1. Цели и задачи автоматизации технологических процессов пищевой промышленности

Цель автоматизации -- повысить качество, снизить материальные затраты, сократить сроки проектирования и уменьшить количество работников, занятых проектированием. Под автоматизацией проектирования обычно понимают систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и при обоснованном выборе методов машинного решения задач.

Научно обоснованное распределение функций между человеком и ЭВМ подразумевает, что человек должен решать задачи, носящие творческий характер, а ЭВМ -- задачи, удовлетворяющие требованиям возможности алгоритмизации и большей эффективности исполнения алгоритма на ЭВМ по сравнению с другим решением.

ЭВМ можно использовать не только как средство проектирования, но и как партнера по выполнению проектной работы. А это меняет многие традиционные представления об организации проектирования. В настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнения, что за автоматизацией проектирования большое будущее. Но путь в это будущее лежит через решение многих научных и технических проблем. И не случайно, что автоматизация проектирования стала рассматриваться как новое научное направление. Оно находится на стыке различных научных дисциплин, и в этом его особенность.

Решительное ускорение научно-технического прогресса в проектировании достигается применением систем автоматизированного проектирования (САПР), основными частями которых являются технические средства, общее и специальное программное и математическое обеспечение. К отдельным частям САПР относят информационное обеспечение -- банк данных, включающий различного рода справочные каталоги, значения параметров, сведения о типовых решениях и т. п.

В САПР решение задач обеспечивается совокупностью программ общего и специального программного обеспечения, которые разрабатываются специалистами по САПР. Разработанные программы применяют многократно в различных ситуациях, возникающих при проектировании многих объектов. Несмотря на это, знание методов и алгоритмов, реализованных в программах САПР, желательно для пользователя САПР. Эти знания помогут избежать многих ошибок в формулировке задач, назначении исходных данных, интерпретации результатов.

САПР конкретных отраслей имеет свою специфику, однако ряд основополагающих положений САПР имеет достаточно общий характер, например принципы построения общего и специального программного обеспечения, формирование взаимосвязанных типовых задач и программ, организация взаимодействия пользователя и ЭВМ, подходы к получению математических моделей проектируемых объектов и т. д. В развитии автоматизированного проектирования можно выделить несколько стадий.

Первая стадия характеризуется использованием ЭВМ в архитектурно-строительном проектировании, когда с помощью частных программ рассчитывали отдельные элементы и части зданий. В то время, в начале 50-х годов, использование ЭВМ для решения проектных задач осуществлялось по известной схеме, применяемой и сейчас во многих случаях решения отдельных, не связанных между собой задач исследовательского характера. Эта схема включает математическую формулировку задачи, выбор численных методов решения, разработку алгоритма, запись программы на алгоритмическом языке, кодирование исходных данных, перфорацию, отладку программы, решение задачи, обработку результатов -- построение графиков, таблиц, чертежей и т. п.

Большой объем неавтоматических работ, по своему характеру непривычных для проектирования, требовал специальной подготовки, большого терпения и особой аккуратности, и поэтому применение ЭВМ не могло носить массового характера. Попытки применения ЭВМ для проектирования, как правило, предпринимались в отношении задач, уже имевших четко выраженный расчетный характер. При этом в программах реализовывались отработанные в инженерной практике расчетные методики -- методики, ориентированные на ручной режим. Подобное использование ЭВМ не вносило ничего принципиально нового в процесс проектирования и не могло дать качественных сдвигов в совершенствовании этого процесса. Такое использование ЭВМ можно рассматривать лишь как низшую ступень развития автоматизированного проектирования.

Вторая стадия характеризуется разработкой математических моделей, методов и алгоритмов, уже в достаточной степени учитывающих возможности ЭВМ и позволяющих повысить точность, универсальность, степень оптимальности полученных результатов. На этой стадии развития автоматизированного проектирования были проведены работы по алгоритмизации многих задач, которые до этого не имели расчетного характера. Например, задачи изготовления чертежей, проведения трасс, компоновки и размещения элементов в блоках и др. Однако используемые при этом технические средства и программы не были объединены в единую проектирующую систему.

На третьей стадии устранение отдельных недостатков основано на системном подходе к решению проблем проектирования с помощью ЭВМ, т. е. на создании и внедрении систем автоматизированного проектирования, объединяющих технические средства и математическое обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования. В 1960 г. были разработаны «Основные положения автоматизированной системы проектирования объектов строительства» (АСПОС). В 70-х годах началась аналогичная работа в области сельскохозяйственного строительства и ведущих отраслях народного хозяйства. Для унификации отраслевых систем была разработана «Система автоматизации проектно-конструкторских работ и технологической подготовки производства» (САПР). В соответствии с межотраслевой технологией АСПОС стала называться «Система автоматизированного проектирования объектов строительства» (САПР-ОС). В САПР решаются не только отдельные задачи, но и большинство взаимосвязанных между собой задач, причем в отличие от предыдущего уровня развития теперь не требуется при переходе к новой задаче вручную перекомпоновывать данные -- результаты решения одной задачи система автоматически представляет в форме, необходимой для использования в другой задаче. САПР состоит из нескольких составных частей, называемых техническим, математическим, программным, лингвистическим, информационным, методическим и организационным обеспечениями, параметры и характеристики которых выбирают с учетом особенностей задач инженерного проектирования.

Техническое обеспечение включает в себя технические средства (ЭВМ, периферийное оборудование), с помощью которых решаются задачи проектирования.

Математическое обеспечение представляется математическими моделями, методами и алгоритмами для решения проектных задач.

Программное обеспечение -- это совокупность программ для реализации автоматизированного проектирования. Программное обеспечение может быть специальным и общим. Специальное программное обеспечение включает в себя пакеты прикладных программ (ППП), предназначенных для решения конкретных проектных задач. Общее программное обеспечение предназначено для управления вычислительным процессом в САПР и подготовки программ из ППП к исполнению на ЭВМ.

В общее программное обеспечение входят операционные системы ЭВМ, функционирующих в САПР, а также программы, не входящие в состав операционных систем, но выполняющие сходные функции (управление заданиями, данными, редактирование, трансляция и т. п.) в конкретной САПР.

Лингвистическое обеспечение выражается совокупностью языковых средств, используемых в САПР. В лингвистическое обеспечение входят общеизвестные алгоритмические языки, используемые для данной программы САПР, и входные языки, служащие для описания объектов проектирования и заданий на выполнение проектных процедур. Входные языки представляют для использования САПР наибольший интерес, определяя удобства общения инженера с ЭВМ в процессе проектирования.

Информационное обеспечение -- совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования. Основную часть информационного обеспечения составляет база данных -- информационные массивы, используемые более чем в одной программе проектирования. База данных в процессе проектирования должна пополняться, в ней возможны корректировка содержимого, стирание устаревших и ненужных сведений ит. п. Должна быть обеспечена также защита данных от неправильных изменений. Все перечисленные функции по работе с базой данных обеспечиваются системой управления базой данных (СУБД). База данных вместе с СУБД называется банком данных.

Методическое и организационное обеспечение представляет собой совокупность документов, устанавливающих состав и правила функционирования средств САПР и подразделений проектного предприятия.

В виду большой сложности и трудоемкости работ по созданию САПР, структура и процесс ее разработки строго регламентированы многочисленными стандартами.