Лекции по САПР / Lsapr2

3

Процесс проектирования. Основные понятия и определения.

В процессе проектирования используются следующие принципы:

а) иерархичности;

б) декомпозиции;

в) многоэтапности;

г) итерационности;

д) типизации и унификации проектных решений, методологии и средств проектирования.

Принцип иерархичности заключается в структуризации (разбиении) представлений об объекте проектирования на уровни описания ( на верхнем уровне объект, как система; на следующем уровне выделяются обеспечивающие подсистемы; далее агрегаты, из них выделяются узлы и на последнем уровне - конструктивные элементы). В результате применения принципа иерархичности последовательно наращивается сложность описания объекта.

Обратите внимание! В определении принципа говорится о структуризации описаний, т.к. физически объект не существует, а является только представлениями о будущем реальном объекте в коллективе проектировщиков!

Декомпозиция означает структуризацию (разбиение) представлений соответствующего уровня описания объекта на составные части с целью их раздельного проектирования с учетом согласования принимаемых проектных решений.

Многоэтапность проектирования означает, что процесс проектирования в соответствии со степенью готовности проектных решений подразделяется на стадии, этапы, проектные процедуры и операции.

В процессе проектирования выделяют стадии предпроектных исследований, технического задания, технического предложения, технического и рабочего проектов, испытаний и внедрения. Содержание отдельных стадий проектирования регламентируется в ГОСТ 23501.1-79, а технического проекта - в ГОСТ 23501.106-85. Подробнее о содержании этих стадий будет говориться на следующей лекции.

Этапы проектирования включают формирование всех требующихся описаний объекта, относящихся к одному или нескольким иерархическим уровням или аспектам проектирования (функциональному, конструкторскому, информационному или технологическому).

Составными частями этапа являются проектные процедуры.

Под проектной процедурой понимают формализованную совокупность действий, в результате выполнения которой получают проектное решение.

Проектное решение - промежуточное или конечное описание объекта проектирования, необходимое и достаточное для рассмотрения и определения дальнейшего направления или окончания проектирования.

Проектная процедура включает в себя проектные операции. Проектные операции - это действие или формализованная совокупность действий, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур. Примеры проектных операций: вычисление параметра с применением какого-либо вычислительного метода; интегрирование системы уравнений и т.п.

Наиболее известными проектными процедурами являются: анализ, синтез и оптимизация.

Для уяснения сущность этих проектных процедур обратимся к явной ММ объекта проектирования, отражающей его функциональный аспект:

Y = F(W,U, Q), (2.1)

где Y также, как в формуле (1.1) - вектор выходных характеристик (параметров), а в векторе X выделены в отдельные составляющие U- вектор проектных параметров (они потому и названы проектными, что проектировщик их может назначать , исходя из тех или иных требований к объекту проектирования) и W - вектор остальных внутренних параметров, Q - вектор воздействий на элемент внешних факторов, иначе вектор внешних воздействий, F - вектор-функция, отражающая влияние внутренних и внешних параметров на выходные.

Проектная процедура синтеза заключается в построении структурной схемы объекта проектирования, назначении (выделении) проектных параметров U, определении области допустимых значений этих параметров, построении структурной схемы объекта проектирования и вычислении номинальных ( базовых) значений этих параметров.

Процедура анализа состоит в определении, удовлетворяют ли техническим требованиям выходные параметры объекта проектирования при выбранной схеме и значениях проектных параметров. Иными словами, определяется, удовлетворяются ли соотношения:

Y ТТ , Y ТТ, .

Проектная процедура оптимизации заключается в вычислении таких значений проектных параметров, при которых критерий функционирования объекта проектирования принимает экстремальное значение.

Далее в последующих лекциях будет рассмотрен обобщенный алгоритм проектирования, из которого будет ясным взаимодействие проектных процедур синтеза, анализа и оптимизации.

Вернемся к рассмотрению принципов проектирования. 4-ым принципом был назван принцип итерационности. Заключается он в неоднократном повторении перечисленных выше проектных процедур или проектных операций. Его применение обусловлено тем, что из-за сложности технических объектов проектирования выработать рациональное проектное решение не удается за один проход необходимых проектных процедур и операций, поэтому необходим возврат к предшествующим процедурам или уровням детализации объекта проектирования.

Последний из перечисленних принципов - принцип типизации и унификации состоит в выборе таких составляющих объекта проектирования и методик его расчета (методики реализуются в вычислительных методах), которые применимы для возможно более широкого класса объектов и процедур.

Использование типовых и унифицированных проектных решений приводит к упрощению и ускорению проектирования, т.к. типовые элементы разрабатываются однократно, но в различных проектах применяются многократно.

Однако унификация целесообразна в таких классах объектов, в которых из сравнительно небольшого числа разновидностей элементов проектируется и изготовляется большое число разнообразных систем. Именно эти разновидности элементов и подлежат унификации. Для разных сложных систем из этих элементов процесс проектирования приходится повторять для каждой системы отдельно. В этих условиях естественно ставить вопрос об унификации средств проектирования и изготовления (методик), в частности, об унификации проектных процедур а рамках САПР. Наличие средств автоматизированного выполнения типовых проектных процедур позволяет оперативно создавать проекты новых изделий.