Основные виды задач проектирования.

По степени новизны проектируемой системы различают следующие типичные задачи проектирования:

• частичная модернизация существующей системы – изменение ее параметров (а иногда и структуры), вызывающее сравнительно небольшое улучшение одного или нескольких показателей качества;

• существенная модернизация – изменение параметров и структуры системы, вызывающее значительное улучшение одного или нескольких показателей качества;

• создание новой системы, основанной на новых принципах действия для резкого (например, на порядок и выше), улучшения или нескольких основных показателей качества при решении тех же или новых задач.

Основные задачи конструирования:

• комплексы миниатюризации на уменьшение габаритов и веса аппаратуры (стойки блока, пульты, шкафы и т.д.);

• решение проблемы охлаждения (теплоотвод внутренний и внешний);

• повышение технологичности (унификация, стандартизация).

Основные этапы проектирования.

Различают следующие этапы проектирования:

• предварительное;

• эскизное;

• техническое.

Результатом первого этапа являются технические предложения (аван-проект). Сюда также относятся теоретические и экспериментальные НИР.

Результатом второго и третьего этапов являются эскизный и технический проекты соответственно.

Каждый из этих этапов включает в себя как теоретические, так и экспериментальные исследования и завершаются испытаниями.

Первый этап завершается испытаниями лабораторных макетов, второй – испытанием экспериментальных образцов; третий – испытаниями опытных образцов.

С точки зрения решаемых задач, процесс проектирования можно разбить на следующие этапы:

1. выбор и формулировка цели проектирования;

2. обоснование исходных данных;

3. определение принципов построения систем;

4. аппаратурный синтез;

5. конструирование;

6. разработка технологии изготовления;

7. разработка испытательной аппаратуры.

Рассмотрим каждый из перечисленных этапов:

Под выбором и формулировкой цели понимают словесную (качественную) формулировку задачи проектирования: какая система и для решения каких задач должна быть разработана? Для этого должны быть предварительно проанализированы потребности общества, возможность предоставления современным уровнем развития науки и техники, учтены результаты прогнозирования дальнейшего развития приборостроения.

Инициатива в постановке задачи проектирования может принадлежать как заказчикам, так и разработчикам.

На втором этапе проектирования делается количественная формулировка задачи проектирования:

• обосновываются исходные данные – условия работы системы;

• обосновываются ограничения, накладываемые на структуру системы;

• обосновываются значения параметров прибора;

• обосновывается вид учитываемых показателей качества и предъявления к ним требования.

При обосновании исходных данных необходимо учесть назначение системы и все основные виды ее взаимодействия с окружающей средой (другими системами и подсистемами, работающими в том же диапазоне частот).

Обоснование исходных данных называют часто внешним проектированием, а все последующие этапы – внутренним.

Обоснование исходных данных обычно производится совместными усилиями:

• разработчиков;

• заказчиков;

• потребителей;

и включает необходимые исследования.

На третьем этапе проектирования определяют принципы построения системы. На этом этапе выбирают, например:

• рабочий диапазон волн;

• принципы извлечения, передачи и обработки информации, включая используемые физические явления;

• вид сигнала – переносчик информации;

• принципы пространственных и временных преобразований сигналов;

• принципы модуляции и демодуляции;

• принципы кодирования и декодирования и т.д.

Третий этап проектирования позволяет сравнительно точно определить значения лишь информационных показателей качества: точности, разрешающей способности, помехоустойчивости и др.

Экономические и конструктивно-технологические показатели такие, как стоимость, масса, объем, надежность и др. оценивают весьма приближенно.

Четвертый этап называют этапом аппаратурного синтеза.

Задачей этого этапа является аппаратурная реализация выбранных на предыдущем этапе принципов построения системы. Выбирают элементную базу и оптимизируют структуру и параметры подсистем. Учитывают все показатели качества, включая конструкционно-технологические и экономические.

Задачами этого этапа являются также обоснование методики проведения испытаний, выбор состава измерительных средств, разработка нестандартной испытательно-измерительной аппаратуры.

Пятый этап называют этапом конструирования. На этом этапе оптимизируют систему по ее конструктивно-технологическим и экономическим показателям, окончательно определяют эти показатели и составляют всю техническую документацию, необходимую для изготовления опытных образцов, а затем для серийного и массового производства.

Шестой этап проектирования тесно связан с четвертым и пятым. Он включает в себя разработку технологии изготовления опытных и промышленных образцов. Пятый и шестой этапы проектирования проводят и завершают практически в одно и то же время и часто объединяют единым названием – этап конструирования технологии. (Создание технологии не может быть завершено пока не будет решен полностью вопрос о конструкции системы, определение окончательной конструкции и составление всей технической документации не могут быть выполнены до окончания разработки технологии).

На этом этапе необходимо тесное взаимодействие разработчиков системы с заводами-изготовителями образцов.

Достаточно тесно связаны и все остальные этапы проектирования. В частности, в результате завершения этапов конструирования и технологии может потребоваться коррекция принципов построения системы или исходных данных, и даже изменение цели проектирования.

Поэтому процесс проектирования является не только многоэтапным, но и многократно корректируемым по мере его выполнения. На всех этапах проектирования системы следует учитывать особенности ее производства, эксплуатации и утилизации. Иначе она может оказаться непригодной или, по меньшей мере, не оптимальной.

Первые три этапа проектирования часто называют системотехническими, т.к. на этих этапах части системы подробно не рассматриваются и главное внимание уделяется функционированию и характеристикам системы в целом.

Этап аппаратурного синтеза называют схемотехническим. На этом этапе обосновывается принципиальная схема системы.

Следовательно, процесс проектирования можно разбить на три больших этапа :

• системотехнический;

• схемотехнический;

• конструкторско-технологический.

Соответственно инженеров, осуществляющих проектирование, делят на системотехников, схемотехников и конструкторов – технологов.

Хотя задачи, решаемые конструкторами и технологами, тесно связаны, они имеют и существенные различия: конструктор должен сообщить технологу, что будет представлять собой разрабатываемый прибор или система, а технолог должен определить как этот прибор или систему можно изготовить.

Поэтому часто более справедливым оказывается деление инженеров, осуществляющих разработку, на четыре группы:

• системотехников;

• схемотехников;

• конструкторов;

• технологов.