Норенков И.П. - Основы автоматизированного проектирования (1060628), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Это свойство необходимо для оценки эффективностивариантов системы.Целостность — свойство системы, характеризующее взаимосвязанностьэлементов и наличие зависимости выходных параметров от параметровэлементов, при этом большинство выходных параметров не является простымповторением или суммой параметров элементов.Иерархичность — свойство сложной системы, выражающее возможностьи целесообразность ее иерархического описания, т.
е. представления в виденескольких уровней, между компонентами которых имеются отношения целое — часть.Составными частями системотехники являются следующие основныеразделы:иерархическая структура систем, организация их проектирования;анализ и моделирование систем;синтез и оптимизация систем.Моделирование имеет две четко различимые задачи: 1 — создание моделейсложных систем (в англоязычном написании - modeling); 2 - анализ свойствсистем на основе исследования их моделей (simulation).Синтез также подразделяют на две задачи: 1 — синтез структуры проектируемых систем (структурный синтез); 2 — выбор численных значений параметров элементов систем (параметрический синтез). Эти задачи относятся кобласти принятия проектных решений.Моделирование и оптимизацию желательно выполнять с учетом статистической природы систем.
Детерминированность - лишь частный случай. Припроектировании характерны нехватка достоверных исходных данных, неопределенность условий принятия решений. Учет статистического характера данныхпри моделировании в значительной мере основан на методе статистическихиспытаний (методе Монте-Карло), а принятие решений - на использованиинечетких множеств, экспертных систем, эволюционных вычислений.Примеры. 1. Компьютер является сложной системой в силу наличия у него большогочисла элементов, разнообразных связей между элементами и подсистемами, свойствцеленаправленности, целостности, иерархичности.
К подсистемам компьютера относятся процессор (процессоры), оперативная память, кэш-память, шины, устройства вводавывода. В качестве надсистемы могут выступать вычислительная сеть, автоматизированная и (или) организационная система, к которым принадлежит компьютер. Внутренниепараметры - времена выполнения арифметических операций, чтения (записи) в накопителях, пропускная способность шин и др. Выходные параметры - производительностькомпьютера, емкость оперативной и внешней памяти, себестоимость, время наработки161.2.
Структура процесса проектированияна отказ и др. Внешние параметры — напряжение питания сети и его стабильность, температура окружающей среды и др.2. Для двигателя внутреннего сгорания подсистемами являются коленчатый вал,механизм газораспределения, поршневая группа, системы смазывания и охлаждения.Внутренние параметры - число цилиндров, объем камеры сгорания и др. Выходныепараметры - мощность двигателя, КПД, расход топлива и др. Внешние параметры характеристики топлива, температура воздуха, нагрузка на выходном валу.3.
Подсистемы электронного усилителя - усилительные каскады; внутренниепараметры - сопротивления резисторов, емкости конденсаторов, параметрытранзисторов; выходные параметры - коэффициент усиления на средних частотах, полосапропускания, входное сопротивление; внешние параметры - температура окружающейсреды, напряжения источников питания, сопротивление нагрузки.1.2.
Структура процесса проектированияИерархическая структура проектных спецификацийи иерархические уровни проектированияПри использовании блочно-иерархического подхода к проектированиюпредставления о проектируемой системе расчленяют на иерархические уровни.На верхнем уровне используют наименее детализированное представление, отражающее только самые общие черты и особенности проектируемой системы.На следующих уровнях степень подробности описания возрастает, при этомрассматривают уже отдельные блоки системы, но с учетом воздействий накаждый из них его соседей.
Такой подход позволяет на каждом иерархическомуровне формулировать задачи приемлемой сложности, поддающиеся решениюс помощью имеющихся средств проектирования. Разбиение на уровни должнобыть таким, чтобы документация на блок любого уровня была обозрима ивоспринимаема одним человеком.Другими словами, блочно-иерархический подход есть декомпозиционныйподход (его можно назвать также диакоптическим), который основан на разбиении сложной задачи большой размерности на последовательно и (или) параллельно решаемые группы задач малой размерности, что существенно сокращает требования к используемым вычислительным ресурсам или времярешения задач.Можно говорить об иерархических уровнях не только спецификаций, но ипроектирования, понимая под каждым из них совокупность спецификаций некоторого иерархического уровня совместно с постановками задач, методами получения описаний и решения возникающих проектных задач.Список иерархических уровней в каждом приложении может быть специфичным, но для большинства приложений характерно следующее наиболее крупное выделение уровней:• системный уровень, на котором решают наиболее общие задачи проектирования систем, машин и процессов; результаты проектирования представляют в виде структурных схем, генеральных планов, схем размещения оборудования, диаграмм потоков данных и т.
п.;171. Введение в автоматизированное проектирование• макроуровень, на котором проектируют отдельные устройства, узлымашин и приборов; результаты представляют в виде функциональных,принципиальных и кинематических схем, сборочных чертежей и т. п.;• микроуровень, на котором проектируют отдельные детали и элементымашин и приборов.В каждом приложении число выделяемых уровней и их наименования могутбыть различными. Так, в радиоэлектронике микроуровень часто называюткомпонентным, макроуровень - схемотехническим. Между схемотехническими системным уровнями вводят уровень, называемый функциональнологическим.
В вычислительной технике системный уровень подразделяют науровни проектирования ЭВМ (вычислительных систем) и вычислительныхсетей. В машиностроении имеются уровни деталей, узлов, машин, комплексов.В зависимости от последовательности решения задач иерархических уровней различают нисходящее, восходящее и смешанное проектирование (стилипроектирования). Последовательность решения задач от нижних уровней кверхним характеризует восходящее проектирование, обратная последовательность приводит к нисходящему проектированию, в смешанном стилеимеются элементы как восходящего, так и нисходящего проектирования. Вбольшинстве случаев для сложных систем предпочитают нисходящее проектирование.
Отметим, однако, что при наличии заранее спроектированныхсоставных блоков (устройств) можно говорить о смешанном проектировании.Неопределенность и нечеткость исходных данных при нисходящемпроектировании (так как еще не спроектированы компоненты) или исходныхтребований при восходящем проектировании (поскольку ТЗ имеется на всюсистему, а не на ее части) обусловливают необходимость прогнозированиянедостающих данных с последующим их уточнением, т. е. последовательногоприближения к окончательному решению (итерационность проектирования).Наряду с декомпозицией описаний на иерархические уровни применяютразделение представлений о проектируемых объектах на аспекты.Аспект описания (страта) — описание системы или ее части с некоторойоговоренной точки зрения, определяемой функциональными, физическими илииного типа отношениями между свойствами и элементами.Различают функциональный, информационный, структурный и поведенческий (процессный) аспекты.
Функциональное описание относят к функциям системы и чаще всего представляют его функциональными схемами. Информационное 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.Структурное описание относится к морфологии системы, характеризует составные части системы и их межсоединения и может быть представлено струк181.2.
Структура процесса проектированиятурными схемами, а также различного рода конструкторской документацией.Поведенческое описание характеризует процессы функционирования (алгоритмы) системы и (или) технологические процессы создания системы. Иногдааспекты 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 выделениятаких аспектов, как функциональное (разработка принципов действия, структурных, функциональных, принципиальных схем), конструкторское (определение форм и пространственного расположения компонентов изделий), алгоритмическое (разработка алгоритмов и программного обеспечения) итехнологическое (разработка технологических процессов) проектирование систем. Примерами страт в случае САПР могут служить также рассматриваемые далее виды обеспечения автоматизированного проектирования.Стадии проектированияСтадии проектирования — наиболее крупные части проектирования какпроцесса, развивающегося во времени.
В общем случае выделяют стадии научно-исследовательских работ (НИР), эскизного проекта или опытно-конструкторских работ, технического, рабочего проектов, испытаний опытных образцовили опытных партий. Стадию НИР иногда называют предпроектными исследованиями или стадией технического предложения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
