Norenkov.Osnovy.Avtomatizirovannogo.Proektirovania.2002 (525024), страница 4
Текст из файла (страница 4)
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. Очевидно, что по мере перехода от стадии к стадии степень подробности и тщательность проработкипроекта возрастают, и рабочий проект должен быть вполне достаточным дляизготовления 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 проектными процедурами. Примерами проектных процедурмогут служить подготовка деталировочных чертежей, анализ кинематики,моделирование переходного процесса, оптимизация параметров и другиепроектные задачи.
В свою очередь, проектные процедуры можно расчленитьна более мелкие компоненты, называемые проектными операциями, например,при анализе прочности детали сеточными методами операциями могут бытьпостроение сетки, выбор или расчет внешних воздействий, собственномоделирование полей напряжений и деформаций, представление результатовмоделирования в графической и текстовой формах. Проектирование сводитсяк выполнению некоторых последовательностей проектных процедур - маршрутов проектирования.Иногда разработку ТЗ на проектирование называют внешним проектированием, а реализацию ТЗ - внутренним проектированием.191 Введение в автоматизированное проектированиеСодержание технических заданий на проектированиеВ ТЗ на проектирование объекта указывают, по крайней мере, следующиеданные.1.
Назначение объекта.2. Условия эксплуатации. Наряду с качественными характеристиками (представленными в вербальной форме) имеются числовые параметры, называемыевнешними параметрами, для которых указаны области допустимых значений.Примеры внешних параметров: температура окружающей среды, внешние силы,электрические напряжения, нагрузки и т. п.3. Требования к выходным параметрам, т. е. к величинам, характеризующимсвойства объекта, интересующие потребителя. Эти требования выражены ввиде условий работоспособностигде yt - i-й выходной параметр; R е {=,<,>,>,<}- вид отношения; Г - нормаz'-ro выходного параметра. В случае R = (равно) нужно задать требуемуюточность выполнения равенства.Примеры условий работоспособности:рзсход_топлива_на_1 00_км_пробега_автомобиля < 8 л:коэффициенту усиления_усилителя_на_средних_частотах > 300;быстродействие_процессора > 40 Мфлопс.Классификация моделей и параметров,используемых при автоматизированном проектированииВ автоматизированных проектных процедурах вместо еще не существующего проектируемого объекта оперируют некоторым квазиобъектом -моделью, которая отражает некоторые интересующие исследователя свойстваобъекта.
Модель может быть физическим объектом (макет, стенд) или спецификацией. Среди моделей-спецификаций различают упомянутые вышефункциональные, поведенческие, информационные, структурные модели (описания). Эти модели называют математическими, если они формализованы средствами аппарата и языка математики.В свою очередь, математические модели могут быть геометрическими,топологическими, динамическими, логическими и т. п., если они отражаютсоответствующие свойства объектов. Наряду с математическими моделями припроектировании используют рассматриваемые ниже функциональные IDEFOмодели, информационные модели в виде диаграмм сущность - отношение,геометрические модели-чертежи. В дальнейшем, если нет специальной оговорки, под словом «модель» будем подразумевать математическую модель (МО).Математическая функциональная модель в общем случае представляетсобой алгоритм вычисления вектора выходных параметров Y при заданныхвекторах параметров элементов X и внешних параметров Q.201.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
