Процессы и этапы проектирования, автоматизация проектирования - Разработка модуля для комплекса многокритериальной и многопараметрической оптимизации "CADoptimizer"
В ходе проектирования объектов зачастую происходит многократное повторение различных операций проектирования. Основная причина заключается в том, что проектирование является закономерно развивающимся процессом. Исследования, проведенные на некоторых машиностроительных и станкостроительных предприятиях, показали, что творческий этап занимает только 10-25% от общего времени проектных работ, остальное же время тратится на подбор параметров, соответствующих техническому заданию, а также на изготовление и испытание опытных образцов.
Для каждого этапа жизненного цикла изделия имеются собственные целевые установки. При этом участники жизненного цикла стремятся достичь поставленных целей с максимальной эффективностью. На каждом этапе проектирования необходимо достичь поставленных в техническом задании целей при заданной надежности и качестве изделия. Также необходимо по возможности уменьшить материальные и временные затраты для обеспечения конкурентоспособности в условиях рыночной экономики.
Понятие эффективности охватывает не только снижение себестоимости продукции и сокращение сроков проектирования и производства, но и обеспечение удобства освоения и снижение затрат на будущую эксплуатацию изделий. Наиболее важную роль требования удобства и стоимости эксплуатации имеют для технически сложной техники в таких отраслях, как авиастроение, ракетостроение или автомобилестроение.
В последнее время указанной проблеме уделяется значительное внимание. В основном, такое явление характерно для всех индустриально развитых стран, которые создают сложные образцы техники и реализуют проекты сложнейших народнохозяйственных комплексов. Постепенно автоматизация проектирования стала одной из областей наиболее перспективного использования вычислительной техники.
Объектом автоматизации проектирования являются действия человека, выполняемые в процессе проектирования. А то, что проектируют, называют объектом проектирования. Отсюда следует, что объекты проектирования не являются объектами автоматизации проектирования.
Основной целью автоматизации проектирования является создание комплексов автоматизированных систем, которые выполняют расчеты, выбирают наиболее оптимальные технологические и конструкторские решения, просчитывают вариации компоновки объектов проектирования из составляющих элементов, выполняют подбор этих элементов, систематизируют процесс технологического проектирования, организуют выдачу проектной документации в готовом виде и т. п.
Как правило, основанием для автоматизированного проектирования является сокращение сроков проектирования и внедрения в производство, увеличение точности при проектировании, возможность изменения проектных решений, значительное сокращение сроков тестирования за счет уменьшения количества необходимых для изготовления опытных образцов.
Задачей процесса проектирования всегда являлось стремления автоматизировать "рутинные" этапы работ с помощью средств вычислительной техники. Автоматизация многочисленно повторяющихся операций дает возможность конструктору сконцентрироваться на творческой деятельности и повышает производительность труда при процессе проектирования. Разделение всего процесса проектирования на этапы и операции позволяет описать их с использованием определенных математических методов, а также позволяет определить необходимые инструментальные и технические средства для их автоматизации. Затем необходимо изучить конкретные проектные операции, рассмотреть средства автоматизации в комплексе, после чего найти способы объединения их в единую систему, которая отвечает всем поставленным задачам.
Автоматизация любого процесса невозможна без четкого представления о том, что этот процесс из себя представляет, и какой алгоритм выполнения он имеет. Изучение структуры, алгоритмизация и формализация процессов проектирования являлась трудоемкой задачей, которая потребовала большого количества времени для решения, поэтому автоматизация процессов проектирования в большинстве случаев осуществлялась лишь частично, но со временем охватывала и остальные операции проектирования. Практически для всех этапов проектирования объектов и процессов можно выделить следующие основные виды типовых операций:
- - поиск и выбор из всевозможных источников нужной информации; - анализ выбранной информации; - выполнение расчетов; - принятие проектных решений; - оформление проектных решений в виде, удобном для дальнейшего использования (на последующих стадиях проектирования, при изготовлении или эксплуатации изделия)
Огромное значение имеет формализация объекта проектирования. Выбор методов решения поставленных задач зависит от уровня формального описания проектируемого объекта, а следовательно, на данном этапе определяется возможность применения средств вычислительной техники. При отсутствии формализации объекта конструктор может использоваться в сочетании с одним из эвристических методов решения задачи. Полная формализация задачи позволяет на ее основе составить математическую модель объекта проектирования, просчет которой в дальнейшем можно автоматически выполнять при помощи средств электронно-вычислительных машин. Если же не все внутренние связи системной модели проектируемого объекта удалось выразить в форме аналитических и логических зависимостей, то это является частичной формализацией. В данном случае применяется вариант, при котором используется неполная математическая модель объекта, а также сценарий взаимодействия конструктора и ЭВМ.
Теперь приведем список основных этапов проектирования с позиции технологии обработки информации:
- - техническое задание на проектируемый объект; - научно-исследовательская работа; - эскизный проект; - технический проект; - рабочий проект; - технология изготовления и испытания спроектированного объекта (опытного образца или партии), внесения коррекции (при необходимости).
На рисунке 1 изображена блок-схема с основными этапами проектирования.
Рисунок 1. Основные этапы проектирования.
Ошибочность и неоптимальность принятых ранее решений можно выявить в ходе выполнения любой стадии или этапа проектирования. Следовательно, может появиться необходимость или целесообразность их изменения. Такого рода возвраты характерны при проектировании любого объекта или процесса. Это и обусловливает итерационный характер проектирования. В некоторых случаях может быть также выявлена необходимость внесения корректировок в техническое задание. Изменение технического задания влечет за собой чередование процедур внешнего и внутреннего проектирования, что является характерным для стадии научно-исследовательской работы.
Программный модуль, который будет разработан в ходе настоящего дипломного проекта, войдет в состав комплекса многокритериальной и многопараметрической оптимизации. Данный комплекс затрагивает этап научно-исследовательских работ проектирования. Научно-исследовательская работа (НИР) является одним из самых ответственных этапов проектирования. Она также представляет собой предварительное проектирование, решение задач которого выполняется при использовании ЭВМ.
Стадию НИР в большинстве случаев можно разделить на 3 этапа:
- - предпроектные исследования; - формирование технического задания; - формирование технического предложения.
В ходе последовательного выполнения этих этапов изучаются необходимые потребности в создании новых изделий с заданными целевыми характеристиками, анализируется возможные значения параметров и характеристик проектируемого объекта, а также проводят исследования физических, информационных, конструктивных и технологических принципов разработки изделия. Также происходит построение связей типа "вход-выход", определяется информативность параметров, выполняется активный эксперимент, формируются математические модели и алгоритмы, управляющие технологическим процессом. Конечным результатом выполненной НИР является сформулированное техническое задания на разработку нового объекта или процесса.
На этапе НИР происходит решение следующих поставленных задач:
- - Формулирование необходимых критериев качества. - Проведение научного эксперимента. - Организация пассивного или (и) активного эксперимента и обработка их результатов. - Формирование математической модели и задание ограничений на входные и выходные параметры. - Анализ технологических процессов проектирования объекта с целью поиска вектора входных параметров, который бы обеспечивал оптимальные выходные показатели. - Формирование обобщенного критерия оптимальности, который объединяет все частные критерии. При решении задачи оптимизации обобщенный критерий принимается за целевую функцию. - Решение задачи оптимизации, которое подразумевает варьирование входных характеристик в рамках установленных ограничений с целью получения минимального значения целевой функции. - Проведение анализа возможностей разработки объекта на основе полученных значений. - Разработка новых технических средств, в том числе средств контроля и измерений.
Автоматизация вышеперечисленных работ выполняется при помощи математических методов оптимизации. При наличии разработанной математической модели решение задачи оптимизации сводится к просчету возможных вариантов наборов параметров и поиску оптимального варианта, который бы удовлетворял все требования технического задания.
Похожие статьи
-
Основные проблемы проектирования Учитывая современный технический уровень развития общества, сложность используемой и создаваемой техники,...
-
Автоматизированное тестирование программного обеспечения - это процесс проверки программного обеспечения, который включает в себя такие шаги как запуск,...
-
Целью выполнения дипломного проекта являлась разработка модуля для комплекса многокритериальной и многопараметрической оптимизации "CADoptimizer". Данный...
-
Развитие новых технологий постоянно ужесточает требования, предъявляемые к инженеру-конструктору. На первое место в современном конструировании выходят...
-
В работе использовались следующее программное обеспечение для решения поставленных задач: AutoCAD, ANSYS Workbench, ANSYS Icepak. Система AutoCAD...
-
Методы и средства проектирования - Автоматизированные системы обработки экономической информации
Проектирование - процесс создания проекта-прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, его состояния. Современная технология создания АИС...
-
Различные возможности и границы применения вычислительной техники для автоматизации проектирования определяются уровнем формализации научно-технических...
-
Этапы компьютерного моделирования при исследовании термодинамических процессов в композиционных материалах Композиционные материалы, состоящие из...
-
В данной части будет рассмотрена работа пользователей с симулируемой моделью через веб-интерфейс. Для публикации модели необходимо экспортировать ее на...
-
В данной главе рассмотрены основные проблемы, решение которым будет предложено в данной работе. Помимо этого, описаны основные понятия и принципы...
-
Общие требования к разработке графического интерфейса. Под графическим интерфейсом пользователя (Graphical User Interface -- GUI) -- вид...
-
Введение - Разработка системы автоматизации учета кадров для малых фирм на этапе стартапа
Актуальность выбранной темы. В повседневной жизни люди все чаще нуждаются в ЭВМ, с каждым днем потребность в электронных устройства возрастает и это...
-
СТРУКТУРА САПР Как и любая сложная система, САПР состоит из подсистем (рис. 1.1). Различают подсистемы проектирующие и обслуживающие. Рисунок 2.1 -...
-
Данный процесс отражает регламент работ по разработке программных продуктов в рамках учебных проектов, который будет использован при создании исполяемой...
-
Заключение - Методика моделирования основных процессов разработки программного обеспечения
В рамках данной работы был рассмотрен процесс разработки ПО как части учебных проектов в НИУ ВШЭ - Пермь. Учебные проекты отличаются от реальных,...
-
В данной части работы будет рассмотрено моделирование спроектированного ранее бизнес-процесса. Выбор инструмента моделирования бизнес-процессов Сейчас на...
-
В качестве инструмента моделирования был выбран программный продукт RunaWFE. Данный продукт позволяет не только создать модель бизнес-процесса, но и...
-
В общей постановке задача составления расписания представляет собой процесс распределения некоторого конечного набора событий во времени в условиях...
-
Важнейшим вопросом при создании САПР после формализации процесса проектирования является вопрос отображения проектно-конструкторской деятельности...
-
В основе алгоритма лежит численное исследование пространства управляемых параметров редуктора. Процесс поиска оптимального решения выполняется за четыре...
-
Одной из наиболее популрных методологий гибкой разработки является Scrum, его популярность заключается в простоте. Подобная методология подходит для...
-
ANSYS - универсальная программная система конечно-элементного (КЭ) анализа, которая на протяжении последних 30 лет является одним из мировых лидеров в...
-
Освещенность - Разработка системы автоматизации учета кадров для малых фирм на этапе стартапа
В осветительных системах (ОС) кВт Следует использовать систему общего освещения, потолок или подвеска из флуоресцентных ламп равномерно распределены по...
-
Цель создания САПР - Состав систем автоматизированного проектирования
Под автоматизацией проектирования понимают систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между...
-
Объектно-ориентированное программирование (ООП) является парадигмой программирования, которая представляет понятия, как "объекты", которые имеют поля...
-
Возрастающая сложность современных автоматизированных систем управления и повышение требовательности к ним обуславливает применение эффективных...
-
Стадии создания САПР - Состав систем автоматизированного проектирования
Создание и развитие САПР осуществляется самой проектной организацией с привлечением (при необходимости) других организации-соисполнителей, в том числе...
-
Появление новых технических и программных средств, в частности, средств вычислительной техники (СВТ) и их использование для разработки ПСД позволяет...
-
Шумы - Разработка системы автоматизации учета кадров для малых фирм на этапе стартапа
Звукоизоляция ограждающих конструкций КВТ должна также отвечать определенным требованиям. Для снижения уровня шума потолок или стены выше 1.5 - 1.7 метра...
-
Пожары в центре обработки данных представляют особый интерес, так как poryazheny с большими финансовыми потерями. Характерной особенностью небольшой...
-
Инфологическое проектирование Стандартным способом представления концептуальной модели базы данных являются диаграммы "сущность-связь" (ERD),...
-
Введение - Разработка проекта автоматизации системы водоснабжения
Ускорение научно-технического прогресса и интенсификация производства невозможны без применения средств автоматизации. Характерной особенностью...
-
В данной части работы будут рассмотрены основные бизнес-процессы этапа разработки программного обеспечения в рамках учебных проектов в университете. В...
-
Согласно рассмотренным практикам и методологиям можно составить общее описание разрабатываемой модели разработки ПО в рамках учебных проектов. Основным...
-
Основной трудностью при создании интегрированных АИС является длительность разработки -- большая протяженность этапов проектирования зачастую приводит к...
-
Разработать и создать аналог системной утилиты "Диспетчер задач" по дисциплине "Системное программирование". "Диспетчер задач" должен содержать следующие...
-
Разработка концептуальной модели АИС - Проектирование автоматизированной информационной системы
Любая деятельность компании отражается в документах, и, чтобы улучшить качество рабочих бизнес-процессов, необходимо улучшить документооборот, т. е....
-
Экономическая сущность комплекса экономических информационных задач - Разработка АИС "Межевание"
Межевание земельного участка, предоставленного для ведения личного подсобного и дачного хозяйства, садоводства и индивидуального строительства, выполняют...
-
Описание деятельности ИТ-отдела компании в рамках разработки ключевых показателей эффективности является одной из важнейших частей процесса. Однако...
-
Предметная область IoT (Интернет вещей) - это сеть физических объектов - устройств, транспортных средств, зданий и других вещей со встроенной...
Процессы и этапы проектирования, автоматизация проектирования - Разработка модуля для комплекса многокритериальной и многопараметрической оптимизации "CADoptimizer"