Основные положения автоматизированного проектирования

Лекция № 24 Автоматизация проектирования УР

Проектно-конструкторские задачи нельзя полностью формализовать и возложить на компьютеры. Только человек с его эвристическими способностями может принимать решения в условиях неопределенности. Применение компьютеров позволяет производить большой объем вычислений в единицу времени и хорошо приспособлен для запоминания. Идеальной формой взаимодействия человека и компьютера будет такая, при которой недостатки сторон взаимно компенсируются. Именно эти возможности и предоставляют постоянно совершенствующиеся системы автоматизированного проектирования.

Перспективные системы представляются более гибкими и предназначаются для решения задач с элементами неопределенности, неоднозначности и неточности. Такие системы способны сначала определить наиболее важные аспекты решаемой проблемы, а затем выделить на их решение основную часть вычислительного ресурса.

Принципиально новые автоматизированные системы с использованием искусственно интеллекта могут быть реализованы за счет увеличения ресурсов ЭВМ, совершенствования операционных систем и математического обеспечения.

Широкое использование вычислительной техники в конце XX и начале XXI вв. позволило автоматизировать целый ряд отдельных фрагментов проектно-конструкторских работ (ПКР), выполняемых ранее с помощью традиционных средств и методов. Это существенно повысило производительность труда инженерно-технического персонала, особенно при выполнении вычислительных работ, и способствовало ускорению процесса проектирования при одновременном повышении его качества. Однако при фрагментарной автоматизации лишь часть не связанных между собой проектно-конструкторских работ может выполняться с помощью высокопроизводительных средств. В результате специалистам различного профиля и квалификации для воплощения своих знаний и опыта в проект нового изделия в процессе проектирования приходиться использовать традиционные средства и методы и производить большое количество механических действий и операций. Поэтому внедрение автоматизированных фрагментов проектно-конструкторских работ в процесс проектирования дает ограниченный эффект, а разработка проекта нового образца остается сложной, трудоемкой и длительной.

В результате сложилась противоречивая ситуация, когда, с одной стороны, при выполнении большого объема проектно-конструкторских работ преобладают традиционные малопроизводительные средства и методы и процесс проектирования остается по-прежнему сложным, трудоемким и длительным, а с другой стороны – потенциальные возможности современных программно-технических средств для быстрого и высококачественного выполнения этих работ используются недостаточно эффективно.

Преодолеть эти противоречия и сократить затраты труда и средств на проектирование при одновременном повышении его качества в настоящее время можно в основном за счет использования более совершенных технологий, базирующихся на комплексной автоматизации работ, выполняемых в процессе создания проекта.

К настоящему времени целый ряд разнообразных фрагментов проектно-конструкторских работ, выполняемых в процессе проектирования, формализован и автоматизирован. Это различные расчёты, функциональное моделирование, геометрическое моделирование, построение моделей для расчёта прочности, формирование и выпуск чертежей, накопление и хранение информации, различные виды анализа информации и некоторые другие функции и операции.

Фрагментарная автоматизация ПКР лишь частично решила выявленную проблему, т.к. с помощью компьютера выполняется лишь сравнительно небольшой объем работ, в основном вычислительного характера. На рисунке 1 приведена схема сложившейся практики эскизного проектирования УР при фрагментарной автоматизации. При разработке проекта сочетаются и теснейшим образом переплетаются знания, опыт, творчество специалистов и множество их механических действий и операций, которые сильно тормозят процесс проектирования. Поэтому процесс проектирования УР остается сложным, а разработка проекта нового образца трудоемка и длительна.

Для быстрой и достаточно точной отработки нового образца на этапе эскизного проектирования, когда принимаются основополагающие решения, необходимо дальнейшее углубление и расширение автоматизации ПКР.

В последние десятилетия идёт интенсивная разработка новых средств и методов проектирования на базе вычислительной техники и современных информационных технологий. Для ускорения проектирования и снижения его трудоёмкости разработано и используется большое количество компьютерных программ, решающих проектные задачи, и целый ряд систем (программных комплексов), выполняющих достаточно крупные фрагменты проектно-конструкторских работ. Однако возможности этих средств для повышения производительности труда специалистов, участвующих в разработке новых образцов, ограничены. Их разрозненное использование не меняет сущности традиционного процесса проектирования, т.е. сложившиеся ранее организационные структуры КБ до сих пор сохраняются, сбор информации, её обработка, хранение и обмен осуществляются традиционными «ручными» способами, по-прежнему существует большая зависимость результата от квалификации, опыта и личных качеств специалиста; формирование конструкторской документации и её прохождение через контролирующие службы не изменилось, распределение работ между подразделениями и внутри них такое же, как и до внедрения компьютерной техники. Таким образом, процесс проектирования, в сущности, остается традиционным и по-прежнему сложным, трудоемким и длительным.

Порядок выполнения ПКР определяется рядом нормативных и регламентирующих документов, но в основном он формируется практикой, опытом, традициями коллектива, главными конструкторами и в большой мере зависит от их опыта, эрудиции, интеллекта и других психофизических особенностей.

Проблемы разработки прогрессивных методов и оптимальной технологии проведения научно-исследовательских (НИР) и опытно-конструкторских работ (ОКР) до настоящего времени мало исследованы. Каждый ученый и конструктор использует в работе собственную технологию и не всегда учитывает опыт выполнения НИР и ОКР, накопленный в своей и других организациях. В то же время инженерно-технические работники, как считают многие исследователи, обычно не умеют правильно организовать свой труд, не всегда рационально строят исследования, проводят эксперименты, регистрируют и обрабатывают данные [13].

Накопленный в течение трёх последних десятилетий опыт говорит о том, что решение этой проблемы может быть осуществлено только с помощью более совершенных технологий проектирования, базирующихся на высокоэффективных инструментальных средствах, обеспечивающих комплексную автоматизацию всей совокупности работ, выполняемых в процессе создания новых образцов. Таковыми средствами в настоящее время могут стать мощные программно-технические комплексы.