Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации.

Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации.

Понятие инженерного проектированияПроектирование технического объекта — создание, преобразование и представление в принятой форме вида этого еще не имеющегося объекта. Образ объекта либо его составных частей может создаваться в воображении человека в итоге творческого процесса либо генерироваться в согласовании с некими методами в процессе взаимодействия человека и ЭВМ. В любом случае инженерное проектирование Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. начинается при наличии выраженной потребности общества в неких технических объектах, которыми могут быть объекты строительства, промышленные изделия либо процессы. Проектирование содержит в себе разработку технического предложения и (либо) технического задания (ТЗ), отражающих эти потребности, и реализацию ТЗ в виде проектной документации.

Обычно ТЗ представляют в виде неких документов, и Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. оно является начальным (первичным) описанием объекта. Результатом проектирования, обычно, служит полный набор документации, содержащий достаточные сведения для производства объекта в данных критериях. Эта документация и есть проект, поточнее окончательное описание объекта. Более кратко, проектирование — процесс, заключающийся в получении и преобразовании начального описания объекта в окончательное описание на Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. базе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского нрава.

Преобразование начального описания в окончательное порождает ряд промежных описаний, подводящих итоги решения неких задач и применяемых для обсуждения и принятия проектных решений для окончания либо продолжения проектирования.

Проектирование, при котором все проектные решения либо их часть получают методом взаимодействия человека и ЭВМ, именуют Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. автоматическим, в отличие от ручного (без использования ЭВМ) либо автоматического (без роли человека на промежных шагах). Система, реализующая автоматическое проектирование, представляет собой систему автоматического проектирования (в английском написании CAD System — Computer Aided Design System).

Автоматическое проектирование может быть только в отдельных личных случаях для сравнимо легких объектов. Превалирующим в Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. текущее время является автоматическое проектирование.

Проектирование сложных объектов основано на применении мыслях и принципов, изложенных в ряде теорий и подходов. Более общим подходом является системный подход, мыслями которого пронизаны разные методики проектирования сложных систем.

Принципы системного подхода.Главные идеи и принципы проектирования сложных систем выражены в системном подходе. Для Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. спеца в области системотехники они являются явными и естественными, но их соблюдение и реализация часто связаны с определенными трудностями, обусловливаемыми особенностями проектирования. Как и большая часть взрослых образованных людей, верно использующих родной язык без вербования правил грамматики, инженеры употребляют системный подход без воззвания к пособиям по системному анализу Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации.. Но интуитивный подход без внедрения правил системного анализа возможно окажется недостающим для решения все более усложняющихся задач инженерной деятельности.

Основной общий принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей явления либо сложной системы с учетом их взаимодействия. Системный подход содержит в себе выявление структуры системы, типизацию связей, определение атрибутов, анализ Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. воздействия наружной среды.

Системный подход рассматривают как направление научного зания и социальной политики. Он является базой для обобщающей дисциплины «Теория систем» (другое применяемое заглавие — «Системный анализ»). Теория систем – дисциплина, в какой конкретизируются положения системного подхода; она посвящена исследованию сложных экономических, соц, технических систем, в большинстве случаев слабо структурированных. Соответствующими Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. примерами таких систем являются производственные системы. При проектировании систем цели достигаются в многошаговых процессах принятия решений. Способы принятия решений нередко выделяют в самостоятельную дисциплину, именуемую «Теория принятия решений».

В технике дисциплину, в какой исследуются сложные технические системы, их проектирование, и аналогичную теории систем, почаще именуют системотехникой. Предметом системотехники являются, во Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации.-1-х, организация процесса сотворения, использования и развития технических систем, во-2-х, способы и принципы их проектирования и исследования. В системотехнике принципиально уметь сконструировать цели системы и организовать ее рассмотрение с позиций поставленных целей. Тогда можно откинуть излишние и малозначимые части при проектировании и моделировании, перейти к постановке оптимизационных Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. задач.

Системы автоматического проектирования и управления относятся к числу более сложных современных искусственных систем. Их проектирование и сопровождение невозможны без системного подхода. Потому идеи и положения системотехники входят составной частью в дисциплины, посвященные исследованию современных автоматических систем и технологий их внедрения. Интерпретация и конкретизация системного подхода имеют место в Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. ряде узнаваемых подходов с другими наименованиями, которые также можно рассматривать как составляющие системотехники. Таковы структурный, блочно-иерархический, объектно-ориентированный подходы.

При структурном подходе, как разновидности системного, требуется синтезировать варианты системы из компонент (блоков) и оценивать варианты при их частичном переборе с подготовительным прогнозированием черт компонент.

Блочно-иерархический подход к Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. проектированию употребляет идеи декомпозиции сложных описаний объектов и соответственно средств их сотворения на иерархические уровни и нюансы, вводит понятие стиля проектирования (восходящее и нисходящее), устанавливает связь меж параметрами примыкающих иерархических уровней.

Ряд принципиальных структурных принципов, применяемых при разработке информационных систем и сначала их программного обеспечения (ПО), выражен Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. в объектно-ориентированном подходе к проектированию (ООП). Таковой подход имеет последующие достоинства в решении заморочек управления сложностью и интеграции ПО: 1) заносит в модели приложений огромную структурную определенность, распределяя выставленные в приложении данные и процедуры меж классами объектов; 2) уменьшает объем спецификаций, благодаря введению в описания иерархии объектов и отношений наследования Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. меж качествами объектов различных уровней иерархии; 3) уменьшает возможность преломления данных вследствие неверных действий за счет ограничения доступа к определенным категориям данных в объектах. Описание в каждом классе объектов допустимых воззваний к ним и принятых форматов сообщений упрощает согласование и интеграцию ПО.

Для всех подходов к проектированию сложных систем свойственны также последующие Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. особенности.

1. Структуризация процесса проектирования, выражаемая декомпозицией проектных задач и документации, выделением стадий, шагов, проектных процедур. Эта структуризация является сутью блочно-иерархического подхода к проектированию.

2. Итерационный нрав проектирования.

3. Типизация и унификация проектных решений и средств проектирования.

Главные понятия системотехники.В теории систем и системотехнике введен ряд определений, посреди их Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. к базисным необходимо отнести последующие понятия.

Система — огромное количество частей, находящихся в отношениях и связях меж собой.

Элемент — такая часть системы, представление о которой нецелесообразно подвергать при проектировании предстоящему членению.

Непростая система — система, характеризуемая огромным числом частей и, что более принципиально, огромным числом взаимосвязей частей. Сложность системы определяется также видом Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. взаимосвязей частей, качествами целенаправленности, целостности, членимости, иерархичности, многоаспектности. Разумеется, что современные автоматические информационные системы и, а именно, системы автоматического проектирования, являются сложными в силу наличия у их перечисленных параметров и признаков.

Подсистема — часть системы (подмножество частей и их взаимосвязей), которая имеет характеристики системы.

Надсистема — система, по отношению к Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. которой рассматриваемая система является подсистемой.

Структура — отображение совокупы частей системы и их взаимосвязей; понятие структуры отличается от понятия самой системы также тем, что при описании структуры принимают во внимание только типы частей и связей без конкретизации значений их характеристик.

Параметр — величина, выражающая свойство либо системы, либо ее части, либо влияющей Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. на систему среды. Обычно в моделях систем в качестве характеристик рассматривают величины, не изменяющиеся в процессе исследования системы. Характеристики подразделяют на наружные, внутренние и выходные, выражающие характеристики частей системы, самой системы, наружной среды соответственно. Векторы внутренних, выходных и наружных характеристик дальше обозначаются X= (x1,x2...xn),

Y= (y1,y Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации.2...ym), Q= (q1,q2,...qk) соответственно.

Фазовая переменная — величина, характеризующая энергетическое либо информационное заполнение элемента либо подсистемы.

Состояние — совокупа значений фазовых переменных, зафиксированных в одной временной точке процесса функционирования.

Поведение (динамика) системы — изменение состояния системы в процессе функционирования.

Система без последствия — ее поведение при t > t0 определяется заданием состояния в Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. момент t0 и вектором наружных воздействий Q(t). В системах с последействием, не считая того, необходимо знать предысторию поведения, т.е. состояния системы в моменты, предыдущие t0 .

Вектор переменных V, характеризующих состояние (вектор переменных состояния), — неизбыточное огромное количество фазовых переменных, задание значений которых в некий момент времени на сто Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. процентов определяет поведение системы в предстоящем (в автономных системах без последействия).

Место состояний — огромное количество вероятных значений вектора переменных состояния.

Фазовая линия движения — представление процесса (зависимости V(t)) в виде последовательности точек в пространстве состояний.

К чертам сложных систем, как сказано выше, нередко относят последующие понятия.

Целенаправленность Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. — свойство искусственной системы, выражающее предназначение системы. Это свойство нужно для оценки эффективности вариантов системы.

Целостность — свойство системы, характеризующее взаимосвязанность частей и наличие зависимости выходных характеристик от характеристик частей, при всем этом большая часть выходных характеристик не является обычным повторением либо суммой характеристик частей.

Иерархичность — свойство сложной системы, выражающее возможность Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. и необходимость ее иерархического описания, т.е. представления в виде нескольких уровней, меж компонентами которых имеются дела целое-часть.

Составными частями системотехники являются последующие главные разделы:

— иерархическая структура систем, организация их проектирования;

— анализ и моделирование систем;

— синтез и оптимизация систем.

Моделирование имеет две верно различимые задачки: 1 — создание моделей сложных Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. систем (в английском написании — modeling); 2 — анализ параметров систем на базе исследования их моделей (simulation).

Синтез также подразделяют на две задачки: 1 — синтез структуры проектируемых систем (структурный синтез); 2 — выбор численных значений характеристик частей систем (параметрический синтез). Эти задачки относятся к области принятия проектных решений.

Моделирование и оптимизацию лучше делать с Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. учетом статистической природы систем. Детерминированность — только личный случай. При проектировании свойственны нехватка достоверных начальных данных, неопределенность критерий принятия решений. Учет статистического нрава данных при моделировании в значимой мере основан на способе статистических испытаний (способе Монте-Карло), а принятие решений — на использовании нечетких множеств, экспертных систем, эволюционных вычислений.

Пример 1.Компьютер является Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. сложной системой в силу наличия у него огромного числа частей, различных связей меж элементами и подсистемами, параметров целенаправленности, целостности, иерархичности. К подсистемам компьютера относятся микропроцессор (микропроцессоры), оперативка, кэш-память, шины, устройства ввода-вывода. В качестве надсистемы могут выступать вычислительная сеть, автоматическая и (либо) организационная система, к которым принадлежит компьютер. Внутренние характеристики Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. — времена выполнения арифметических операций, чтения (записи) в накопителях, пропускная способность шин и др. Выходные характеристики — производительность компьютера, емкость оперативной и наружной памяти, себестоимость, время выработки на отказ и др. Наружные характеристики — напряжение питания сети и его стабильность, температура среды и др.

Пример 2. Для бензинового двигателя подсистемами являются Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. коленчатый вал, механизм газораспределения, поршневая группа, система смазки и остывания. Внутренние характеристики — число цилиндров, объем камеры сгорания и др. Выходные характеристики — мощность мотора, КПД, расход горючего и др. Наружные характеристики — свойства горючего, температура воздуха, нагрузка на выходном валу.

Пример 3.Подсистемы электрического усилителя — усилительные каскады; внутренние характеристики — сопротивления резисторов, емкости Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. конденсаторов, характеристики транзисторов; выходные характеристики — коэффициент усиления на средних частотах, полоса пропускания, входное сопротивление; наружные характеристики — температура среды, напряжения источников питания, сопротивление нагрузки.

Иерархическая структура проектных спецификаций и иерархические уровни проектирования.При использовании блочно-иерархического подхода к проектированию представления о проектируемой системе расчленяют на иерархические уровни. На верхнем уровне употребляют Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. менее детализированное представление, отражающее только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На последующих уровнях степень подробности описания увеличивается, при всем этом рассматривают уже отдельные блоки системы, но с учетом воздействий на любой из их его соседей. Таковой подход позволяет на каждом иерархическом уровне формулировать задачки применимой Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. трудности, поддающиеся решению при помощи имеющихся средств проектирования. Разбиение на уровни должно быть таким, чтоб документация на блок хоть какого уровня была обозрима и воспринимаема одним человеком.

Другими словами, блочно-иерархический подход есть декомпозиционный подход (его можно именовать также диакоптическим), который основан на разбиении сложной задачки большой размерности на поочередно и (либо Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации.) параллельно решаемые группы задач малой размерности, что значительно уменьшает требования к применяемым вычислительным ресурсам либо время решения задач.

Можно гласить не только лишь об иерархических уровнях спецификаций, да и об иерархических уровнях проектирования, понимая под каждым из их совокупа спецификаций некого иерархического уровня вместе с постановками задач Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации., способами получения описаний и решения возникающих проектных задач.

Перечень иерархических уровней в каждом приложении может быть специфическим, но для большинства приложений типично последующее более большое выделение уровней:

— системный уровень, на котором решают более общие задачки проектирования систем, машин и процессов; результаты проектирования представляют в виде структурных схем, генеральных планов, схем Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. размещения оборудования, диаграмм потоков данных и т.п.;

— макроуровень, на котором проектируют отдельные устройства, узлы машин и устройств; результаты представляют в виде многофункциональных, принципных и кинематических схем, сборочных чертежей и т.п.;

— микроуровень, на котором проектируют отдельные детали и элементы машин и устройств.

В каждом приложении число выделяемых уровней и Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. их наименования могут быть разными. Так, в радиоэлектронике микроуровень нередко именуют компонентным, макроуровень — схемотехническим. Меж схемотехническим и системным уровнями вводят уровень, именуемый функционально-логическим. В вычислительной технике системный уровень подразделяют на уровни проектирования ЭВМ (вычислительных систем) и вычислительных сетей. В машиностроении имеются уровни де-

талей, узлов, машин, комплексов.

Зависимо Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. от последовательности решения задач иерархических уровней различают нисходящее, восходящее и смешанное проектирование (стили проектирования). Последовательность решения задач от нижних уровней к верхним охарактеризовывает восходящее проектирование, оборотная последовательность приводит к нисходящему проектированию, в +смешанном стиле имеются элементы как восходящего, так и нисходящего проектирования. Почти всегда для сложных систем предпочитают Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. нисходящее проектирование. Отметим но, что при наличии заблаговременно спроектированных составных блоков (устройств) можно гласить о смешанном проектировании.

Неопределенность и нечеткость начальных данных при нисходящем проектировании (потому что еще не спроектированы составляющие) либо начальных требований при восходящем проектировании (так как ТЗ имеется на всю систему, а не на Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. ее части) обусловливают необходимость прогнозирования недостающих данных с следующим их уточнением, т.е. поочередного приближения к окончательному решению (итерационность проектирования).

Вместе с декомпозицией описаний на иерархические уровни используют разделение представлений о проектируемых объектах на нюансы.

Нюанс описания (страта) — описание системы либо ее части с некой обсужденной точки зрения, определяемой Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. многофункциональными, физическими либо другого типа отношениями меж качествами и элементами.

Различают нюансы многофункциональный, информационный, структурный и поведенческий (процессный). Функциональное описание относят к функциям системы и в большинстве случаев представляют его многофункциональными схемами. Информационное описание содержит в себе главные понятия предметной области (сути), словесное пояснение либо числовые значения черт (атрибутов) применяемых объектов, также Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. описание связей меж этими понятиями и чертами. Информационные модели можно представлять графически (графы, диаграммы сущность-отношение), в виде таблиц либо списков. Структурное описание относится к морфологии системы, охарактеризовывает составные части системы и их межсоединения и может быть представлено структурными схемами, также различного рода конструкторской документацией. Поведенческое описание охарактеризовывает Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. процессы функционирования (методы) системы и (либо) технологические процессы сотворения системы. Время от времени нюансы описаний связывают с подсистемами, функционирование которых основано на разных физических процессах.

Отметим, что в общем случае выделение страт может быть разноплановым. Так, кроме обозначенного подхода. явна необходимость выделения таких качеств, как функциональное (разработка принципов Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. деяния, структурных, многофункциональных, принципных схем), конструкторское (определение форм и пространственного расположения компонент изделий), алгоритмическое (разработка алгоритмов и программного обеспечения) и технологическое (разработка технологических процессов) проектирование систем. Примерами страт в случае САПР могут служить также рассматриваемые дальше виды обеспечения автоматического проектирования.

Стадии проектирования.Стадии проектирования — более большие части проектирования, как процесса, развивающегося Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. во времени. В общем случае выделяют стадии научно-исследовательских работ (НИР), эскизного проекта либо опытно-конструкторских работ (ОКР), технического, рабочего проектов, испытаний опытнейших образцов либо опытнейших партий. Стадию НИР время от времени именуют предпроектными исследовательскими работами либо стадией технического предложения. Разумеется, что по мере перехода от стадии к стадии Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. степень подробности и тщательность проработки проекта растут, и рабочий проект уже должен быть полностью достаточным для производства опытнейших либо серийных образцов. Близким к определению стадии, но наименее верно обсужденным понятием, является понятие шага проектирования.

Стадии (этапы) проектирования подраздел почитают нисходящее проектирование. Отметим но, что при наличии Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. заблаговременно спроектированных почитают нисходящее проектирование. Отметим но, что при наличии заблаговременно спроектированныхяют на составные части, именуемые проектными процедурами. Примерами проектных процедур могут служить подготовка деталировочных чертежей, анализ кинематики, моделирование переходного процесса, оптимизация характеристик и другие проектные задачки. В свою очередь, проектные процедуры можно расчленить на более маленькие составляющие, именуемые Лекция 1. Технологический процесс инженерного проектирования как объект автоматизации. проектными операциями, к примеру, при анализе прочности детали сеточными способами операциями могут быть построение сетки, выбор либо расчет наружных воздействий, фактически моделирование полей напряжений и деформаций, представление результатов моделирования в графической и текстовой формах. Проектирование сводится к выполнению неких последовательностей проектных процедур — маршрутов проектирования.


lekciya-13-dinamika-razvitiya-i-rasprostraneniya-infekcionnih-zabolevanij.html
lekciya-13-fiziologiya-dihaniya-mehanizmi-vneshnego-dihaniya.html
lekciya-13-metodi-i-ustrojstva-pomehoustojchivogo-kodirovaniya.html