Глава 1. Общие сведения о проектировании

Понятие проектирования

Проектирование - процесс создания описаний нового или модернизируемого технического объекта (изделия, процесса), достаточных для изготовления или реализа­ции этого объекта в заданных условиях.

Такие описания, называемые окончательными, представляют собой комплект конструкторской и технологической докумен­тации в виде чертежей, пояснительных записок, специфика­ций, программ для технологических автоматов и т.п. - пакет документации, необходимой для изготовления изделия Процесс заключается в выполнении комплекса работ иссле­довательского, расчетного, конструкторского характера, име­ющих целью преобразование исходного описания в оконча­тельные описания. Исходное описание при этом есть техниче­ское задание (ТЗ), отражающее назначение и основные требования к проектируемому объекту.

Под проектным решением понимается получение промежуточного описания объекта, позволяющего его реализовать. Проектное решение оформляется в виде проектных документов, которые в совокупности составляют проект.

Проектирование является много­этапным динамическим процессом. Это процесс творческий, много­плановый и достаточно трудоемкий. Проектирование не следует путать ни с искусством, ни с естественными науками, ни с матема­тикой. Это сложный вид деятельности, в котором успех зависит от правиль­ного сочетания всех этих трех средств познания [1].

Виды проектирования

Различают 3 способа проектирования:

· неавтоматизированный;

· автоматизированный (с использованием САПР (ЭВМ));

· автоматический (без участия человека, применим для ограниченного числа операций).

Неавтоматизированное проектирование - это проектирова­ние, при котором все преобразования описания объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представление описаний на различных языках осуществляются человеком.

Применение ЭВМ для решения отдельных проектных задач началось одновременно с их появлением. Однако оно было скорее эпизодическим, чем систематическим. Обычно в каждом конкретном случае инженер заново составлял программу решения, используя традиционные методы проектирования. Поскольку эти методы разраба­тывались для неавтоматизированного проектирования, их копирование при автоматизированном проектировании не могло дать ожидаемого эффекта.

Автоматизированное проектирование - это проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представления описаний на различных языках осуществляются при взаимодействии человека и ЭВМ.

Степень автоматизации проектирования оценивается долей d проектных работ, выполняемых на ЭВМ без участия человека, в общем объеме проектных работ. При d = 0 проектирование неавтоматизированное, а при d = 1 – полностью автоматическое. Для ав­томатизированного проектирования характерно рациональное распределение функций между человеком и ЭВМ и обосно­ванный выбор моделей и методов для автоматизированных процедур. Граница между автоматизированным и неавтомати­зированным проектированием не может быть четкой. Рациональность и обоснованность в выборе средств и методов проектирования определяются уровнем развития вычислительной техники, математики, теории автоматизированного проектирования и конкретных техниче­ских дисциплин. То, что сегодня представля­ется наилучшим распределением функций между челове­ком и ЭВМ и оптимальным методом решения, завтра может перестать быть наилучшим и оптимальным в связи с расширением знаний и технических возможностей.

Необходим обоснованный выбор методов машинного решения задач, подразумевающий правильный учет воз­можностей вычислительной математики и вычислитель­ной техники для обеспечения приемлемого компромисса между требованиями высокой точности, степени универ­сальности, малых затрат машинного времени, памяти и труда инженеров-проектировщиков на сбор исходной информации.

На ЭВМ решаются задачи, поддающиеся формализации, при условии, что их машинное решение более эффективно, чем ручное. К таким задачам относится выполнение мно­гих процедур оформления технической документации, по­лучения планов размещения оборудования, решения си­стем уравнений, описывающих процессы в проектируемых объектах, и т.д. Как правило, на ЭВМ не только реша­ются, но и автоматически составляются системы уравне­ний на основе лаконичного исходного описания объекта и имеющихся в памяти ЭВМ сведений [1].

Под автоматизацией проектирования понимают широ­кий круг проблем, решаемых с использованием средств вычисли­тельной техники при выполнении многочисленных этапов и процес­сов проектирования объекта (машины, комплекса машин, системы и др.).

Различают нисходящее (сверху вниз) и восходящее (снизу вверх) проекти­рование. В первом задачи высоких иерархических уровней решаются прежде, чем задачи более низких иерархических уровней, во втором последовательность проти противоположная. Так, функциональное проектирование чаще является нисхо­дящим, конструкторское - восходящим.

Нисходящую технологию проектирования начинают с унифицирования маршрутов проектирования, т.е. выбирается унифицированный маршрут, он разбивается на проектные процедуры, и эти процедуры унифицируются. Подход позволяет унифицировать решения в рамках отдельной задачи или предметной области.

Восходящая технология проектирования. Не документируется, для каких задач будут использоваться процедуры, т.е. просто создается инструментарий для автоматизации отдельных проектных процедур, например:

· создание и редактирование графической части;

· выполнение художественных и дизайнерских работ;

· выполнение прочностных расчетов;

· проектирование текстовой части конструкторской документации [1].