Конструирование - разновидность проектирования, связанная с теми этапами, где принятое техническое решение получает конструктивное во­ площение.

Можно сказать, что действия с замыслами можно ограничить проекти­ рованием, когда его цель состоит в использовании технического средства из­ вестной конструкции, а в случае отсутствия желаемой конструкции проекти­ рование должно быть дополнено конструированием. Специалистов, зани­ мающихся разработкой новой техники, ориентируясь на конечный результат - конструкцию объекта проектирования, называют конструкторами.

13. Основные аспекты системного подхода к проектированию

Сложность технических систем, состоящих из многочисленных поразному взаимодействующих друг с другом и окружающей средой подсис­ тем, требует системного подхода и к процессу их проектирования, и к самим техническим системам. Понятие «системный объект» охватывает объекты, которые можно условно или физически расчленить на совокупность более простых частей. Каждую часть также хможно рассматривать как сложный объект, состоящий из более простых элементов. Свойства и функции систем­ ных объектов не сводятся непосредственно к сумме свойств и функций со­ ставляющих элементов. Системные объекты обладают новыми функциями и свойствами, которых может не быть у отдельных частей.

Системный подход предполагает изучение следующих шести основных аспектов системы:

-системно-компонентного, или компонентного;

-системно-структурного;

-системно-функционального;

-системно-интегративного;

-системно-коммуникативного;

-системно-исторического.

Компонентный аспект отражает изучение состава системы на основе выделения ее составных частей.

Под компонентами понимаются составные части системы, рассматри­ ваемые в данном исследовании. Выделяют компоненты системы двух типов: подсистемы и элементы. Подсистемы, в свою очередь, также могут состоять из компонентов. Выделение подсистем как самостоятельных компонентов является методическим приемом, удобным для некоторого этапа исследова­ ний. Элементы в рамках рассматриваемой задачи дальнейшему членению не подлежат.

Выделение составных частей системы, т.е. расчленение системы, еще называют декомпозицией (лат. compositio - составление).

Принципы выделения составных компонентов системы определяются объектом, задачей исследования и возможностями исследователя. При этом

ю

излишняя детализация усложняет исследование и может привести к потере критичности за счет учета дополнительных факторов, непринципиально влияющих на результаты исследования. В то же время излишнее укрупнение компонентов может привести к потере чувствительности за счет нераскрытия специфических свойств изучаемого процесса.

Пример 1. Пусть объектом исследования является токарный станок. В качестве компонентов станка будут рассматриваться станина, коробка скоро­ стей, коробка подач, суппорт, задняя бабка, а в качестве компонентов короб­ ки скоростей - корпус, вал, ось, шестерня, подшипник и т.д.

Пример 2. Компоненты технологического процесса - операции. В свою очередь, каждую операцию можно рассматривать как совокупность таких компонентов, как переходы.

Структурный аспект предполагает выявление структуры системы на основе обозначения связей компонентов.

Структура - это внутренняя форма системы, определяющая способ взаимодействия составляющих ее компонентов. Она зависит от параметров элементов системы, связывает и преобразует их, придавая целостность сис­ теме, и обусловливает возникновение новых качеств, не присущих отдель­ ным компонентам системы. Установление связей компонентов системы и их изучение является одним из центральных вопросов при анализе технических систем, так как на этой основе определяются технические решения по сис­ темной увязке элементов. Различают структуры:

- детерминированные, для которых взаимосвязи либо не меняются, либо меняются по некоторому закону, не относящемуся к теории вероятно­ сти;

-вероятностные, если взаимосвязи описываются законами теории ве­ роятности;

-хаотические, если взаимосвязи элементов непредсказуемы.

Особое значение для исследования системных свойств имеет анализ устой­ чивости структуры. Структура не сразу следует за изменениями характери­ стик компонентов, а в определенных границах остается постоянной, сохраняя тем самым систему в целом. Накопление количественных изменений внутри системы ведет к ее последующему развитию. Структура меняется скачком в результате накопления изменений в каждом из компонентов системы.

Связь - это отношение взаимной зависимости, обусловленности, общ­ ности между компонентами.

Выделяют прямые и обратные связи. Прямыми являются усиливающие, ослабляющие, ограничивающие, запаздывающие, селектирующие, преобра­ зующие связи.

Обратные связи могут быть положительные и отрицательные. Положи­ тельная обратная связь интенсифицирует исходный процесс (до тех пор, пока он не выйдет на соответствующее ограничение). Отрицательная обратная связь направлена на торможение процесса, поддерживания его в определен­ ных пределах, т.е. является регулирующим фактором, ослабляющим свое

действие, как только основной процесс спадает.

п

2) появляется возможность распределения работ между подразделе­

ниями проектной организации; 3) упрощается формализация проектирования.

I уровень

II уровень

Ш уровень

Рис. 1.3. Уровни проектирования

На уровне J сложный объект S рассматривается как система из п взаи­ мосвязанных компонентов 5,. Каждый компонент в описании уровня И пред­ ставляет подсистему состоящую из т компонентов, и т.д.

1.5.2. Нисходящее и восходящее проектирование

Проектирование называется нисходящим, если решение задач высоких иерархических уровней предшествует решению задач более низких уровней.

Если раньше выполняются этапы, связанные с низкими иерархически­ ми уровнями, проектирование называется восходящим.

Укаждого из этих двух видов проектирования имеются преимущества

инедостатки. При нисходящем проектировании система разрабатывается в условиях, когда ее элементы еще не определены и, следовательно, сведения о их возможностях и свойствах носят предположительный характер. При вос­ ходящем проектировании, наоборот, элементы проектируются раньше систе­ мы и, следовательно, предположительный характер имеют требования к эле­ ментам. В обоих случаях из-за отсутствия исчерпывающей исходной инфор­ мации имеют место отклонения от потенциально возможных оптимальных технических результатов. Однако нужно помнить, что подобные отклонения неизбежны при блочно-иерархическом подходе к проектированию и что ка­ кой-либо приемлемой альтернативы при проектировании сложных объектов не существует. Поэтому оптимальность результатов блочно-иерархического проектирования следует рассматривать с позиций технико-экономических показателей, включающих в себя, в частности, материальные и временные затраты на проектирование.