shpory_peredelannye
.docx|
1ПОНЯТИЕ ИНЖЕНЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Проектирование – процесс составления описания необходимого для создания в заданных условиях несуществующего объекта на основе его первичного описания или алгоритма его функционирования. Инженерное проектирование начинается при наличии необходимости (потребности) общества в том или ином техническом объекте (системе), которыми могут быть объекты строительства, промышленные изделия, процессы. Проектирование включает разработку технического задания и (или) технического предложения, отражающих потребность общества в объекте, реализацию технического задания в виде проектной документации.
|
2ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА Основа системного подхода заключается в рассмотрении частей сложной системы с учетом их взаимодействия и влияния друг на друга. Включает в себя выявление структуры, типизацию связей, определение атрибутов, анализ влияния внешней среды. Дисциплину, в которой исследуются сложные технические системы и их проектирование называют системотехникой. Предметами системотехники являются: 1) организация процесса создания, использования, развития технических систем; 2) методы и принципы их проектирования и исследования. 3 подхода системотехники: 1) структурный; 2) блочно- иерархичный; 3) объектноориентированный. Требуется синтезировать варианты системы из компонентов и оценивать их с предварительным прогнозированием характеристик компонента. Блочный подход использует идеи декомпозиции сложных описаний объектов на иерархические уровни и аспекты. Вводит понятие стиля проектирования, устанавливает связь между параметрами соседних иерархических уровней. Объектный подход используется при создании программного обеспечения САПР. Его преимущества: 1) вносит в модели приложений большую структурную определенность; 2) сокращает объем спецификаций; 3) уменьшает вероятность искажения данных вследствие ошибочных действий, за счет ограничения доступа к определенным данным объекта.
|
3СОБЕННОСТИ ПОДХОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ.
|
4 ИЕРАРХИЧЕСКИЕ УРОВНИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ -при использовании блочно-иерархического подхода к проектированию, представления о проектировании в системе расчленяют на иерархические уровни. На верхнем уровне используют менее детализированное представление об объекте, отражающее только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности описания возрастает. Универсальные иерархические уровни: 1) системный – на нем решают наиболее общие задачи проектирования систем, машин и процессов. Результаты проектирования – структурные схемы, схемы размещения оборудования, генеральные планы, и т.д. 2) макроуровень – на нем проектируют узлы машин и приборов, отдельные устройства. Результаты – функциональные, принципиальные, кинематические, технологические схемы, сборочные чертежи и т.д. 3) микроуровень – на нем проектируют отдельные детали и элементы машин и приборов. Результаты – чертежи деталей.
|
|
5. В чем суть восходящего, нисходящего и смешанного стилей проектирования? В зависимости от последовательности решения задач иерархических уровней различают нисходящий, восходящий и смешанный стиль проектирования. Неопределенность и нечеткость исходящих данных при нисходящем проектировании или исходящих требований при восходящем проектировании обуславливает необходимость прогнозирования недостающих данных с последующим их уточнением, что определяет последовательное приближение и окончательное решение, т.е. итерац. процессов проектирования.
|
|||
|
|
|
6 ДЕКОМПОЗИЦИЯ ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Проектирование – многоуровневый итерационный процесс, состоящий из след действий: 1) синтез вариантов проектных решений; 2) оценка и выбор допустимых решений; 3) выбор наиболее рациональных проектных решений; 4) принятие окончательного варианта проекта. Диакоптический метод – основан на разбиении сложной задачи большой размерности на последовательные или параллельные задачи малой размерности, что существенно сокращает требования к вычислительным ресурсам и время выполнения задачи. Полная декомпозиция задачи проектирования является многошаговой. Чем больше разнородных параметров и уровней имеет система, тем больше шагов имеет декомпозиция. Базисные подзадачи – большие требования предъявляются к набору подзадач, которые определяются тривиальными решениями. Этот набор является наиболее содержательной частью систем проектирования и определяет уровень автоматизации процесса проектирования, а также значительно влияет на качество полученных проектов.
|
7 АСПЕКТЫ ОПИСАНИЯ -описание системы или её части с некоторой оговоренной точки зрения, определяемой функциональными физическими или иного типа отношениями между свойствами и элементами. 3 вида аспектов описания: 1) функциональные – отражают физические и информационные процессы, протекающие в объекте при его функционировании; 2) конструкторские – характеризуют структуру расположения в пространстве и форму составных частей объекта в целом; 3) технологические аспекты – возможность и способы изготовления объекта в заданных условиях, технологические процессы, протекающие в данном объекте. |
10 СТАДИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ– её можно разделить на стадии предпроектных исследований, технического задания, технического предложения. На этих стадиях последовательно изучаются потребности в получении новых изделий с заданным целевым назначением, исследуются физические, информационные, конструктивные и технологические принципы построения объекта. На стадии разработки технического задания на НИР используетсяи обрабатываются следующие виды информации: -объект исследования; -описание требований к объекту исследования; - перечень функций объекта исследования общетехнического характера; - перечень закономерностей и теорий, которые могут быть основой принципа действия технологического объекта (технической системы); - технические решения; - сведения о материальных ресурсах; - маркетинговые исследования; - данные об ожидаемом экономическом эффекте. Результатом НИР является достижение научного, научно-технического, экономического и социального эффектов. Научный эффект характеризуется получением новых научных знаний и отражает прирост информации, предназначенной для «внутринаучного» потребления. Научно-технический эффект характеризует возможность использования результатов выполняемых исследований в других НИР и ОКР и обеспечивает получение информации, необходимой для создания новых систем (объектов). Экономический эффект характеризует коммерческий эффект, полученный при использовании результатов прикладных НИР. Социальный эффект проявляется в улучшении условий труда, повышении экономических характеристик, развитии культуры, здравоохранения, науки, образования.
|
12 ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ РАБОТЫ –на этой стадии разрабатывается эскизный проект объекта, проверяются, конкретизируются и корректируются принципы и положения, установленные на стадии НИР. Основные этапы ОКР представляют из себя следующее: - разработка технического задания на ОКР; - техническое предложение; - эскизное проектирование. В ходе разработки технического предложения осуществляется выявление дополнительных или уточненных требований к объекту (системе), его техническим характеристикам и показателям качества, которые не могут быть указаны в ТЗ: - проработка результатов НИР; - проработка результатов прогнозирования; - изучение научно-технической информации; - предварительные расчеты и уточнение требований ТЗ. Эскизное проектирование служит основанием для технического проектирования, и в его ходе производятся определение и разработка принципиальных технических решений: выбор элементной базы разработки; выбор основных технических решений; разработка структурных и функциональных схем объекта; выбор основных конструктивных элементов; метрологическая экспертиза проекта; разработка и испытания макетов.
|
|
|
|
12 ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ разрабатывают с целью выявления окончательных технических решений, дающих полное представление о строении системы (объекта). Задачей технического проекта является окончательный выбор технических решений по объекту в целом и его составным частям: - разработка принципиальных технологических, кинематических, гидравлических и других схем; -уточнение основных параметров системы (объекта); - проведение конструктивной компоновки объекта; -разработка проектов технических условий (ТУ) на изготовление объекта (системы); - испытание макетов основных элементов объекта.
|
13 СТАДИЯ РАБОЧЕГО ПРОЕКТА – на этой стадии создается полный комплект конструкторско-технологической документации, достаточный для создания объекта. Формирование комплекта конструкторских документов осуществляется в следующей последовательности: -разработка полного комплекта рабочей документации; - согласование ее с заказчиком и заводом-изготовителем; - проверка конструкторской документации на унификацию и стандартизацию; -изготовление опытного образца (пилотной установки). ИСПЫТАНИЯ проводят с целью проверки соответствия требованиям технического задания. После обработки документации по результатам испытаний и внесения необходимых уточнений и изменений в рабочую документацию она передается заводу-изготовителю. На стадии испытанийполучают результаты, позволяющие выявить возможные ошибки и недоработки проекта, принимаются меры к их устранению, после чего документация передается на предприятия, выделенные для серийного производства изделий.
|
|
9 Стадии проектирования – это условно выделенная часть проектирования, сводящаяся к выполнению одной или нескольких проектных процедур, объединенных по признаку принадлежности получаемых проектных решений к одному иерархическому уровню и/или аспекту описаний. Проектная процедура – часть проектирования, заканчивающаяся получением проектного решения. Проектное решение – описание объекта или его составной части, достаточное для рассмотрения и принятия заключения об окончании проектирования или путях его продолжения Проектная операция – условно выделенная часть проектной процедуры или элементарное действие, совершаемое конструктором в процессе проектирования. К внешнему проектированию относят процедуры формирования или корректировки технического задания, а к внутреннему – процедуры реализации сформированного ТЗ.
|
|
26 КОНЦЕПЦИИ РАЗРАБОТКИ САПР три подхода: 1) система разрабатывается в целом во всех ее деталях, внедрение осуществляется по завершению ее частей; 2) поэтапная проработка элементов САПР, внедрение в виде отдельных подсистем; 3) разработка структуры всей системы с последующей постепенной детализацией подсистем и частей, сопровождающейся внедрением промежуточных разработок. |
30 СТРУКТУРА И СОСТАВ САПР Основными структурными элементами САПР являются подсистемы, которые обладают всеми свойствами системы и могут создаваться как самостоятельные системы. Подсистемой САПР называется выделенная по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающая получение законченных проектных решений и соответствующих проектных документов. Компонентом САПР называется элемент средств обеспечения, выполняющий определенную функцию в подсистеме САПР. |
33 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ САПР Принцип включения, Принцип системного единства, Принцип развития, Принцип комплектности, Принцип информационного единства, Принцип совместимости, Принцип инвариантности.
|
15 ОСНОВНЫE НЕДОСТАТКИ: - не всегда используются новейшие достижения науки и техники в области технологии и организации строительства; -недостаточно прорабатываются вопросы повышения производительности труда и снижения расходов материальных и энергетических ресурсов; - невозможность просмотра альтернативных вариантов и соответственно выбора оптимальных решений; - отсутствие оптимизации функционирования отдельных процессов и тем более производств в целом, что затрудняет возможность создания рециклических схем и схем с использованием вторичных материальных и энергетических ресурсов; - неоправданно завышается объем проектно-сметной документации; - невозможность сбора, обработки и учета статистики отказов оборудования, что не позволяет гарантировать надежность функционирования технологической схемы; - длительные сроки проектирования выхода на проектную мощность не позволяют создавать производств, отвечающее уровню развития техники и технологии к моменту освоения производства; - система инженерных расчетов, излагаемая в методических рекомендациях по проектированию, обычно базируется на упрощенных методиках и не предусматривает широкого применения экономико-математических методов. |
|
34 Принцип включения, предусматривающий включение разрабатываемых в рамках проектных институтов подсистем в САПР без изменений их структуры и функций за счет специальных адаптирующих программ. Принцип комплектности, предусматривающий обеспечение связности проектирования отдельных элементов и всего объекта в целом на всех стадиях проектирования за счет предусмотренных компонентов САПР, осуществляющих комплексное согласование и контроль характеристик элементов и объекта в целом. Принцип системного единства, предусматривающий единство языка программирования, операционной системы и их расширителей на всех стадиях создания, функционирования и развития САПР. |
|||
|
31 ПОДСИСТЕМЫ САПР Подсистемой САПР называется выделенная по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающая получение законченных проектных решений и соответствующих проектных документов. По назначению подсистемы САПР можно разделить на проектирующие и обслуживающие. К проектирующим (функциональным) относятся подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции: технологического проектирования;проектирования деталей и сборочных единиц; проектирования частей зданий и сооружений и т.д. К обслуживающим относятся подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например, управления САПР, информационного поиска, документирования, архива, графического отображения объектов проектирования. В зависимости от отношения к объекту проектирования различают объектно-реализованные (объектные) и объектно-независимые (инвариантные) подсистемы САПР. Подсистема САПР состоит из компонентов САПР, объединенных для данной подсистемы целевой функцией, и средств, обеспечивающих функционирование этой подсистемы. |
|||
|
27 ПЕРВАЯ КОНЦЕПЦИЯ РАЗРАБОТКИ САПР ориентирован на решение четко определенного круга задач. В этом случае система имеет фиксированный состав, определенную логику проектирования и связи подсистем, что позволяет в окончательном виде сформулировать ее иерархическую структуру. Система разрабатывается как единое целое и, как следствие, с более тщательной проработкой элементов, что гарантирует высокие показатели.такой подход требует огромных коллективов, средств и времени. . |
|||
|
35Принцип совместимости, предусматривающий совместимость подсистем по символам, обозначениям, кодам, информационным и техническим характеристикам структур связей между подсистемами, средствами обеспечения и компонентами САПР на таком уровне, чтобы обеспечивалось совместное функционирование всех подсистем и сохранилась открытая структура системы в целом. Принцип информационного единства,предусматривающий использование терминов, символов, условных обозначений, проблемно-ориентированных языков программирования и способа представления информации в подсистемах, средствах обеспечения и компонентах САПР, установленных в отраслях соответствующими нормативными документами. Принцип инвариантности, предусматривающий универсальность подсистем, т.е. инвариантность к проектируемым объекта и отраслевой специфике, возможность работы как в системе, так и в автономном режиме.
|
|||
|
28 ВТОРОЙ КОНЦЕПЦИЯ РАЗРАБОТКИ САПР Второй подход связан с поэтапной разработкой и внедрением отдельных элементов и подсистем. В этом случае речь идет, по существу, об автоматизации отдельных частей проекта в некотором смысле независимо, что затрудняет стыковку отдельных частей в единую систему, так как каждая разрабатываемая часть имеет свою специфику, структуру не связанную с общими задачами всей системы.
|
|||
|
|
|||
|
|
|
16 АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ- целенаправленный поиск оптимального варианта проекта с максимальным использованием достижений науки и техники с выдачей результатов проектирования в виде чертежей и текстовых документов.
|
19 СТРАТЕГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ– это метод создания и ведения долгосрочных проектных программ, начинающихся с разработки базового изделия, которое затем подвергается постепенным модификациям и усовершенствованиям с целью удовлетворения текущих и учета будущих требований пользователей в течение длительного периода времени. Сущность его заключается в постоянном отборе и оценке концепций с целью поиска решений, обеспечивающих наилучшее удовлетворение краткосрочных и долгосрочных требований потребителей. Основная цель – обойти коммерческие и/или технологические тупики в процессе быстрых изменений условий и технологий на рынке.
|
20 ЭТАПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1) автоматизация отдельных рутинных работ и небольших инженерных расчетов при отсутствии автоматизации принятия решений; 2) автоматизация сложных задач и комплексов задач, массовое решение оптимизационных задач, хранение огромных массивов информации в памяти компьютера и соответственно информационное обеспечение традиционного проектирования, создания библиотек программ различной направленности; 3) создание САПР, которые на основе соответствующего математического обеспечения позволяют автоматически принимать решения по многим вопросам стратегии проектирования и выбора адекватных методов решения из имеющихся библиотек. На современном этапе на базе высокопроизводительных вычислительных средств интенсивно развивается теория и практика создания САПР – комплекса специальным образом организованных элементов, предназначенных для преобразования абстрактных представлений об объекте в форму документа (проекта) и управления им в условиях ограниченности средств.
|
21 ОПРЕДЕЛЕНИЯ САПР САПР – есть объединение соответствующей вычислительной техники и модулей программного обеспечения с целью решения проектных задач в конкретной области приложения. В соответствии с этим определением САПР есть программно-машинный комплекс, состоящий из технических средств, системного и прикладного математического обеспечения и средств диалога. |
|
17 ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ Основные цели компьютеризации инженерной деятельности связаны с сокращением трудоемкости проектирования и планирования, а также их себестоимости, длительности цикла «проектирование – изготовление», затрат на натурное моделирование проектируемых объектов.
|
|||
|
22 ОПРЕДЕЛЕНИЯ САПР САПР – есть средство оптимизации принятия решений путем обобщения созидательной активности и создания некоторой синтетической теории проектирования, положения которой могут быть воплощены в конкретных программах. Первое определение относится к конкретной области приложения. Второе определение в большей степени ориентирует на развитие систем, способных решать проблемы на уровне искусственного интеллекта. |
|||
|
18СОКРАЩЕНИЕ Трудоемкость измеряется чистым временем, традиционно в человеко-часах, затрагиваемым на разработку и корректировку технической документации, без учета ожиданий по организационно-техническим причинам. Для сокращения трудоемкости необходимо располагать средствами автоматизации оформления графической и текстовой документации, средствами информационной поддержки и автоматизации принятия решений. Длительность цикла измеряется календарным временем от получения задания до его завершения с учетом всех ожиданий по организационно-техническим причинам. Сокращение длительности цикла «проектирование – изготовление» обеспечивается с помощью средств совмещенного проектирования и виртуального бюро. Сокращениеc ебестоимости проектирования достигается за счет использования ранее созданных и унифицированных проектных и конструкторских решений, которые могут быть собраны в библиотеки и базы знаний. Таким же образом обеспечивается создание вариантов и модификаций объектов (систем).
|
|||
|
29 ТРЕТИЙ КОНЦЕПЦИЯ РАЗРАБОТКИ САПР заключается в том, что определяется укрупненная конфигурация всей системы с классификацией функций отдельных частей, формируется общие принципы построения подсистем и их взаимодействия. Затем идет поэтапная совместная разработка частей, наращивающая мощность системы и возможности для решения различных задач проектирования. Внедрение результатов производится непрерывно по мере разработки.Такой подход признан наиболее целесообразными при разработке САПР и стал возможным благодаря унификации приемов программирования, вычислительной техники, формулированию принципов |
32 КОМПОНЕНТЫ САПР Компонентом САПР называется элемент средств обеспечения, выполняющий определенную функцию в подсистеме САПР. Структурное единство подсистемы САПР обеспечивается связями между компонентами различных средств обеспечений САПР, образующих систему. Структурное объединение подсистем в систему проводится с помощью связей между компонентами САПР, входящими в подсистемы. Взаимодействие между подсистемами САПР в процессе проектирования обеспечивается операционной системой автоматизированного проектирования. Основные средства обеспечения САПР состоят из компонентов методического, организационного, информационного, программного и технического обеспечений. Компоненты видов обеспечения выполняют заданную функцию и представляют наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый элемент САПР.
|
|
24 КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ– связано с определением потребности в продукции на основании рыночных данных, промышленности, планового развития отрасли и т.д. и включает процессы разработки и принятия решений, ведущих к описанию проекта в общих чертах. На этом этапе основное внимание уделяется анализу ранее известной или конкурирующей продукции, анализу патентов, стандартов, оценке источников сырья и рынков сбыта. Этот этап является самым ответственным, поскольку основывается на современном уровне развития технологии, состоянии научных разработок, прогнозирующей силе проектировщиков. Функции этапа состоят в разработке задания на проектирование. ПОДГОТОВКА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ– состоит в увязке разработок предыдущих стадий в виде выходной документации. В интегрированных системах проектирования этот этап включает создание систем управления производством, обработку коммерческой информации, оценку перспектив производства. |
25 ПРОЕКТНЫЙ АНАЛИЗ– связан с явным (физическим) или модельным анализом предложенной схемы получения продукции. Здесь требуется точное определение топологии объекта, параметров сырья и выходной продукции, источников энергии и т.д. На этом этапе во многих случаях эффективным является наличие возможности изменения схемы в интерактивном режиме, так как исключается анализ нереализуемых вариантов. Этот этап можно интерпретировать как предварительную проработку проекта. ДЕТАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ – состоит в проектировании всех аппаратов, необходимых для производства продукции. Определяются конструкционные характеристики оборудования, взаимосвязи между отдельными стадиями производства, оцениваются возможности вторичного использования энергетических потоков, т.е. формируется окончательный вариант технологической схемы, удовлетворяющий требованиям замкнутости энергетических и материальных потоков. |
36 Принцип развития, предусматривающий развитие САПР за счет вводимых в нее подсистем, организации связей между ними, интеграции баз данных с последующим переходом к имитационной системе, способной генерировать системы более низкого уровня. Принцип комплектности, предусматривающий обеспечение связности проектирования отдельных элементов и всего объекта в целом на всех стадиях проектирования за счет предусмотренных компонентов САПР, осуществляющих комплексное согласование и контроль характеристик элементов и объекта в целом. Принцип включения, предусматривающий включение разрабатываемых в рамках проектных институтов подсистем в САПР без изменений их структуры и функций за счет специальных адаптирующих программ. |
38 КЛАССИФИКАЦИЯ САПР Инженерная деятельность может быть подразделена на несколько видов. Средства автоматизации инженерной деятельности классифицируются по целевому назначению следующим образом: - средства собственно проектирования CAD - средства инженерного анализа CAE - средства подготовки автоматизированного производства CAM - средства планирования технологических процессов CAPP - средства управления документооборотом PDM - геоинформационные системы GIS |
|
39 КЛАССИФ CAD, CAE внутри всего множества CAD-решений принято выделять по отраслевому назначению: - машиностроительные CAD – MCAD - САПР электронных устройств – EDA - архитектурно-строительные САПР – AEC - средства инженерного анализа CAE делятся на системы: - прочностных расчетов (метод конечных элементов); - тепловых расчетов; - кинематического анализа; - вычислительной гидроаэродинамики (CFD, механической симуляции (MES - электромагнитных и электродинамических расчетов; - оптимизирующие. |
|||
|
37 ВИДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЙ Компоненты видов обеспечения выполняют заданную функцию и представляют наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый элемент САПР. Компонентами методического обеспечения являются документы, в которых изложены полностью или с определенными ссылками на первоисточники: теория, методы, способы, математические модели, алгоритмы, алгоритмические специальные языки для описания объектов, терминология, нормативы, стандарты и другие данные, обеспечивающие построение методов проектирования определенных классов объектов в подсистемах САПР. Из состава методического обеспечения могут выделяться компоненты математического и лингвистического обеспечений. Лингвистическое обеспечение – языки проектирования, терминология. Математическое обеспечение – методы, математические модели, алгоритмы. В силу системного подхода к созданию САПР методическое обеспечение имеет внешнюю и внутреннюю компоненты.
|
|||
|
40 КЛАССИФ САПР САПР классифицируют: 1) по разновидности и сложности объектов проектирования: а) САПР низкосложных объектов б) САПР среднесложных объектов в) САПР высокосложных объектов 2) по уровню автоматизации : а) низкоавтоматизированные б) среднеавтоматизированные в) высокоавтоматизированные 3) по характеру и числу выпускаемых проектом документов: а) САПР низкой б) САПР средней производительности в) САПР высокой |