
- •Основы системного проектирования
- •1. Понятие проектирования
- •2. Структура проектирования
- •2.1. Стадии проектирования
- •2.2. Структура управления процессом проектирования
- •3. Методология проектирования
- •3.1. Принципы системного проектирования
- •3.2. Законы проектирования
- •3.3. Методы проектирования
- •3.3.1. Эвристические методы
- •3.3.1.1. Результаты творческой деятельности
- •3.3.1.2. Психологические факторы творческой деятельности
- •3.3.1.3. Метод итераций (последовательного приближения)
- •3.3.1.4. Метод декомпозиции
- •3.3.1.5. Метод контрольных вопросов
- •3.3.1.6. Метод мозговой атаки
- •3.3.1.7. Теория решения изобретательских задач (триз)
- •3.3.1.8. Метод морфологического анализа
- •3.3.1.9. Функционально-стоимостной анализ
- •3.3.1.10. Методы конструирования
- •3.3.2. Экспериментальные методы
- •3.3.2.1. Цели и виды экспериментальных методов
- •3.3.2.2. Планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных
- •3.3.2.3. Машинный эксперимент
- •3.3.2.4. Мысленный эксперимент
- •3.3.3. Формализованные методы
- •3.3.4. Методы принятия решений
- •3.3.4.1. Задачи оптимального проектирования
- •3.3.4.2. Однокритериальные задачи
- •3.3.4.3. Задачи многокритериальной оптимизации
- •3.3.4.4. Принятие решений в условиях неопределенности
- •4. Объекты проектирования
- •4.1. Назначение и характеристики разрабатываемых объектов
- •4.2. Виды технических систем
- •4.3. Модели разрабатываемых объектов
- •4.3.1. Требования к моделям
- •4.3.2. Виды моделей
- •4.4. Параметры разрабатываемых объектов
- •4.5. Требования, предъявляемые к проектируемым объектам
- •4.5.1. Экономические требования
- •4.5.1.1. Требования производителя
- •4.5.1.2. Требования потребителя
- •4.5.2. Проектные и производственные требования
- •4.5.2.1. Стандартизация, унификация, преемственность
- •4.5.2.2. Технологичность
- •4.5.2.3. Транспортабельность
- •4.5.2.4. Сохраняемость
- •4.5.3. Эксплуатационные требования
- •4.5.3.1. Функциональные требования
- •4.5.3.2. Надежность
- •4.5.3.3. Эргономичность
- •4.5.3.4. Безопасность
- •4.5.3.5. Экологичность
- •4.5.3.6. Эстетичность
- •4.5.3.7. Утилизация
- •5. Управление проектированием
- •5.1. Техническое задание
- •5.1.1. Начальные сведения о задаче
- •5.1.2. Содержание технического задания
- •5.1.3. Составление технического задания
- •5.1.3.1. Анализ исходного задания
- •5.1.3.2. Составление списка требований
- •5.1.3.3. Анализ и формализация списка требований
- •5.1.4. Форма представления технического задания
- •5.2. Синтез принципа действия
- •5.2.1. Составление функциональной структуры
- •5.2.2. Подбор и состыковка физических эффектов
- •5.2.2.1. Понятие физического эффекта
- •5.2.2.2. Составление функционально-физической схемы
- •5.2.2.3. Анализ и развитие схемы
- •5.3. Структурный синтез
- •5.4. Параметрический синтез
- •5.5. Циклы итерации проектирования
- •5.5.1. Структура сложного процесса проектирования
- •5.5.2. Разработка сложных объектов
- •5.5.3. Действия по завершении цикла итерации
- •Литература
- •Оглавление
5.1.3.2. Составление списка требований
Чем полнее ТЗ и точнее выявлены действительные потребности, тем меньше сил и времени уйдет на доводку окончательного варианта. Но составить такое ТЗ непросто: это приходит со временем и с опытом. Обычно в процессе формирования ТЗ рассматривают и пытаются учесть наиболее существенные моменты, которые будут определять облик разрабатываемого объекта, и выделяют наиболее важные характеризующие их факторы.
Возможность воплощения в жизнь проектных решений. Это во многом зависит от того, какие ресурсы находятся в распоряжении разработчика. Прежде всего, исследуют доступность и потенциал следующих ресурсов:
финансовые ресурсы. Разработка изделия и подготовка к его реализации (продвижение на рынок) требуют определенных начальных затрат. Следует оценить объем необходимых средств и их доступность, форму финансирования (наличные и безналичные деньги, получение в аренду оборудования и т.п.), срок окупаемости и способ возвращения долгов (кредиты, ссуды, расчет по лизингу и т.д.);
производственные ресурсы. Уточняется, где будут вестись проектные работы и производиться продукция, состав и особенность инфраструктуры, степень потребности в энергетических ресурсах, их стоимость, какие оборудование и материалы доступны и в каком виде, как ими будет обеспечиваться производственный процесс, каков предполагается масштаб производства, серийность продукции, наличие отраслевой специфики;
людские ресурсы. Выясняется, каких специалистов и в каком количестве можно будет привлечь к разработке и изготовлению изделия, каков уровень их квалификации и оплаты;
временные ресурсы. Уточняется период времени, отводимый на разработку изделия. Дата завершения работ устанавливается заказчиком и обуславливается конъюнктурой. Часто время разработки стараются максимально сократить, чтобы продлить присутствие продукции на рынке (тот период, когда продукция продолжает пользоваться спросом). Временные ресурсы тесно связаны со сроками морального и физического износа.
Следствием степени доступности перечисленных ресурсов является введение ограничений на методы и точность решения проектной задачи. В свою очередь, метод и точность решения взаимосвязаны с выбираемой моделью. Так, при ограниченности времени ведут оценочные расчеты упрощенными методами или используют готовое программное обеспечение, стандартные методики, типовое оборудование, стандартные и покупные детали и узлы и т.д. В то же время модель, метод и точность решения должны обеспечивать исполнение требований ТЗ, даже если они и высоки.
Все перечисленные ресурсы взаимосвязаны. Например, за счет увеличения финансирования проекта можно добиться сокращения периода разработки. Оптимальное распределение ресурсов зависит от реальных возможностей заказчика и исполнителя и от вида целей, которые достигаются в результате выпуска созданной продукции.
Учет требований надзорных и лицензионных органов при проектировании технологических комплексов (производств). В соответствии с законами Российской Федерации любое производство требует получения региональной лицензии на эксплуатацию. Помимо этого многие производства лицензируются надзорными органами и подлежат с их стороны контролю. Наиболее часто контролирующими являются региональные органы Госгортехнадзора, Госстандарта, Госстроя, Госсанэпиднадзора, Госкомприроды, ГПС МВД, Главгосэнергонадзора, Рострудинспекции.
Получение лицензий и разрешений сопряжено с наличием у заявителя (ответственного за ввод в эксплуатацию) определенного комплекта документов, значительная часть которых составляет документацию на установку (например, технологический регламент, инструкции по монтажу, эксплуатации и ремонту, проектная и конструкторская документация, паспорта на оборудование и т.п.). Проектировщик обязан подготовить такую документацию и предусмотреть в ней технические решения, обеспечивающие технический уровень, продиктованный требованиями лицензионных и надзорных органов.
Жизненная среда проектируемого объекта. Она задает требования, характеризующие взаимное влияние спроектированного объекта и окружающих его живых и неживых объектов и внешней среды. Основные указания на нее приводятся в условиях потребления будущей продукции в ТТ. Эти условия могут быть охарактеризованы достаточно обобщенно. Для их конкретизации, т.е. поиска взаимодействующих элементов и видов связей с ними, можно воспользоваться следующими приемами.
1. Построение иерархической структуры, надстраивая проектируемый объект вверх (поиск надсистемы) и вширь (поиск взаимодействующих систем), например, как показано на рис.13. Цель — выявление наибольшего числа связей, определение их характера и вида:
для надсистемы — климатические условия и среда, территориально-географическое положение, взаимное положение, отношение к работающему рядом персоналу, обеспечение энергией, расходуемыми материалами, обмен информацией и т.п.;
для взаимодействующих систем — условия состыковки, присоединительные размеры, технические характеристики этих систем, взаимодействие с обслуживающим персоналом, обмен энергией и информацией;
для возможных подсистем — ожидаемые технические характеристики, указания стандартов и рекомендации, обусловленные условиями производства, эксплуатации и утилизации, особенности конструкций и материалов. Например, по условиям пожарной безопасности — легковоспламеняющиеся материалы не применять; при поставке в Англию учитывать национальные стандарты на резьбы, расположение руля автомобиля и т.п.
Рис.13. Пример надстройки иерархической структуры для объекта «Ручка»
Для каждой связи следует определить возможные вредные (неблагоприятные) или нежелательные явления или эффекты. Они могут быть вызваны случайным стечением обстоятельств, неправильной эксплуатацией и аварийной ситуацией, преднамеренными действиями и т.п. Весьма распространен прием — «защита от дурака», требующий обеспечения нормального функционирования изделия и безопасности для человека даже при его неквалифицированном или небрежном обращении с этим изделием. Например, ничего не должно произойти, если человек случайно будет грызть ручку, держать ее в перевернутом состоянии, уронит на пол.
Для поиска возможных неблагоприятных явлений эффективно применение метода обратной мозговой атаки.
Выявляя требования, необходимо учитывать изменение положений проектируемого объекта и окружающих его объектов, состояния среды, материалов, накопление повреждений и т.п.
2. Поиск взаимодействующих объектов, анализируя ТТ с учетом этапов реализации, эксплуатации и утилизации. Взаимодействие удобно представить в виде цветка с лепестками, как показано на рис.14. Подробно анализируются требования, накладываемые связями, с учетом возможных вредных и неблагоприятных воздействий. Данный способ проще предыдущего, но требует хорошего воображения и опыта.
Рис. 14. Взаимосвязь систем