Тема : Суть інженерного проектування

План

1.Визначення та суть інженерного проектування.

2. Методологія проектування.

3. Стадії та етапи проектування. Проектні процедури та операції.

4. Блочно-ієрархічний підхід до проектування. Ієрархічні рівні та аспекти опису об’єкту проектування.

5. Східне та несхідне проектування. Зовнішнє і внутрішнє проектування.

6. Типізація проектних рішень і процедур.

7. Узагальнений алгоритм інженерного проектування.

(3 год.)

1. Визначення та суть інженерного проектування

З точки зору системного підходу, у відповідності з ГОСТ 22487 - 77, проектування- це процес складання опису, необідного для створення ще не існуючого об’єкту, шляхом перетворення його вихідного (первинного) опису в кінцевий опис на основі виконання комплексу робіт пошукового, розрахункового і конструкторського характеру.

Таким чином, суть процесу проектування зводиться до слідуючих ос-новних моментів:

1. Проектування технічного об’єкту пов’язане із створенням, перетворенням та представленням у прийнятій формі образу цього об’єкту (числової моделі).

2. Образ об’єкту проектування або його складових частин може створюватись або в уяві людини в результаті творчого процесу, або генеруватися по деяких алгоритмах в процесі взаємодії людини та ЕОМ.

2. Методологія проектування

Методологія проектування полягає в тому, що можливість проектування складних об’єктів обумовлена використанням ряду принципів: декомпозиція і ієрархічність опису об’єктів; багатоетапність та ітераційність проектування, типізація та уніфікація проектних рішень і засобів проектування.

Принцип декомпозиції припускає структуризацію (розбивання) уяв-лень відповідного рівня опису об’єкта на складові частини з метою їх роздільного проектування з врахуванням погодження рішень, що приймаються.

Приклад : Двигун внутрішнього згорання складається із: кривошипно-шатунного механізму; систем охолодження, живлення, запалювання тощо.

Принцип ієрархічності припускає структуризацію уявлень про об’єкти і їх складові частини за ступенем конкретизації і деталізації опису з метою послідовного нарощування складності опису об’єкту в поєднанні з декомпозицією.

Багатоетапність проектування передбачає розподілення в часі на: - стадії; -етапи; - проектні процедури та операції.

Термін проектування машини складає 5-7 років.

Основними задачами методології проектування є:

- зменшення числа ітерацій (наближень) в процесі проектування;

- зниження затрат часу та вартості розробки проектів;

- підвищенні надійності та якості проектів.

ЗАГАЛЬНА СТРУКТУРА ЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ ВИРОБУ

А СП АСНД САПР АСУВ, АССД

АСУТП

- - - -

Рис.1.1.

АСП - автоматизована система планування;

АСНД - автоматизована система наукових досліджень;

АСУВ - автоматизована система управління виробництвом;

АСУТП - автоматизована система управління технологічним процесом;

АССД - автоматизована система статистичних досліджень.

3. Стадії та етапи проектування. Проектні процедури та операції

Стадії проектування включають в себе: проектні дослідження; технічне завдання; технічну пропозицію; ескізний проект; технічний проект; робочий проект; випробовування; впровадження виробу у виробництво.

Етап проектування - це частина процесу проектування, що включає в себе формування всіх описів об’єкту, які відносяться до одного або декількох ієрархічних рівнів, або аспектів проектування (функціонального, конструкторського або технологічного). Складовими частинами етапу проектування є проектні процедури.

Проектні процедури - це формалізована сукупність дій, в результаті виконання якої одержується проектне рішення. Проектна процедура розподіляється на проектні операції.

АСПЕКТИ ОПИСУ ОБ’ЄКТУ ПРОЕКТУВАННЯ

Розрахунок Моделювання Оформлення

параметрів об’єкту креслення об’єкту

Обчислення Оформлення Викреслювання

параметрів таблиці типового графічного

відповідним методом вигляду

Рис.1.2.

4. Блочно- ієрархічний підхід до проектування. Ієрархічні рівні та аспекти опису об’єкту проектування

Опис об’єкту проектування по складності повинен бути погоджений з можливостями людини до сприйняття і з можливістю оперувати цими описами в процесі проектування. Однак, виконати ці вимоги в рамках деякого єдиного опису, не розбиваючи його на частини, практично можливо лише для дуже простих об’єктів. Як правило, необхідно оструктурювати опис об’єкту, що проектується на відповідні розчленування (декомпозиції) уявлень про нього на так звані ієрархічні рівні і аспекти.

Декомпозицією називається розчленування, розбиття опису об’єкту проектування на окремі складові частини.

Можливі два варіанти декомпозиції:

- декомпозиція по ступеню детальності опису характеристик об’єкту;- декомпозиція по характеру властивостей об’єкту, що відтворюються.

В першому випадку ми приходимо до ієрархічного опису об’єкту проектування, коли його опис розбивається на ієрархічні рівні, котрі являють собою рівні опису об’єкту, що відрізняються за ступенем детальності відображення властивостей об’єкту.

Таким чином, декомпозиція першого типу реалізує принцип ієрархічності. Ієрархічні рівні називають ще горизонтальними, або рівнями абстрагування. Сукупність описів деяких рівнів разом з постановками задач і методів

одержання цих описів називають ієрархічними рівнями проектування.

Ієрархічний опис об’єкту проектування може бути приставлений у вигляді деревовидного графа:

Блочно- ієрархічна структура уявлення про об’єкт проектування

S Об’ЄКТ ПРОЕКТУВАННЯ

(Трактор, автомобіль)

S1 S 2 S 3 S n

Агрегат Агрегат Агрегат Агрегат

ДВЗ Шассі Кузов Кабіна

S1 m1 S1 m2 S1 mn

Збірна одиниця Збірна одиниця Збірна одиниця

КШМ , ГРМ Система охолодження Карбюратор

Деталь Деталь Деталь Деталь Деталь

(Вал) (Шпонка) (Гвинт) (Зубчасте (Поршень)

колесо)

S1m1n1 S1m1n2 S1m1n3 S1m1n4 S1m1nk

Рис.1.4.

Функціональний аспект опису об’єкту проектування пов’язаний із відображенням основних принципів функціонування, характеру фізичних і інформаційних процесів, які протікають в об’єкті і знаходить зображення в принципових, структурних та кінематичних схемах та відповідних документах.

Приклад (в машинобудуванні):

Функціональний аспект

Рис.1.5.

Конструкторський аспект опису об’єкту проектування пов’язаний з реалізацією результатів функціонального проектування, тобто з визначенням геометричних форм об’єктів та їх взаєморозміщенням у просторі.

Технологічний аспект опису об’єкту проектування відноситься до реалізації результатів конструкторського проектування, тобто пов’язаний з описом методів і засобів виготовлення об’єктів.

Можливий більш диференційований опис об’єкту з виділенням ряду підсистем і відповідного числа аспектів.

5. Східне та низхідне проектування. Зовнішнє і внутрішнє проектування

Якщо рішення задач високих ієрархічних рівнів передує рішенню задач більш низьких рівнів, то проектування називається низхідним .

При низхідному проектуванні формулювання ТЗ на розробку елементів k- го ієрархічного рівня відноситься до процедур того ж рівня.

Якщо раніше виконуються етапи, які зв’язані з нижчими ієрархічними рівнями, то проектування називається східним. На практиці поєднуються два методи проектування одночасно.

При проектуванні систем вищого ієрархічного рівня, або уніфікованих систем, розробка ТЗ є самостійним етапом проектування. Таке проектування називається зовнішнім. При зовнішньому проектуванні, разом із технічними факторами, необхідно враховувати економічні показники, прогноз вартості і терміни періодів проектування і виготовлення. На основі вивчення стану і перспектив науково-технічного прогресу група експертів формулює початковий варіант ТЗ на систему. Оцінку можливості виконання ТЗ і рекомендації по його користуванню одержують з допомогою проектних процедур внутрішнього проектування.

Внутрішнім проектуванням називається безпосереднє проектування на любому рівні по ТЗ, розробленому на більш високому рівні.

6. Типізація проектних рішень і процедур

Проектне рішення (процедура) називається типовим, якщо воно (вона) призначене (-на) для баготоразового використання при проектуванні багатьох типів об’єктів.

А. Процедури аналізу підрозділяються на одноваріантний та багато-варіантний аналіз.

При одноваріантному аналізі : -задано: значення зовнішніх та внутрішніх параметрів; -необідно визначити : значення вихідних параметрів об’єкту.

При багатоваріантному аналізі : проводиться дослідження властивостей об’єкта в деякій області простору внутрішніх параметрів. Такий аналіз вимагає багаторазового розв’язку систем рівнянь (багаторазового виконання одноваріантного аналізу).

Б. Процедури синтезу підрозділяються на структурний та параметричний синтез.

Класифікація типових проектних процедур

Проектні процедури

(Задачі)

Аналізу Синтезу

Одноваріантний Багатоваріантний Параметричний