Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра Информационно-измерительной техники

Основы проектирования приборов и систем

конспект лекций

Уфа 2011

Введение. Термины и определения.

Решение задач повышения качества и надежности изделий приборостроения осуществляется в процессе проектирования, когда на основе исследований и расчетов, накопленного опыта и учета прогрессивных технологических процессов, разрабатывают конструкцию прибора или системы, выбирают материалы, определяют наиболее рациональные формы и размеры, решают вопросы точности, надежности.

Необходимо предусматривать защиту проектируемого устройства от внешних воздействий (механических и др.), защиту окружающей среды, включая человека, от нежелательных воздействий со стороны прибора или системы.

Здесь мы столкнулись с понятием «прибор» и «система».

Под приборами понимают устройства, служащие для выполнения функций измерения, контроля, регулирования, управления и т.д.

В соответствии с этим, различают измерительные контрольные, регулирующие, управляющие и др. приборы.

Достаточно широкое распространение имеют измерительные приборы, поэтому рассмотрим их поподробнее, придерживаясь определений ГОСТ 16263-70.

Под измерительным прибором понимается средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

При этом средства измерений называют средства, используемые при измерениях и имеющих нормированные метрологические свойства (характеристики).

Следует еще отметить, что измерительные приборы и измерительные преобразователи вместе взятые называются измерительными устройствами.

Измерительный преобразователь, в отличие от прибора, вырабатывает сигнал в форме, удобной для дальнейшей передачи, преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Измерительные приборы делят на аналоговые и цифровые.

В аналоговом приборе показания являются непрерывной функцией измеряемой величины. Из приборов механического типа такими являются практически все приборы линейных измерений (индикаторы, измерительные головки, микрометры и т.д.), а из приборов электрического типа – обычные вольтметры, амперметры, омметры и подобные им приборы.

В цифровых измерительных приборах автоматически вырабатываются дискретные сигналы измерительной информации и показания этих приборов представляются в цифровой форме.

Рассмотрение прибора (общего типа) можно начать со следующей абстракции, представленной на рисунке.

Схема прибора.

Прибор здесь представлен в виде «черного ящика», содержание которого неизвестно.

На вход подается сигнал , а на выходе снимается сигнал .Внутри этого «ящика» можем выделить 3 блока:

• Первичный измерительный преобразователь

• Промежуточный измерительный преобразователь

• Измерительный механизм с отсчетным или регистрирующим устройством.

Структурная схема измерительного прибора.

Первичный измерительный преобразователь является первым, который воспринимает входной сигнал – измеряемую физическую величину. В качестве входных сигналов используются перемещения, измерения давления, силы, температуры и т.д. Первичный преобразователь вырабатывает соответствующий сигнал , который передается на промежуточный преобразователь. При этом в зависимости от типа прибора, сигнал , может быть механического, электрического, пневматического или другого типа.

Промежуточный преобразователь (один или несколько) преобразует сигнал в другой сигнал . Для отсчета или регистрации измеряемой величины служит измерительный механизм, связанный с отсчетным или регистрирующим устройством, который выдает уже выходной сигнал .

В качестве примера рассмотрим пружинный манометр, кинематическая схема которого представлена на рис.

Входным сигналов в манометре является давление, которое подается на первичный преобразователь – трубчатую пружину 1. По мере изменения давления свободный конец трубки совершает перемещение, который подается на промежуточный преобразователь, состоящий из рычага 2, зубчатого сектора 3 и колеса 4. Роль измерительного механизма здесь выполняет стрелки 5 и шкала 6, позволяющие отсчитывать конкретное значение давления. Выходным сигналом в данном случае является перемещение конца стрелки прибора.

Электрические аналоговые приборы:

В – выпрямитель

У – усилитель

М – модулятор.

Согласно ГОСТ 8.009-84 – функция преобразования измерительного преобразователя (или прибора) называется зависимость выходного сигнала преобразователя (прибора) от параметра его входного сигнала.

1 – линейная функция преобразования

2 – нелинейная функция преобразования

Следует отметить, что форма и вид представления функции преобразования зависит от вида режима работы (измерений): статического или динамического.

Статическим режимом работы прибора называется такой режим, при котором выходной сигнал прибора постоянен во времени, а динамическим режимом – режим, при котором выходной сигнал меняется.

При статическом режиме работы функцию преобразования можно представить в виде функциональной зависимости, связывающий входной и выходной сигналы, а при динамическом режиме – дифференциальным уравнением.

При статическом режиме работы функцию преобразования еще называют статической или градуировочной характеристикой прибора.

Качество продукции – совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением (ГОСТ 15467-75). Из этого определения следует, что не все свойства изделия входят в понятие качества, а только те, которые определяются потребностью общества в соответствии с назначением этого изделия.

Понятие «система» как и ряд других системных понятий, в литературе истолковывается неоднозначно. Наиболее полной представляется следующая формулировка:

1. система представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов.

2. она образует особое единство со средой.

3. как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка.

4. элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка. Характерной чертой является наличие у всей системы какой-либо общей цели общего назначения.

Измерительная информационная система, которая в соответствии с ГОСТ 8.437-81 представляет собой совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю (в том числе для АСУ) в требуемом виде, либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации.

В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуется в виде измерительных систем (ИС), систем автоматического контроля (САК) , технической диагностики (СТД), распознавания (идентификации)

образцов (СРО). В СТД, САК и СРО измерительная система входит как подсистема.

Информация, характеризующая объект измерения, воспринимается ИИС, обрабатывается по некоторому алгоритму, в результате чего на выходе системы получается количественная информация (и только информация), отражающая состояние данного объекта.

При проектировании и создании ИИС большое внимание уделяется проблеме повышения достоверности выходной информации и снижения вероятностей возникновения (или даже исключения) нежелательных ситуации. Это можно достичь, если на ИИС возложить функции самоконтроля, в результате чего ИИС способна осуществить текстовые проверки работоспособности средств системы и тем самым, сохранять метрологические характеристики тракта прохождения входных сигналов, поверять достоверность результатов обработки информации, полученной посредством измерительных преобразований и ее представления.

Все более широкое развитие получают системы, предусматривающие автоматическую коррекцию своих характеристик – самонастраивающаяся (самокорректирующиеся) системы.

Обобщенная структура ИИС.

Перечисленные группы ИИС, как правило используют цепочку из аппаратных модулей (измерительных, управляющих, интерфейсных, обрабатывающих).Для объяснения назначения функциональных частей и элементов, входящих в состав ИИС, для описания их взаимосвязи в системе рассмотрим обобщенную структуру ИИС.

1 – первичные преобразователи;

2 – преобразователи (промежуточные);

3 – АЦП;

4 – цифровые устройства;

5 – устройства вывода регистрации и отображения информации;

6 – ЦАП;

7 – интерфейсные узлы;

8 – система шин;

9 – устройства управления;

10 – исполнительные устройства;

ИФУ – интерфейсные устройства;

ОИ – объект исследования.

Т.О. обобщенная структурная схема ИИС содержит:

• множество различных первичных измерительных преобразователей 1, размещенных в определенных точках пространства стационарно или перемещающихся в пространстве по определенному закону;

• множество измерительных преобразователей 2, которое может состоять из преобразователей аналоговых сигналов, коммутаторов аналоговых сигналов, аналоговых вычислительных устройств, аналоговых устройств памяти, устройств сравнения аналоговых сигналов, аналоговых каналов связи, аналоговых показывающих и регистрирующих измерительных приборов;

• группу аналогово-цифровых преобразователей3, а также аналоговых устройств допускового контроля;

• множество цифровых устройств 4, содержащие формирователи импульсов, преобразователи кодов, коммутаторы, специализированные цифровые вычислительные устройства, устройства памяти, устройства сравнения кодов, каналы цифровой связи, универсальные программируемые вычислительные устройства – микропроцессоры, микро ЭВМ и др.

• группу цифровых устройств вывода, отображения и регистрации 5, которая содержит формирователи кодоимпульсных сигналов, печатающие устройства записи на перфоленту и считывание с перфоленты, накопители информации на магнитной ленте, на магнитных дисках и на гибких магнитных дисках, дисплеи, сигнализаторы, цифровые индикаторы;

• множество цифроаналоговых преобразователей 6;

Указанные функциональные блоки соединяются между собой через стандартные интерфейсы или устанавливаются жесткие связи. Под интерфейсом (сопряжением) понимают совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов ИИС (ГОСТ 15971-74). Устройства подсоединяются к системе сопряжения и объединяются в ИИС по определенным правилам, относящим к физической реализации сопряжений.

Интерфейсные устройства (ИФУ), содержащие подсистемы шин 8, интерфейсные узлы 7 и интерфейсные устройства аналоговых блоков, служащие главным образом для приема командных сигналов и передачи информации о состоянии блоков. Например, через интерфейсные устройства могут передаваться команды на изменение режима работы, на подключение заданной цепи с помощью коммутатора;

• Устройства управления 9, формирующие командную информацию, принимает информацию от функциональных блоков и подает команды на исполнительные устройства 10 для формирования воздействия на объект исследования (ОИ).

Общие сведения о проектировании.

Производство изделий – есть изготовление изделий по имеющемуся описанию.

Проектирование – это процесс получения такого описания (описания изделий).

Проектирование начинается при наличии первичного описания, в котором в общем виде сформулированы назначение будущего объекта и требования к его свойствам. Первичное описание обычно представляется в форме технического задания (ТЗ) на проектирование объекта.

Это первичное описание путем выполнения ряда проектных операции и процедур преобразуется в окончательное описание – проектную документацию, несущую в себе всю необходимую информацию для описания объекта.

Уровни проектирования.

Процесс науки и техники неизбежно приводит к появлению все более сложных технических объектов – сложных систем, состоящих из большого количества взаимодействующих элементов. Проектирование сложных систем может занять несколько лет и требует привлечение значительного числа специалистов. Такие сроки часто неприемлемы, т.к. оказываются соизмеримыми с временем морального износа. Поэтому две противоречивые тенденции – усложнение систем и сокращение сроков проектирования делают автоматизацию проектирования сложных систем насущной необходимостью.

При применении систем автоматизированного проектирования (САПР), как в рамках традиционных методов, сохраняется целесообразность использования блочно-иерархического подхода к проектированию. При блочно-иерархическом подходе представления о проектируемой системе расчленяются на иерархические уровни. На высшем уровне используется наименее детализированное представление, отражающее только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности рассмотрения возрастает, при этом система рассматривается не в целом, а отдельными блоками. Такой подход позволяет на каждом уровне формулировать и решать задачи приемлемой сложности, поддающиеся уяснению и пониманию человеком и решению с помощью имеющихся средств проектирования.

Разбиение на блоки должно быть таким, чтобы документация на блок любого уровня была обозрима и воспринимаема одним человеком.

Преимущества блочно-иерархического подхода состоит в том, что сложная задача большой размерности разбивается на последовательно решаемые группы задач малой размерности, причем внутри группы разные задачи могут решаться параллельно.

При блочно-иерархическом подходе к проектированию на каждом уровне имеются свои представления о системе и элементах. То, что на более высоком k-ом уровне называлось элементом, становится системой на следующем, (k+1) уровне. Часто элементы самого низшего из уровней, на которых ведется рассмотрение, называют базовыми элементами или компонентами.

Например, при проектировании цифровой вычислительной аппаратуры, существует деление на иерархические уровни:

ФК – функциональный комплекс;

ФУС – функциональное устройство;

ФУ – функциональный узел;

ЛЭ – логический элемент (базовый элемент).

Существующее по ЕСКД деление схем на принципиальные, функциональные, структурные отражает принцип блочно-иерархического проектирования.

Принципиальные схемы определяют полный набор базовых элементов и связей между ними и обычно дают детальное представление о принципах работы изделия.

Функциональные схемы показывают протекание определенных процессов в изделии или его частях, т.н. дают представление о функционировании объекта с учетом только существенных факторов и функциональных частей. Структурные схемы дают наиболее общее представление об объекте, определяя основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи.

Кроме рассмотренных признаков деления объектов существуют и другие: например системы и их элементы по физическим основам устройства и работе делят на механические, гидравлические, пневматические, электрические и др.

Функционирование многих систем не может быть полностью описано в терминах какой-либо одной научно-технической дисциплины, т.к. в них важную роль играют процессы различной физической природы. Эти системы будем называть системами с физически неоднородными элементами.

Примерами таких систем могут быть оптикоэлектронные устройства, исполнительные электродвигатели и т.д.

При анализе подобных систем можно выделить отдельные подсистемы, например механическую, электрическую, тепловую и т.п.

Классификация параметров объектов проектирования.

Нисходящее проектирование.

(проектирование «снизу вверх») характеризуется тем, что решение задач более высоких иерархических уровней предшествует решению задач более низших уровней. При этом, исходные данные для проектирования представляются в виде технического задания для высшего иерархического уровня. Техническое задание формируется группой экспертов, исходя из имеющегося опыта, и назначения проектируемой системы и корректируется в процессе предварительного проектирования. На всех последующих иерархических уровнях составление ТЗ может быть формализовано и представляет собой задачу преобразования исходного ТЗ на сложную систему в ТЗ на ее элементы.

Восходящее проектирование.

(проектирование «снизу вверх») - проектирование, при котором вначале разрабатываются элементы, а затем система из этих элементов. Объекты, проектируемые на каждом уровне должны стать таковыми, предназначенными для многих применений. При практическом проектировании сложных систем обычно используются черты как нисходящего, так и восходящего проектирования. Решение при блочно-иерархическом проектировании принимаются в условиях отсутствия полной информации. Следовательно, важная особенность проектирования заключается в итерационном характере (постепенное приближение к заранее поставленному решению).

Выходные, внутренние и внешние параметры.

Параметр – величина, характеризующая свойства или режим работы объекта (изделия, схемы и т.д.). Среди параметров объекта проектирования следует выделить показатели эффективности, являющиеся количественной оценкой степени соответствия объекта по целевому назначению. Показатели эффективности делят на показатели:

• Производительности;

• Надежности;

• Стоимости;

• Массы;

• Габаритных размеров;

• Точности.

В зависимости то конкретных условий и типов объектов те или иные из показателей имеют решающее значение.

Выходные параметры – показатели качества, по которым можно судить о правильности функционирования системы, т.е. это понятие аналогично понятию «показатель эффективности», но применяется к системам в любом иерархическом уровне.

Выходные параметры зависят как от свойств элементов, так и от особенностей связи элементов друг с другом, определяемой структурной «конфигурацией» системы. Каждый новый способ связи задает новую структуру и приводит к качественным изменениям в работе системы.

Внутренние параметры – параметры элементов.

Внешние параметры – параметры внешней по отношению к объекту среды, оказывающие влияние на его функционирование.

Иными словами, на каждом иерархическом уровне выходные параметры характеризуют свойства системы, а внутренние – свойства элементов. Следует отметить, что при переходе к новому уровню рассмотрения внутренние параметры могут стать выходными, и наоборот.

Типичными примерами внешних параметров могут служить параметры входных сигналов, параметры нагрузки, влажность и температура окружающей среды, уровень радиации, помех и т.п.

Введем обозначения:

- вектор выходных параметров некоторой системы;

- вектор внутренних параметров;

- вектор внешних параметров. Тогда

, (1)

где вид функциональной зависимости определяется структурой системы.

Следует отметить, что существование функции (1) не означает , что она известна проектировщику объекта. В большинстве случаев связь между выходными, внутренними и внешними параметрами известна не в виде явной зависимости Y от X и Q, а задается в алгоритмической форме, например через числовое решение системы уравнений.

Стадии проектирования.

Проектирование сложных систем начинается с выработки ТЗ и включает в себя стадии предварительного, эскизного, технического и рабочего проектирования.

Стадия предварительного проектирования, или стадия научно-исследовательских работ (НИР), связана с поиском принципиальных возможностей построения системы, исследованием новых принципов, структур, технических средств, обоснованием наиболее общих решений; результат – техническое предложение.

На стадии эскизного проектирования, или стадии опытно-конструкторских работ (ОКР), производится детальная проработка возможности построения системы; результат эскизный проект.

На стадиях технического и рабочего проектирования выполняется тщательная проработка всех схемных, конструкторских и технологических решений; результаты – технический и рабочий проекты соответственно.

При серийном производстве проектируемых изделий в процесс проектирования входит изготовление опытного образца, по результатам испытания которого вносятся все необходимые изменения в проектную документацию.

Применение САПР характерно для стадий эскизного, технического и рабочего проектирования. Стадия предварительного проектирования это творческий процесс, протекающий в значительной мере по алгоритмам, пока недостаточно выясненным. Конечно, на стадии предварительного проектирования широко применяется вычислительная техника, однако применение ЭВМ здесь по своему характеру больше напоминает область решения научных задач.

Этапы проектирования.

- составная часть любого из стадий проектирования, сводящуюся к выполнению проектных операций и процедур, относящихся к 1 аспекту или иерархическому уровню. Проектная процедура – формализованная совокупность действий, выполнение которых оканчивается проектным решением. Проектное решение – промежуточное или конечное описание объекта, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончания проектирования.

Проектная операция – действие или формализованная совокупность действий, составляющих часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур. Процесс проектирования обычно состоит из следующих основных этапов:

а) разработка технического задания и технического предложения;

б) эскизное проектирование;

в) техническое проектирование.

Техническое задание (ТЗ) на проектирование — первый и весьма важный технический документ для проектирования технического объекта с подготовкой соответствующей документации. Он является обязательным и готовится всегда независимо от дальнейшей стадии работы над проектом. Содержание, общий порядок подготовки, со­гласования и утверждения ТЗ устанавливает ГОСТ Р 15.201—2000. Основное назначение технического задания — определить цели проектирования, обосновать направление поиска.

В ТЗ включают: перечень и значения прогнозируемых парамет­ров с отражением уровня стандартизации и унификации; параметров, характеризующих научно-технический уровень (патентную чисто­ту) и качество изделия (ТО) с учетом полного удовлетворения целевого назначения; стоимость разработки.

Техническое задание в общем случае состоит из следующих ос­новных разделов:

• наименование и область применения;

• основание для разработки;

• цель, назначение и источник разработки;

• технические требования;

• условия эксплуатации;

• экономические показатели;

• стадии и этапы разработки;

• порядок контроля и приемки;

• приложения

Составляется и утверждается этот документ заказчиком на основе результатов выполненных научно-исследовательских и экспериментальных ра­бот, научного прогнозирования, анализа передовых достижений оте­чественной и зарубежной промышленности, всегда согласуется с исполнителем. Трудность данного этапа проектирования вызвана тем, что заказчик, являясь специалистом в своей области, мыслит категориями управляемого объекта или процесса, а исполнитель оперирует с понятиями, принятыми в электронной технике и автоматике. Важно иметь в виду, что формулировка задания должна представлять собой не свод правил для разработчика, а скорее памятку, помогающую направить усилия на достижение по­ставленной цели.

Для предварительной оценки возможности реализации требова­ний технического задания вводится этап разработки технического предложения

Структура ТЗ.

Типичное содержание ТЗ на некоторый блок следующее: конкретные числовые требования к выходным параметрам, конкретные числовые данные, характеризующие диапазоны изменения внешних параметров, словесное (качественное) описание ограничений, требований и условий, непосредственно не поддающихся количественной оценке.

Пример ТЗ на разработку принципиальной схемы электронного усилителя: «коэффициент усиления на средних частотах должен быть не менее ; входное сопротивление на средних частотах – не менее 1 Мом; выходное сопротивление - не более 200 Ом; верхняя граничная частота

не менее 100 кГц.; температурный дрейф нуля - не более 50 мкВ/град.; усилитель должен нормально функционировать в диапазоне температур от -50 до + ; напряжения источников питания +5 и -5 В. Предельные отклонения напряжения источников питания должны быть не более , усилитель эксплуатируется в стационарной установке …».

В данном случае выходными параметрами являются коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления, граничная частота, температурный дрейф, т.е. .

К внешним параметрам относится температура окружающей среды и напряжения источников питания.

Внутренние параметры в ТЗ не упоминаются, их перечень и смысл выявляются после синтеза структуры схемы. К внутренним параметрам относятся параметры резисторов, конденсаторов, транзисторов (параметры элементов схемы).

Из приведенного примера видно, что основную часть ТЗ составляют требования к выходным параметрам схемы. Величины, характеризующие эти требования, называют техническими требованиями . Обозначим вектор технических требований через ТТ, т.е. . Требуемые отношения между выходными параметрами и техническими требованиями называют условиями работоспособности.

В рассмотренном выше примере условия работоспособности имеют вид следующих неравенств: .

В тех случаях, когда выходные параметры имеют по ТЗ двустороннее ограничение, условие работоспособности записывается в виде двух неравенств или в виде равенства ,где выходной параметр, а - допустимое отклонение этого параметра от указанного в ТЗ значения .

Все условия работоспособности для удобства рассмотрения можно привести к единой форме .

Условия работоспособности важны при проектировании, т.к. задача проектирования формулируется следующим образом: разработать объект, в котором наилучшим образом выполняются все условия работоспособности во всем диапазоне изменения внешних параметров и при выполнении всех качественных требований ТЗ.

Часто в ТЗ непосредственно входят или подразумеваются ограничения на многие внутренние параметры.

В ТЗ также входят результаты выполнения предыдущих этапов проектирования, которое не обязательно имеют упомянутую выше форму неравенств или равенств. Так, при технологическом проектировании основой ТЗ является чертеж изготовляемого изделия, при проектировании вычислительного устройства – алгоритм его функционирования, при конструктировании стойки радиоэлектронного устройства в ТЗ должна входить таблица электрических соединений и т.д.

Техническое предложение (ТП) должно содержать указания и обос­нования по принципиальному устройству объекта, целесообразно­сти использования в его конструкции тех или иных технических решений, а также сравнительную оценку вариантов этих решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей. В тех­ническом предложении должны быть приведены сведения по тех­нико-экономической оценке принятых решений, их надежности, необходимости полной или частичной экспериментальной проверки и т.д., а также объем и стадийность разработки проекта.

При разработке ТП рассматривается, как правило, ряд вариантов структурных схем конструкции. В результате анализа выполняется отбор допустимых конструктивных решений, удовлетворяющих требова­ниям ТЗ по показателям качества.

В техническом предложении отражаются результаты исследований по проверке патентной чистоты выбранного варианта технического решения как в России, так и в странах, предполагаемых для экспорта.

В число обязательных документов входят пояснительная записка и ведомость технического предложения. В зависимости от характе­ра, назначения или условий производства объекта дополнительно могут быть выполнены: чертеж общего вида или габаритный чер­теж, схемы, таблицы, расчеты, патентный формуляр, карта техни­ческого уровня и качества продукции.

Считается, что на этапе ТП наиболее применимы следующие три ме­тода:

• метод мозговой атаки;

• метод эвристических приемов;

• морфологический анализ и синтез;

В ТП приводятся сведения об оценке надежности, необходимости полной или частичной экспериментальной проверки рассматривае­мых вариантов сложной системы.

Утверждение ТП определяет выбранный вариант решения систе­мы. Затем осуществляется процесс проектирования по схеме:

Эскизный проект -» Технический проект -» Рабочий проект.

Эскизный проект. По выбранным на этапе разработки ТП основным параметрам разрабатывается эскизный проект (ЭП). На этой стадии начинается процесс конструирования объекта. Эскизный проект дает общее представление об устройстве, принципе работы, назначении, основ­ных показателях, параметрах и габаритах ТО.

Как правило, в состав ЭП также входят схемы (кинематическая, гидравлическая, электрическая и др.), ведомость покупных изделий, ведомость согласования применения покупных изделий, программы и методики испытаний, расчеты, таблицы, патентный формуляр, карта технического уровня и качества продукции.

В состав эскизного проекта может входить также конструктор­ская документация макетов отдельных частей конструкции объекта для проверки принципов их работы, утвержденных в техническом предложении.

При эскизном проектировании, в отличие от этапа ТП, расчеты выполняются по более точным данным и методикам.

В ходе выполнения ЭП совместно работают проектанты, технологи, материаловеды, специалисты по стандартизации и унификации, рас­четчики, снабженцы, производственники, дизайнеры, экономисты.

Расчет показателей технологичности производится на основе ба­зовых данных, установленных в техническом задании.

На стадии выполнения ЭП продолжаются работы по выявлению патентоспособных решений, которые могут возникнуть в ходе ком­поновки объекта. Оформляются заявки на изобретение как по уст­ройству, так и промышленному образцу. Определяются страны или фирмы — потребители объекта, разрабатываются предложения о па­тентовании изобретений за границей.

Решаются задачи выбора принципиальных конструктивных ре­шений, дающих общее представление об устройстве и принципе ра­боты изделия. На этом этапе выполняется предварительный расчет функциональных параметров и показателей качества разрабатывае­мого изделия.

При разработке ЭП для выбора вариантов ТР и общей конструкции объекта применяют методы инверсии, аналогии, конструктивной преемственности. Особо выделяют требования к соблюдению показа­телей качества, технической эстетике, увеличению рентабельности объекта и повышению экономического эффекта в течение всего пе­риода работы.

Невыполнение эскизного проекта может привести к выбору неоп­тимальных параметров объекта.

Технический проект. После согласования и утверждения эскизного проекта выполня­ется завершающая процедура проектирования — технический про­ект.

В отличие от предыдущей на стадии технического проекта все конструктивные решения должны разрабатываться полностью. При этом техническая документация должна давать не общее, а полное и окончательное представление об устройстве объекта, включая все необходимые данные для разработки рабочей документации и гаран­тийной прочности основных элементов конструкции при указанных в проекте размерах и сечениях деталей.

На этом этапе проводится всесторонняя теоретическая и экспери­ментальная проработка схемных и конструктивных решений разра­батываемого технического объекта на макетах или специальных установках.

Технический проект должен содержать расчетное подтверждение соответствия отдельных функциональных параметров и показате­лей качества заданным требованиям. После выбора элементов и оп­ределения режимов их использования проводится оптимизация показателей качества изделия.

На этапе технического проектирования должны решаться также вопросы обеспечения ремонтопригодности и контроля пригодности, являющиеся составляющими технологичности.

По окончании выполнения этапа ТП составляется заключение о качестве технического объекта.

Этапы разработки рабочей документации. В рабочем проекте осуществляется детализация документации путем разработки чертежей на каждый элемент технического объ­екта. Рабочая документация (РД) является основной продукцией проектной организации. Состав рабочего проекта и рабочей доку­ментации определен Единой системой конструкторской документа­ции (ГОСТ 2.102—68).

Вначале проводится разработка конструкторской документации опытного образца (опытной партии), изготовление, испытание опыт­ных образцов, затем — корректировка конструкторских документов по результатам испытаний. Специалисты по качеству и надежности обращают внимание на реализацию всех рекомендаций, разработан­ных на предыдущих этапах. При необходимости определяются ре­жимы и продолжительность технологической приработки, направ­ленной на выявление ранних отказов. В зависимости от специфики изделия на данном этапе проводятся испытания на надежность. На основании подробного анализа результатов испытаний производится корректировка конструкторской документации, улучшающая каче­ство проекта, и принимается решение о сдаче проекта государствен­ной комиссии.