Классификация задач структурного синтеза
Процедуры структурного синтеза относятся к наиболее трудно формализуемым в процессе проектирования. Задачи структурного синтеза классифицируют по ряду признаков.
В зависимости от стадии проектирования различают процедуры:
1) выбора основных принципов функционирования;
2) выбора технического решения;
3) оформления технической документации.
Разрабатывая ТЗ на новый объект, проектировщик пытается решить задачу на основе знаний и накопленного опыта, при этом он учитывает достигнутый научно-технический опыт, дающий прототипы и ориентиры. Однако ориентация только на достигнутый опыт сковывает фантазию и мешает увидеть принципиально новые решения. Эта особенность выполнения процедур структурного синтеза получила названия психологической инерции. Задача САПР при выборе основных принципов функционирования объекта - помочь проектировщику, как в учете накопленного опыта, так и в преодолении психологической инерции. Такие процедуры размещаются в информационно-советующих системах, предлагающих решения проблем по сгруппированным отраслям проектирования. Отдельно группируются приемы преобразований формы, видов движений, модификаций и т.п.
При выборе технических решений пользуются библиотеками типовых решений. В процедурах оформления технической документации синтезируется не содержание, а форма представления описаний проектных решений.
В зависимости от возможностей формализации задачи синтеза делятся на пять уровней сложности.
К первому уровню относятся задачи, в которых требуется лишь параметрический синтез, а структура объекта определена. Ко второму уровню сложности относятся задачи, в которых возможен полный перебор всех известных решений. К третьему уровню относятся комбинаторные задачи, не решаемые полным перебором, например, задачи компоновки и размещения. К четвертому уровню относятся задачи поиска вариантов в счетных множествах неограниченной мощности. К пятому уровню относятся те задачи, решение которых проблематично.
В задачах IV уровня возможность создания структуры объекта не вызывает сомнений и задача заключается в нахождении некоторой оптимальной структуры объекта, то в задачах V - го уровня получение решения приводит к появлению новых основ построения целого класса технических объектов.
Описание структур объектов в виде и-или - дерева
Для решения в САПР задач структурного синтеза необходимо решить вопрос о способах формального описания структур проектируемых объектов. В рамках блочно-иерархического подхода применяют метод И-ИЛИ-деревьев. И-деревья применяют для описания конструкции конкретного объекта, они представляет собой множество вершин и связывающих их рёбер. Вершины разделяются на ярусы, а каждый ярус относится к одному иерархическому уровню.
Аналогичное изображение структуры, но не отдельной системы, а некоторого класса систем, дается с помощью ИЛИ-дерева.
Рисунок 9 - Фрагмент И-ИЛИ-дерева
Корневая вершина соответствует множеству технических систем. Вершины первого яруса соответствуют различным альтернативам - целевым назначениям систем. Каждому целевому назначению соответствуют вершины второго яруса, отображающие свойства (функции) системы. Вершины следующих ярусов служат для отображения блочно-иерархической структуры систем, вплоть до базовых элементов.
Обычно И-ИЛИ - деревья выражают накопленный опыт в разработке технических систем. Сведения, заключенные в И-ИЛИ -дереве, представляют в базу данных. Каждой вершине соответствует некоторая порция информации, а всему дереву - конечная совокупность порций. Такая форма представления И-ИЛИ - дерева называется явной.
Помимо реализованных структур в И-ИЛИ-деревьях могут воплощаться и неизвестные, но принципиально возможные структуры. Поэтому среди И-ИЛИ-деревьев могут появляться деревья с бесконечным множеством вершин. Такие деревья представляют в виде совокупности правил порождения новых вершин из ограниченного множества исходных данных. Неявная форма перспективна для построения баз знаний.