Хорошев А.Н. - Основы системного проектирования технических объектов (1037544), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

При необходимости на стадии ЭП проводят изготовление и испытание макетов разрабатываемого объекта.

Технический проект (ТП) — совокупность документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве проектируемого объекта, исходные данные для разработки рабочей документации.

На стадии рабочего проекта (РП) сначала разрабатывают подробную документацию для изготовления опытного образца и последующего его испытания. Испытания проводят в ряд этапов (от заводских до приемо-сдаточных), по результатам которых корректируют проектные документы. Далее разрабатывают рабочую документацию для изготовления установочной серии, ее испытания, оснащения производственного процесса основных составных частей изделия. По результатам этого этапа снова корректируют проектные документы и разрабатывают рабочую документацию для изготовления и испытания головной (контрольной) серии. На основе документов окончательно отработанных и проверенных в производстве изделий, изготовленных по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу, затем разрабатывается завершающая рабочая документация установившегося производства.

В процессе разработки проектной документации (рис.2) в зависимости от сложности решаемой задачи допускается объединять между собой ряд этапов. Этапы постановки ТЗ и технического проектирования могут входить в цикл научно-исследовательских работ (НИР), а этапы технического предложения и эскизного проектирования — образовывать цикл опытно-конструкторских работ (ОКР).

Завершает цикл работ этап, подводящий итог проектной деятельности — сертификация. Ее назначение — определение уровня качества созданного изделия и подтверждение его соответствия требованиям тех стран, где предполагается его последующая реализация. Необходимость выделения этого этапа в виде самостоятельного вызвана тем, что в настоящее время экспорт продукции или ее реализация внутри страны во многих случаях недопустимы без наличия у нее сертификата качества.

Сертификацию осуществляют специальные организации (органы по сертификации), зарегистрированные в Госстандарте России. На основе анализа протоколов испытаний и состояния производства продукции и других факторов орган по сертификации дает оценку соответствия продукции установленным требованиям, оформляет и регистрирует сертификат. В течение всего срока действия сертификата за сертифицированной продукцией ведется инспекционный контроль.

Сертификация может быть обязательной или добровольной. Обязательной сертификации подлежат товары, на которые законами или стандартами установлены требования, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья потребителей, охрану окружающей среды, предотвращение причинения вреда имуществу потребителя. Добровольная сертификация проводится по инициативе предприятий. Обычно это делается с целью официального подтверждения характеристик продукции, изготавливаемой предприятием, и, как следствие, повышения доверия к ней у потребителей.

2.2. Структура управления процессом проектирования

Правильное ведение документации облегчает взаимодействие участников процесса проектирования. Осознанный же подход к проектной деятельности позволяет не только быстро находить эффективные решения, но и управлять этой деятельностью.

В настоящее время, на основе исследований сущности процесса проектирования, разработаны рекомендации по ведению этой деятельности. Предложен ряд структур и алгоритмов проектирования, совпадающих в основных чертах и различающихся только в содержании или названии отдельных этапов. В результате их анализа и обобщения предложена структура, представленная на рис.3.

Рис.3. Структура процесса решения задачи проектирования

Решение любой задачи начинается с ее осмысления и уточнения исходных данных. Те (технические) требования (ТТ), которые выдаются заказчиком, формулируются на языке потребителя-неспециалиста и не всегда бывают технически четкими и исчерпывающими. Перевести требования на язык предметной области, сформулировать задачу максимально полно и грамотно, обосновать необходимость ее решения, т.е. сформулировать техническое задание, — первый и обязательный этап работы. Исполнитель выполняет его в тесном контакте с заказчиком.

В машиностроении этот этап иногда называют внешним проектированием. Этим подчеркивается, что разработка объекта уже начинается с постановки задачи (ТТ) и формирования ТЗ и активно ведется совместно с заказчиком.

Следующие этапы образуют внутреннее проектирование. Они нацелены на поиск решения задачи и выполняются разработчиком. Сюда входят этапы синтеза принципа действия, структуры и параметров проектируемого объекта.

На этапе синтеза принципа действия отыскивают принципиальные положения, физические, социальные и т.п. эффекты, которые составят основу функционирования будущего изделия. Это могут быть основополагающие нормы, фундаментальные законы и правила, их частные случаи или следствия. Работа ведется с принципиальными моделями и их графическим представлением — блок-схемами. Этому этапу соответствует заключительная стадия ТЗ и стадия технического предложения структуры проектирования по ГОСТ 2.103.

На этапе структурного синтеза на основе выбранного принципа действия создаются варианты начального графического представления объекта — структуры, схемы, алгоритмы, упрощенные эскизы. В соответствии с ГОСТ 2.103 этот этап включает стадию эскизного проектирования.

На этапе параметрического синтеза отыскиваются значения параметров объекта, находится численное решение проектной задачи, создается подробная документация или описание объекта, чертежи изделия и его частей. Этот этап соответствует стадиям технического и рабочего проектирования.

В процессе решения задачи появляется потребность в разработке дополнительных частей и узлов. Решение частных проектных задач, дополняющих основное решение, также проводится в соответствии с представленной последовательностью.

Вследствие неполноты начальных знаний процесс проектирования итерационен, что на рис.3 отражается стрелками обратных движений.

На каждом этапе внутреннего проектирования выполняются следующие процедуры:

• выбор модели (т.е. основополагающего принципа, вида блок-схемы и расчетной схемы),

• выбор метода решения,

• решение,

• анализ полученных результатов и принятие решения.

Замечено, что эффективность проектируемого объекта определяется: в первую очередь — выбранным принципом действия, во вторую — предложенной структурой и в третью — соотношением параметров.

Ведение разработки последовательно от общих черт проектируемого объекта к детальным частным называется нисходящим проектированием. Его результатом будут требования к отдельным частям и узлам.

Возможен ход разработки от частного к общему, что образует процесс восходящего проектирования. Такое проектирование встречается, если одна или несколько частей уже являются готовыми (покупными или уже разработанными) изделиями. Результатом проектирования будет частная документация на узлы.

Нисходящее и восходящее проектирование обладают своими достоинствами и недостатками. Так, при нисходящем проектировании возможно появление требований, впоследствии оказывающихся нереализуемыми по технологическим, экологическим или иным соображениям. При восходящем проектировании возможно получение объекта, не соответствующего заданным требованиям. В реальной жизни, вследствие итерационного характера проектирования, оба его вида взаимосвязаны.

Например, разрабатывая при нисходящем проектировании автомобиль (от общей схемы к его частям, например, — к мотору), необходимо увязать общую компоновку с размерами и мощностью уже выпускаемых двигателей. В противном случае придется разрабатывать применительно к данной компоновке новый двигатель, либо изменять первоначальные варианты его расположения или схему компоновки всего автомобиля.

Более подробно содержание перечисленных этапов будет рассмотрено далее.

3. Методология проектирования

Деятельность становится эффективной, когда овладеваешь ее методами, понимаешь принципы и законы, т.е. то, что составляет основу знаний настоящего специалиста.

Принципы, законы и методы имеются в любой деятельности. Есть они и в проектировании. Издавна люди пытаются отыскать их, чтобы не только облегчить «муки творчества», но и создать универсальные «решатели задач». Однако основные открытия были сделаны лишь во второй половине 20 века, когда было провозглашено рождение «общества потребления», цель которого — максимально полное удовлетворение потребностей человека, что возможно только при высокой производительности творческого труда.

Стоит отметить, что приведенные ниже принципы, законы и методы достаточно универсальны и успешно применяются как в проектировании, так и во многих других областях, где используется творческий труд.

3.1. Принципы системного проектирования

Как было отмечено выше, проектирование, если оно нацелено на получение эффективных результатов, должно базироваться на системном подходе. Но мы имеем право говорить о системности подхода, если существуют и выполняются его принципы. В настоящее время еще нельзя утверждать, что известны их полные состав и содержание применительно к проектной деятельности, однако можно сформулировать наиболее важные из них.

1. Практическая полезность. Непрерывный рост потребностей людей вынуждает решать все новые и более сложные задачи. С другой стороны, ведение разработок заметно упирается в ограниченность ресурсов, ощутимее становятся убытки в случае получения неудовлетворительных результатов. Поэтому возрастает важность учета следующих положений:

• деятельность должна быть целенаправленной, устремленной на удовлетворение действительных потребностей человека. При этом подразумевается реальный потребитель или определенная социальная, возрастная или иная группа людей. Потребности должны определять цели проектирования и стимулировать деятельность по их достижению. Однако стоит помнить, что цели бывают как очевидными, так и неявными, кажущимися второстепенными или проявляющимися позднее, спустя некоторое время;

• деятельность должна быть целесообразной. Удовлетворение не всех новых потребностей нуждается в создании новых объектов, следовательно, — в проведении соответствующих разработок. Важно вскрыть причины, препятствующие использованию существующих объектов для удовлетворения новых потребностей. В свою очередь, причины вызываются противоречиями, возникающими как внутри старых объектов, так и вне их, в эксплуатирующем их обществе. Выявление ключевых противоречий позволяет концентрировать усилия на решении главных задач, конкретизирует деятельность, что сокращает затраты на проектирование и сроки проведения разработки;

• деятельность должна быть обоснованной и эффективной. Окружающий нас мир многообразен и, следовательно, удовлетворение потребности возможно разными путями. Разумным будет использование не любого решения задачи, а поиск оптимального варианта, т.е. наилучшего среди допустимых при наличии правила предпочтения одного другому. Такое правило называется критерием оптимальности, а мерой предпочтения будут служить показатели качества.

Обратим внимание на то, что слово «оптимальный» происходит от лат. optimus и означает «наилучший» (самый лучший). Поэтому словосочетание «самое оптимальное решение» (т.е. самое самое лучшее решение) является тавтологией. С другой стороны, можно говорить об оптимальном решении только при удовлетворении двух условий: 1 — наличия хотя бы одного критерия, 2 — наличия не менее двух сравниваемых вариантов (необходимость осуществления выбора).

Каждый выбор лучшего варианта конкретен, поскольку производится на соответствие определенным критериям. Следовательно, говоря об оптимальном решении, всегда нужно указывать эти критерии (т.е. оптимальный по ...). И то, что может быть оптимальным при одном критерии, не обязательно будет таковым при другом. Поэтому недомолвки недопустимы.

Под качеством продукции подразумевается совокупность свойств, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с назначением (ГОСТ 15467). К показателям предъявляются следующие требования:

• монотонная связь с качеством при условии постоянства остальных показателей;

• простота определения, измерения и контроля;

• наглядность отображения свойств объекта или процесса;

• соответствие рассматриваемым свойствам;

• хорошая чувствительность к изменению этих свойств;

• устойчивость к случайным помехам.

Качество продукции обычно характеризуется рядом показателей. Например, двигатель автомобиля должен обладать высоким КПД, низкой стоимостью, малыми габаритами и т.д. Состав показателей зависит от назначения проектируемого объекта, условий его функционирования и других факторов. Пытаться учесть как можно больше показателей в стремлении максимально полно охарактеризовать проектируемый объект делает задачу проектирования практически не решаемой. Важно выделять главные показатели, отражающие наиболее существенные потребительские свойства объекта.

Критериальный подход к проектированию позволяет не только отыскивать эффективные решения, максимально удовлетворяющие потребности заказчика, но аргументировано объяснять причины их выбора, обосновывать принятые решения.

Характеристики

Список файлов книги