1 ДӘріс оқулар

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ МИНИСТІРЛІГІ ШӘКӘРІМ атындағы СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
3 деңгейлі СМЖ құжаты	ПОӘК	УМК 042-16.1.70/01-2012
ПOӘК «Технологиялық машиналарды автоматты жобалау жүйесі» пәнінің оқу-әдістемелік материалдары	«__»____ 2012 ж. № ___ басылым

ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

5В072400 «Технологиялық машиналар мен жабдықтар»

мамандығы үшін

ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ МАШИНАЛАРДЫ

АВТОМАТТЫ ЖОБАЛАУ ЖҮЙЕСІ

ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ

Семей

2012

Мазмұны

1	Дәріс оқулар ........................................................................................................
2	Лабораториялық сабақтар ..................................................................................
3	Студенттің өздік жұмысы ...................................................................................

1 ДӘРІС ОҚУЛАР

Дәріс 1.

Технологиялық машиналарды автоматты жобалау жүйесі (ТМ АЖЖ). Жалпы мағлұмат.

Қазіргі уақытта, заман талабына сай құрастырма құжаттарын дайындау және әртүрлі бұйымдарды жобалауда өнеркәсіп кәсіпорындары мен құрастырма мекемелерін компьютерсіз немесе арнайы копьютерлік бағдарламасыз көзге елестету мүмкін емес. Өндіріс орындарында есептеу техникаларын қолдану қазіргі таңда өз тиімділігін көрсетуде. Сондықтан, өнеркәсіп басшыларымен мамандарын заман талабы құрастырма жұмыстарымен, технологиялық бөлімдердің жұмыстарын автоматтандыру мәселелерімен айналысуға мүмкіндік беруде.

Машинамен жобалау құрастыма және технологиялық құжаттарды жоспарлау уақытын қысқартып, жаңа бұйым өндірісінің басталу уақытын жылдамдатуға, сонымен қатар құрастырмалы жобалаумен қатар шығарылатын құжаттың сапасын жақсартуға мүмкіндік береді. Себебі, бәсекелестікке қабілетті өнімнің сызбасы қолмен сызылып орындалған жағдайда, тиімді келісім шарттарға қол қоярда күмән тудырып, серіктестер көңілінде кері әсер туғызуы мүмкін.

Білім беруде де жоғарыда айтылған жағдай қалыптасуда. Сондықтан бүгінгі уақытта жоғары және орта арнайы оқу орындарында студенттерді оқытуда компьютерлік техниканы қолдануға үлкен көңіл бөлінуде. ЖОО-да студенттер жобалаудың дамыған технологияларын, компьютер мен машинамен кескіндеу жүйелерін игеруде.

CAD/CAM-жүйелерін енгізу студенттерді ғана емес, сонымен қатар оқытушыларға да тән. Шығармашылықпен айналысатын және белсенді адамдар, жоғарғы мектептегі дағдарыс кезінде де компьютерлік техниканы игеріп, оларды оқу процесінде қолдануға мүмкіндік табады, мұндай жағдай әр түрлі педагогикалық ғылыми жаңалықтарға кең жол ашады.

Қазіргі уақытта есептеу техникаларының құнының арзандауы компьютерді үйде де қолдануға жол ашты. Бұл студенттерге автоматтандырылған жобалау жүйелерімен аудиторлық сағат аумағында ғана емес, үйде де жеке компьютерлерінде жұмыс істеуге мүмкіндік беруде. Бұл жағдайда пәнмен үстіртін ғана емес, оны толық игеруге әбден болады.

ЖОО автоматты жобалау жүйесі бойынша құрастырма жұмыстары АutoCAD және Компас бағдарламаларына сәйкес жүргізіледі. АutoCAD жүйесін американдық Autodesk фирмасы 80-ші жылдардың басында дамыта бастады және ол бастапқыда сол уақыттағы (PC XT, PC AT процессорсыз және т.б.) жеке комьпютерлерге негізделді. Сол кездің өзінде де, қазіргі көзқарас бойынша әлсіз бағдарлама өз еңбегін автоматтандыруға ұмтылған құрастырмашылар мен сызушылардың қызығушылықтарын туғызды.

Жүйенің кеңінен таралуы MS DOS опреациялық жүйесінде, ағылшын және орыс тілдерінде жұмыс істеген 10-шы нұсқасынан басталды. Бұл нұсқа командаларды командалық немесе экрандық жолдардан графикалық мәзірге шығаруға мүмкіндік бергендіктен жетілген болып саналды.

11-ші нұсқасы елеусіздеу болды. Ресейдегі кең таралған нұсқалардың бірі - MS DOS-та да (Windows 3.1 және Windows 95-ке арналған нұсқалары да болды, бірақ орыс тіліне аударылмады) диалогтық терезелері болған 12-ші нұсқасы. Онда 11-ші нұсқада қолданылған «бет кеңістігі» болды, бұл жағдай үш өлшемдегі нысананы тұрғызып оның проекцияларын терезе бетіне (экранға) қажет масштабта шығаруға мүмкіндік беретін кеңістіктік графикалық жүйе ретінде AutoCAD-ты нақты түрде бекітті.

13-ші нұсқасы бірден екі түрде пайда болды (MS DOS және Windows 95 үшін), сонымен қатар инсталляция сатысында жүйе түрлерінің біреуін таңдауға немесе бірден екеуін қатар орнатуға мүмкіндік берді. 14-ші нұсқасына 13-ші нұсқадағы жаңалықтар кіре отырып, оны алдыңғы нұсқаларға қарағанда шағын және жылдам жұмыс істейтін болды. Ол дефакт жүйесінде жалпы қолданысқа ие болып, жаңа жеке компьютерлерге орнатылатындықтан тек қана Windows (Windows 95 немесе Windows NT) операциялық жүйесіне арналдыі.

1999 жылы сән әлеміне сәйкес 2000 номері берілген 15-ші нұсқасын енгізу басталды. Бұл нұсқа екі өлшемді сурет салумен үш өлшемді моделдеуде алға қарайғы қадам болды. Мұнда плоттермен (графотұрғызғыш) принтерге (баспа құрылғысы) шығаруды басқару жабдықтары да бірталай өзгеріске ұшырады.

Жүйенің 1-ші нұсқасы негізінен кейіннен нұсқалар дамыған сайын солармен қатар дамып отырған қарапайым екі өлшемдегі сурет салуға арналған аспаптардан тұрды. Нәтижесінде AutoCAD өте ыңғайлы «электронды кульман» болды.

Электронды сызулар мұрағатын құруда сурет салудыңм тәсілі үлкен артықшылықтарға ие. AutoCAD жүйесінде құрылған әр сызу түпнұсқа сызудан көшірме сызулар сызуға мүмкіндік беретіндей жеңіл өңделеді. Сызу құжаттарын шығару процесін жеңілдету мақсатында «стандартты элементтер кітапханасын» құруға болады. Бұл ұсыныс құрастырмалық, сәулеткерлік және т.б. бағыттарда жеке жұмыс орындарындағы арнайы жаңа жүйелер құруға жақсы ықпалын тигізді.

10-шы нұсқасы күрделі үшөлшемді құрылыс сызуын кеңістіктің кез-келген жазықтығында орындап, оны әртүрлі экрандарда кез-келген көзқарас бойынша бейнелеуге мүмкіндік берді. Сондықтан, ол үшөлшемді моделдеу аспабы болып есептелінді.

12-ші нұсқа өзгеріс кезеңі деп аталады. Ол кеңітілген жадыда жұмыс істеуге мүмкіндік беріп, диалогтық терезені енгізді, ал 11-ші нұсқада қолданылған кеңістік бетінің және экран түрінің құралдары сызуды нысананың немесе ғимараттың үш өлшемді проекциясында алуға мүмкіндік береді. AutoCAD 2000-да бұл түсінік ары қарай дамып, бір нысана бойынша сызудың бірнеше бетін алуға мүмкіндік берді.

Сондықтан AutoCAD 2000 жүйесі сызба сызуға ғана емес, үш өлшемді нысаналарды құруға да арналған.

Дәріс 2. ЖОБАЛАУ ЖҮЙЕСІН АВТОМАТТАНДЫРУ

Автоматтандырылған жүйе (Автоматизированная система; the automated system) — басқару міндетінің бір бөлігін адам (оператор) орындайтын, басқарьшатын объектілер мен автоматты басқару құрылғыларының жиынтығы. Автоматтандырылған жүйеде автоматты құрылғылар басқару объектісінен ақпарат жинақтауды, оны жеткізуді, түрлендіруді және өңдеуді, басқарушы командаларды қалыптастыруды және басқарылатын объектіде олардың орындалуын жүзеге асырады, яғни формальдауға оңай келетін қызметтер. Адам — оператор басқарудың мақсаттары мен критерийлерін анықтайды және жағдайлардын өзгеруі кезінде оларды түзетеді. іс-әрекеттеріне байланысты автоматтандырылған жүйеде басқарудың автоматтандырылған жүйесі, ғылыми зерттеулердің автоматтандырылған жүйесі, құрылмалаудың автоматтандырылған жүйесі, өндірісті технологиялық дайындаудың автоматтандырылған жүйесі, автоматтандырылған жобалау жүйесі және т.б. түрлері болады.

Жобалау — жобаның кешенді техникалық құжаттамасын дайындау процесі. Елді мекендерді, кәсіпорындарды, құрылыстарды, өндіріс орындарын, т.б. тұрғызу, салу (қайта құру) не жасау үшін пайдаланатын техникалық-экономикалық негіздеуді, есептеуді, сызбалар, модельдер, түсініктеме жазбалар, т.б. дайындауды қамтиды. Жобалау нысандарды бейнелеу түріне байланысты сызбалық жобалау және көлемдік жобалау болып ажыратылады. Жобалау процесін жылдамдату үшін автоматтандырылған сызғыш құрылғылармен жабдықталған ЭЕМ-і бар автоматтандырылған жобалау жүйелері қолданылады. Бөлшектер өлшемдерін құралымдық унификациялау (біркелкілендіру) және модульдік координаттау жүйесі өндіріске енгізілгеннен кейін, базалық құралым негізінде бұйымдардың бірқатар өзге түрлерін алуға мүмкіндік беретін жобалаудың сериялық тәсілі жолға қойылды. Әр түрлі өндіріс салалары бойынша жобалау арнайы жобалау мекемелерінде (институттарында) орындалады.

Жобалауды автоматтандыру (Автомат проектирования) — есептеуіш және ұйымдастыру техникасы құралдарын, аспаптарды, машиналарды, жүйелерді, құрылыстарды және тағы басқа (жобаланудағы бұйым сипаттамасының есептерінен дайын үлгінің техникалық құжаттамасы мен сынақ нәтижелерінің талдауына дейін) жобалауды автоматтандыру. Жобалауды автоматтандыру дамуының негізгі бағыты — математикалық, бағдарламалық және ақпараттық қамтамасыз ету техникалық құралдарының (ЭЕМ, алфавиттік-сандық және графикалық ақпаратты кодтаушылар және тағы басқа) жиынтығы болып табылатын жобалаудың автоматтандырылған жүйесін (ЖАЖ) пайдалану. Жобалауды автоматтандыру құрылымдау құжаттамасының сапасын жоғарылатады және жобалау мерзімін едәуір азайтады.

Жобалауды автоматтандыру — құралдарды, машиналарды, жүйелерді, т.б. жобалау процесінде, яғни жобаланатын зат қасиеттерін есептеуден бастап дайын болған үлгінің техникалық құжаттарын жасау мен оны тан өткізу нәтижелерін талдауға дейінгі процестерге есептеу техникасын қолдану. Қазіргі кезде математикалық, бағдарламалық, информациялық ақпараттармен қамтамасыз етілген ЭЕМ, графосызғыш, графикалық ақпаратты кодтауыш секілді техникалық құралдар негізінде құрылған жобалаудың автоматтандырылған жүйесін (ЖАЖ) қолдану Жобалауды автоматтандыруды дамытудың негізгі бағыты болып саналады. ЖАЖ-ды математикалық қамтамасыз ету — жобаланатын нысанның математикалық моделін, жобалау алгоритмін, алгоритмдік тілді, терминологияны, арнайы стандарттарды жасау.

Бағдарламалық қамтамасыз ету — операциялық жүйе, бағдарламалау тілдерінен аударатын транслятор, супервизор, қолданбалы бағдарламалар пакеттері кіретін басқарушы бағдарламалар жиынтығы. Бағдарламалық қамтамасыз етуге жобалаудың стандарт процедурасы, типтік жобалау шешімдері, жобаланатын нысанның типті элементтері туралы жазылған құжаттар жатады. Республикада Жобалауды автоматтандыру саласындағы ғылыми-зерттеу және оны іс жүзінде қолдану жұмыстары 20 ғ-дың 60-жылдарынан бастап Қазақ политехникалық институтында (қазіргі ҚазҰТУ), Химиялық машина жасауды жобалау және ғылыми-зерттеу институтында (“Гипро НИИ Химмаш”), Мемл. Орта Азиялық аймақтық астық дайындау өнеркәсібін жобалау және ғылыми-зерттеу институтында (“ГосНИИ Средазпромзернопроект”), Қазақ өнеркәсіп құрылысын жобалау және ғылыми-зерттеу институтында (“Казпромстрой НИИ проект”), т.б. жүргізілді. Технологиялық процестердің автоматтық басқару жүйесіндегі Жобалауды автоматтандырудың теориялық негіздері мен жүйесін (Ә.Әшімовтың басшылығымен), сондай-ақ, түсті металлургия кәсіпорындарындағы газды тасымалдау мен тазартудың өнеркәсіптік кешендерін Жобалауды автоматтандырудың теориялық принциптері мен жүйелері жетілдірілді (Әшімов, Г.М. Тоқтабаев). Астықты сақтау мен қайта өңдеу жөніндегі кәсіпорындарда жобалауды автоматтандырудың теориялық негіздерін дамыту және жетілдіру туралы ғылыми-зерттеу жұмыстары жүргізіліп, өнеркәсіптік пайдалануға берілді (Т.В. Оразбаев, Р.У. Ыбыраев, т.б.). Өнеркәсіптік үйлерді жобалаудың қаражаттық құжаттамаларын жетілдіруді автоматтандырудың кешендік жүйесі жете зерттеліп, өндіріске енді (В.М. Шершнев, В.А. Изатов, т.б.). Қазіргі уақытта жобалауды автоматтандыру біртұтас ЭЕМ-дер көмегімен атқарылады.

Есептеу техникасы (Ағылшын тілі: Computing) бағдарламалық жасақтама және компьютерлік құралдарды пайдалану.

Бағдарлама жасақтамасы (ағыл. Software; soft - жұмсақ және ware — бұйым;орыс. Программное обеспечение - бағдарламалық жасақтама,) — компьютердің жұмыс істеуіне арналған компьютер бағдарламалары жиынтығы, яғни бағдарламалық жасақтама.

1) белгілі бір типтегі есептеуіш машиналарға арналған бағдарламалар жиынтығы; компьютерлерге арналған алгоритмдер мен программаларды әзірлеу;
2) пайдалануға қажетті мәліметтер мен бағдарламалық құжаттарды өңдеу жүйесі бағдарламаларының (программаларының) жиынтығы. Ортақ жөне қолданбалы бағдарламалық (программалық) жасақтама болып екі түрге бөлінеді.

Есептеуіш - кез-келген нәрсені санауға арналған құрал.

Мотосағаттың есептеуіші- қозғауыштың жұмыс сағатының есептеулерін тіркеуге арналған кұрал.
Жол есептеуіші- көлік құралының жүріп өткен кашықтығын өсу ретімен көрсететін үнемі іске қосылып тұрған цифрлі кұрал - ол спидометрде немесе бөлек кұралады.
Тәуліктік жүрісті есептеуіш - жүргізушінің талабы бойынша өткен қашықты өлшейтін цифрлі құрал.

Алгоритм, алгорифм (ағылшынша: algorіthm, algorіsmus — Әл-Хорезмидің атынан шыққан) — бастапқы берілген мәліметтермен бір мәнде анықталатын нәтиже алу үшін қай амалды (жұмысты) қандай ретпен орындау қажеттігін белгілейтін есептерді (мәселелерді) шешу (математикалық есеп-қисаптар орындау, техникалық объектілерді жобалау, ғылыми-зерттеу жұмысын жүргізу т.б.) тәсілдерінің дәл сипаттамасы. Алгоритм — математика мен кибернетиканың негізгі ұғымдарының бірі. Агоритмді орындау алгоритмдік процесс деп аталады.

Жалпы алгоритм деп алдын ала не істеу керек екені дәл көрсетілген есептеу процесін айтады. Есептеу процесі қандай болса да алғашқы мәндерден бастап, сол арқылы толық анықталған қорытынды шыққанша жүргізіледі. Алгоритм ұғымының алғышартына алгоритмдік процеспен қатар мүмкін болатын алғашқы деректер жиынтығының нұсқауы және қорытынды алуға байланысты жүргізілген процестің аяқталғандығын көрсететін ереже енеді. Белгілі бір бастапқы деректердің жиынына қолданылған Алгоритм тиянақты қорытындыға келмеуі немесе есептеу барысы аяқталмай тоқталуы мүмкін. Егер есептеу процесі белгілі бір қорытынды алумен аяқталса (не аяқталмай қалса), онда Алгоритм мүмкін болатын бастапқы деректерге қолданылады (не қолдануға болмайды) деп ұйғарылады.

Алгоритм — қазіргі математикада, оның ішінде электронды есептеуіш машинада қолданылатын негізгі ұғымдардың бірі. Белгілі бір теңдеу түбірінің жуық мәнін кез келген дәлдікпен табу оған арналған алгоритммен есептеледі. Компьютердің кең қолданылуына байланысты алгоритм жаңа мағынаға ие болды. Берілген есепті шешу барысында орындаушыға біртіндеп қандай әрекеттер жасау керектігін түсінікті әрі дәл көрсететін нұсқау да алгоритм деп аталады. Алогритмді орындаушы — адам, ЭЕМ немесе робот. Әрбір нұсқау — бұйрық. Ал орындаушының жүзеге асыра алатын бұйрықтар жиыны бұйрықтар жүйесі деп аталады. Мысалы, у = (ax + b) (cx - d) функциясын есептеу ЭЕМ-да мынадай әрекеттерден құралады:

а-ны x-ке көбейту R1 деп,
оған b-ны қосу нәтижесі R2 деп,
с-ны х-ке көбейту R3 деп,
сх-тан d-ны алу R4 деп,
R2-ні R4-ке көбейту у деп белгіленеді.

Алгоритмнің бұйрықтары бірінен кейін бірі кезекпен орындалады. Бағдарлама Алгоритм тілінде жазу, бейнелеу мағынасын береді. Компьютерде Алгоритмнің сызықты, тармақты, циклді, логикалық, модельдік, параллельдік, тізбекті т.б. түрлері қолданылады.

Алгоритм ұғымның мәнін аша түсетін оның мынадай қасиеттері бар:

Алгоритм дискретті информациялармен жасалатын әрекеттерді тағайындайды және өрнектейді. Алгоритмге қатысты әрекеттердің бәрі дискретті болады. Алгоритмнің жұмысына қажетті материалдар ретінде символдық мәтіндер және сандар пайдаланылады.
Алгоритм біздің қалауымызға қарай өзгертуге болмайтын нақты нұсқау алгоритмде не істеу керектігі алдын-ала айқын береді. Мысалы, бір есепті шешудің алгоритмі берілсе онда ойланбай-ақ алгоритмде қандай нұсқаулар берілсе, сол нұсқауларды берілу ретімен орындасақ, есеп шығады. Алгоритмнің осы қасиетін оның анықталғандық қасиеті дейміз. Бұл жағдай адам сияқты емес ойлау қабілеті жоқ құрылғылардың мысалы, компьютердің көмегімен есептерді шешу мүмкіндігіне кепілдік берді. Мұндай құрылғылар алгоритмнің жарлықтарын ойланбастан формальды орындайды. Сондықтан алгоритмді есепті шығаруға қажеттінің бәрі бір мәнді анықталу және атқарушыға түсінікті әрі нақты болуы тиіс.
Бір алгоритмнің өзін бірнеше есептің шешімін табу үшін пайдалану мүмкіндігі, яғни бастапқы деректер мәндерінің жиынына пайдаланылу мүмкіндігі бар. Алгоритмнің мұндай қасиетін көпшілікке бірдейлік, басқаша айтқанда, жалпылық қасиеті деп атайды.
Әрбір алгоритм белгілі бір бастапқы деректердің болуын талап етеді және іздеген нәтижені алуға жеткізеді. Мысалы, екі санды қосу алгоритмнде қосылғыштар бастапқы деректерге, ал қосынды нәтижеге жатады. Осылайша, алгоритмдегі әрекеттердің белгілі бір санның орындалуынан кейін қажетті нәтиже алу мүмкіндігі алгоритімнің нәтижелілігі деп аталады.

Компьютерлік бағдарлама (ағылш. Computer program) - 1) белгілі бір алгоритмді жүзеге асыру мақсатында мәліметтер өңдеу жүйесінің нақты құрауыштарын (компьютерді) басқаруға арналған мәліметтер тізбегі; 2) орындалуға (өңделуге) тиіс реттелген командалар тізбегі, есеп шығару алгоритмін сипаттайтын программалау тілінің сөйлемдер жиыны. Есеп шығаруға, сондай-ақ берілген мәселені шешуге арналған, қабылданған синтаксиске сәйкес жазылған компьютер командаларының (нұсқауларының) реттелген тізбегі; 3) программалар мен олардың үзінділеріне, бағыныңқы программаларға, процедураларға, программалық модульдерге, машиналық программалар мен олардың үзінділеріне арналған жалпы атау.