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.