1. Уровни, аспекты и этапы проектирования

   1. Основные термины и определения

Проектирование технического объектасвязано с со­зданием, преобразованиями и представлением в принятой формеобразаэтого объекта. Образ объекта или его со­ставных частей может создаваться в воображении чело­века в результате творческого процесса или генериро­ваться по некоторым алгоритмам в процессе взаимодей­ствия человека и ЭВМ.

Проектирование начинается при наличии задания на проектирование, ко­торое отражает потребности общества в получении неко­торого технического изделия. Это задание представляет­ся в виде тех или иных документов и является исходным (первичным) описанием объекта.

Результатом проектиро­вания, как правило, служит полный комплект документа­ции, содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в заданных условиях. Эта документация пред­ставляет собой окончательное описание объекта.

Проектирование— процесс, заключающийся в преоб­разовании исход­ного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплек­са работ исследо­вательского, расчетного и конструкторского характера.

В процессе проектирования создаются промежуточные описания, которые являются предметом рассмотрения с целью выбора путей его продолжения. Та­кие описания называют проектными решениями.

Проектирование, при котором все или часть проект­ных решений получают путем взаимодействия человека и ЭВМ, называют авто­мати­зированным, а проектирова­ние, при котором ЭВМ не используется, —неавто­ма­ти­зированным.

Возможности проектирования сложных объектовобус­ловлены использованием ряда принципов, основными из которых являются:

— декомпозицияииерархичностьописаний объектов;

— многоэтапностьиитерационностьпроектирования;

— типиза­цияиунификацияпроект­ных решений и средств проекти­рования.

2. Иерархические уровни описаний проектируемых объектов.

Описания тех­нических объектов долж­ны быть по сложности со­гласованы с возможностя­ми восприятия человекомивозможностями опери­рованияописаниями в процессе их преобразова­ния с помощью имеющихся средств проектирования.

Однако выполнить это тре­бование в рамках некоторого единого описания, не рас­членяя его на некоторые составные части, удается лишь дляпростыхизделий. Как правило, требуетсяструкту­рирование описанийи соответствующеерасчленение представленийо проектируемых объектах наиерархиче­ские уровнииаспекты. Это позволяет распределять ра­боты по проектированию сложных объектов между под­разделениями проектной органи­зации, что способствует повышению эффек­тивности и производительности труда проекти­ров­щиков.

Разделение описаний по степени детализации отобра­жаемых свойств и характеристик объекта лежит в основе блочно-иерархического подходак проектированию и при­водит к появлениюиерархических уровней(уровней аб­страгирования) в представлениях об объекте.

На каждом иерархическом уровне используются свои понятия системы и элементов. На уровне 1(верхнем уров­не) подлежащий проектированию сложный объектSрас­сматривается как система изnвзаимосвязанных и взаи­модействующих элементовS_i,i = 1 … n, рис.1.1.

Каждый из эле­ментов в описании уровня 1представляет собой также довольно сложный объект, который, в свою оче­редь, рассматривается как система на уровне2, эле­ментами которой являются объектыS_i,j,i = 1 … m_i, гдеm_i– количество элементов в описании системыS_i. Как правило, выделение элементовS_i,jпроисходит по функциональному признаку. Подобное разделение продолжается вплоть до получения на некотором уровне элементов, описания которых дальнейшему делению не подлежат. Такие элементы по отношению к объектуSназываютбазовыми элементами.

Таким образом, принцип иерархичностиозначает структурирование представлений об объектах проектиро­вания по степени детальности описаний, апринцип деком­позиции(блочности) — разбиение представлений каждо­го уровня на ряд составных частей (блоков) с возможно­стями раздельного (поблочного) проектирования объек­тов.

Примеры блочно-иерархической структуры представлений об объ­ектах в различных областях техники:

В машиностроениибазовые элементы представленыдеталями. Детали рассматриваются как элементы низшего иерархического уровня, на котором системами являютсясборочные единицы. Сборочные единицы являются элементамиузловиагрегатов— систем следующего иерархического уровня. Высший уровень представленмашинами, элементами которых являются узлы и агрегаты.

При проектировании электронной аппарату­рык базовым элементам относят резисторы, конденсаторы, транзисторы и др. Из этих элементов образуютсяфунк­циональные узлы — усилители, преобразователи сигналов и т. п. Функциональные узлы входят как элементы в составустройствилиблоков, из которых компонуютсяэлектронные системы.