1.4. Структура жизненного цикла технической системы

Под жизненным циклом технической системы (ТС) понимается струк­ тура процесса ее разработки, производства и эксплуатации, охватывающего время от возникновения идеи создания системы до снятия ее с эксплуатации. Жизненный цикл (рис. 1.2), как правило, включает в себя следующие фазы:

I. Формирование требований к системе и разработку технического за-

Рис. 1.2. Жизненный цикл технической системы

И. Проектирование (П).

III. Технологическую подготовку производства.

IV. Изготовление, испытание и доводку опытных образцов ТС. V. Серийное производство.

VI. Эксплуатацию, целевое применение.

Фазу I называют внешним проектированием. Здесь выясняются цели, ради достижения которых создается система, уточняется круг решаемых ею задач, исследуются свойства внешней среды, определяются характеристики ее воздействия на систему.

Фазу II называют внутренним проектированием. Здесь определяются структура системы, технические решения относительно ее компонентов, их конструкция, параметры, режимы эксплуатации и ремонта. Цель внутреннего проектирования состоит в разработке всей необходимой проектно-

частному), стремятся к определению операций и их очередности, а также свя­ зей между операциями.

Авторы алгоритмических методов проектирования исходят из того, что конструктор всегда вполне осознает свои действия и их причины. Считается, что процесс проектирования может быть объяснен до конца, даже если сами практики и не в состоянии убедительно обосновать каждое из принимаемых ими решений.

Наиболее полно формализованные методы опираются на формальную логику и математическое моделирование. При проектировании эти методы наиболее успешно используются при создании концепций, т.е. области воз­ можных решений и при оптимизации конструкций технических средств. Ал­ горитмические методы облегчают применение ЭВМ при проектировании и конструировании.

В настоящее время проектировщики используют матрицы различных типов, графы зависимостей, сетки связей, метод элементарных комбинаций, структурные карты, методы оптимизации, таблицы решений и т.д.

Алгоритмические методы характеризуются следующими особенностя­

ми:

-цели, переменные и критерии задаются заранее;

-поиску решения предшествует проведение анализа;

-оценка результатов дается в основном в словесной форме и строится на логике, а не на эксперименте;

-заранее фиксируется стратегия решения.

1.6. Принципы проектирования

Основным свойством современного проектирования мы назвали сис­ темность. Рассмотренное блочно-иерархическое представление, разделение проектирования по различным аспектам является результатом системно­ компонентного и структурного подхода. Далее был отмечен итерационный характер проектных процедур с целЬю получения оптимальных проектных решений. Проектирование также характеризуется многократным использова­ нием типовых проектных решений и процедур. Типовое проектное решение - это существующее проектное решение, многократно используемое при про­ ектировании. Например, это известные крепежные соединения, подшипники, технологические переходы, режущий и измерительный инструмент.

Проектная процедура (алгоритм нахождения проектных решений) на­ зывается типовой, если она предназначена для многократного применения при проектировании многих типов объектов. Типовые проектные процедуры делятся на процедуры синтеза и анализа.

Синтез (греч. synthesis - соединение, сочетание, составление) - это создание, составление описания объекта проектирования, анализ (греч. analy­ sis - разложение, расчленение) - определение свойств и исследование рабо-

При решении задач *-го иерархического уровня Одним из результатов при нисходящем проектировании является формулировка технического зада­ ния на проектирование системы {к + 1)-го рассматриваемого уровня.

Проектирование системы начинается с синтеза исходного варианта ее структуры. Для оценки этого варианта создается модель: математическая при автоматизированном проектировании, экспериментальная или стенд - при неавтоматизированном проектировании.

После выбора исходных значений параметров элементов выполняется анализ варианта, по результатам которого становится возможной его оценка. Обычно оценка заключается в проверке выполнения условий работоспособ­ ности, сформулированных в техническом задании. Если условия работоспо­ собности выполняются в должной мере, то полученное проектное решение принимается, система (к + 1)-го уровня описывается в принятой форме и формулируются технические задания на проектирование элементов данного уровня (т.е. систем следующего уровня). Если же полученное проектное ре­ шение не удовлетворительно, выбирается один из возможных путей улучше­ ния проекта.

Обычно проще всего осуществить изменения числовых значений пара­ метров элементов, составляющих вектор X.

Совокупность процедур модификации X, анализа и оценки результатов анализа представляет собой процедуру параметрического синтеза. Если мо­ дификации X целенаправленны и подчинены стратегии поиска наилучшего значения некоторого показателя качества, то процедура параметрического синтеза является процедурой оптимизации.

Возможно, что путем параметрического синтеза не удастся добиться приемлемой степени выполнения условий работоспособности. Тогда исполь­ зуют другой путь, связанный с модификацией структуры.

Новый вариант структуры синтезируется, и для него повторяются про­ цедуры формирования модели и параметрического синтеза. Если не удастся получить приемлемое проектное решение и на этом пути, то ставится вопрос о корректировке технического задания, сформулированною на предыдущем этапе проектирования. Такая корректировка может потребовать повторного выполнения ряда процедур к-го иерархического уровня, что и обусловливает итерационный характер проектирования.

Системно-компонентный подход к проектированию - это разделение процесса проектирования на стадии, характерные для трудовой деятельности с отсроченной реализацией.

Таким образом, выделяют следующие принципы проектирования:

1.Блочно-иерархическое представление процесса проектирования.

2.Декомпозицию описаний объекта проектирования по аспектам (функциональный, конструкторский, технологический).

3.Итерационность и оптимизационность проектирования.

4.Использование типовых проектных решений и процедур.