Popov_2 (Попов П.М., 2000 - Организация автоматизированных систем подготовки авиационного производства (PDF)), страница 4

д.Функциональное обоснование (описание) дает характеристику назначения объектапроектирования через его главную и основную функции, функции эксплуатационные:принципы действия, свойства и способности, обеспечивающие выполнение'целевыхзаданий.Функциональные характеристики должны соответствовать целям проектирования,поэтому они формируются, следуя логике иерархии целей-функций, то есть от общихфункций до частных.

Происходит разузлование (декомпозиция) общих эксплуатационныхсвойств объекта проектирования на иерархическую систему самореализующихся иобеспечивающих 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 способенразвивать такие обеспечивающие и самореализующие функции, как, например,подъемную силу для преодоления силы тяжести, тяговые усилия для преодалениясопротивления движению со стороны атмосферы, управление силами и моментами сил вполете для осуществления маневров; или, на-15пример, мгновенный поиск оптимальных технических решений из базы данныхавтоматизированной системы по функциональным, конструктивным и другим признакамобразаобъекта,расчетапрочностныххарактеристикдеталейобъекта,автоматизированного нормирования техпроцессов и т. д.Для выполнения этих функций летательный аппарат должен располагатьсоответствующими устройствами: крыльями для создания подъемной силы; силовымиустановками для создания тяговых усилий; рулями для создания управляющих сил имоментов; автоматизированная система должна располагать быстродействующимипроцессорами, большим объемом памяти, быстродействующими устройствами приема иобработки информации типа графических станций RS/6000-42T, мощным программнымобеспечением, развитой информационной базой, современными интерфейсами и др.Таким образом, за функциональным описанием возникает потребность вструктурировании объекта, проектирования - разделении его на такие части, которыепредназначены' для выполнения обеспечивающих (главных и основных) функций.

Такоеструктурирование происходит по иерархическому принципу, следуя логике иерархиицелей-функций и декомпозиции обобщенных функций объекта проектирования иуправления разработками на обеспечивающие функции. Результат структурированияможет также изображаться в виде графа - разомкнутой сети, дающей строгую логическуюувязку взаимодействия всех частей объекта проектирования и процесса управленияразработками.В результате структурирования объект (система управления) проектированиястановится сложной системой, то есть целостным средством взаимосвязанных частей —подсистем, агрегатов, узлов, конструктивных и технологических элементов,функционально-стоимостных показателей.

Каждая часть системы имеет собственноецелевое и функциональное назначение, принцип действия, конструктивное устройство ивместе с тем через согласованную систему целей и обеспечивающих функций участвует вобразовании единого целого - создаваемого объекта или системы управления разработками.Математическое описание устройства объектов, их структур, геометрий, образов идр. вместе с морфологическим и функциональным описанием тесно связаны.

В общемслучае математическое описание сводится к сово-купностям вида(1.1)(1.2)илиилигде S - состав объекта (или системы) проектирования;Х — входные параметры из технического задания;Д - действие или операторы, объединяющие действие;Y - выходные параметры требуемого объекта;(1.3)18миться к тому, чтобы они обладали необходимой точностью, надежностью, качеством,экономичностью, быстродействием, долговечностью и другими полезными свойствамифункционирования.Для оценки количественной меры этих качеств введем так называемые векторныефункционалы качества и информативности системы, и элементов вида(1.6)Здесь S - заданная вектор-функция состава аргументов Y, F.

Функционалы качествапозволяют 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 функционалакачества можно оценивать степень совершенства принимаемых решений, соответствия ихкритериям целей-функций.Численные значения критериев совершенства объекта проектирования иуправления разработками, его частей должны соответствовать численнымхарактеристикам критериев качества целей-функций, либо превосходить функциональноих.

В связи с этим необходимо выполнение условий(1.7)Здесь °Fi - область допустимых функциональных значений I. Посколькув общем случае модели функционирования (1.4) допускают не единственные способыдостижения поставленных целей-функций, возникает возможность для постановки ирешения -задачи построения оптимальных (наилучших) вариантов объектов (систем)проектирования и управления разработками, которые обладают функциональнымисвойствами при выполнении основных целевых заданий и ограничений (1.5).Совершенно очевидно, эта задача сводится к отыскиванию зависимостей U, F,доставляющих экстремум функционалу качества или отдельным его компонентам присоблюдении всех ограничений и требований решаемой проблемы проектирования иуправления разработками.Задачи функционального, морфологического и математического описаний объектов исистем проектирования связаны с использованием и переработкой значительныхкомбинатов технических решений и потоков информации об управлении разработками .Электронное описание - это информационная процедура анализа сведений обобъекте проектирования и управления разработками, связанная с пополнениеминформационных.

баз данных автоматизированных систем комбинатами техническихрешений, создания комбинаторных файлов ЭВМ и растровое или электронноемоделирование образа объекта или системы управления разработками на экране дисплея(монитора) с последующей корректировкой образа в соответствии с требованиями иограничениями.Под информацией об объекте следует понимать всевозможные сведения в видестатистических данных по комбинатам технических решений объек-19тов аналогов, вариантов решения идентичных задач проектирования в процессеэволюционного развития систем, данные по анализу документов и сведений, сигналов,подлежащих приему, обработке, хранению, корректировке и передаче информации винтересах целостного описания устройств и функционирования объекта проектирования иуправления разработками. При этом понимается, что сведения для электронногомоделирования — в общем смысле это все сведения о тактико-технических данных,размерных и прочностных характеристиках и другие сведения, необходимые для созданияэлектронной модели объекта (или системы) проектирования; сообщения - упорядоченныенаборы символов и кодов, комбинаты типовых технических решений, типовыхфункциональных носителей информации об объекте, служащие для выраженияинформации; документы - материальные носители сообщений в виде схем, эскизов,чертежей, описаний, справок и др.; сигналы -физические явления и процессы, служащиедля приема, хранения, обработки, передачи и корректировки информации.Натурно-макетное описание — это производственно-технологическая процедура,когда по результатам электронного (растрового) моделирования создается натурныйобразец изделия либо действующий макет, по которому определяют априорныефункциональные возможности будущего изделия (или системы), исследуют егоповедение,уточняюттехническиехарактеристики,определяютаприорнуюэффективность, качество, надежность и стоимость.

Натурно-макетное моделированиеявляется одной из основных проектных процедур и направлено на создание эффективногои функционального объекта (или систем).Современные объекты (системы) проектирования и управления разработкамиотличаются большой сложностью устройства и многообразием функциональныхпроявлений, поэтому оптимальные и эффективные их описания на основе экономикоматематических, функционально-стоимостных методов в динамике потребного [1] ихразвития по стадиям проектирования требуют применения автоматизированных системпроектирования и управления разработками с развитыми сетями вычислительнойтехники.1.3.

Процессы проектирования и управления разработкамиПроектирование и управление разработками — это процесс исчерпывающегообоснования и описания объектов (или систем), предназначенных для выполненияопределенных целевых (функциональных) заданий.В общем случае по иерархической и функциональной цепи проектирования объектов(систем, изделий и др.) можно подразделить на следующую последовательностьотносительно самостоятельных его стадий:1.

Постановка проблемы и формирование общей цели проектирования. Это творческая процедура, логически вытекающая из хода и прогноза развития событий вопределенной области и сфере деятельности. Она требует от20постановщиков проблемы глубокого анализа разработок и всестороннего пониманияперспективных потребностей эволюционного процесса обновления.2.

Изыскание и использование общей концепции о средствах достижения целифункции; выявление главных и основных функций, принципов и приемов действия, исредств как объектов проектирования, обеспечивающих достижение планируемыхрезультатов. В основном это - творческая интеллектуальная работа, связанная сфункциональным и системным анализом проблемы проектирования, изучениемпредшествующих опытов решения подобных вопросов, проигрыванием возможныхситуаций и нестандартных решений на обобщенных имитационных, математических,функциональных и электронных моделях и т.

п.3. Иерархическая декомпозиция общей цели-функции, построение «дерева функций»и принципа построения объектов (систем, изделий и т. п.) до той степени конкретизации,когда вырисовываются технологически реализуемые конструктивные решенияэлементов декомпозиции с количественными критериями функциональности (качества,надежности, эффективности, оптимальной стоимости; ремонтопригодности идолговечности). На этой стадии проектирования, кроме общих представлений и эрудиции,требуются глубокая профессиональная подготовка проектировщиков в соответствующейпредметной области знаний, знание технических и технологических возможностейреализации выдвигаемых технических решений и идей, умение количественно оцениватьдостижимые уровни качественных показателей проектируемых объектов (систем, изделийи т.