Сущность процесса проектирования - Методология создания сложных технологических систем
Сущность процесса Проектирования заключается в разработке конструкций и технологических процессов производства новых изделий, которые должны с минимальными затратами и максимальной эффективностью выполнять предписанные им функции в требуемых условиях.
Проектирование любого технического объекта -- создание, преобразование и представление в принятой форме образа этого еще не существующего объекта. Образ объекта или его составных частей может создаваться в воображении человека в результате творческого процесса или генерироваться в соответствии с некоторыми алгоритмами в процессе взаимодействия человека и ЭВМ. В любом случае инженерное Проектирование начинается при наличии выраженной потребности общества в некоторых технических объектах, которыми могут быть объекты производства, промышленные изделия или процессы. Проектирование включает в себя разработку технического предложения и (или) технического задания (ТЗ), отражающих эти потребности, и реализацию ТЗ в виде проектной документации.
Обычно ТЗ представляют в виде некоторых документов, и оно является Исходным (первичным) описанием объекта. Результатом Проектирования, как правило, служит полный комплект документации, содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. Эта документация и есть Проект, точнее Окончательное описание объекта. Следовательно, Проектирование -- процесс, заключающийся в получении и преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского характеров.
Проектирование сложных объектов основано на применении идей и принципов, изложенных в ряде теорий и подходов. Наиболее общим подходом является системный подход, идеями которого пронизаны различные методики Проектирования сложных систем. В результате Проектирования создаются новые, более совершенные РЭС, отличающиеся от своих аналогов и прототипов более высокой эффективностью за счет использования новых физических явлений и принципов функционирования, более совершенной элементной базы и структуры, улучшенных конструкций и прогрессивных технологических процессов.
По Степени новизны проектируемых изделий различают следующие задачи Проектирования:
- - частичная модернизация существующего объекта (изменение его параметров, структуры и конструкции), обеспечивающая сравнительно небольшое (несколько десятков процентов) улучшение одного или нескольких показателей качества для оптимального решения тех же или новых задач; - существенная модернизация, которая предполагает значительное улучшение (в несколько раз) показателей качества; - создание новых изделий, основанных на новых принципах действия, конструирования и производства для резкого увеличения (на несколько порядков) показателей качества при решении тех же или существенно новых задач.
Проектирование является сложным многоэтапным процессом, в котором могут принимать участие большие коллективы специалистов, целые институты и научно-производственные объединения, а также организации заказчиков, которым предстоит эксплуатировать разработанную аппаратуру.
С точки зрения Последовательности выполнения различают основные Стадии проектирования:
- - Предварительное Проектирование, результатом которого являются технические предложения (аван-проект). Эта стадия в наибольшей степени насыщена элементами научного поиска, теоретическими расчетами, экспериментальными исследованиями. Они завершаются обычно созданием лабораторных макетов; - Эскизное Проектирование, результатом которого является эскизный проект. На этой стадии усилия разработчиков во многом направлены на поиски эффективных конструкторских решений. Она также связана с большим объемом теоретических изысканий, сложных расчетов и заканчивается созданием экспериментального образца проектируемого изделия и его тщательными экспериментальными исследованиями; - Техническое Проектирование, при котором выполняется тщательная проработка всех схемных, конструкторских и технологических решений. На стадии технического Проектирования создается техническая документация на разрабатываемую аппаратуру и процессы ее производства. Итогом являются Технический проект, содержащий необходимую документацию, и опытный образец изделий, прошедший всесторонние испытания в реальных условиях эксплуатации.
Создание технической документации, на основе которой происходит в дальнейшем единичное, серийное или массовое производство изделий -- это особенно трудоемкий процесс.
С точки зрения Содержания решаемых задач процесс Проектирования разбивают на следующие Этапы:
- - Системотехническое Проектирование, при котором выбираются и формулируются цели Проектирования, обосновываются исходные данные и определяются принципы построения системы. При этом формируется структура проектируемого объекта, его составных частей, которыми обычно являются функционально завершенные блоки, определяются энергетические и информационные связи между составными частями. В результате формируются и формулируются частные технические задания на Проектирование отдельных составных частей объекта; - Функциональное Проектирование, которое имеет целью реализацию составных частей системы (комплексов, устройств, узлов). При этом выбирают структуру объекта, оптимизируют параметры (осуществляют структурный и Параметрический синтез) с точки зрения обеспечения наилучшего функционирования и эффективного производства. При выборе структуры объекта и его параметров стремятся учитывать конструкторско-технологические требования; - Конструирование, называемое также техническим Проектированием, решает задачи компоновки изделия и размещения элементов и узлов. При этом стремятся оптимизировать принимаемые решения по конструктивно-технологическим, экономическим и эксплуатационным показателям. На этом Этапе проектирования разрабатывают техническую документацию, необходимую для изготовления и эксплуатации изделия; - Технологическая подготовка производства обеспечивает разработку технологических процессов изготовления отдельных блоков и всей системы в целом. На этом Этапе проектирования создается технологическая документация на основе предшествующих результатов. Каждый Этап проектирования сводится к Формированию описаний проектируемого изделия, относящихся к различным иерархическим уровням и аспектам его создания и работы.
Этапы проектирования состоят из отдельных Проектных процедур, которые заканчиваются Частным проектным решением. Типичными для Проектирования изделий процедурами являются Анализ и Синтез описаний различных уровней и аспектов.
Процедура Анализа состоит в определении свойств заданного (или выбранного) описания. Примерами такой процедуры могут служить расчет прочностных характеристик. Анализ позволяет оценить степень удовлетворения проектного решения заданным требованиям и его пригодность.
Процедура Синтеза заключается в создании проектного решения (описания) по заданным требованиям, свойствам и ограничениям. При этом в процессе Синтеза может создаваться структура объекта (Структурный синтез) либо определяться параметры составных частей, обеспечивающие требуемые характеристики (Параметрический синтез).
Процедуры Анализа и Синтеза в процессе Проектирования тесно связаны между собой, поскольку обе они направлены на создание приемлемого или оптимального проектного решения.
Типичной Проектной процедурой является Оптимизация, которая приводит к оптимальному (по определенному Критерию) проектному решению. Процедура оптимизации состоит в многократном Анализе при целевом изменении параметров до удовлетворительного приближения к заданным характеристикам. Оптимизация обеспечивает создание (Синтез) проектного решения, но включает поэтапную оценку характеристик (Анализ).
Проектные процедуры состоят из отдельных Проектных операций. Например, в процессе Анализа математических моделей приходится решать дифференциальные и алгебраические уравнения, осуществлять операции с матрицами. Такие операции могут иметь обособленный характер, но в целом они образуют единую Проектную процедуру.
Проектные процедуры и операции выполняются в определенной последовательности, называемой Маршрутом проектирования.
Маршруты проектирования могут начинаться с нижних иерархических уровней описаний (восходящее Проектирование) либо с верхних (нисходящее Проектирование).
Между всеми Этапами проектирования существует глубокая взаимосвязь. Так, определение окончательной конструкции и разработка всей технической документации часто не могут быть выполнены до окончания разработки технологии. В процессе конструирования и разработки технологии может потребоваться коррекция структуры системы и даже исходных данных. Поэтому процесс Проектирования является не только многоэтапным, но и многократно корректируемым по мере его выполнения, т. е. Проектирование носит итерационный характер.
В процессе Проектирования необходимо не просто создать изделие, которое будет обеспечивать заданное функционирование, но и оптимизировать его по широкому спектру функциональных, конструкторско-технологических, эксплуатационных и экономических показателей. На отдельных этапах для отдельных частных задач оптимизацию можно осуществить на основе разработанных формальных математических методов. Однако применительно ко всему изделию задача оптимизации часто не поддается формализации. Встречаясь с такой ситуацией, разработчики обычно рассматривают несколько вариантов решения поставленной задачи, подсказанных, как правило, предшествующим коллективным опытом, интуицией, и выбирают лучший из них. Такой подход называется эвристическим многовариантным анализом. Однако в связи с все возрастающей сложностью объектов проектирования, с повышением требований к ним необходимые расчеты оказываются все более трудоемкими, а количество вариантов, целесообразных для рассмотрения, постоянно возрастает. Эта ситуация получила название "тирания альтернатив".
Часто на Этапе проектирования трудно было предвидеть некоторые требования, вытекающие из условий эксплуатации. В результате всего этого создание нового объекта затягивалось на долгие годы. Представляемые к испытаниям опытные образцы часто оказывались не удовлетворяющими заданным требованиям, а доводка изделия происходила в процессе испытаний, что удорожало Проектирование во много раз.
Подобное положение не было виной разработчиков. Это результат возникшего принципиального несоответствия традиционного подхода к Проектированию и сложности современных технических объектов. Указанное противоречие и вызвало интенсивное развитие новой технологии Проектирования.
Такое развитие базируется на системном подходе и совершенствовании процессов Проектирования с применением математических методов и средств вычислительной техники, комплексной автоматизации трудоемких и рутинных проектных работ, замены макетирования и натурного моделирования математическим моделированием, использованием эффективных методов многовариантного Проектирования и оптимизации, а также повышением качества управления Проектированием.
Похожие статьи
-
Системный подход позволяет найти оптимальное, в широком смысле, решение задачи Проектирования за счет всестороннего, целостного рассмотрения, как...
-
Системы автоматизированного проектирования (САПР) в настоящее время являются во многих случаях единственно возможными методами при конструировании новых...
-
Классификация систем - Методология создания сложных технологических систем
В системном анализе классификация занимает особое место, учитывая множество критериев, которые характеризуют структуру системы, ее назначение,...
-
Введение - Методология создания сложных технологических систем
Современный системный анализ - прикладная наука, которая ориентирована на прояснение причин возникновения проблем и на формирование вариантов их...
-
Запуск системы производства поролона производится по команде оператора после того, как им были введены параметры протекания процесса. Перед запуском...
-
Системный анализ многоуровневых иерархических структур Современный этап развития автоматизации производства характеризуется внедрением сложных систем...
-
После описания звеньев системы определяем ее передаточную функцию, которая представляет собой произведение всех ПФ звеньев: (2.10) Подставляем в...
-
Описание задачи проектирования Данная система предназначена для установки "Cannon Viking Maxfoam", которая в свою очередь предназначена для производства...
-
Технико-экономическое обоснование внедрения АСУ С целью уменьшения процента брака произведенного ППУ необходимо использовать прогрессивные...
-
Класс в Rational Rose -- это описание общей структуры (данных и связей) для дальнейшего создания объектов. Для того чтобы генератор Rational Rose имел...
-
Закономерности больших (сложных) систем - Методология создания сложных технологических систем
Закономерности больших или сложных систем позволяют рассмотреть их основные свойства независимо от физической природы (устойчивость, развитие, адаптация,...
-
Анализ условий труда Анализ условий труда на участке производства поролона, приводит к заключению о потенциальной опасности данного участка. Суть...
-
Pointek ULS 200 - это бесконтактный ультразвуковой сигнализатор уровня с двумя точками переключения для регистрации уровня сыпучих веществ, жидкостей и...
-
Определение требований к системе Прежде чем начать проектирование системы производства поролона нужно определить функции, которые будет выполнять...
-
Конструирование машин является областью инженерной деятельности, наиболее сложной для автоматизации. Разработка теории и методов автоматизации...
-
Основным технологическим средством автоматизации проектирования в машиностроении является цифровая ЭВМ, оперирующая с информацией, представленной в...
-
Введение - Проектирование маршрута технологического процесса с размерным анализом и синтезом
Проектирование - процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта, на основе первичного описания...
-
Составление структурной схемы Конвейерная линия на установки "Cannon Viking Maxfoam" представляет собой ограниченное по краям пространство, вследствие...
-
Годовые амортизационные отчисления рассчитываются по формуле: Aатк = аатк(1+kтм2)Сктс, (6.9) Где, аатк - коэффициент амортизационных отчислений; Kтм2 =...
-
Разработка технологических процессов - Технологическая подготовка машиностроительного производства
Для служб ТПП исходным документом является приказ руководителя предприятия, в котором определяется поэтапное выполнение мероприятий по технологической...
-
Физическое представление системы управления не может быть полным, если отсутствует информация о том, на какой технологической платформе она реализована....
-
Пожары на конвейерных линиях представляют большую опасность для работающих и могут причинить огромный материальный ущерб. К основным причинам пожаров,...
-
Для реализации системы требуется следующее оборудование: частотный преобразователь, промышленный контроллер, ультразвуковой датчик уровня, датчик...
-
В САР поддержание заданного значения регулируемого параметра или изменение его по определенному закону обеспечивается аппаратурными средствами, имеющие...
-
Датчик Скорости MD-256 изображенный на рисунке 4.4 предназначен для работы с конвейерами. Рисунок 4.4 - Датчик Скорости MD-256 Он передает сигнал на...
-
Быстрое развитие информационных технологий на предприятиях, обусловлено необходимостью повышения конкурентоспособности производимой продукции, как на...
-
Для начала производства технических устройств (машин, механизмов, приборов и т. п. изделий) необходимо наличие законченной и аттестованной...
-
Анализ конструкции (объекта дипломного проектирования) на предмет снижения ее массы, применения новых материалов, совершенствования конструктивных...
-
В задании на курсовой проект задана технологическая операция - захват. Захват выполняется с помощью схватывающих рабочих органов, которая прикрепляется к...
-
При разработке проекта автоматизации в первую очередь необходимо решить вопросы выбора структуры управления. Под структурой управления понимается...
-
Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства, т. е....
-
Производительность поролона автоматизированной системы управления составляет 400 м3/час. Количество рабочих часов в году равно 2000 ч. В системе...
-
SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Данный...
-
- годовые затраты на ремонтные работы КТС, равны 15% от годовых амортизационных отчислений: СР=0,15 ААТК=0,1535233=5284,95 руб. (6.11) Расчет годовых...
-
Для составления математической модели объекта проведем анализ всех составных элементов структурной схемы и рассчитаем параметры их передаточных функций....
-
ВВЕДЕНИЕ - Расчет надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующие расчеты)
Целью данной работы является анализ особенностей расчетов надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующих расчетов). Актуальность...
-
Системы оценки качества хлеба - Технологический процесс производства хлеба
В зависимости от вида муки хлеб бывает ржаной, ржано-пшеничный и пшеничный. По рецептуре теста хлеб подразделяют на простой, улучшенный и сдобный. По...
-
Технология производства Основным сырьем для производства хлебопродуктов является мука, вода, соль и дрожжи. Это те компоненты, без которых ничего не...
-
Общие правила обеспечения технологичности конструкции изделия определяются ГОСТ 14.201-83. Обеспечение технологичности конструкции изделия - функция...
-
Анализ служебного назначения детали. Назначение технических требований Задача данного раздела - на базе анализа технических требований к детали...
Сущность процесса проектирования - Методология создания сложных технологических систем