1.6 Типова схема процесу проектування об'єкта. Нисхідне, висхідне, наскрізне, паралельне та змішане проектування

На рис. 1.3 представлена типова послідовність проектних процедур на одному з етапів нисхідного проектування.

На попередньому етапі вирішують задачі k-го ієрархічного рівня, одним з результатів рішення цих задач, при нисхідному проектуванні, є формулювання технічного завдання (ТЗ) на проектування системи на (k +1)-му рівні.

Проектування системи починається із синтезу вихідного варіанта її структури. Для оцінки цього варіанта створюється модель: математична - при автоматизованому проектуванні, експериментальна чи стендмодель при неавтоматизованому проектуванні Після вибору вихідних значень параметрів елементів проводиться аналіз отриманого варіанта рішення, за результатами якого стає можлива його оцінка. Звичайно оцінка полягає в перевірці виконання умов працездатності об’єкта, сформульованих у ТЗ. Якщо умови працездатності виконуються належною мірою, то отримане проектне рішення приймається, система (k+1)-го рівня описується в прийнятій формі і формулюються ТЗ на проектування елементів даного рівня (тобто систем наступного ієрархічного рівня). Якщо ж отримане проектне рішення незадовільне, то вибирається один з можливих шляхів покращення проекту.

Звичайно, найпростіше провести зміни числових значень параметрів елементів, що складають вектор Х.

Сукупність процедур модифікації вектора X, аналізу та оцінки результатів аналізу являє собою процедуру параметричного синтезу. Якщо модифікації Х ціленаправлені і підлеглі стратегії пошуку направлені на покращення значення деякого показника якості, то процедура параметричного синтезу є процедурою оптимізації. Можливо, що шляхом параметричного синтезу не вдасться домогтися прийнятного ступеня виконання умов працездатності пристрою. Тоді використовують інший шлях, пов'язаний з модифікаціями структури пристрою.

Новий варіант структури синтезується, і для нього повторюються процедури формулювання моделі і параметричного синтезу. Якщо не вдасться одержати прийнятне проектне рішення і на цьому шляху, то ставиться питання про коректування ТЗ, сформульованого на попередньому етапі проектування. Таке коректування може вимагатии повторного виконання ряду процедур k-го ієрархічного рівня, що й обумовлює ітераційний характер проектування.

Рис 1.3 дозволяє встановити характерну рису взаємозв'язку проектних процедур аналізу і синтезу. Цей взаємозв'язок має характер вкладеності процедур аналізу в процедуру оптимізації (параметричного синтезу) і процедури оптимізації в процедуру синтезу, що поєднує синтез структурний і параметричний. Вкладеність процедур показана на рис. 1.4.

Вкладеність означає, по-перше, що аналіз входить як складова частина в оптимізацію, а оптимізація в синтез і по-друге, однократне виконання оптимізації потребує багаторазового виконання аналізу, а однократне виконання синтезу потребує багатократного виконання процедури оптимізації. Очевидно, що такий же характер взаємодії мають процедури аналізу - однократний багатоваріантний аналіз заснований на багаторазовому одноваріантному аналізі. Неважко підрахувати, що синтез проектного рішення на черговому етапі проектування може вимагати виконання надмірно великої кількості варіантів аналізу і відповідно надзвичайно великих затрат машинного часу та людських ресурсів.

Один зі шляхів рішення цієї проблеми - застосування достатньо точних і складних математичних моделей і алгоритмів аналізу тільки на завершаючих ітераціях синтезу. Для більшості розглядуваних варіантів структури, при цьому, виконується лише попередня оцінка на основі непрямих критеріїв, спрощених моделей та алгоритмів. Така оцінка дозволить без суттєвих витрат обчислювальних ресурсів відсіяти більшість безперспективних варіантів і залишити для ретельного аналізу мале число варіантів.

Маршрут проектування об'єкта - послідовність етапів і (чи) проектних процедур, яка використовується для проектування об'єкта. Маршрут називають типовим, якщо він застосовується при проектуванні багатьох об'єктів визначеного класу.

Найбільш перспективними на сьогоднішній день є наступні технології проектування: наскрізного проектування, паралельного проектування, нисхідного та висхідного проектування, CALLS технології [1,2].

Наскрізне проектування. Зміст наскрізної технології полягає в ефективній передачі даних і результатів конкретного поточного етапу проектування відразу на всі наступні етапи. Це потрібно для того, щоб на необхідному рівні виконати який-небудь з етапів проектування. Розробнику часто не вистачає регламентованої інформації від попереднього етапу і необхідна більш повна і різноманітна інформація, що могла бути сформульована на одному з ранніх етапів проектування (не обов'язково на сусідньому). У розробників, які виконують різні етапи проектування, може бути одночасно з першим етапом проектування отримане технічне завдання і таким чином, усі розробники можуть одночасно почати продумувати як більш успішно реалізувати свій етап. Дана технологія базується на модульній побудові САПР, на використанні загальних баз даних і баз знань, і характеризується широкими можливостями моделювання і контролю на всіх етапах проектування. Наскрізні САПР, як правило, є інтегрованими, тобто мають альтернативні алгоритми реалізації окремих проектних процедур.

Паралельне проектування. При паралельному проектуванні інформація щодо яких-небудь проміжних чи остаточних характеристик розроблювального виробу формується і надається всім учасникам робіт, починаючи із самих ранніх етапів проектування. В цьому випадку інформація носить прогностичний характер. Її одержання базується на математичних моделях і методах прогностичної оцінки критеріїв якості проектного рішення. Оцінка може вироблятися на основі аналітичної моделі, статистичних методах і методах експертних систем. Технологія паралельного проектування реалізується на основі інтегрованих інструментальних засобів прогностичної оцінки й аналізу альтернативних проектних рішень з наступним вибором базового проектного рішення. Передбачається, що інженер починає працювати над проектом на високому рівні абстракції з наступною деталізацією проекту.

Принциповою відмінністю паралельного проектування від наскрізного проектування (хоча паралельне проектування одержало розвиток на основі наскрізного) у тому, що інформація не просто надходить на всі наступні етапи проектування, але і власне кажучи ці етапи починають виконуватися одночасно.

Фірма MENTOR GRAPHНІCS вперше створила середовище паралельного проектування на основі принципу об'єднання всіх інструментальних засобів проектування і даних в одному безупинному і гнучкому процесі створення виробу.

До складу цієї інфраструктури входять: середовище керування проектуванням, система керування даними проекту, система підтримки прийняття рішень ( СППР).

Нисхідне проектування. Передбачається, що інженер починає працювати над проектом на високому рівні абстракції з наступною деталізацією проекту. Основною задачею керівника чи інженера є визначення оптимального концептуального рішення, вибір функціональних алгоритмів проектування, а також вибір найбільш ефективних інструментальних засобів проектування.

Іншими словами визначення правильної стратегії проектування на основі досить загальної і найчастіше невизначеної інформації. Дана програма вирішується на основі застосування предиктивних інструментальних засобів, тобто програм, які забезпечують зв'язок етапів функціонально-логічного, конструкторського проектування й етапу технологічної підготовки виробництва. При цьому предиктивний інструментарій використовується як на рівні окремих проектних процедур, так і на рівні проекту в цілому. Нисхідне проектування дозволяє одержати виріб з іншими характеристиками, створити надійний пристрій. Як правило, усі сучасні виробники працюють на рівні нисхідного проектування. Хоча, по мірі накопичення інформації та результатів проектування певної групи об’єктів, все частіше з часом та накопиченим досвідом починає використовуватися висхідне проектування. Для прикладу, це проектування електричних цифрових схем на основі базових комірок, проектування автомобілів зі стандартних деталей та вузлів тощо.

CALLS технологія. Основна ідея полягає в створенні електронного опису і супроводу виробу на всіх етапах його життєвого циклу. Електронний опис має відповідати прийнятим вітчизняним і міжнародним стандартам у даній предметній області. Це технологія інформаційного супроводу створення виробу.