double arrow

Понятия инженерного проектирования

Глава 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

Контрольные вопросы к главе 2.

  1. Требования и основные принципы методологии проектирования РЭС
  2. Дать определения понятия системы, толкование понятий "принцип, элемент, отношение, структура, конституэнты".
  3. Унарное, бинарное,... n- арное отношение. Примеры.
  4. Типовая задача: определить структуру, конституанты, отношения между элементами Uвх и Uвых в следующей системе S.

  1. Почему РЭС можно рассматривать как некоторую техническую систему?
  2. Элементы и отношения в РЭС.
  3. Структуры и конституэнты унарных пространственных отношений в РЭС. Примеры.
  4. Подсистемы РЭС.
  5. Оценка качества ТС.
  6. Жизнь ТС.

В настоящем подразделе вводятся и определяются с общих позиций очень важные понятия курса - "проектирование" и "конструирование", а также понятия "проектирование РЭС" и "конструирование РЭС"

Проектирование занимает особое место в ряду других видов научно-технической деятельности человека. Не прекращаются дискуссии о том, является ли проектирование искусством, наукой или это просто раздел математики. Говоря о характере действий в процессе проектирования, большинство авторов считает, что в проектировании единым образом пересекаются наука и искусство, математика и творчество.

Существует множество определений проектирования. Главным в большинстве из них является разнообразие выделяемых составных частей процесса. Но если определять проектирование через конечный результат, то многие из них сходятся в указании конечной цели проектирования. А именно, цель проектирования - положить начало изменениям в окружающей человека искусственной среде. Очевидно, что речь идет о технической искусственной среде и, соответственно, об инженерном проектировании; в отличии от проектирования одежды, интерьеров и т.д.

Инженерным проектированием называется вид деятельности человека по решению технических задач, который научно обоснован и учитывает потребности общества при реализации результата.

В определении проектирования существенны несколько факторов. Первый - техническая направленность действия. Значит результатами проектирования являются новые устройства, системы или процессы. Второй - решение должно быть научно обоснованным, т.е. требует применения специальных знаний. Третий фактор заключается в том, что создается не любое новое, а только то, что приносит обществу определенную пользу, удовлетворяет какие-то потребности или нужды. Исходя из определения, понятие проектирования в данном случае применимо только к техническим системам и в дальнейшем системы, о которых в курсе будет идти речь - это технические системы. Но главным, пожалуй, является то, что проектирование, по определению, - вид деятельности именно человека. Следовательно, по характеру проектная деятельность должна быть в определенной степени творческой.

Но в определении однозначно не устанавливается соотношение между творчеством (искусством) и строго логическими подходами при проектировании ТС.

Одни исследователи считают, что проектирование ближе к творческому, чем к регламентированному процессу, другие - что проектирование - только творческий, изобретательский этап. Третьи полагают, что творчество в технике имеет в основе некоторые стандартные процедуры и формальные структуры, поэтому возможно использование строгих научных теорий, например, теории систем. Иные считают, что проектирование - это область математики. Так или иначе, любые формализованные модели проектирования должны рассматриваться как подходы к алгоритмизации творчества.

Вопрос о соотношении творчества и формализации при проектировании имеет весьма важный практический смысл. Например, по мнению некоторых ученых, только 10... 20% объема работ по проектированию конструкций некоторых видов РЭС требует высококвалифицированных специалистов. Основная же часть работ может быть формализована и передана ЭВМ. Очевидно, что при условии получения высокого качества автоматизированного решения, процесс проектирования в таком случае становится эффективным. Поэтому необходимо определить возможности использования интуитивно-эвристических и формализованных подходов при проектировании.

В учебных целях необходимо только помнить, что общая особенность проектирования, как вида человеческой деятельности, состоит в сочетании научных (формализуемых) и интуитивно-эвристических, творческих действий.

Для ответа на вопрос о соотношении творчества и формализации при проектировании ТС необходимо рассмотреть различные представления о проектировании и сформулировать систему взглядов - концепцию, которая, по возможности, включала бы в себя, наиболее существенные знания о проектировании.

3.1.1. Представления о понятии "проектирование".

В настоящее время в теории и практике имеют хождения несколько пониманий (представлений, моделей) сложного понятия "проектирование":

1) объектная или системная, в рамках которой проектирование рассматривается с точки зрения учета совокупности взаимосвязанных объектов, так или иначе участвующих в процессе проектирования и определяющих его результат;

2) организационная модель - представляющая собой совокупность мероприятий и факторов, так или иначе поддерживающих процесс проектирования;

3) содержательная, при которой проектирование понимается как перечень и последовательность конкретных задач и необходимых действий при проектировании конкретного объекта;

4) семантическая - выявляющая характер и смысл выполняемых действий (содержательную модель можно рассматривать как развитие семантической модели; однако, есть смысл выделить и исследовать ее отдельно в силу ряда существенных отличий последней).

Краткий анализ начнем с рассмотрения системной (объектной) модели. Можно указать, что всегда в процессе проектирования самым активным образом участвуют следующие основные элементы: объект проектирования, коллектив разработчиков, совокупность средств проектирования. Причем, в настоящее время из множества средств существенно выделяются два элемента: методы и системы автоматизированного проектирования (САПР).

Рис.3.1. Объектная (системная) модель проектирования.

Есть еще один важный элемент, оказывающий влияние на все перечисленные - некоторая "среда" действия. В сущности, это и есть сегодняшнее представление о проектировании, наши знания о нем, инженерное мировоззрение специалистов-проектировщиков. Указанная модель дает возможность ответить на ряд вопросов. Например, что нужно учитывать для улучшения результата проектирования, а также каковы основные направления работ по созданию общей методологии конструирования РЭС. Из рассмотрения системной модели проектирования становится ясной необходимость исследования, как самих объектов, так и взаимных связей в системе, т.е. отношений типа "метод-объект", "разработчики-САПР", "объект-САПР", "метод разработчики", "объект разработчики".

Под организационной моделью понимается совокупность отдельных организационных мероприятий, документов, норм, средств и т.д., с помощью которых так или иначе, поддерживается и выполняется проектирование коллективом разработчиков. Простейшее представление об организационной модели можно составить из рис. 3.2.

Рис. 3.2. Организационная модель проектирования.

Для анализа можно поделить все элементы этой модели на две группы:

  • элементы, составляющие, условно говоря, "конструкторское бюро"; представление о том, что такое КБ имеет каждый практик;
  • элементы, которые отнесены к "внешней среде"; они представляют собой средства, ограничения, условия и т.д. для выполнения разработки. Важнейшими элементами "среды" являются литературные источники, нормативные документы, по которым ведется разработка (ГОСТы, ОСТы, нормали, и т.д.), фонды, трудоресурсы, материалы, полуфабрикаты, энергия.

Основные выводы, следующие из рассмотрения данной модели: 1) для повышения эффективности проектирования необходимо соответствующим образом организовать процесс, другими словами - оптимизировать организацию проектирования;

2) в различных условиях (например, при изменении тематики или при новом объекте проектирования и т.д.) организационная система проектирования должна, в общем случае, изменяться;

3) практически оптимизация оргмодели в реальной практике не происходит; например, часто ли структура и состав КБ меняется при изменении тематики разработки?

Поскольку данная модель все-таки не является определяющей для методологии проектирования, ограничимся при ее описании уже сказанным.

Следующее представление о проектировании является наиболее распространенным. Под содержательной (процедурной) моделью проектирования понимается перечень и последовательность конкретных задач и необходимых действий по их решению (процедур) при проектировании конкретных объектов. Говоря о настоящем представлении (модели) проектирования необходимо подчеркнуть, что, поскольку формулировка и решение конкретной задачи - творческий процесс, постольку единой содержательной модели, инвариантной к различным ситуациям, существовать не должно. Речь о такой модели можно вести только для конкретных или типовых случаев проектирования.

Рис. 3.3. Содержательная модель проектирования.

Следует иметь в виду, что некоторые задачи приходится решать повторно в ходе проектирования, т.е. процесс имеет возвратные процедуры и не является строго последовательным.

Общими выводами по трем известным моделям являются следующие:

1) две первые модели слишком абстрактны, недостаточно конструктивны и не могут быть непосредственно использованы для инженерной практики;

2) очень важна содержательная модель в силу своей конкретности - вся практика проектирования строится, используя именно такое представление о проектировании. Существенным недостатком ее является то, что каждый раз приходится выстраивать свою модель. Указанный недостаток является продолжением основного достоинства модели - ее конкретности.

Таким образом, возникает необходимость разработки такой модели, которая по возможности совмещала бы достоинства указанных моделей и не имела бы их недостатков.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: