1.3.Типовые проектные процедуры
Проектная процедура называется типовой, если предназначена для многократного применения при проектировании многих типов объектов. Различают проектные процедуры анализа и синтеза. Синтез заключается в создании описания объекта, а анализ – в определении свойств и исследовании работы объекта по его описанию, т.е. при синтезе создаются, а при анализе оцениваются проекты объектов.
Процедуры анализа делятся на процедуры одновариантного и многовариантного анализа. При одновариантном анализе заданы значения внутренних и внешних параметров, требуется определить значения выходных параметров объекта. Многовариантный анализ предполагает исследование свойств объекта в некоторой области параметров, т.е. требует многократного выполнения одновариантного анализа.
Процедуры синтеза делятся на процедуры структурного и параметрического синтеза. Целью структурного синтеза является определение структуры объекта – перечня типов элементов, составляющих объект, и способа связи элементов между собой в составе объекта. Параметрический синтез заключается в определении числовых значений параметров элементов при заданных структуре и условиях на выходные параметры объекта.
На рис. 1 .1 представлена типичная последовательность проектных процедур на (k+1)-ом уровне нисходящего проектирования.
Рис.Рисунок 1.1. Типичная последовательность проектных процедур
На k-м уровне формулируются ТЗ на проектирование систем (k+1)-го уровня. Сначала выполняется синтез исходного варианта структуры проектируемой системы (k+1)-го уровня. Для оценки этого варианта создаётся модель: математическая – при автоматизированном проектировании, экспериментальная или стенд – при неавтоматизированном проектировании. После выбора исходных значений параметров элементов выполняется анализ варианта, по результатам которого становится возможной его оценка, обычно заключающаяся в проверке выполнения ТЗ. Если ТЗ выполняется, то полученное проектное решение принимается, система (k+1)-го уровня описывается в принятой форме и формулируются ТЗ на проектирование элементов (k+1)-го уровня, т.е. систем (k+2)-го уровня. Если ТЗ не выполняется, то выбирается один из возможных путей улучшения проекта.
Обычно проще всего осуществить изменения числовых значений параметров элементов. Совокупность процедур модификации параметров элементов, анализа и оценки результатов анализа представляет собой процедуру параметрического синтеза. Если модификации целенаправлены и подчинены стратегии поиска наилучшего значения некоторого показателя качества, то процедура параметрического синтеза является процедурой оптимизации.
Если параметрическим синтезом не удаётся выполнить ТЗ, то изменяют структуру. Синтезируется новый вариант структуры, и для него повторяются процедуры формирования модели и параметрического синтеза. Если не удаётся получить приемлемое проектное решение и после этого, то ставится вопрос о корректировке ТЗ, сформулированного на предыдущем этапе. Это может потребовать повторного выполнения ряда процедур k-го иерархического уровня, что и обусловливает итерационный характер проектирования.
Из рис. 1 .1 видна вложенность процедуры анализа в процедуру оптимизации (параметрического синтеза) и процедуры оптимизации в процедуру синтеза, объединяющую синтез структурный и параметрический. Таким образом, однократное решение задачи синтеза требует многократного решения задачи оптимизации, которая, в свою очередь, требует многократного выполнения процедуры анализа, который, будучи многовариантным, потребует многократного выполнения одновариантного анализа. Это свидетельствует о большой трудоёмкости проектирования и необходимости поиска способов сокращения затрат вычислительных ресурсов для него, что является актуальной проблемой автоматизированного проектирования. Один из путей решения этой проблемы – применение достаточно точных и сложных математических моделей и алгоритмов анализа только на завершающих итерациях синтеза. Для большинства же просматриваемых вариантов структуры при этом выполняется лишь ориентировочная оценка на основе косвенных критериев, упрощенных моделей и алгоритмов. Это позволяет без существенных затрат вычислительных ресурсов отсеять большинство неперспективных вариантов и оставить для тщательного анализа малое число вариантов.