Системный анализ процесса проектирования

Общие положения

 

Проектирование представляет собой лишь всесторонне зависимую часть замкнутого цикла обновления, который состоит в последовательной возвратно- поступательной смене этапов.

 

Цели обновления

Эксплуатация Законы развития Средства достижения цели -

объекты проектирования

Производство Проектирование

 

 

Цикл обновления

 

Цели обновления – инициирующий этап. На этом этапе идет формирование новых целей деятельности человека, подготовленных объективным развитием событий и обобщением накопленного опыта в конкретных областях материального производства.

Средства достижения цели – объекты проектирования (всевозможные конструкции, изделия, системы, которые существуют в воображении или на бумаге).

Проектирование – процесс исчерпывающего обоснования и описания объекта проектирования.

Жизненный цикл изделия это время от возникновения идеи создания изделия до снятия его с эксплуатации.

 

Цели проектирования

 

Цель проектирования ожидаемый результат деятельности. Сначала формируется общая цель. Она допускает многовариантное развитие событий в данном направлении. После формирования общей цели строится «дерево целей» (иерархического графа целей).

 

 

Общая цель Цели 1-го уровня Цели 2-го уровня

 

 

Цели n-го уровня

 

Процесс декомпозиции общей цели продолжается до нижнего уровня соответствующего конструктивным целям. Это уже конкретные цели, например тактико-технические требования к объектам проектирования или технические задания на проектирование изделия и т.д.

Целеполагание, его декомпозиция и связная логическая увязка всех компонентов – сложный творческий процесс, требующий большую работу по обобщению накоплению опыта, выявление и прогноз закономерностей развития в определенной сфере материального производства. Необходимо обработать большой объем информации. Для этого требуются использование средств автоматизации.

 

Объекты проектирования

 

Объекты проектирования это будущие средства достижения цели: конструкции, процессы, системы и т.д. В процессе проектирования идет уточнение объекта проектирования от качественного описания до проекта. При этом имеет место единство цели, объекта и процесса проектирования.

Необходимая стадия проектирования – формализация описания и моделирования объекта проектирования.

Различают три вида формального описания объекта: функциональное, морфологическое, информационное.

Функциональное описание дает характеристику назначения объекта проектирования через его функциональные характеристики. Например для самолета это: подъемная сила, тяговые усилия, управление и т.д.

После описания функций определяют структуру объекта для реализации этих функций. В результате объект проектирования становится сложной системой, состоящей из подсистем, агрегатов, узлов, элементов и т.д.

Описание устройств объектов, их структур, геометрий называют морфологическим описанием.

Задача функционального и морфологического описания объектов проектирования связана с использованием и переработкой значительных потоков информации. Под информацией об объекте понимают сведения, сообщения, документы (схемы, чертежи, описания и т.д.), сигналы. Это информационное описание объекта.

Объект проектирования – сложная система. Он может быть описан в виде иерархического дерева (иерархические уровни).

 

 

 

1-й уровень

 

 

2-й уровень

 

n-й уровень

 

 

На 1-ом уровне сложный объект S рассматривается как система S из n элементов (взаимосвязанных и взаимодействующих). Каждая из этих подсистем S_j на 2-ом уровне тоже рассматривается как сложная система, состоящая из m_j элементов.

Как правило, выделение элементов происходит по функциональному признаку и подобное разделение продолжается до получения на n-ом уровне элементов, которые не делятся. Это базовые элементы.

Такой блочно-иерархический подход позволяет распределить работы по проектированию сложных объектов между подразделениями.

Пример:

- базовые элементы: интегральные микросхемы, резисторы, конденсаторы, транзисторы и т.д.;

- функциональные узлы: усилители, вторичные источники питания, сумматоры и т.д.;

- функциональные схемы: процессор, ОЗУ, передатчик и т.д.

- электронные системы: система управления, ЭВМ и т.д.

 

Процессы проектирования

 

Проектный процесс развивается во времени и делится на стадии, этапы, проектные процедуры и операции. При проектировании выделяют следующие стадии:

1. Предпроектные исследования

На этой стадии проектная организация ведет исследования, которые включают постановку проблемы и формирование общей цели проектирования, иерархическую декомпозицию общей цели, функции и принципов построения объектов проектирования.

2. Разработка технического задания (ТЗ)

ТЗ – исходный документ для начала процесса проектирования и обязательный при приемке изделия. ТЗ должен содержать полные исходные данные и требования к объекту проектирования. ТЗ разрабатывается разработчиком проекта на основе предпроектных исследований и требований заказчика. Затем оно согласуется с пользователем;

3. Разработка технических предложений

На этом этапе ставится цель – выбор рационального варианта объекта проектирования с учетом ТЗ и включает:

1) анализ процессов проектирования;

2) выявления возможных вариантов структуры изделия, в частности на уровне подсистем;

3) выбор рационального варианта;

4) технико-экономическое обоснование выбранного варианта;

5) составления дополнительных требований к ТЗ.

Первые три стадии являются стадиями научно-исследовательских разработок (НИР).