Традиционная методика проектирования

Пожелания заказчика

Пожелания заказчика представляет собой неформальное написание технического задания, т.е. не определена еще точно постановка задачи для проектировщика.

Техническое задание на проектирование

Техническое задание (ТЗ) на проектирование должно содержать исчерпывающую и однозначную информацию о требованиях, предъявляемых к проекту. Требования многочисленны, разнообразны по характеру и группируются в следующие разделы:

• основание для разработки системы управления значение и область применения;

• условия эксплуатации: общий срок эксплуатации, режимы эксплуатации, продолжительность непрерывной работы; климатические условия (температура, влажность, давление и т.п.); механические нагрузки (ускорения, вибрации и т.п.); другие объективные условия эксплуатации (радиационные воздействия, биологические воздействия, условия транспортировки и хранения и т.д.); субъективные условия эксплуатации (требования к обслуживанию, ремонту и т.д.);

• технические данные системы управления: требования к габаритам и массе, точности и стабильности выходных характеристик, надежности работы, конструктивно-компоновочные требования и др.;

• сроки проектирования;

• затраты на проектирование;

• условия и объемы производства системы управления;

Помимо изложенных требований ТЗ может содержать специфические требования, определяемые особенностями либо устройства, либо его использование, либо особыми условиями производства и эксплуатации.

После проведенного анализа ТЗ уточняются, окончательно редактируют, согласовывают с исполнителем (разработчиком) и утверждают у заказчика.

Очевидно, что четкая и технически обоснованная формулировка ТЗ во многом предопределяет успех проектирования. Технически невыполнимые требования заведомо обрекают проектирование на провал. Ориентировка же на отсталые технические характеристики, отсутствие элементов технического предвидения, игнорирование и незнание современного уровня неизбежно приводят к созданию несовершенной, неперспективной системы.

Таким образом, этап формирования ТЗ на проектирование является чрезвычайно ответственным. К его разработке и согласованию привлекаются наиболее квалифицированные специалисты, хорошо ориентирующиеся в современном состоянии и научно-технических достижениях в области проектирования цифровых устройств.

Техническое предложение

Техническое предложение является частью предварительного проектирования. На этапе предварительного проектирования обычно решаются следующие задачи:

1. изыскание и разработка принципов построения системы, отвечающих заданным или предполагаемым требованиям;

2. разработка и оптимизация структуры системы по основным (определяю­щим) критериям или их совокупности;

3. изыскание и разработка; принципов построения технических средств, обеспечивающих создание - системы с лучшими характеристиками;

4. изыскание (разработка) методов оптимизации характеристик систем и их составляющих;

5. изыскание (разработка) методов проектирования систем, обеспечивающих достижение заданных характеристик с наименьшей затратой времени и сил.

Предварительное проектирование системы начинается с выбора структурной схемы и технических средств ее реализации, определения основных статических и динамических характеристик системы и составляющих ее звеньев. Иными словами, осуществляется предварительная "завязка" системы с учетом удовлетворения основных требований технического задания: по точности, надежности, габаритно-массовым показателям, энергопотреблению и др. Последние два показателя особенно существенны для систем управления нестационарными объектами, таких, например, как летательные аппараты.

Для предварительной оценки основных характеристик и оптимизации системы по этим характеристикам обычно широко используются методы математического моделирования на цифровых и аналоговых ЭВМ.

Чрезвычайно ответственный момент предварительного проектирования - выбор технических средств проектируемой системы, и прежде всего элементной базы (системы элементов) - той технической основы, на которой строится система.

Если в процессе проектирования можно изменить структуру системы с относительно небольшими потерями времени и средств, но без коренной перестройки производства, то изменение системы элементов им последующих этапах проектирования связано в большинстве случаев со значительной перестройкой производства и может сделать дальнейшее проектирование невозможным. Иными словами, технические средства (элементная база) являются более консервативными к изменениям, чем структура.

Выбор системы элементов наряду со структурными методами в значительной степени предопределяет надежностные характеристики проектируемой системы. Следует отметить, что обеспечение надежности проектируемой системы составляет одну из задач предварительного проектирования. Попытка отложить решение этой задачи на более поздние этапы проектирования, как правил связана со значительными издержками.

Итоги предварительного проектирования находят отражение либо в технических предложениях по системе, либо в аванпроекте. В ряде случаев вместо этих документов выпускается отчет.

Эскизное проектирование

На этапе эскизного проектирования производится дальнейшее уточнение и конкретизация структурной схемы системы.

Уточняются состав подсистем и выполняемые ими функции, определяются их основные характеристики, подсистемы и системы в целом разбиваются на составляющие их функциональные части - приборы и блоки. Все это позволяет определить детальный приборный состав системы, включающий как основные составляющие системы, так и вспомогательные, и утвердить его у руководителя проекта. При определении приборного состава системы важно не упустить ничего, чтобы исключить необходимость разработки дополнительной аппаратуры на более поздних этапах проектирования (например, аппаратуры, необходимой для обслуживания системы при ее эксплуатации).

Выпуск приборного состава позволяет конкретизировать задачи, участвующие в проектировании подразделений, и определить сроки выполнения проектных работ, что находит отражение в выпускаемых на этом этапе графиках проектирования.

Наряду с этим производится детальный анализ характеристик технических средств и их оптимизация, уточняется и по возможности сокращается номенклатура элементов, используемых в системе.

С целью получения более достоверной информации о системе и ее составляющих на этапе эскизного проектирования широко развертываются работы по математическому и по возможности физическому моделированию, при этом исследуются модели, как отдельных составляющих, так и системы в целом.

Существенным является то, что на рассматриваемом этапе проектирования разрабатывается и выпускается эскизная техническая документация, включающая в себя схемную, программную, конструкторскую, монтажную, технологическую и текстовую документацию.

Следует иметь в виду, что одновременно с отработкой системы и ее составляющих осуществляется отработка (изменение) технической документации, которая проводится в несколько этапов.

Значительное внимание на этапе эскизного проектирования уделя­ется обеспечению стабильной и надежной работы системы. С этой целью анализируются границы возможных изменений статических и динамических параметров.

Обычно на этапе эскизного проектирования выполняются габаритно-массовые макеты аппаратуры системы с заданным расположением центра масс (тяжести), которые используются для макетирования размещения системы управления на объекте.

Этап эскизного проектирования завершается выпуском и защитой эскизного проекта.

В состав эскизного проекта входят: пояснительная записка с изложением теоретических предпосылок, расчетов, материалов моделирования и экспериментальных исследований, анализа полученных результатов; эскизная техническая документация; заключение о соответствии полученных результатов требованиям технического задания.

Техническое проектирование

Исходными материалами для разработки технического проекта служат: эскизный проект, заключение заказчика, уточненное по результатам защиты эскизного проекта, техническое задание на разработку системы. Все это создает возможность для разработки полного комплекта технической документации, включая и эксплуатационную, а именно:

1) электрические схемы;

2) графические документы;

3) программные документы: спецификация, текст программы, описание программы, формуляр, описание применения, руководство оператора, руководство системного программиста и т.д.;

4) текстовые документы: общие технические условия на систему; различные инструкции.

Следует иметь в виду, что технология изготовления системы должна разрабатываться с учетом имеющихся производственных условий и возможностей. Если условия производства учитываются не на ранних стадиях проектирования, а после выпуски технической документации, то это значительно усложняет и удлиняет процесс освоения изготовления аппаратуры системы.

Испытания системы на этапе технического проектировании дают существенно больше информации, чем испытания, проводившиеся на этапе эскизного проектирования.

Испытания на этапе технического проектирования позволяют получить в первом приближении представление о статистических характеристиках основных и промежуточных параметров системы. При этом уточняются характеристики системы, и корректируется документация, и в первую очередь технические условия и инструкции по регулировке. При неблагоприятных результатах испытаний в ряде случаев может появиться необходимость в существенной переработке схем, программ и конструкций аппаратуры. На данном этапе проводятся детальные испытания системы и ее составляющих по оценке надежности. Существенно, что на этом этапе проектирования начинаются натурные испытания опытных образцов системы и завершаются они испытанием серийных образцов.

Рабочий проект

Рабочий проект создается на основании технического проекта разработчиком или коллективом разработчиков.

На стадии рабочего проекта проводят: разработку и уточнение детальной структуры проекта, его подсистем, взаимосвязи с другими системами; построение алгоритмов и структурных схем автоматизированных процессов проектирования; формирование математического, программного, информационного, организационное обеспечения, разработку документации для монтажа, настройки и эксплуатации; создание проектов программ и методик испытаний и опытной эксплуатации; оформление и утверждение.

Результатом работ на этой стадии являются документ «Рабочий проект» и комплект эксплуатационных документов.