МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»
Институт радиоэлектроники и информационных технологий - РТФ
Кафедра информационных технологий (ИРИТ-РТФ)
Формализация процесса проектирования
Методические указания по дисциплине
«Математическое обеспечение автоматизации проектирования»
для студентов специальности 230101 – Вычислительные машины, комплексы, системы и сети
Екатеринбург
2013
Составитель В. П. Битюцкий
Научный редактор – доц., канд.техн.наук Трофимов С.П.
Формализация процесса проектирования
Методическое пособие по дисциплине «Математическое обеспечение автоматизации проектирования» В.П. Битюцкий, Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УрФУ 2012, с.
Рассматривается процесс проектирования его формализацию. Подробно обсуждаются математические модели, которые используются при описании как процесса проектирования, так и объектов проектирования: разделы из теории графов, переключательных функций, сетей Петри и другие.
Подготовлено кафедрой «информационные технологии»
1. Формализация процесса проектирования
1.1. Определение проектирования
Проектированиемназываютпроцесссозданияописанияещё несуществующего объекта, процесса или алгоритма функционирования (объект проектирования), достаточного для реализации этого объекта в заданной технологической базе.
Под процессом понимается последовательность шагов принятия решенияво времени, в результате которых
устраняются некорректности в исходном задании,
описание объекта уточняется,
детализируется,
оптимизируется,
преобразуется,
и пр.
Каждый шаг процесса называется проектной процедурой, процедура состоит изпроектных операций.
Проектные операции – элементарные шаги преобразования, могут быть достаточно сложными (например, решение дифференциальных уравнений), но с точки зрения проектирования они рассматриваются как неделимые на более мелкие, поэтому считаются элементарными.
1.2. Особенности процесса проектирования
Обратим внимание на следующие моментыв этом определении.
Исходное описание может быть некорректным. Определить и исключить некорректности – задача проектировщиков. Естественно, что эта задача должна решаться совместно с постановщиками задачи (заказчиками) через процедуру обсуждений и согласований.
На каждом шаге процесса может использоваться дополнительная информация в виде уточняющих, условий, библиотек готовых решений и др.
Из возможных решений необходимо выбирать такие, которые должны обеспечить оптимальность реализации: наилучшие характеристики, минимальные затраты на изготовление, максимальную надежность, и другие.
Как правило, не существует готовых формальных математических моделей ни объекта проектирования, ни процесса проектирования.
Процесс проектирования требует участия специалистов различных областей, т.е. предполагается коллективная деятельность.
Необходимость итераций.
Объект проектирования, как правило, принадлежит системе, и сам является системой. Поэтому проектирование надо рассматривать, как внешнее проектирование и внутреннее проектирование.
.
Процесс проектирования сложныхизделий имеет следующие особенности.
Как правило, нет единой математической модели описания объектапроектирования ипроцессапроектирования.
Широко используется опытпроектировщиков,аналогипредыдущих решений,опытдругих проектировщиков.
Как правило, результат – коллективныйтруд разных специалистов.
Задача с многими критериями. Критерии противоречивые.
Имеем дело с описанием, с текстами (понимаемыми широко – это и рисунки, и чертежи и др,). Исходное задание и результат проектирования - тексты. Значит, процедуру можно представить как трансляцию одного текста в другой. Как и при программной трансляции, здесь могут использоваться библиотеки решений, дополнительные данные и т.д.
Принцип Макола.Задача не может быть правильно сформулирована до тех пор, пока она не будет четко понята, т.е. в какой-то мере решена. Процесс решения задачи можно представить следующим образом. Мы поставили некоторую задачу, получаем некоторое частное решение, но не полное, следовательно, чтобы получить полное решение, надо сформировать новую задачу, но уже с имеющимися частными решениями, и так до тех пор, пока не будет получено полного либо устраивающего нас решения задачи.
Рисунок 1