Проектирование цементных заводов.

5.2. СОСТАВ САПР

Основными компонентами САПР являются: комплекс техни­ческих средств, программное обеспечение, информационное обес­печение, методическое обеспечение.

Рассмотрим подробнее основные особенности различных видов обеспечения для проектирования цементных заводов.

Комплекс технических средств (КТС). КТС САПР строится на базе высокопроизводительных универсальных ЭВМ, доукомп­лектованных набором устройств, выполняющих функции, специ­фические для нужд проектирования заводов.

Рациональным режимом автоматизированного проектирования является диалоговый режим, позволяющий оперативно влиять на ход процесса проектирования завода, и, вследствие этого, в КТС САПР включают большое количество дисплеев-устройств оперативного обмена информацией между человеком и машиной.

Большая часть готовой продукции проектирования заводов представ­лена в виде чертежей, планов, схем, поэтому среди периферий­ных устройств КТС широко представлены средства вывода гра­фической информации — графопостроители.

С целью повышения производительности системы и предо­ставления максимальных удобств проектировщикам заводов создаются автоматизированные рабочие места (АРМ), которые кроме дисп­лея, графопостроителя и устройства печати включают в свой состав персональные компьютеры, позволяющие на месте, без выхода на центральный процессор, решать отдельные задачи, и в то же время, иметь связь со всей системой, в частности, ис­пользовать информацию из базы данных.

В заключение отметим, что производительность КТС является критерием, определяющим потенциальные возможности разраба­тываемой САПР. Наиболее критичными параметрами в этом пла­не являются:

- быстродействие процессора, измеряемое количеством эле­ментарных операций, выполняемых в секунду. В настоящее время ЭВМ, применяемые в качестве базы САПР, должны выполнять более 300 000 операций в секунду:

- объем оперативной памяти, измеряемый в байтах. Один байт — это элемент памяти, позволяющий хранить информацию об одном буквенно-цифровом символе. Объем оперативной памяти САПР должен превышать миллион байт. Для сравнения отметим, что такое число букв содержит книга объемом, примерно; 500 страниц:

- объем памяти внешних запоминающих устройств. Как пра­вило, используются НМД (носители на магнитных дисках) общей емкостью более 300 миллионов байт.

Программное обеспечение. Процессор ЭВМ выполняет эле­ментарные команды, закодированные в специальном «машинном» коде. Использование этих команд для создания не только боль­ших систем, какими являются САПР, но и достаточно сложных программ настолько трудоемко, что становится делом нереаль­ным. Поэтому любая вычислительная система обладает большим комплексом программных средств, позволяющих упростить ее ис­пользование и рационально распределять ресурсы ЭВМ.

Программное обеспечение для проектирования цементных заводов по своему назначению классифици­руется следующим образом:

• стандартное программное обеспечение, поставляемое вме­сте с универсальной ЭВМ; сюда входит операционная система, осуществляющая управление вычислительным процессом и рас­пределение ресурсов между работающими программами, и транс­ляторы с универсальных языков программирования;
• специальное системное программное обеспечение, то есть программы, выполняющие функции, специфичные для разраба­тываемой системы; при разработках САПР используются компо­ненты, выполняющие функции управления базой данных, фор­мирования графической информации, формирования табличных документов, интерпретации специальных проблемных языков;
• проблемное программное обеспечение, то есть программы, непосредственно выполняющие необходимые проектные про­цедуры.

Большие системы проблемных программ разбиваются, по раз­личным признакам на более мелкие компоненты, такие как под­системы, пакеты прикладных программ (ППП), программные мо­дули. САПР заводов состоит, как правило, из следующих подсистем:

• технологические проектирование;
• строительное проектирование;
• электротехническое проектирование;
• сантехническое проектирование;
• проектирование КИП и автоматики;
• генплан;
• сметы;
• экономика.

Отметим, что все подсистемы, кроме технологической, явля­ются практически независимыми от профиля проектируемого за­вода, поэтому в настоящее время формируются подсистемы, которые позволяют решать задачи соответствующих частей проекта в различных проектных организациях.

Различие в технологических процессах и типах применяемого на заводах оборудования не позволяет создать универсальную подсистему технологического проектирования, поэтому такие подсистемы разрабатываются специально для проектирования заводов с близ­кой организацией технологических процессов.

В дальнейшем мы будем рассматривать подсистему техноло­гического проектирования системы автоматизированного проек­тирования цементных заводов (САПР-ЦЕМЕНТ), разработанную в институте «Гипроцемент».

В состав этой подсистемы входят следующие пакеты приклад­ных программ (подробно о них — см. п. 3):

ППП СЫРЬЁ (обработка предпроектной информации) ППП БАЛАНС (определение основных параметров завода) ППП ВЫБОР (выбор основного технологического оборудования завода) ППП АНАЛИЗ (системный анализ технологических схем) ППП ТРАНСПОРТ (проектирование транспортных внутриза­водских коммуникаций и вспомогательного технологического обо­рудования завода)

ППП ЗАДАНИЕ (выпуск спецификаций и заданий на проек­тирование смежных частей проекта).

Информационное обеспечение. Организация хранения и поиска информации о различных видах оборудования, технологических и конструктивных материалах и изделиях является наиболее трудо­емкой операцией при проектировании. Информационное обеспече­ние включает в свой состав следующие средства:

1. Систему управления базой данных (СУБД) — это програм­мная система, осуществляющая распределение памяти под раз­делы БД, а также операции занесения, поиска и стирания ин­формации.

2. Систему организационных мероприятий, поддерживающих базу данных, куда входят информационные источники, а также подразделения, ответственные за своевременную корректировку содержимого общесистемных разделов БД.

3. Непосредственно разделы базы данных.

В САПР-Цемент в качестве СУБД используется система СПЕКТР. БД САПР-Цемент содержит следующие основные раз­делы: БД. ОСР. ОБОРУД.— общесистемный раздел оборудования, используемого при проектировании цементных заводов; БД. ОБКТ. ОБОРУД — раздел оборудования, включенного в проект конкретного объекта; БД. ОБКТ. ПОТОК — раздел технологиче­ских потоков объекта.

Раздел БД содержит множество записей, каждая из которых содержит информацию, характеризующую индивидуального пред­ставителя. Каждая запись в свою очередь содержит поля данных, включающих однородную информацию. Так в БД. ОСР. ОБОРУД выделены следующие поля:

• информация, необходимая для выпуска спецификации (на­именование оборудования, общесоюзный код оборудования, код завода-изготовителя, масса, стоимость, шифр прейскуранта);
• информация, характеризующая технологическую примени­мость (шифры технологических свойств и их граничные значе­ния, например, максимальную крупность кусков, влажность ма­териала, прочность, паспортную часовую производительность);
• информация, характеризующая конструктивные особенно­сти агрегата (шифры параметра и его значения, например, габа­ритные размеры, ширина загрузочной щели, объем приемного бункера);
• информация, характеризующая потребные ресурсы (шифр ресурса и его значения, например, расход технической воды, па­ра, нормы обслуживания);
• информация, характеризующая комплектующее оборудова­ние (код оборудования и его потребное количество). В БД. ОБКТ. ПОТОК выделены следующие поля:
• идентифицирующая информация (шифр потока, его наиме­нование, код по классификации потоков, годовая потребность в тоннах);
• информация, характеризующая потоки, необходимые для производства данного продукта (шифр потока, его расход в тон­нах на тонну абсолютно сухих материалов);
• информация, характеризующая режим переработки матери­ала (шифры технологических операций, коэффициент неравно­мерности подачи, число рабочих дней в году, число рабочих ча­сов в день; коэффициент использования оборудования);
• информация, характеризующая технологические свойства материала (шифр параметра, его значение, например, влажность, прочность, остаток на сите).

Сделаем ряд замечаний по поводу структуры основных раз­делов БД. Возможны два вида организации хранения информа­ции: позиционный и индентифицируемый. В первом случае на­значение той или иной информации определяется ее местом в массиве с заранее определенной структурой. Во втором случае смысл каждой переменной определяется системой идентифициру­емых параметров, предшествующих значению этой переменной. Естественно, что при позиционном способе значительно сокра­щаются затраты памяти и время доступа к этой информации. При идентифицируемом способе достигается большая гибкость, то есть возможность добавления новых переменных. Ввиду того, что номенклатура оборудования подвергается постоянному изме­нению и кроме того изменяются методы и нормы проектирования, в САПР-Цемент в большинстве случаев используется идентифицируемый способ хранения. Смысл параметра определяется кодом и шифром, где цифровой код определяет тип информации (на­пример, 01 — технологические свойства, 100 — комплектующее оборудование), а шифр, содержащий до 15 символов, определяет конкретный смысл этой информации (например, ВЛ — влажность, 008 — остаток на сите).

В большинстве случаев для выбора оборудования на заводе и определения параметров, характеризующих его работу в конкретной технологи­ческой ситуации, недостаточно знаний констант, которые могут быть получены из БД. Так, производительность того или иного агрегата, потребляемая мощность, нормы обслуживания, как пра­вило, зависят от свойств перерабатываемых материалов. Для того, чтобы учесть наличие несложных функциональных зависимостей, в САПР-Цемент база данных дополнена библиотекой фрагментов (БФ). Фрагмент — это процедура, описывающая на специальном языке алгоритм расчета одного или нескольких параметров, причем во фрагменте можно использовать информацию из БД. Обращение к фрагменту осуществляет система при обнаружении в БД ресурса, указывающего номер фрагмента.

Методическое обеспечение. Важное значение при разработке и эксплуатации САПР имеет комплекс документации, позволя­ющей специалистам четко представлять возможности и ограни­чения, заложенные в данную систему. Высокие требования к до­кументации усугубляются тем фактором, что предполагается непрерывная модификация отдельных составляющих САПР. От­ставание сопровождающих документов от текущего состояния си­стемы приводит к серьезным ошибкам. Именно поэтому в насто­ящее время методическое обеспечение переносится на машинные носители, что придает ему необходимую гибкость.

Методический материал включает в свой состав следующие виды документов:

• общее описание системы, в которой излагаются принципы построения и описание функционирования системы в целом и взаимодействие различных видов обеспечения;
• описание программного обеспечения, которое содержит ал­горитмы вычислительных процессов и структуры программ;
• описание информационного обеспечения;
• инструкция по эксплуатации.

Последний вид документа является основным для проектиров­щика цементного завода, работающего с отдельными компонентами САПР. В нем рассмотрены форматы обращения к программам системы для ре­шения различных проектных задач, а также ситуации, возника­ющие в процессе решения. Вместе с тем для использования САПР в полном объеме при комплексном проектировании завода про­ектировщик должен знать как общее описание системы, так и описание информационного обеспечения.