Основной задачей учебной САПР является автоматизация генерации (сборки) программ проектного анализа БЛА и их информационных моделей с учетом всего многообразия возможных проектных решений альтернативных вариантов. Помимо этого, необходимо отметить требование обучающей составляющей системы: пользователь должен понимать логику задачи, уметь анализировать влияние исходных параметров на результаты проектных расчетов и находить выход из всевозможных критических ситуаций, некоторые из которых описанных выше.

В основе построения системы лежит принцип унификации программной и информационной среды процесса проектирования. На основе обобщенной структуры БЛА [3], представляющей собой формализованное представление объекта, описывающее все возможные варианты проектно-конструкторских и технологических решений, формируется, прежде всего, информационная составляющая – система унифицированных обозначений переменных (СУОП).

СУОП состоит из нескольких взаимосвязанных наборов данных с прямой организацией. Каждой переменной в наборе данных соответствует запись с «ключом». Набор данных id-name («идентификатор – имя переменной») позволяет по ключу (идентификатору) найти наименование переменной со своими атрибутами (вспомогательной информацией). Набор данных name-id («наименование переменной – идентификатор») выполняет обратную задачу – поиск идентификатора и всех атрибутов по сокращенному наименованию переменной.

С использованием СУОП формируется информационная модель решаемой задачи, т.е. перечень входных и выходных переменных с их расшифровкой. Комплект входной информации, составленный с использованием набора id-name, представляет собой паспорт сгенерированной программы. Выходная информация выдается пользователю также с использованием СУОП в удобной для последующего анализа форме. Паспорта готовых программ вместе с необходимыми аннотациями хранятся в индивидуальных разделах информационных архивов пользователей.

В основу программной составляющей САПР положен блочно-модульный принцип построения прикладного программного обеспечения (ППО) системы. В соответствии с ним более крупные составляющие – программные блоки состоят из более мелких компонент – модулей одного и того же назначения [9]

Под блоком математической модели объекта понимают множество расчетных модулей, предназначенных для определения одних и тех же характеристик различных вариантов анализируемого объекта. Например, блок рабочих характеристик двигательных установок может включать модули расчета соответствующих характеристик различных вариантов ДУ и их конструктивных схем.

С точки зрения математических моделей процессов проектного анализа вариантов, входящие в блок отдельные модули могут отличаться принципами построения, глубиной и точностью проработки моделей расчета одних и тех же характеристик. Так, например, блок аэродинамического расчета БЛА может включать модули расчета аэродинамических коэффициентов, отличающиеся теоретическими подходами, точностью модели, диапазонами применения и т.д.

Такая структуризация и унификация программного обеспечения системы позволяет унифицировать процедуру сборки проектных программ с использованием соответствующих компонент элементной базы программно-информационного обеспечения системы.

Таким образом, к числу важнейших требований, предъявляемых к разработчикам алгоритмов и проектных программ, следует отнести: унификацию обозначений и наименований входных и выходных переменных модулей каждого блока, межмодульных связей и проектной документации. Это позволяет реализовать сборку программ проектного анализа для БЛА различных типов, с различными вариантами входящих в него подсистем. Поэтому при разработке математической модели и программы каждого модуля, входящего в тот или иной блок, проектировщик должен иметь четкое представление о структуре всей проектной задачи, в которой эти модули должны быть использованы.

Итак, для реализации сборки программ проектного анализа необходима унификация элементной базы программно-информационного обеспечения, построенного по блочно-модульному типу [2,9]. Основу элементной базы программного обеспечения составляют программные модули, представляющие собой специальные подпрограммы (СпП), оформленные по единым правилам и записанные на машинных носителях в виде загрузочных модулей. Каждый модуль – СпП представляет собой оформленный на языке программирования завершенный фрагмент математической модели БЛА (аэродинамические характеристики, рабочие характеристики ДУ, баллистические, массовые, геометрические характеристики и т.д.).

Программные модули – важнейшие компоненты элементной базы прикладного программного обеспечения системы. Однако, циклический, итерационный характер проектных расчетов требует формализации не только процедуры вызова СпП из соответствующей библиотеки программных модулей, но и организации циклов, проверки различных условий, организации ввода и вывода информации и других вспомогательных операций. Этой цели служат программные фрагменты, оформленные по единым требованиям в виде унифицированных типовых фрагментов (ТФ), также являющиеся компонентами элементной базы ППО, но более низкого уровня иерархии.

Каждый ТФ имеет свое имя и развернутое словесное наименование, определяющее его место в математической модели решаемой проектной задачи, а также связь с входными и выходными переменными других ТФ. Входные и выходные переменные ТФ описываются в головной части каждого фрагмента с помощью специальных символов (С+ и С–). Такой подход позволяет автоматизировать в дальнейшем сборку проектной программы и формирование информационной модели решаемой задачи. В случае если ТФ имеет вспомогательное назначение (организация итераций, проверка условий и т.п.), когда входная и выходная информация фрагмента имеют промежуточный характер, то символы С+ и С– в головной части фрагмента могут отсутствовать, если они не влияют на формирование информационной модели задачи

Укрупненная структура элементной базы программно-информационного обеспечения подсистемы генерации программ проектного анализа, показана на рис. 2.1.

Расположение типовых программных фрагментов в последовательности, соответствующей блок-схеме решаемой задачи проектного анализа, является необходимым условием правильности ее последующей сборки. Для большинства задач проектного анализа вариантов БЛА можно сформировать необходимую программу практически полностью состоящую из готовых ТФ. Если возникает потребность в дополнительном, оригинальном фрагменте, то его необходимо предварительно подготовить на языке программирования и занести в библиотеку ТФ.

Рис. 2.1. Укрупненная структура элементной базы программно-информационного обеспечения САПР-602