1.4. Проектирование: искусство или наука

Проектирование не следует путать ни с искусством, ни с естественными науками, ни с матема­тикой. Это сложный вид деятельности, в котором успех зависит от правиль­ного сочетания всех этих трех средств познания; очень мала вероятность до­биться успеха путем отождествления проектирования с одним из них. Ос­новное различие связано с временны­ми отношениями. Деятели искусства и науки имеют дело с физическим миром (реальным или символическим) в том виде, в каком он существует в настоя­щее время, а математики оперируют с абстрактными отношениями, не за­висящими от календарного времени.

Проектировщики же всегда вынуждены считать реальным то, что существует лишь в воображаемом будущем, и искать пути претворения в жизнь предполагаемых объектов.

Прежде чем предсказывать будущее, разработчик должен в достаточной мере знать настоящее, а для этого он должен обладать свойствами ученого - скептициз­мом, умением поставить эксперимент и проанализировать его результаты. Од­нако когда разработчик переходит от настоящего к будущему, позиция сом­невающегося ученого становится для не­го бесполезной, и ей на смену должно прийти нечто другое, похожее скорее на подсознательную веру.

Подход художника необходим разра­ботчику на том этапе, когда в лаби­ринте альтернатив приходится отыски­вать тропинку, ведущую к новому и непротиворечивому построению, которое могло бы стать основой решения. При этом нужно иметь какой-нибудь по­датливый материал или аналог, который позволял бы, поспевая за течением мысли, передавать форму решения. Обычно таким материалом служили эс­кизы, быстро набрасываемые "на обо­роте конверта", за которыми стояли точ­ные образы вариантов проекта в вооб­ражении.

Метод математика (выражающего ис­ходные предположения через абстракт­ные символы, а затем манипулирую­щего этими символами до принятия решению, годится для проектиров­щика лишь на том этапе, когда зада­ча стабилизировалась, когда для того, чтобы разрешить противоречия между целью и средствами, уже не требуется изменять исходные посылки.

Однако самая интересная и самая сложная часть разработки - это как раз поиск реше­ния путем изменения формулировки задачи, поэтому правильно будет счи­тать, что математика полезна только для оптимизации, т.е. для отыскания наи­лучшего решения после того, как зада­ча уже определилась. Если задачу проек­тирования можно сформулировать в ма­тематических символах, ее решение мо­жет быть получено на компьютерной технике без непос­редственного участия человека в рас­четах.

2. Сапр в машиностроении

2.1. Основные понятия и определения

2.1.1. Проектирование как объект автоматизации

Для создания любой системы автоматизации необходимо знать свойства объекта автоматизации. Для САПР таким объектом является процесс проекти­рования. Ниже рассмотрены основные понятия, относящиеся к сфере проектирования.

В настоящее время ГОСТ 22487—77 (заменен) установлены основ­ные термины и определения в области автоматизированного проек­тирования. Рассмотрим те из них, которые наиболее часто будут использованы в данном курсе.

Проектирование - процесс создания описаний нового или модернизируемого технического объекта (изделия, процесса), достаточных для изготовления или реализа­ции этого объекта в заданных условиях.

Такие описания, называемые окончательными, представляют собой комплект конструкторской и технологической докумен­тации в виде чертежей, пояснительных записок, специфика­ций, программ для технологических автоматов и т. п. Процесс заключается в выполнении комплекса работ иссле­довательского, расчетного, конструкторского характера, име­ющих целью преобразование исходного описания в оконча­тельные описания. Исходное описание при этом есть техниче­ское задание, отражающее назначение и основные требования к проектируемому объекту.

Процесс проектирования может быть неавтоматизированным и автоматизированным.

Неавтоматизированное проектирование - это проектирова­ние, при котором все преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представления описаний на различных языках осуществляются человеком.

Автоматизированное проектирование - это проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представления описаний на различных языках осуществляются при взаимодействии человека и компьютера.

Степень автоматизации проектирования оценивается долей  проектных работ, выполняемых на компьютере без участия человека, в общем объеме проектных работ. При =0 проектирование неавтоматизированное, а при =1 - автоматическое. Для ав­томатизированного проектирования характерны рациональное распределение функций между человеком и компьютером и обосно­ванный выбор моделей и методов для автоматизированных процедур. Рациональность и обоснованность в выборе средств и методов проектирования определяются уровнем развития вычислительной техники, вычислительной математики, теории автоматизированного проектирования и конкретных техниче­ских дисциплин.

Под автоматизацией проектирования будем понимать широ­кий круг проблем, решаемых с использованием средств вычисли­тельной техники при выполнении многочисленных этапов и процес­сов проектирования объекта (машины, комплекса машин, системы и др.).