Ограничения при проектировании

Оценка и сравнение вариантов решения.

В ходе процесса проектирования возникает необходимость в многократной оценке отдельных результатов и сравнение их друг с другом или с основным вариантом, с целью выбора наилучшего решения для дальнейшей разработки, либо с целью проверки того, насколько окончательный результат соответствует поставленным требованиям.

Оцениваются и сравниваются в первую очередь:

технические характеристики – на степень соответствия поставленной цели.

Сравниваются технические показатели с заданными в техническом задании.

Технологические характеристики – в какой степени обеспечиваются низкая себестоимость изготовления системы, высокая производительность труда.

С этой целью имеющиеся решения анализируются со следующих позиций:

как велико число используемых стандартных деталей (механические детали, электрические элементы, блоки, модули) по отношению к общему числу всех изделий;

каково соотношение затрат рабочего времени на механизированные и автоматизированные работы, и общих затрат рабочего времени;

каково соотношение затрат рабочего времени на наладку, и общих затрат рабочего времени на монтаж системы;

насколько выдержаны обязательные требования стандартов, предписаний, инструкций;

насколько эффективно могут быть проведены испытания, монтаж и наладка работы;

насколько сложна система привода (число, повторяемость и сложность элементов и блоков).

Экономические показатели – оцениваются о расчетам чисто экономическим – стоимость разработки, либо по затратам, отнесенным к какому-либо эксплуатационному показателю.

Кроме этого проводится оценивание по характеристикам, определяющим влияние системы на окружающую среду и степень ее соответствия конструктивным и эстетическим требованиям.

Сравнение предварительных результатов или вариантов решения проводится относительно (n) характеристик системы, важных с точки зрения цели проектирования, это делается путем сравнения определенных для каждого варианта значений, соответствующих показателей качества Qi (качественная характеристика степени выполнения требований).

5 – требования к i -ой характеристики системы

выполнены очень хорошо

4 – требования к i -ой характеристики системы

выполнены хорошо

Qi = 3 – требования к i -ой характеристики системы

выполнены удовлетворительно

2 – требования к i -ой характеристики системы

выполнены недостаточно

1 – требования к i -ой характеристики системы

не выполнены

Пример 3-го варианта. 7 характеристик.

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 показатели качества

О 5

Ц 1 вариант

Е 4

К 3

А 2 2 вариант

Q 1 3 вариант

2 5 3 2 5 3 5

ВЕСОВЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ G

Характеристики систем:

Q1 - масса

Q2 - надежность

Q3 - чувствительность к помехам

Q4 - габариты

Q5 - КПД

Q6 - внешнее оформление

Q7 – затраты

Какой вариант рассматривать в качестве наилучшего решения, зависит от того, являются ли характеристики равнозначными (равноправными) или их значимость для достижения цели проектирования различная (чаще всего).

В первом случае выбор проводится простым суммированием оценок:

S = å Qi

i=1

I - 14

II – 22

III – 24

Во втором случае берется взвешенная сумма:

SG = å Gi Qi

i = 1

5 – i- характеристика имеет очень большое значение

4 – i- характеристика имеет большое значение

3 – i- характеристика имеет значение

** Fi = 2 – i- характеристика имеет малое значение

1 – i- характеристика несущественна для цели разработки

I = 53

II = 87

III = 77

Сопоставительный анализ позволяет в процессе проектирования проследить за соотношением эксплуатационных показателей и соответствующих им затрат.

Ожидаемые затраты соотносятся с, надлежащим образом, выбранными техническими характеристиками системы.

Например, рассчитываются удельные затраты для каждого варианта:

K затраты для одного варианта

k = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

tw взвешенная техническая значимость

Qi - показатель качества по (*)

tw = å Gi Qi Qi max – max возможная оценка (*)

i = 1

Gi - весовой коэффициент по (**)

[ Qi ]max å Gi n - число рассмотренных характеристик

i = 1

Следует обратить внимание, что назначение оценок согласно (*) и (**) зависят от субъективной точки зрения проектировщика. Поэтому последний должен избегать слишком оптимистических оценок.

При разработке технических систем, в том числе и систем электропривода, как на процесс, так и на конечный результат, накладываются ограничения.॰

Конечный результат ограничен физическими параметрами, которые могут быть достигнуты технической системой. Технический уровень производственного оборудования и комплектующих изделий также ограничивает достижимый результат.

Кроме этого на процесс и на результат проектирования существенно влияет (т.е. ограничивает) квалификация участников процесса проектирования и изготовления разрабатываемого изделия.

Техническое задание на проектирование.

Т.З. – должно содержать почерпывающую и организованную информацию о требованиях, предъявляемых к С ЭП

ГОСТ 15001 – 73

15101 - 80

Требования многочисленны, разнообразны по характеру, можно сгруппировать в следующие разделы:

Основания для разработки С ЭП, назначение, область применения.

Условия эксплуатации

общий срок эксплуатации;

режим эксплуатации;

продолжительность непрерывной работы;

климатические условия;

механические нагрузки;

радиационные и биологические воздействия;

требования к обслуживанию, ремонту.

Условия транспортировки и хранения.

Технические данные системы ЭП:

требования к габаритам и массе;

точность и стабильность выходных характеристик;

надежность (наработка на отказ);

конструктивно-компоновочные требования и др.

Сроки проектирования.

затраты на проектирование.

Условия и объемы производства.

Специфические требования:

особенности системы ЭП,

особые условия эксплуатации,

специфические производства.

Т.З. – объемный документ, в котором на естественном языке выполнена словесная модель проектируемой системы,

не дает однозначного описания объекта проектировщиком,

не позволяет сразу перейти к техническому воплощению,

появляется не сразу, а в результате длительного формирования и согласования.

Согласование:

Заказчик – составляет 1-й вариант проектировщик

и передает исполнителю анализ, уточнение, детализирование

Анализ Т.З. (проектировщиком):

установление выполнимости требования на основе имеющегося научно-технического задания;

уточнение и согласование требований с учетом обеспечения совокупности заданных характеристик;

оценка трудоемкости и сроков проектирования.

Анализ Т.З. уточнение редактирование согласование с разработчиком утверждение у заказчика.

Процесс разработки и согласования Т.З. содержит конфликтную ситуацию:

Заказчик - наилучшие характеристики Эти параметры ограничены

- минимальные сроки физические ограничения,

- минимальная стоимость технический уровень,

квалификация работников.

Процесс согласования Т.З. носит итеративный и характер.

Результат достигается не сразу и путем компромисса. (рис. 5)

Четкая и технически обоснованная формулировка Т.З. во многом определяет успех проектирования, технически невыполнимые требования обрекают проект на провал. Отсталые технические характеристики, незнание современного уровня – несовершенная система.

Этап составления Т.З. – чрезвычайно ответственный, выполняется наиболее квалифицированными специалистами

(ГОСТ 15001 – 73, 15101 – 80 – ТЗ)

Формализация Т.З. – переход к однозначному трактованию.

Z технический уровень

Z30

1 2

Zpo 2

t согл.

Z30 - начальный уровень требований заказчика

Zpo - технический уровень, достигнутый проектировщиком

ZM - современный мировой уровень

t согл. – время согласования Т.З.

вариант – соглашение на современном уровне,

вариант – гарантирует достижение разработчиком (проигрыш заказчика),

вариант – достижение этого уровня сомнительно.

При длительном tсогл. возможно существенное изменение возможностей разработчика (повышение квалификации, новые технические решения и т.д.), это приводит к скачкообразному изменению кривой Z = ¦(t).