Норенков И.П. - Автоматизированное производство, страница 4

В большинстве случаев для сложных систем пред&.+.)$(*),$" . !"#$%!#&'&($"!))$*+($*,#&($"!)&*85@!"! 7""*A*)&*" !"#$%!#&'&($"!))$* +($*,#&($"!)&*почитают нисходящее проектирование. Отметим однако, что при наличии заранее спроектированныхсоставных блоков (устройств) можно говорить о смешанном проектировании.Неопределенность и нечеткость исходных данных при нисходящем проектировании (так как ещене спроектированы компоненты) или исходных требований при восходящем проектировании (поскольку ТЗ имеется на всю систему, а не на ее части) обусловливают необходимость прогнозированиянедостающих данных с последующим их уточнением, т.е. последовательного приближения к окончательному решению ('&$")='#**#+&5 проектирования).Наряду с декомпозицией описаний на иерархические уровни применяют разделение представлений о проектируемых объектах на аспекты.K+0$%& #0'+)*'9 (+&")&)) — описание системы или ее части с некоторой оговоренной точкизрения, определяемой функциональными, физическими или иного типа отношениями между свойствами и элементами.Различают аспекты функциональный, информационный, структурный и поведенческий (процессный).

H7*%='#*)45*#$ описание относят к функциям системы и чаще всего представляют егофункциональными схемами. D*E#"/)='#**#$ описание включает в себя основные понятия предметной области (сущности), словесное пояснение или числовые значения характеристик (атрибутов) используемых объектов, а также описание связей между этими понятиями и характеристиками. Информационные модели можно представлять графически (графы, диаграммы сущность-отношение), в виде таблиц или списков. :&"7%&7"*#$ описание относится к морфологии системы, характеризует составные части системы и их межсоединения и может быть представлено структурными схемами, атакже различного рода конструкторской документацией. !#($-$*1$+%#$ описание характеризует процессы функционирования (алгоритмы) системы и (или) технологические процессы создания системы.Иногда аспекты описаний связывают с подсистемами, функционирование которых основано на различных физических процессах.Отметим, что в общем случае выделение страт может быть неоднозначным.

Так, помимо указанного подхода. очевидна целесообразность выделения таких аспектов, как E7*%='#*)45*#$ (разработка принципов действия, структурных, функциональных, принципиальных схем), %#*+&"7%&#"+%#$(определение форм и пространственного расположения компонентов изделий), )48#"'&/'1$+%#$ (разработка алгоритмов и программного обеспечения) и &$,*#4#8'1$+%#$ (разработка технологическихпроцессов) проектирование систем. Примерами страт в случае САПР могут служить также рассматриваемые далее виды обеспечения автоматизированного проектирования.*-:5++ 384.7-+849:0+>. :&)-'' проектирования — наиболее крупные части проектирования, как процесса, развивающегося во времени.

В общем случае выделяют стадии научно-исследовательских работ (НИР), эскизного проекта или опытно-конструкторских работ (ОКР), технического,рабочего проектов, испытаний опытных образцов или опытных партий. Стадию НИР иногда называют предпроектными исследованиями или стадией технического предложения. Очевидно, что по мереперехода от стадии к стадии степень подробности и тщательность проработки проекта возрастают, ирабочий проект уже должен быть вполне достаточным для изготовления опытных или серийных образцов.

Близким к определению стадии, но менее четко оговоренным понятием, является понятие этапа проектирования.Стадии (этапы) проектирования подразделяют на составные части, называемые 0"#$%&*./'0"#=$-7")/'. Примерами проектных процедур могут служить подготовка деталировочных чертежей,анализ кинематики, моделирование переходного процесса, оптимизация параметров и другие проектные задачи.

В свою очередь, проектные процедуры можно расчленить на более мелкие компоненты,называемые 0"#$%&*./' #0$")='9/', например, при анализе прочности детали сеточными методамиоперациями могут быть построение сетки, выбор или расчет внешних воздействий, собственно моделирование полей напряжений и деформаций, представление результатов моделирования в графической и текстовой формах. Проектирование сводится к выполнению некоторых последовательностейпроектных процедур — /)">"7&#( 0"#$%&'"#()*'9.Иногда разработку ТЗ на проектирование называют (*$>*'/ проектированием, а реализацию ТЗ— (*7&"$**'/ проектированием.&.+.)$(*),$" . !"#$%!#&'&($"!))$*+($*,#&($"!)&*95@!"! 7""*A*)&*" !"#$%!#&'&($"!))$* +($*,#&($"!)&**45.8L:0+.

-.60+A.,7+6 ?:5:0+2 0: 384.7-+849:0+.. В ТЗ на проектирование объекта указывают, по крайней мере, следующие данные.1. Назначение объекта.2. Условия эксплуатации. Наряду с качественными характеристиками (представленными в вербальной форме) имеются числовые параметры, называемые (*$>*'/' параметрами, для которых указаны области допустимых значений.

Примеры внешних параметров: температура окружающей среды,внешние силы, электрические напряжения, нагрузки и т.п.3. Требования к (.,#-*./ параметрам, т.е. к величинам, характеризующим свойства объекта,интересующие потребителя. Эти требования выражены в виде 7+4#('; ")2#&#+0#+#2*#+&'yi R Ti,где yi — i-й выходной параметр, R ∈ {равно, меньше, больше, больше или равно, меньше или равно}— вид отношения; Ti — норма i-го выходного параметра. В случае R = “равно” нужно задать требуемую точность выполнения равенства.+ - 0 B . - ? >1 23 4 0 D - 6 E 3=31 ; 31 3 E 9 31 = 0 :расход топлива на 100 км пробега автомобиля < 8 л:коэффициент усиления усилителя на средних частотах > 300;быстродействие процессора > 40 Мфлопс.'D:,,+H+7:=+> /45.D.2 + 3:8:/.-849, +,34DF?<./16 38+ :9-4/:-+?+849:004/ 384.7-+849:0++.

В автоматизированных проектных процедурах вместо еще не существующего проектируемого объекта оперируют некоторым квазиобъектом — /#-$45<, которая отражает некоторые интересующие исследователя свойства объекта. Модель может быть E'6'1$+%'/ объектом (макет, стенд) или+0$='E'%)='$;.

Среди моделей-спецификаций различают упомянутые выше функциональные, поведенческие, информационные, структурные модели (описания). Эти модели называют /)&$/)&'1$+%'/', если они формализованы средствами аппарата и языка математики.В свою очередь, математические модели могут быть геометрическими, топологическими, динамическими, логическими и т.п., если они отражают соответствующие свойства объектов. Наряду с математическими моделями при проектировании используют рассматриваемые ниже функциональныеIDEF0-модели, информационные модели в виде диаграмм сущность-отношение, геометрические модели-чертежи.

В дальнейшем, если нет специальной оговорки, под словом “модель” будем подразумевать математическую модель.L)&$/)&'1$+%)9 E7*%='#*)45*)9 /#-$45 в общем случае представляет собой алгоритм вычисления вектора выходных параметров Y при заданных векторах параметров элементов X и внешних параметров Q.Математические модели могут быть символическими и численными. При использовании +'/(#4'1$+%', моделей оперируют не значениями величин, а их символическими обозначениями (идентификаторами).

M'+4$**.$ модели могут быть )*)4'&'1$+%'/', т.е. их можно представить в виде явновыраженных зависимостей выходных параметров Y от параметров внутренних X и внешних Q, или)48#"'&/'1$+%'/', в которых связь Y, X и Q задана неявно в виде алгоритма моделирования. Важнейший частный случай алгоритмических моделей — '/'&)='#**.$, они отображают процессы всистеме при наличии внешних воздействий на систему.

Другими словами, имитационная модель —это алгоритмическая поведенческая модель.Классификацию математических моделей выполняют также по ряду других признаков.Так, в зависимости от принадлежности к тому или иному иерархическому уровню выделяют модели уровней системного, функционально-логического, макроуровня (сосредоточенного) и микроуровня (распределенного).По характеру используемого для описания математического аппарата различают модели лингвистические, теоретико-множественные, абстрактно-алгебраические, нечеткие, автоматные и т.п.Например, на системном уровне преимущественно применяют модели систем массового обслуживания и сети Петри, на функционально-логическом уровне — автоматные модели на основе аппарата передаточных функций или конечных автоматов, на макроуровне — системы алгебро-дифференциальных уравнений, на микроуровне — дифференциальные уравнения в частных производных.

Осо&.+.)$(*),$" . !"#$%!#&'&($"!))$*+($*,#&($"!)&*105@!"! 7""*A*)&*" !"#$%!#&'&($"!))$* +($*,#&($"!)&*бое место занимают геометрические модели, используемые в системах конструирования.Кроме того, введены понятия полных моделей и макромоделей, моделей статических и динамических, детерминированных и стохастических, аналоговых и дискретных, символических и численных.!#4*)9 /#-$45 объекта в отличие от /)%"#/#-$4' описывает не только процессы на внешних выводах моделируемого объекта, но и внутренние для объекта процессы.:&)&'1$+%'$ модели описывают статические состояния, в них не присутствует время в качестве независимой переменной. N'*)/'1$+%'$ модели отражают поведение системы, т.е.

в них обязательно используется время.:&#,)+&'1$+%'$ и -$&$"/'*'"#()**.$ модели различаются в зависимости от учета или неучета случайных факторов.В )*)4#8#(., моделях фазовые переменные — непрерывные величины, в -'+%"$&*., — дискретные, в частном случае дискретные модели являются 4#8'1$+%'/' (274$(./'), в них состояние системы и ее элементов описывается булевыми величинами. В ряде случаев полезно применение +/$>)**., моделей, в которых одна часть подсистем характеризуется аналоговыми моделями, другая —логическими.D*E#"/)='#**.$ модели относятся к информационной страте автоматизированных систем, ихиспользуют прежде всего при инфологическом проектировании баз данных (БД) для описания связеймежду единицами информации.Наибольшие трудности возникают при создании моделей слабоструктурированных систем, чтохарактерно прежде всего для системного уровня проектирования.

Здесь значительное внимание уделяется экспертным методам. В теории систем сформулированы общие рекомендации по подбору экспертов при разработке модели, организации экспертизы, по обработке полученных результатов. Достаточно общий подход к построению моделей сложных слабоструктурированных систем выражен вметодиках IDEF.Обычно в имитационных моделях фигурируют фазовые переменные. Так, на макроуровне имитационные модели представляют собой системы алгебро-дифференциальных уравнений(1.1)J(dV/dt, V, t) = 0,при t = 0 V = V0,где V — вектор фазовых переменных; t — время; V0 — вектор начальных условий.