Формализация проектирования

  • Иерархия проектирования

Исходным моментом проектирования (в том числе автоматизированного) любого технического объекта является замысел. Проектирование связано с формированием, трансформированием и представлением в определенной форме образа данного объекта. Образ объекта (или его отдельных частей) может формироваться в результате мыслительного процесса в сознании человека или по определенным алгоритмам при его взаимодействии с ЭВМ.

Замысел проектирования называют моделью выхода, являющейся описанием желательного результата (цели). Модель выхода можно представить в виде определенного набора условий — начальных, іраничньїх и конечных. Начальные условия имеют констатирующий характер, а граничные и конечные — ограничительный. Все величины, фигурирующие в начальных условиях, называют параметрами начальных условии. Данные параметры могут быть детерминированными и случайными. Граничные условия служат для сужения области поиска возможных решений. Конечные условия представляют собой ограничения (равенств-неравенств), где фигурируют допустимые значения ряда критериев: эффективности, которая должна быть нс ниже заданного уровня; стоимости (материальных затрат), которая не должна превышать заданного значения; оптимальности, которая должна быть максимальной или минимальной. Конечные условия являются, по существу, условиями оптимальности выбранного решения.

Все данные, приведенные в модели выхода, принимаются в качестве исходных и в процессе получения решения не корректируются. Таким образом, проектирование можно начинать при наличии задания на получение некоторого технического продукта. Задание представляется в виде определенных документов, являющихся исходным описанием объекта проектирования. Результатом проектирования является комплект документов, содержащих достаточные сведения для изготовления в заданных условиях объекта проектирования. Эти документы являются окончательным описанием объекта.

По мере превращения исходного описания объекта в окончательное появляются промежуточные описания — проектные решения. Проектирование является сложным комплексным процессом. Например, с информационной точки зрения оно является процессом преобразования входной информации об объекте проектирования в выходную информацию в виде проектно-конструкторской и технологической документации, содержащей описание объекта проектирования, необходимое для его материальной реализации. Проектирование с точки зрения теории принятия решений можно представить как процесс принятия определенных проектно-конструкторских решений. С точки зрения теории управления проектирование можно рассматривать как реализацию цикла управления, состоящего из операций синтеза, анализа, оценки и выработки управляющих воздействий.

Проектирование строится по блочно-иерархическому принципу. Проектируемый объект (система) разделяется на иерархические уровни. На высшем уровне используется малодетализированное представление, которое отражает только общие признаки проектируемого объекта (системы). На последующих уровнях степень детализации возрастает. Проектируемую систему при этом рассматривают отдельными блоками. Этот подход позволяет ставить и решать задачи приемлемой сложности, которые легко понимаются человеком и могут быть решены имеющимися средствами проектирования. Таким образом, при блочноиерархическом проектировании сложная проектная задача большой размерности разделяется на группы задач малой размерности. Эти группы задач решаются последовательно, однако разные задачи группы могут решаться параллельно. Каждый уровень обусловливает свои определенные представления о системе и ее элементах. Например, то, что на к-м, более высоком уровне называлось элементом, на следующем, (к-1-м) уровне становится характером системы. Элементы самого низкого уровня называют базовыми элементами, или компонентами. В ряде случаев при проектировании сложных систем используют описания, в которых одновременно отражены два иерархических уровня к и (к+1). В данном случае используют термины система, подсистема и элементы. Их относят соответственно к системе к-го уровня, системам и элементам (к+1)-го уровня.

Иерархические уровни являются уровнями описаний объектов, различающимися степенью детализации отображения свойств объекта. Их называют горизонтальными уровнями, или уровнями абстрагирования. Совокупность описаний некоторого уровня совместно с задачами и методами получения этих описаний называют иерархическим уровнем проектирования.

На горизонтальных уровнях имеются группы задач по проектированию схем, конструкций, технологических процессов. Эти задачи вместе с обеспечением их решения (моделями, методами, формами документации) называют аспектами проектирования, или вертикальными уровнями проектирования. Основными аспектами проектирования являются функциональный, конструкторский и технологический.

Функциональный аспект отображает принципы функционирования объекта, характер протекающих в нем физических и информационных процессов. Этот аспект отображается в принципиальных, функциональных, структурных, кинематических схемах и соответствующих документах, которые их сопровождают.

Конструкторский аспект реализует результаты функционального проектирования. Этот аспект определяет геометрические формы, размеры объектов, а также их взаимное расположение в пространстве.

Технологический аспект реализует результаты конструкторского проектирования, т. с. связан с описанием определенных методов и средств изготовления объектов, в частности, с подготовкой УП для систем ЧПУ

Свойства в общем случае могут быть описаны и более дифференцированно с выделением в нем ряда подсистем и соответствующего числа аспектов. Внутри каждого аспекта можно выделить иерархические уровни.

Проектирование делят на стадии, этапы, проектные процедуры и операции. Этап проектирования заключается в формировании всех необходимых описаний объекта, относящихся либо к одному, либо к нескольким иерархическим ступеням или аспектам. Названия этапов могут совпадать с названиями соответствующих иерархических уровней и аспектов. Так, например, проектирование технологии изготовления детали путем механической обработки заготовки разделяют на этапы разработки маршрутной, операционной технологии и УП для станков с ЧПУ.

Составными частями этапа проектирования являются проектные процедуры. Каждой такой процедуре соответствует какая-либо задача проектирования, которая решается в пределах данной процедуры. Выполнение процедуры заканчивается получением проектного решения. Примеры проектных процедур: выбор типовой детали для разработки технологического процесса ее изготовления; расчет допусков на составляющие звенья размерной цепи; оформление чертежа изделия.

Составными частями процедуры являются проектные операции, например, решение системы алгебраических выражений, вычерчивание типового графического изображения (резьбового соединения, зубчатого зацепления).

Понятия уровня и аспекта относятся к структурированию представлений об объекте проектирования, а этапа — к структурированию собственно проектирования.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >