Попов (Попов П.М., 2000 - Организация автоматизированных систем подготовки авиационного производства), страница 4

Функциональные характеристики должны соответствовать целям проектирования, поэтому они формируются, следуя логике иерархии целей-функций, то есть от общих функций до частных. Происходит разузлование (декомпозиция) общих эксплуатационных свойств объекта проектирования на иерархическую систему самореализующихся и обеспечивающих функций (полезных действий). Например„если цель-функция создание автоматизированной системы проектирования и управления разработками, то главной ее функцией будет - «Управлять разработками (процессом проектирования)»; «Разрабатывать проекты (техпроцессов, конструкций изделий и др.)»; основной функцией будет - «Обеспечить проектирование (управление) (автоматизированное)» и т.

д. Если цель - создать тип нового летательного аппарата (самолета), то главной функцией его будет - «Летать в атмосфере»; основная функция - «Обеспечить переброску (грузов по воздуху: пассажиров, бомб, контейнеров и т. д.)». Эти функции можно реализовать, если объект проектирования будет способен развивать такие обеспечивающие и самореализующие функции, как„например, подъемную силу для преодоления силы тяжести, тяговые усилия для преодаления сопротивления движению со стороны атмосферы, управление силами и моментами сил в полете для осуществления маневров; или, на- (1.1) (1.г) (13) или или где Я вЂ” состав объекта (или системы) проектирования; Х вЂ” входные параметры из технического задания; Д - действие или операторы, объединяющие действие; У - выходные параметры требуемого объекта; 15 пример, мгновенный поиск оптимальных технических решений из базы данных автоматизированной системы по функциональным, конструктивным и другим признакам образа объекта, расчета прочностных характеристик деталей объекта, автоматизированного нормирования техпроцессов и т.

д, Для выполнения этих функций летательный аппарат должен располагать соответствующими устройствами: крыльями для создания подъемной силы; силовыми установками для создания тяговых усилий; рулями для создания управляющих сил и моментов; автоматизированная система должна располагать быстродействующими процессорами, большим объемом памяти, быстродействующими устройствами приема и обработки информации типа графических станций КЯ!6000-42Т, мощным программным обеспечением, развитой информационной базой, современными интерфейсами и др.

Таким образом, за функциональным описанием возникает потребность в структурировании объекта, проектирования - разделении его на такие части, которые предназначены' для выполнения обеспечивающих (главных и основных) функций. Такое структурирование происходит по иерархическому принципу, следуя логике иерархии целей-функций и декомпозиции обобщенных функций объекта проектирования и управления разработками на обеспечивающие функции.

Результат структурирования может также изображаться в виде графа - разомкнутой сети, дающей строгую логическую увязку взаимодействия всех частей объекта проектирования и процесса управления разработками. В результате структурирования объект (система управления) проектирования становится сложной системой, то есть целостным средством взаимосвязанных частей— подсистем, агрегатов, узлов, конструктивных и технологических элементов, функционально-стоимостных показателей.

Каждая часть системы имеет собственное целевое и функциональное назначение, принцип действия, конструктивное устройство и вместе с тем через согласованную систему целей и обеспечивающих функций участвует в образовании единого целого - создаваемого объекта или системы управления разработками. Математическое описание устройства объектов, их структур„ геометрий, образов и др, вместе с морфологическим и функциональным описанием тесно связаны. В общем случае математическое описание сводится к сово-купностям вида Х вЂ” множество элементов и технических решений, альтернативных технических решений; С1 — множество структур системы, разложенных по ступеням иерархии; .У, — информационное множество конструкторско-технологических решений по функции объекта; 5 — состав данных системы по функциональным признакам; А, — алгоритм решения проблемы проектирования объекта 1системы) по качеству выполняемых функций; Т~ — тип требуемого объекта (системы) проектирования; Я,.

— различные характеристики и требуемые тактико-технические данные объекта проектирования; Д,. — данные по материалам, используемым в конструкции, технологические функции и др. показатели будущего объекта (системы); С,. — стоимостные требования и показатели. Каждую ступень иерархии полезно представить в виде разомкнутой сети, составленной из элементов нижестоящего уровня (дь дъ...,ц„или а', а", а"',..., а'). Функциональное описание объекта проектирования или системы управления разработками слагается из взаимосвязанных функциональных описаний составляющих его конструктивно-технологических или программно- технических элементов, от самых простых с саморелизующимися функциями и до самых сложных — подсистем и системы в целом.

Функциональное описание произвольного элемента структуры дает проектировщику сведения: 1. Об основных эксплуатационных функциях элемента, которые называются его выходными характеристиками ~У(уь у~,..., у„,)) или фазовыми координатами; 2.

О зависимостях, связывающих выходные характеристики с определяющими их факторами: проектными и управляющими параметрами элемента, воздействиями от взаимодействующих элементов структуры, влияниями внешней среды; 3. О критериях оценки функциональных качеств элемента, которые в общем должны соответствовать критериям качества соответствующих целей-функций проектирования; 4.

О ресурсных и иных ограничениях на организацию функционирования элемента. Обобщенная математическая модель функционального описания произвольного элемента структуры, как и всей структуры в целом, может быть представлена в виде соотношения: У, = Г~'~,л,Х„К1'), (1.4) 17 где 1; — выходная характеристика элемента, в общем случае — вектор-', функция; Х, — вектор-функция режимных (входных) параметров и воздействий на элемент от взаимодействующих элементов; У вЂ” вектор-функция проектных или управляющих параметров элемента; à — вектор-функция воздействий среды с их регулярными и случайными: возмущающими составляющими; Š— вектор-функция преобразования определяющих векторов в выходные характеристики элемента. В общем случае функции У„Х„(.~ Р' зависят от времени ~ и пространственной координаты ~=(х, у, а).

Состав компонентов вектора Х зависит от способа задания режима функ-:, ционирования рассматриваемого элемента и от того, какие элементы оказы-,'. вают на него влияние. При этом в качестве компонентов Х для рассматривае- '. мого элемента могут выступать все или часть компонентов выходных характеристик 1; взаимодействующих с ним других элементов структуры через: операторы действия Д.

Вектор У содержит совокупность параметров и характеристик, которые проектировщик обосновывает, назначает, исходя из целей- функций проектирования и управления разработками с учетом соответст-: вующих ограничений. Вектор-функция 1' определяется свойствами среды, в которой элемент (типовой 'конструктивно-технологический элемент) функционирует. Вектор-функция (функционал) Г представляет собой результат: формализации общего представления об элементе, взаимодействия его кон-: структивных и иных факторов с внешней средой и между собой. Именно ;' в ней находят свое воплощение принципы действия, общая идея схемного .', или конструктивно-технологического образа элемента. Вид и состав всех функций формулы (1.4) существенно меняется при пе- ' реходе от одного элемента структуры к другому. Они существенно зависят также от текущего этапа проектирования системы, становясь все более точ-: ными и исчерпывающими, исчезает абстракция в процессе завершения про-,.' екта.

Анализ модели (1.4) следует проводить с учетом критериальных требований функциональности, а также разного рода ресурсных и эксплуатацион-: ных ограничений. Эти обстоятельства следует записывать в виде соотношений: 1'е'Ут, Х ~ 'Ех, Уе Рп, ге Рр, (1.5): 5' ~ 'Ря, Е Я 'У'~ Здесь 'Г„обозначает область допустимых состояний соответствующих; функций (1) и параметров (вариантов) ( 0.

Качество функционирования объекта (системы) или его элементов следу- ' ет оценивать критериями функциональности соответствующих целей- функций проектирования и управления разработками и в связи с этим стре- 18 миться к тому, чтобы они обладали необходимой точностью, надежностью, качеством, экономичностью, быстродействием, долговечностью и другими полезными свойствами функционирования. Для оценки количественной меры этих качеств введем так называемые векторные функционалы качества и информативности системы, и элементов вида к (1.б) позволяют вычислить численную меру точности, надежности, экономичности, быстродействия и других свойств элемента в зависимости от его выходных, а, следовательно, и определяющих характеристик и факторов. При помощи функционала качества можно оценивать степень совершенства принимаемых решений, соответствия их критериям целей-функций.

Численные значения критериев совершенства объекта проектирования и управления разработками, его частей должны соответствовать численным характеристикам критериев качества целей-функций, либо превосходить функционально их. В связи с этим необходимо выполнение условий 1~~ е 'Р;., (1.7) Здесь И - область допустимых функциональных значений ). Поскольку в общем случае модели функционирования (1.4) допускают не единственные способы достижения поставленных целей-функций, возникает возможность для постановки и решения -задачи построения оптимальных 1наилучших) вариантов объектов (систем) проектирования и управления разработками, которые обладают функциональными свойствами при выполнении основных целевых заданий и ограничений (1.5).

Совершенно очевидно, эта задача сводится к отыскиванию зависимостей Г Р; доставляющих экстремум функционалу качества или отдельным его компонентам при соблюдении всех ограничений и требований решаемой проблемы проектирования и управления разработками. Задачи функционального, морфологического и математического описаний объектов и систем проектирования связаны с использованием и переработкой значительных комбинатов технических решений и потоков информации об управлении разработками .

Электронное описание - это информационная процедура анализа сведений об объекте проектирования и управления разработками, связанная с пополнением информационных. баз данных автоматизированных систем комбинатами технических решений, создания комбинаторных файлов ЭВМ и растровое или электронное моделирование образа объекта или системы управления разработками на экране дисплея 1монитора) с последующей корректировкой образа в соответствии с требованиями и ограничениями. Под информацией об объекте следует понимать всевозможные сведения в виде статистических данных по комбинатам технических решений объек- 19 тов аналогов, вариантов решения идентичных задач проектирования в процессе эволюционного развития систем, данные по анализу документов и сведений, сигналов, подлежащих приему, обработке, хранению, корректировке и передаче информации в интересах целостного описания устройств и функционирования объекта проектирования и управления разработками.