Глава 1. Введение. Основные положения.
Во вводной части курса есть смысл рассмотреть следующие вопросы:
цель и особенности дисциплины в системе подготовки по специальности 210201
основные понятия и определения курса;
содержание, структура и план изучения.
1.1. Цель, задачи и особенности курса.
Для ответа на поставленные в начале вопросы необходимо указать, что "изучается в данном курсе", т.е. каков объект изучения?
Ответ прост и лежит в самом названии дисциплины:
проектирование (процесс, совокупность действий по достижению поставленных задач);
объекты проектирования, в том числе, и электронные средства (ЭС)
Кроме того, необходимо разобраться и с теми методами и средствами, с помощью которых выполняется процесс проектирования.
Рис. 1.1. Объект изучения.
Достаточно очевидно, что все составляющие изучаемого объекта взаимосвязаны. Действительно, если изменяется РЭС, то, очевидно, будет меняться и процесс ее создания в общем случае. И наоборот, если изменить процедуру создания аппарата, изменится результат, т.е. само РЭС. Следовательно, нельзя отрывать изучение ЭС от изучения процесса его создания и наоборот.
Теперь можно сформулировать цель дисциплины:
Цель курса - изучение в комплексе (в единстве) объектов, процессов, методов и средств проектирования и их взаимного влияния.
Итак, цель дисциплины - изучение названного объекта. А что является результатом изучения?
Результат изучения в общем случае состоит в получении:
знаний об объекте изучения;
умений использовать знания на практике;
навыков по применению знаний и умений.
Значит, идеальная цель курса - дать знания, умение и навыки проектирования различных объектов.
Каковы же задачи курса? Для того чтобы достигнуть цель необходимо пройти некоторый путь и преодолеть множество препятствий. Вот эти препятствия и являются задачами курса.
Задач курса множество:
изучение общего в процессах проектирования любых объектов;
изучение способов описания объектов;
изучение критериев конструирования и способов их обеспечения и т.д.
Разработать конкретную конструкцию - это значит разрешить ряд конкретных задач вполне определенным способом, т.е. конкретная задача требует определенного способа решения.
Можно ли тогда говорить об общем в решении, общем подходе к конструированию ЭС? Да. Это общее есть методология решения. Таким образом, главной задачей курса является изучение методологии конструирования.
Известно, что для получения высокого результата в деятельности необходимо, по крайней мере, знать и владеть приемами, методами достижения цели. А в сложной ситуации - взаимообусловленной совокупностью, системой методов и средств - методологией деятельности. Необходимо отметить, что процесс разработки методологии проектирования и конструирования ЭС, в частности, сейчас еще продолжается.
Методология
это учение о логической организации, методах и средствах какой-либо деятельности;
это логика познания чего-либо;
это логика использования методов, моделей, средств для достижения необходимого результата.
Для случая проектирования можно даже без специального исследования представить основные требования к методологии проектирования:
1) универсальность - возможность использовать ее для широкого класса задач проектирования;
2) эффективность - возможность получать высокое качество проекта при ее использовании в короткие сроки с приемлемыми затратами.
Оценивая с указанных позиций состояние теории и практик проектирования конструкций РЭС можно сделать вывод об отсутствии такого рода методологии проектирования в законченном виде. До сих пор понятие конструирования ЭС является не раскрытым в той степени, которой требует современное состояние радиоэлектроники, например, в сравнении со знаниями о смежных с ним понятиях системотехники и схемотехники.
Практическое радиоаппаратостроение подошло к этапу, когда отставание в методологии проектирования, в развитии системы взглядов на конструирование РЭС, отсутствие достаточно строгой теории проектирования и конструирования тормозят общее развитие радиоэлектроники. В настоящее время делаются попытки придать методологическую стройность и относительную завершенность современным воззрениям на конструирование ЭС, развивая концепции инженерного проектирования (ИП). Представляется в этой связи, что решать вопрос об общей эффективной методологии конструирования ЭС надо с выявления и раскрытия основных принципов современного конструирования и проектирования.
Не претендуя на завершенность перечня принципов, можно указать два из них:
1) системность, комплексность рассмотрения процесса, объекта и средств проектирования;
2) органическое, имманентное сочетание различных по характеру видов деятельности (строго логических, творческих) в процессе проектирования.
Отсутствие должного учета указанных принципов при проектировании не позволяет получать качественные результаты. Конечно, нельзя утверждать, что указанные два принципа являются единственными и исчерпывающими. Однако, представляется, что они являются, если не основными, то одними из основных.
Анализируя первый из формулированных принципов, можно сделать вывод о том, что для получения высокого качества проекта необходима оптимальная организация всей системы проектирования. В практике конструирования этого обычно нет.
Оценивая второй принцип, следует указать, что он подразумевает оптимальное распределение работ между человеком и ЭВМ (коллективом людей и САПР) в каждом конкретном случае. Инженерная практика конструирования указанные вопросы не ставит. Даже в теоретическом плане здесь еще много неясного.
Считается, что одним из таких принципов может быть системный подход.
В курсе в дальнейшем будет раскрыто понятие системного подхода, а сейчас достаточно следующего: системный подход - это когда задачи ставятся комплексно, вместе, в единстве, и разрешаются также с учетом их взаимодействия. Системный (многозначный, множественный) подход к задаче с философской точки зрения представляет собой реализацию диалектического метода познания в естествознании и технике. Подобное мироощущение было характерно для древних философов и ученых, рассматривавших природу как единое целое. Затем этот метод познания мира уступил место формальнологическому методу, который в основном изучается в технических вузах.
Почему именно системный подход? Может быть какие-то другие? Рассмотрим существо и особенности курса.
ИП - дисциплина готовящая специалиста к выполнению одной из основных видов инженерной деятельности - проектной. А особенность инженерной деятельности состоит в целостности, комплексности, в системности восприятия задачи. Об этом говорят и примеры.
ПРИМЕР 1. До определенного времени механиков и изобретателей называли "художниками", подчеркивая тем самым, что они также тонко чувствуют гармонию, связь между отдельными частями целого, единого мира. Гениальные художники были и великими инженерами (Леонардо да Винчи, например) "Умение видеть вещи в тесном сплетении с другими и окружающей средой ..." - так и сейчас некоторые специалисты определяют основное качество разработчика новой техники.
ПРИМЕР 2. Компания "Белл" однажды освободила на несколько месяцев лучших работников ("генераторов идей", руководителей) для знакомства с гениальными произведениями мирового искусства. Цель - подтолкнуть к действительно творческому мышлению, развить системное восприятие мира, научиться по новому оценивать известные вещи.
Однако, та же компания "Белл" и показала недостаточный учет множества факторов, определяющих необходимость разработки новых РЭС, когда более тридцати лет назад подготовила к выпуску на рынок видеотелефон, который, по неизвестным тогда причинам, потребителями был отвергнут.
ПРИМЕР 3. Как воспринимают радиоэлектронный аппарат "плохие" инженеры различных специальностей?
Рис.1.2. ЭС с различных точек зрения.
Из последнего примера очевидны ограниченность односторонних представлений о ЭС и необходимость комплексного, системного подхода к ЭС и процессу ее создания.
Конечно, системный подход много сложнее того, что изображено на рис. 1.2. Нельзя забывать, что "системный подход - применение диалектического метода философии для инженерного дела".
В учебном плане специальности множество специальных дисциплин (более 15). Их условно можно разделить на две группы:
1) изучающие ЭС и процесс ее создание в комплексе;
2) изучающие отдельные стороны РЭС.
Во второй группе изучаются частные задачи конструирования и методы и разрешения. На них базируются дисциплины первой группы, которые дают общее комплексное понимание ЭС как сложного объекта, т.е. в учебном плане заложена возможность изучения ЭС с системных позиций. И одну из ведущих ролей играет в этом изучаемая дисциплина.