Особенности проектирования изделий

Комплексное решение всех задач, связанных с проектированием, производством и эксплуатацией изделий, необходимо осуществлять в рамках постоянно совершенствуемых автоматизированных систем, использующих единые методы и средства для решения всех задач конструирования и технологической подготовки производства, базирующиеся на типовых математических моделях.

1. При проектировании создается описание объекта, реально не существующего.

Первой особенностью является целевая направленность на создание технических объектов, удовлетворяющих оптимальным образом потребности народного хозяйства.

2. Проектирование ведется в ограниченном пространстве, называемом предметной областью.

В нашем случае такой предметной областью является технология производства летательных аппаратов.

3. Для сложных технических объектов закономерности предметной области не могут быть полностью формализованы в настоящее время.

Действительно, проектирование как ЛА, так и технологических процессов их изготовления сегодня в значительной части ведется интуитивно, с большим числом натурных испытаний и технологических отработок, по результатам которых принятые ранее проектные решения могут быть подвергнуты значительным изменениям.

4. В процессе проектирования должна быть определена структура объекта (состав и внутренние связи, взаимосвязи).

В нашем случае объектами проектирования являются конструкторская и технологическая документация, которую создают соответствующие специалисты.

Для автоматизации интеллектуального труда таких специалистов, работающих в информационном слое на различных стадиях жизненного цикла изделия, могут быть применены автоматизированные системы конструкторского (АСКН), технологического (АСТН) назначения и эксплуатации изделия (АСЭ) в состав которых включаются следующие системы:

­ АСНИ – автоматизированная система научных исследований;

­ АСК (САПР К) – автоматизированная система конструирования;

­ АСКТ – автоматизированная системаконтроля обеспечения технологичности;

­ АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки произ-водства, включающая набор систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) по всем видам переделов;

­ ГПС – гибкие производственные системы;

­ АСИ – автоматизированная система испытаний;

­ АСТО – автоматизированная система процессов и средств технического обслуживания;

­ АССИ – автоматизированная система снятия изделий с эксплуатации.

		Автоматизированная система технического обслуживания (АСТО)
		Автоматизированная система снятия изделий с эксплуатации (АССИ)

5. Процесс проектирования сложных технических объектов коллективный, в нем участвуют большие группы специалистов.

Для создания компьютеризированного производства определяющим является комплекс систем, объединяемых под общим наименованием «автоматизированные системы технологической подготовки производства» (АСТПП). Каждая из систем состоит из совокупности функциональных и инвариантных подсистем, включающих следующие видыобеспечения:

· математическое – математические модели, методы и алгоритмы автоматизированного проектирования;

· лингвистическое – совокупность языков, используемых в АСТПП для представления информации о проектируемых объектах, процессах и средствах проектирования;

· информационное – документы, содержащие описание изделий и их элементов, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записями этих документов;

· программное – совокупность программ, представленных в заданной форме, вместе с необходимой программной документацией;

· техническое – совокупность аппаратных средств, включающих устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства, используемые в АСТПП/САПР;

· методическое – документы, в которых отражены состав, правила выбора и эксплуатации средств автоматизированного проектирования;

· организационное – положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру проектной организации.

6. Результаты проектирования сложных технических объектов многовариантны, и поэтому процесс проектирования является итерационным.

Дополнительные функциональные требования к АСТПП:

­ накапливать и хранить полную информацию о проектах (чертежи, технологические процессы изделий, чертежи приспособлений, специального инструмента) на машинных носителях;

­ воспроизводить результаты проектирования в различных видах и масштабах;

­ проверять полноту и корректность информации о проектах (собираемость изделий);

­ оформлять регламентные материалы с графическим представлением конструкции и технологии;

­ создавать графические базы данных об изделиях и средствах производства;

­ вносить поэтапные изменения результатов проектирования, отслеживать изменения по стадиям и этапам жизненного цикла изделий (Техническое задание - техническое предложение - технический проект - рабочая документация).

Рациональные варианты получаются в процессе проектирования в том случае, если задается область изменения значений нескольких показателей. Взаимосвязь области рациональных вариантов решений с оптимальными вариантами по заданным критериям осуществляется заданием функционала, объединяющим различные технико-экономические показатели.

Комплексное решение всех задач, связанных с проектированием, производством и эксплуатацией изделий, необходимо осуществлять в рамках постоянно совершенствуемых автоматизированных систем, использующих единые методы и средства для решения всех задач конструирования и технологической подготовки производства, базирующиеся на типовых математических моделях.

Требования к математическим моделям

Кибернетические системы, построенные на базе сложных и многовариантных математических моделей (ММ), стали определяться как генераторы новой интеллектуальной информации. В таких системах, называемых системами искусственного интеллекта, на основе входной информации формируются решения, которые в дальнейшем могут использоваться в процессе управления или в качестве входной информации для интеллектуальных систем, функционирующих на последующих этапах проектирования.

К математическим моделям предъявляются требования универсальности, адекватности, точности и экономичности.

Степень универсальности ММ характеризует полноту отображения в модели элементов и свойств реального объекта. Как правило, ММ отражает лишь небольшую часть свойств объекта. Большинство моделей функционального проектирования отображают протекающие в объекте физические или информационные процессы, при этом не требуются такие свойства, как геометрическая форма составляющих элементов.

Адекватность ММ характеризует способность отображать заданные свойства объекта с погрешностью не выше заданной. Адекватность модели может иметь место в ограниченной области изменений внешних воздействий. Эта область называется областью адекватности математической модели.

Экономичность ММ характеризуется затратами вычислительных ресурсов на ее реализацию.

Требования высокой точности и степени универсальности, а также широкой области адекватности, с одной стороны, и высокой экономичности, с другой стороны, противоречивы. Способы оптимального удовлетворения этих противоречивых требований зависит от особенностей решаемых задач, иерархического уровня и аспектов моделирования.

Классификация математических моделей

Каждый из классов моделей предназначен для моделирования специфических объектов и процессов и, в свою очередь, разделяется по условиям моделирования на многоуровневое дерево подклассов и подвидов.

На первом уровне ММ можно разделить на аналитические и имитационные.

На втором уровне можно выделить динамические и нединамические модели.

На третьем уровне выделяют непрерывные модели (модели массового обслуживания, игровые модели и модели распознавания образов) и дискретные модели (графовые и логико-алгебраические модели)

Как правило, модели массового обслуживания применяются при создании схем автоматов и вычислительных систем, модели теории игр – при исследовании военных операций, модели распознавания образов – для классификационного анализа, технического зрения, речевого ввода-вывода информации, графовые модели (транспортные задачи) – для сетевого планирования, логико-алгебраические модели – для конструирования и технологического проектирования, в качестве основы для создания систем искусственного интеллекта (так называемых экспертных систем).

Чаще всего для моделирования реальных объектов адекватность модели невозможно обеспечить выбором одного из классов, и приходится применять различные сочетания классических типов моделей.

Разработка математических моделей включает ряд этапов.

1. Постановка задачи, включающая выбор метода моделирования, класса математической модели, состава моделируемых объектов, их параметров и определение критериев для выбора области рациональных решений или установление критерия для выбора оптимального решения.

2. Разработка алгоритма, определение состава и последовательности проектных процедур для реализации процесса моделирования на вычислительной технике;

3. Создание программного обеспечения, реализующего алгоритмы проектирования в соответствии с математической моделью и принятыми способами ее представления, а также выбор технического обеспечения, необходимого и достаточного для эффективной эксплуатации программного обеспечения;

4. Подготовка исходных данных, выполнение аналитического или имитационного моделирования, анализ полученных результатов.