1.2 Объекты проектирования. Основные понятия

Объектами технического проектирования являются изделия и процессы их изготовления.

По ГОСТ 2.101-63 «ЕСКД. Виды изделий» изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Стандарт различает следующие виды изделий:

Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. Деталь состоит из отдельных элементов – поверхностей, линий, точек, имеющих свое функциональное, конструктивное или технологическое назначение.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии - изготовителе. Составными частями сборочной единицы могут быть как детали, так и другие сборочные единицы, собранные предварительно.

Комплекс – две или более сборочные единицы, не соединенные на предприятии - изготовителе, но предназначенные для выполнения общей функции, установленной для всего комплекса.

Комплект – два и более изделия, предназначенные для выполнения вспомогательных функций.

Стандарт различает также изделия покупные, т.е. те, которые на предприятии не изготавливаются и на сборку поступают в готовом виде.

Под конструкцией изделия следует понимать совокупность отличительных признаков, определяемую материалом, формой, размерами и точностью изделия и его составных частей.

Конструкции ряда распространенных изделий установлены соответствующими нормативами, стандартами – государственными, отраслевыми, стандартами предприятий.

Изделие, конструкция которого (форма, размеры, точность и материал) полностью выполнена по нормам стандарта, называется стандартным. Остальные изделия, в том числе и те, конструкция которых состоит из стандартных элементов, но не определена стандартом полностью, или же имеет хоть одно отклонение от стандарта (например, по точности, по покрытию), называются оригинальными.

Изделия одной конструкции, неоднократно примененные или заимствованные, исключая выполненные по государственным и отраслевым стандартам, относят к унифицированным.

Вид изделия накладывает определенный отпечаток на процесс проектирования. Так, стандартные изделия и сконструированные ранее унифицированные подбираются и входят в конструкцию изделия более высокого порядка (сборочных единиц) без каких либо изменений. Изделия оригинальные, в том числе детали, требуют подробного подетального и поэлементного проектирования.

Машина – устройство, которое преобразует энергию (например, электрическую в механическую и т.д.).

Прибор – устройство, которое предназначено для хранения, преобразования и выдачи информации.

1.2.1 Процесс проектирования. Основные понятия

По ГОСТ 22487-77 «Автоматизированное проектирование. Термины и определения» проектирование – процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта на основе первичного описания этого объекта (или) алгоритма его функционирования … оптимизацией заданных характеристик объекта, устранением некорректности первичного описания и последовательным представлением описания на различных языках (заданном языке).

Иными словами, проектирование – процесс программирования изделия, создание его в виде информации.

Процесс проектирования складывается из трех компонентов:

- формирование идеи – установление пути решения поставленной задачи, в том числе выбора принципа работы изделия, его схемы;

- конструирование – назначение материала, формы, размеров и точности изделия; конструирование является результирующим компонентом процесса проектирования;

- расчет – определение и проверка значений параметров изделия, необходимых для обеспечения выполнения его функций с заданными показателями.

В процесс проектирования входит также разработка, изготовление и испытание макетов, опытных образцов или даже опытной партии изделий, необходимых для проверки и подтверждения соответствия изделия предъявленным требованиям.

Действие или формализованная совокупность действий, часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур, называется проектной операцией.

В процессе проектирования требуется проведение операций формирования идеи, ее оценки и обоснования, оптимизации варианта решения, изложения решения. Эти операции должны проводиться с учетом реальных практических возможностей. С точки зрения практики на деятельность проектанта налагаются ограничения трех видов:

- ограничения методов разработки задач, связанные с имеющимся объемом знаний и техническими возможностями их применения (сроки, кадры, вычислительная техника и наличие типовых программ, финансирование разработок),

- ограничения, связанные с производственными возможностями (номенклатура и наличие материалов, производственные мощности, оборудование и инструмент, производственный опыт, затраты),

- ограничения правовые (действующие нормы, стандарты, патенты, требования заказчика).

Процесс проектирования содержит много операций, которые можно обусловить определенными закономерностями, правилами, формализовать. В таких случаях имеет место логический подход к операциям проектирования, такие операции можно выполнить с помощью вычислительной техники.

Эвристический (вероятностный) подход к операциям проектирования находит применение в тех случаях, когда однозначное решение невозможно или практически невозможно из-за большого количества вариантов или же неопределенности исходных данных. При проведении таких операций могут быть привлечены эвристические программы вычислительной техники. В результате получаются вероятные решения и находятся их вероятностные оценки, что облегчает проектировщику возможность принять некоторое однозначное решение.

В остальных случаях, когда не удается привлечь ни логические, ни эвристические программы, единственным критерием выбора решения является так называемая инженерная интуиция – способность улавливать истину без видимого применения логических приемов. По существу инженерная интуиция является неосознанной, замаскированной логикой или эвристикой, основанной на имеющемся личном практическом опыте.

Результаты проектирования, как творческого процесса, во многом зависят от личных данных проектировщика, его знаний и способностей, в том числе производительности труда, которая может быть значительно повышена применением технических средств.

По степени применения технических средств стандарт различает следующие виды проектирования:

- неавтоматизированное – при котором все преобразования описания объекта или алгоритмов его функционирования осуществляет человек;

- автоматизированное – при котором проектирование осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ;

- автоматическое – при котором все операции проектирования осуществляются без участия человека.

В последнем случае за человеком остается только функция выдачи «первичного описания» – формирование задачи. Типовые программы автоматического проектирования довольно широко применяются для определенных групп механизмов и деталей. Проектирование же сравнительно сложных изделий пока практически реально только с участием человека.