- •Донецкий национальный технический университет
- •Уровни, аспекты и этапы проектирования
- •Основные термины и определения
- •Иерархические уровни описаний проектируемых объектов.
- •Аспекты описаний проектируемых объектов
- •Составные части процесса проектирования
- •Нисходящее и восходящее проектирование
- •Внешнее и внутреннее проектирование
- •Унификация проектных решений и процедур
- •Виды описаний проектируемых объектов и классификация их параметров
- •Типовые проектные процедуры
- •Классификация типовых процедур (задач) проектирования
- •Типичная последовательность проектных процедур
- •Маршруты проектирования технических объектов.
- •Режимы проектирования в сапр
- •Математическое обеспечение автоматизированного проектирования
- •Требования к математическим моделям
- •Классификация математических моделей
- •Методика получения математических моделей элементов
- •Преобразования математических моделей в процессе получения рабочих программ анализа
- •Формализация получения математических моделей систем
- •Постановка и решение задач анализа
- •Требования к методам и алгоритмам анализа
- •Математическая постановка типовых задач анализа
- •Выбор численных методов для решения задач анализа
- •Особенности постановки и решения задач анализа на метауровне
- •Постановка и решение задач параметрического синтеза
- •Классификация задач параметрического синтеза
- •Математическая формулировка основной задачи оптимизации параметров и допусков
- •Разновидности постановок задач параметрического синтеза
- •Постановка и решение задач структурного синтеза
- •Классификация задач структурного синтеза
- •Описание структур объектов в виде и-или-дерева
- •Подходы к решению задач структурного синтеза
Постановка и решение задач структурного синтеза
Классификация задач структурного синтеза
Процедуры структурного синтезаотносятся к наиболее трудноформализуемым в процессе проектирования. В то же время дальнейшее повышение степени автоматизации проектирования зависит в первую очередь от успехов в разработке методов и алгоритмов структурного синтеза.
Задачи структурного синтезаклассифицируют по ряду признаков.
В зависимости от стадии проектирования, на которой производится синтез, различают такие процедуры:
1) Выбор основных принципов функционирования объекта(физических, организационных, информационных и т. п.) — выполняется на ранних стадиях проектирования, обычно на стадиях научно-исследовательских работ. Например, при проектировании проходческой машины необходимо принять решение, каким способом она будет разрушать породу: резцовым, шарошечным инструментом, либо буро-взрывным способом.
При получении ТЗ на разработку нового объекта проектировщик решает задачу на основе имеющихся знаний и накопленного опыта. При этом ему необходимо учитывать достигнутый глобальный технический уровень, который дает прототипы и ориентиры, существенно помогающие при внешнем проектировании. Однако ориентация только на накопленный опыт часто сковывает творческую фантазию проектировщика и мешает увидеть принципиально новые решения. Эта особенность выполнения процедур синтеза получила название психологической инерции.
В САПР средства автоматизации процедур синтеза принципиальных решений должны помогать проектировщику как в учете накопленного опыта, так и в преодолении психологической инерции. Накопленный опыт воплощается в специальных разделах базы данных, например в разделах типовых решений и физических эффектов.
Получению оригинальных решений способствует наличие раздела, содержащего описание эвристических приемовсинтеза. Эвристические приемы можно сгруппировать в приемы изменений в пространстве, во времени, преобразований формы, материалов, видов движения, модификаций добавлением, исключением, заменой и т. п., например: «изменить ориентацию объекта в пространстве», «изменить характер движения объекта» «совместить операции во времени», «разделить движущийся поток на два или несколько» и т. п.
2) Выбор технических решенийв рамках заданных принципов функционирования предполагает конкретизацию ранее выбранных принципов построения и функционирования объекта.
Так, выбрав для проходческого комбайна способ разрушения, необходимо решить, каким будет исполнительный орган — щитовым или избирательного действия, какой тип привода использовать — электро-, пневмо- или гидропривод. Здесь также полезно использовать библиотеки типовых решений.
3) Оформление технической документациизаключается в синтезе не содержания, а формы представления описаний проектных решений.
Оформление технической документации регламентируется правилами ЕСКД, что обуславливает специфический «рутинный» характер процедуры и необходимость ее формализации.
Для преобразования описаний с внутреннего языка ЭВМ в текстовую и графическую документацию, нужно осуществить ряд процедур, связанных с трансляцией языковых представлений, синтезом проекций, сечений, компоновкой текстовой и графической информации по страницам и листам, простановкой размеров, вспомогательных надписей и т. п. Поэтому в существующих САПР, как правило, имеются подсистемы оформления технической документации. Однако полная автоматизациявыполнения процедуры затруднена, поскольку требования наглядности, читаемости чертежа весьма трудно формализуются.
В зависимости от возможностей формализациизадачи синтеза делятся на несколькоуровней сложности.
К уровню I сложностиотносят задачи, в которых требуется выполнение лишь параметрического синтеза, а структура объекта определена либо спецификой ТЗ, либо результатами процедур, выполненных на предыдущих этапах проектирования.
К уровню II сложностиотносят задачи, в которых возможен полный перебор известных решений. Следовательно, это комбинаторные задачи, т. е. задачи выбора элементов в конечных множествах. Это могут быть или решения, составленные заранее и включенные в базу данных, или имеется алгоритм, позволяющий поочередно получать новые решения и анализировать их.
К уровню III сложностиотносят комбинаторные задачи, которые не могут быть решены путем полного перебора за приемлемое время. Примерами таких задач являются задачи компоновки и размещения оборудования в ограниченных пространствах, проведения трасс, процедуры оформления технической документации.
К уровню IV сложностиотносят задачи поиска вариантов решений во множествах неизвестной или неограниченной мощности. Формализация таких задач представляет большие трудности. Их особенностью является возможность получения новыхоригинальныхрешений.
К уровню V сложностиотносят задачи синтеза, решение которых является проблематичным.
Если в задачах уровня IV возможности создания структур бесспорны и главная проблема заключается в нахождении среди многих структуры удовлетворяющей определенным требованиям, то в задачах уровня V получение решения эквивалентно предложению принципиально новых основ построения целого класса технических объектов.
По типу синтезируемых структурвыделяют задачи одномерного, схемного и геометрического синтеза.
При одномерном синтезерешаются задачи упорядочения элементов структуры в одномерных пространствах (составление расписаний, графиков работ, технологических процессов).
При схемном синтезеопределяется структура объекта без конкретизации его геометрических форм (синтез кинематических, электрических, функциональных схем и т. п.)
Геометрический синтеззаключается в определении формы и взаимного расположения элементов проектируемого объекта и оформления конструкторской документации.