Лекция 5

2.5 Стадии проектно-конструкторского процесса

Проектирование сложных технических систем и технологических комплексов представляет собой многостадийный процесс, включающий в основном: техническое задание; техническое предложение; эскизный, технический и рабочий проекты.

Техническое задание(иногда называется научно-исследовательской разработкой, поисковым проектированием) разрабатывается с целью определения технических требований на техническую систему. На этой стадии изучаются и формулируются требования, предъявляемые к проектируемой системе, исходя из требований функционирования, а также из возможностей их реализации (достижений науки и техники, сырьевой базы, финансирования, людских резервов, ограничений во времени и т. д.). На этой стадии также обосновываются критерии оценки эффективности системы и определяются ограничения на ее технические характеристики, такие, как габариты, массу, надежность и т. д. Результатом этой стадии разработки является техническое задание на систему, которое устанавливает назначение, технические и тактико-технические требования, показатели качества и технико-экономические характеристики, а также специальные требования.

На стадии техническое предложениена основаниитехнического заданияопределяют принципиально возможные способы создания проектируемой технической системы, проводят сравнительную их оценку по выбранным критериям и устанавливают техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности дальнейшей разработки. После утверждения технического предложения конструкторский проект технической системы (технологического комплекса) разрабатывается последовательно в трех стадиях: эскизный, технический и рабочий проекты.

Эскизный проекттехнической системы – комплекс конструкторских документов, дающих общее представление об устройстве, принципе работы, назначении, основных параметрах и габаритах.

Технический проектв отличие от эскизного дает не общее, а полное и окончательное представление об устройстве технической системы, включая все необходимые данные для разработки рабочей документации, гарантирующей надежность основных элементов конструкции.

Рабочий проект предусматривает полную детализацию конструкции технической системы путем разработки чертежей на каждый элемент, входящий в нее и подлежащий изготовлению. Кроме рабочих чертежей в состав конструкторской документации входят также:

- чертежи общих видов;

- схемы управления;

- чертежи узлов;

- спецификации входящих элементов;

- пояснительная записка и различного вида инструкции;

- технический паспорт и другие документы.

2.6 Методы проектирования

Принципы создания технических систем непрерывно изменяются и совершенствуются вследствие внедрения новых способов изготовления, усложнения их конструкции и условий сбыта, более полного учета технических, социальных и экономических вопросов. Все это требует организационно-технической дифференциации процесса создания технической системы и разработки новых, более эффективных методов проектирования.

Общим для всех новых методов проектирования является попытка заставить проектировщика «думать вслух, позволить другим людям ознакомиться с процессами мышления, которые до сих пор протекали у него в голове, объектировать процесс проектирования. Всегда используется какая-либо схема, позволяющая разделить задачу проектирования на части и указать взаимные связи между этими частями. Естественно, что основой всегда является стремление добиться большего контроля над процессом проектирования, особенно на уровне систем. Основное преимущество такого обдумывания проекта «в открытую» заключается в том, что другие специалисты могут следить за происходящими событиями и участвовать в них, сообщая проектировщику те сведе­ния и оценки, которые выходят за пределы его знаний и опыта.

С точки зрения исследования творчества проектировщик представляет собой «черный ящик», на выходе которого возникает загадочное творческое озарение.

С точки зрения логики проектировщик—это «прозрачный ящик», в котором происходит логический процесс, до конца поддающийся объяснению (рис.10);

Рис. 10. Проектировщик как вычислительная машина

С точки зрения управления проектировщик является «самоорганизующейся системой», которая способна отыс­кать кратчайшие пути на неведомой территории.

Существующие и разрабатываемые методы проекти­рования делятся на две большие группы — эвристиче­ские и алгоритмические методы.

Эвристические методыспособствуют мыс­лительной деятельности человека, направленной на решение вопросов, которые возникают при рассмотрении задачи, требующей решения. Они представляют собой упорядоченные в какой-то мере правила и рекоменда­ции, помогающие при решении задач без предваритель­ной оценки результата.

К наиболее распространенным эвристическим методам относятся:

- метод элементарных вопросов;

- метод аналогий;

- «от целого к частному» (принцип синергии);

- «наводящие операции»;

- коллективное спонтанное мышление (мозговой штурм) и др. Алгоритмические методыболее формализованы. Эти методы создают рациональный переход от замкнутого мышления к открытому рассуждению. Они используют возможности дедукции, стремятся к определению операций и их очередности, а также связей между операциями, в результате создается ряд последовательных и приближающих к цели процедур (логических и математических алгоритмов).

Наиболее распространенными принципами алгоритмизации проектных процедур являются:

- графы зависимостей;

- сетки связей;

- «через разделение — к целому»;

- элементарные комбинации;

- исключение избыточности;

- структурные карты;

- морфологические карты;

- феноменологические и математические модели;

- прямая минимизация при косвенном ограничении;

- прямая ранжированная минимизация;

- сложная оптимизация и др.

При выборе методов решения в процессе проектирования технических систем и технологических комплексов следует различать единичное (индивидуальное), вариантное оптимальное конструирование (рис. 11).

При единичном конструированиина основании технической характеристики необходимо искать пути решения, сравнивая полученный проект с заданием.При этом с целью экономии времени различные варианты сопоставляются.

Рис. 11. Типы проектно-конструкторских процессов

Вариантное конструированиехарактеризуется тем, что разрабатывается общий принцип решения, а для решения конкретной задачи берется один из возможных вариантов общего решения. Вариации могут заключаться, например, в том, что по-разному компонуются имеющиеся унифицированные узлы одной системы унификации. Вариации принципа решения можно распространить также и на создание по установленному плану новой компоновки изделия.

Оптимальное конструированиеотличается от вариантного конструирования стратегией поиска. Стратегия поиска — это алгоритм, реализующий получение альтернативных решений, улучшающихся в отношении заданной целевой функции.