Методы проектирования ТС
Классификация средств ИП.
Глава 4. СРЕДСТВА ИНЖЕНЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
Контрольные вопросы к главе 3.
1. Модели проектирования.
2. Синтез, анализ и принятие решений при проектировании.
3. Роль творчества и науки в проектировании.
4. Стратегия проектирования РЭС.
5. Уточненное понятие конструкции и конструирования РЭС.
6. Особенности проектирования конструкций РЭС.
7. Уровни сложности проектных задач.
8. Недостатки известных моделей ИП, достоинство семантической модели.
9. Типовые задачи проектирования РЭС.
10. Возможность творчества и формализации при решении проектных задач различной сложности.
Средства ИП - все то, с чьей помощью осуществляется процесс проектирования с достижением необходимого результата. К ним относятся: арифмометры, компьютеры, логарифмические линейки и т.д.
Задача проектировщика - разработать или выбрать такие средства, которые обеспечивают рост эффективности жизни проектируемой ТС, повышения качества, уменьшения времени и снижения затрат на разработку.
Множество разнообразных средств проектирования обычно классифицируются следующим образом.
Рис. 4.1.
1). языковые (лингвистические):
- языки общения человечества;
- машинные языки;
- образные языки (черчение);
2). технические:
- карандаш,
- линейка,
- кульман,
- ЭВМ,
- графопостроитель,
- печатающее устройство;
3). методические:
- инструкции по использованию устройств проектирования,
- нормативы и методики действий;
4). программные:
- совокупность программ, предназначенных для решения различных задач проектирования на ЭВМ;
5). информационные:
- совокупность данных, необходимых для проектирования, изложенных в различной литературе (монографии, справочники и др. источники);
Информационные средства существуют в виде:
- банка данных (позволяет пользоваться информацией с помощью машинной системы в автоматизированном режиме работы);
- банка знаний (содержит сложные виды информации).
6). организационные:
- система управления объектами, задействованными в процессе проектирования (приказы, ГОСТы и т.д. )
7). методы: особая группа средств.
Задача конструктора - выбрать из известных или создать новые средства, повышающие эффективность проектирования за счёт повышения качества, снижения времени и стоимости разработки.
В более общем виде задача проектировщика при выборе средств состоит в том, чтобы организовать наилучшее взаимодействие между человеком и средой, для повышения эффективности проектирования.
Рис. 4.2.
Рассмотрим роль конструктора в выборе средств, учитывая что не все средства доступны проектировщику для управления ими. Действительно, из приведённой совокупности средств проектирования большинство недоступно для управления (выбора, замены, дополнения и т.д.) ими конструктору в практической деятельности. И только методы и информационные средства непосредственно выбираются проектировщиком. Следовательно, именно им нужно уделять внимание в первую очередь разработчикам.
Методы проектирования ТС можно условно разделить на:
- творческие (интуитивно-эвристические, эмпирические);
- математические (научные, формализованные, логические).
Интуитивно-эвристические методы проектирования - это методы отыскания инженерным коллективом приемлемого решения ТС на основе использования накопленных данных, собственного инженерного опыта, приближенных расчетов, инженерной интуиции и творческих способностей сотрудников коллектива.
Эвристические методы основаны на мыслительной деятельности, устремленной на отыскание ответов на вопросы, которые возникают при рассмотрении задачи, требующей решения.
Эффективность Э таких методов зависит от множества I психо-физических факторов и качество решения К также есть функция I, К=K(I), где I - опыт, интуиция, окружающая среда, знания, настроение и т.д.
Простой анализ интуитивно-эвристических методов позволяет сделать следующие выводы:
1). Качество K(I) зависит от множества психофизических факторов, в том числе и условий работы коллектива.
2). Показатели эффективности проектирования - качество К и время tпр - противоречивы, т.е. улучшая один из показателей можно ухудшить другой.
3). Из-за большого времени t проектирования обычно готовят один вариант проекта.
Достоинства методов:
- простота;
- малые затраты (не надо дополнительных средств).
Недостатки интуитивно-эвристических методов:
- получение высококачественного проекта возможно узким кругом высококвалифицированных специалистов;
- удачные методики и технологии проектирования являются "достоянием" личности, их невозможно тиражировать даже при желании автора;
- остается неизвестной относительная ценность полученного решения, так как не найдены лучшие из возможных варианты решения;
- неразрешенность противоречия "качество - затраты".
Метод рассчитан на эксплуатацию "гениев" (если хотим иметь высокую эффективность, нужно "выжимать из гениев").
Математические (научные) методы - это методы проектирования ТС, заключающиеся в математической формулировке совокупности исходных данных и цели проектирования и отыскании чисто математическим путем такого решения, которое обеспечивает наилучшее значение цели.
Математические методы проектирования включают в себя:
- математическую формулировку цели и исходных данных в виде условий и ограничений (математическая задача);
- математический способ решения задачи.
В этих методах используют возможности дедукции, стремятся к определению операций и их очередности, а также связей между операциями. В результате создается ряд последовательных и приближающих к цели процедур.
Широко используется на этапах решения оптимизационные процедуры.
Достоинство математических методов ИП:
- качество решения К не является функцией психофизических факторов (решение объективно), K¹j(I);
- методика получения лучшего решения может быть распространена (тиражирована);
- методы позволяют найти "идеальное" качество К, определяемое уровнем развития науки и техники, которое реально не достигается, но позволяет объективно оценивать результат;
- противоречие "качество - затраты" может быть разрешено.
Недостатки методов:
- подавляющее большинство реальных задач нельзя адекватно формализировать;
- не всегда можно найти математические методы решения.
Поэтому в практике проектирования используют сочетание математических и эвристических методов, причём синтез выполняется интуитивно - эвристически, в общем случае анализ производится формализовано, а принятие решения также - интуитивно - эвристически.
Реально проектирование ТС ведется интуитивно-эвристическим способом, причем доля чисто математических методов зависит от множества причин:
- сложность задачи,
- квалификация конструктора,
- наличие соответствующих средств.
Задача конструктора - по возможности больше использовать математические методы, так как с их помощью можно получить множество вариантов ТС и повысить эффективность проектирования. За счёт того, что математические методы допускают формализацию и автоматизацию, тем самым они существенно сокращают затраты времени и средств без потери качества проектирования.