И этапы разработки конструкции

 

Эффективность конструкторского решения оказывает определяющее воздействие на качество функционирования приборной аппаратуры (ПА), эксплуатационные показатели и обеспечение автоматизации производства.

В процессе конструирования любого технического объекта (машины, прибора и др.) должны быть решены задачи максимизации основных характеристик изделия – унификация конструкции, модульности, технологичности, надежности, экономичности.

Собственно процесс конструирования ПА можно представить последовательностью решения следующих групп задач:

- анализ исходных данных ТЗ на разработку изделия;

- выбор направления конструирования по комплексному показателю качества;

- разбиение электрической схемы на функционально законченные конструктивно-технологические модули;

- выбор метода конструирования;

- выбор элементной базы по условиям эксплуатации и критерию предпочтения;

- анализ альтернативных вариантов конструкции, выбор прототипа, предваритель-ная оценка массы и габаритов;

- декомпозиция конструкции на конструктивные уровни;

- разработка компоновочных схем;

- разработка эскизной документации;

- проведение конструкторских расчетов (вибро - и ударопрочности, теплового, массогабаритного, надежности и др.);

- оптимизация (синтез) конструкции;

- разработка рабочей документации.

Анализ исходных данных ТЗ иллюстрируется рис.1.1, где представлены факторы, определяющие выбор направления и метода конструирования ПА.

Процесс конструирования имеет многоитерационную структуру. Такие итерации могут возникать на этапах предварительной оценки массы и габаритов, проведения конструкторских расчетов и др. Выполняемые расчеты должны подтвердить соответствие разработанной конструкции требованиям ТЗ. В противном случае необходимы изменения конструкторских решений на предшествующих этапах конструирования.

Рассмотренные выше задачи конструирования представлены на рис.1.2 в виде схемы, отражающей этапы разработки конструкции. Схема является развитием модели, представленной в пособии [21]. Этапы 1-6 относятся к задачам системного анализа, этапы 7-11 отражают собственно процесс конструирования как многошагового процесса поиска синтез-анализ-синтез, с оптимизацией конструкторских решений.

В схему включены модели М и операторы коррекции , а также информационно-методическое обеспечение, необходимое для решения задач. Модель М₀ - начальная неформализованная модель будущей конструкции, представляющая собой логическое описание целей и задач, которые должны быть реализованы в конструкции изделия.

Первая формализуемая модель М₁ будущей конструкции включает в себя множество требуемых характеристик и показателей качества М₁= , которые должна иметь конструкция при использовании по назначению. Модель М₁ является исходной для выполнения непосредственно конструкторских разработок и расчетов.

Результатом выполнения компоновок, проведения проверочных расчетов для конструкции в целом и ее составных частей (полученных при декомпозиции на конструктивные уровни) и оптимизации конструкции является модель М_2n. После разработки конструкторской документации на оптимальный вариант конструкции изделия производится переход от модели М₂ и ее подмоделей m_2nj к материальным объектам в виде узлов, блоков, подсистем и системы в целом, т.е. изготовление опытного образца

Построенная в результате оптимизации структур и параметров модель М_3n составлена из подмоделей m_3nj, сформированных по результатам испытаний опытного образца. В модели М_3n отображается информация о свойствах системы (показатели качества, характеристики), полученных по результатам испытаний. Модель М_3n служит для оценки соответствия действительных показателей системы тем, которые были установлены требованиями ТЗ, и выработки обоснованных рекомендаций на формирование операторов коррекции (доработок) . Как показано на схеме рис.1.2 коррекция результатов работ, выполненных на различных этапах проектирования системы, имеет место в течение всего процесса создания системы и ее элементов, в том числе и на этапах изготовления и эксплуатации (модели М₄ и М₅ ). При этом операторы могут быть различными; они зависят от типа системы, степени ее совершенства и конкретных условий ее создания [6]. Формирование операторов коррекции может осуществляться как на основе сравнения результатов расчета или моделирования, так и на основе сравнения обработанных результатов реальной системы с ранее построенными моделями. В первом случае уточняются объекты системы М₁ и М₂, во втором – совершенствуются материальные объекты в виде блоков и узлов , входящих в состав системы на основе моделей М₄ и М₅.

Содержание работ, выполняемых на этапах, отраженных в схеме на рис.1.2, рассмотрено в последующих разделах, в том числе и информационно-методическое обеспечение конструирования.