, значительно опередив по времени появление САПР в области машиностроения. Очевидной причиной этого является необходимость в машиностроительных САПР (MCAD - Mechanical computer-aided design) выполнять основной объем работ конструкторского характера, что требует использования высококачественных графических станций, но такие станции стали доступными лишь в 80-е годы.

 Что касается САПР цифровых автоматов и вычислительных машин, первые результаты для создания таких САПР были получены в конце  50-х годов.   Эти результаты в значительной мере были предвосхищены трудами английского математика XIX века Джорджа Буля (1815-1864), заложившего основы математической логики; создателя математической теории информации Клода Шеннона,   занимавшегося вопросами теории релейно-контактных схем;   советского физика В.И.Шестакова, который одновременно с К.Шенноном (1938 г.) предложил применять математическую логику к синтезу логических схем.

История САПР  вычислительных машин в нашей стране тесно связана с такими организациями как ИТМиВТ, НИИ автоматической аппаратуры, НИИ молекулярной электроники, ЦКБ Алмаз, ведущими инженерными вузами.

В начале 70-х годов   работы по созданию САПР получили признание.

Автоматизация проектирования на функционально-логическом и системном уровнях во-многом связана с созданием языков проектирования (design language).

Для моделирования на системном уровне было разработано большое число языков. Из числа общецелевых языков моделирования одним из первых был язык GPSS, появившийся в 1964 г. и, что удивительно, продолжающий широко использоваться и в настоящее время.

История САПР в электронике   берет свое начало в первой половине  60-х годов прошлого века.

В США первыми программами анализа нелинейных электронных схем были TAP, NET-1,  разработанные в  1962 и 1964 г.

Первая в СССР программа анализа электронных схем  разработана в МВТУ им. Н. Э. Баумана И. П. Норенковым,  сообщение о ней появилось в 1965 г.

С ростом степени интеграции микроэлектронных схем задачи проектирования становятся все более сложными. Разработка БИС и СБИС без автоматизации проектирования уже невозможна.

Появляются компании, целиком специализирующиеся на создании средств ECAD (electronic computer-aided design). Среди них выделяются три гранда - Mentor Graphics, Cadence, Synopsys.

10. История развития систем автоматизации проектирования. Автоматизированное проектирование в машиностроении

• CAD - Computer-Aided Design

• CAE - Computer-Aided Engineering

• CAM - Computer-Aided Manufacturing

Историю развития  CAD/CAM/CAE-систем в машиностроении часто разделяют на несколько этапов.

На первом этапе (до конца 70-х годов)   был получен ряд научно-практических результатов, доказавших принципиальную возможность автоматизированного проектирования сложных промышленных изделий. Возможности систем на первом  этапе в значительной мере определялись характеристиками имеющихся в то время графических аппаратных средств.  Преимущественно использовались графические терминалы, подключаемые к мэйнфреймам, в качестве которых применялись компьютеры компаний IBM и CDC, или к мини-ЭВМ типа PDP/11.   По данным Dataquest  в начале 80-х гг. стоимость одной лицензии CAD-системы доходила до $90000.

На втором этапе (80-е годы) появились и начали использоваться графические рабочие станции компаний Intergraph, Sun Microsystems  с архитектурой SPARC или  автоматизированные рабочие места на компьютерах  VAX от DEC  под управлением ОС Unix. К концу 80-х гг. стоимость CAD-лицензии снизилась, примерно, до $20000. Тем самым были созданы предпосылки для  создания CAD/CAM/CAE-систем более широкого применения.

На третьем этапе (начиная с 90-х годов)  бурное развитие микропроцессоров привело к возможности использования  рабочих станций на персональных ЭВМ, что заметно снизило стоимость внедрения САПР на предприятиях. На этом этапе продолжается совершенствование систем и расширение их функциональности.  Начиная с 1997 г., рабочие станции на платформе  Wintel  не уступают Unix-станциям по объемам продаж.   Стоимость лицензии   снизилась до нескольких тысяч долларов. 

 Четвертый этап (начиная с конца 90-х годов) характеризуется интеграцией      CAD/CAM/CAE-систем с системами управления проектными данными PDM (Product Data Management) и с другими средствами информационной поддержки изделий. 

Принято делить CAD/CAM-системы по их функциональным характеристикам на три уровня (верхний, средний и нижний). В 80-е годы и в начале 90-х такое деление основывалось на значительном различии характеристик используемого для САПР вычислительного оборудования.

Сегодня деление CAD/CAM-систем на САПР верхнего, среднего и нижнего уровней еще сохраняется, хотя и страдает очевидной нечеткостью.

Проектирование механических изделий заключается прежде всего в конструировании, т.е. в определении геометрических форм тел и их взаимного расположения. Поэтому история автоматизации проектирования в машиностроении связана с историей компьютерной графики и практически началась  с создания первой графической станции.

 Развитие компьютерной графики определялось не только возможностями аппаратных средств, но и характеристиками программного обеспечения. Оно должно было быть инвариантным по отношению к используемым аппаратным средствам ввода и вывода графической информации. Поэтому значительное внимание с 70-х годов уделяется вопросам стандартизации графических программ. Стандарт на базисную графическую систему включает в себя функциональное описание и спецификации графических функций для различных языков программирования.