Сутність процесу проектування - Студопедія
Сутність процесу проектування РЕМ полягає у розробці конструкцій та технологічних процесів виробництва нових радіоелектронних засобів, які мають з мінімальними витратами та максимальною ефективністю виконувати запропоновані ним функції у необхідних умовах [70, 71].
Проектування будь-якого технологічного об'єкта - створення, перетворення та подання в прийнятій формі образу цього ще не існуючого об'єкта. Образ об'єкта або його складових частин може створюватися в уяві людини в результаті творчого процесу або генеруватися відповідно до деяких алгоритмів у процесі взаємодії людини та ЕОМ. У будь-якому разі інженерне проектування починається за наявності вираженої потреби суспільства в деяких технічних об'єктах, якими можуть бути об'єкти виробництва РЕМ, промислові вироби чи процеси. Проектування включає розробку технічної пропозиції та (або) технічного завдання (ТЗ), що відображають ці потреби, і реалізацію ТЗ у вигляді проектної документації [70, 71].
Зазвичай ТЗ представляють як деяких документів, і є вихідним (первинним) описом об'єкта. p align="justify"> Результатом проектування, як правило, служить повний комплект документації, що містить достатні відомості для виготовлення об'єкта в заданих умовах. Ця документація і є проектом, точніше остаточним описом об'єкта. Отже, проектування - процес, який полягає в отриманні та перетворенні вихідного опису об'єкта в остаточний опис на основі виконання комплексу робіт дослідницького, розрахункового та конструкторського характерів.
Проектування складних об'єктів засноване на застосуванні ідей та принципів, викладених у ряді теорій та підходів. Найбільшзагальним підходом є системний підхід, ідеями якого пронизані різні методики проектування складних систем [72]. В результаті проектування створюються нові, більш досконалі РЕМ, що відрізняються від своїх аналогів та прототипів вищою ефективністю за рахунок використання нових фізичних явищ та принципів функціонування, більш досконалої елементної бази та структури, покращених конструкцій та прогресивних технологічних процесів.
За рівнем новизни виробів, що проектуються, розрізняють такі завдання проектування:
часткова модернізація існуючого РЕМ (зміна його параметрів, структури та конструкції), що забезпечує порівняно невелике (кілька десятків відсотків) поліпшення одного або кількох показників якості для оптимального вирішення тих самих або нових завдань;
суттєва модернізація, яка передбачає значне покращення (у кілька разів) показників якості;
створення нових РЕМ, заснованих на нових принципах дії, конструювання та виробництва для різкого збільшення (на кілька порядків) показників якості при вирішенні тих же чи суттєво нових завдань.
Проектування є складним багатоетапним процесом, у якому можуть брати участь великі колективи фахівців, цілі інститути та науково-виробничі об'єднання, а також організації замовників, які мають експлуатувати розроблену апаратуру.
З погляду послідовності виконання розрізняють основні стадії проектування:
попереднє проектування, результатом якого є технічні пропозиції (аванпроект). Ця стадія найбільшою мірою насичена елементами наукового пошуку, теоретичними розрахунками, експериментальними дослідженнями. Вони зазвичай завершуються створеннямлабораторних макетів;
ескізне проектування, результатом якого є ескізний проект. На цій стадії зусилля розробників багато в чому спрямовані на пошук ефективних конструкторських рішень. Вона також пов'язана з великим обсягом теоретичних досліджень, складних розрахунків і закінчується створенням експериментального зразка виробу, що проектується, і його ретельними експериментальними дослідженнями;
технічне проектування, при якому виконується ретельне опрацювання всіх схемних, конструкторських та технологічних рішень. На стадії технічного проектування створюється технічна документація на апаратуру, що розробляється, і процеси її виробництва. Підсумком є технічний проект, що містить необхідну документацію, та дослідний зразок виробів, що пройшов всебічні випробування у реальних умовах експлуатації.
Створення технічної документації, на основі якої відбувається надалі одиничне, серійне чи масове виробництво РЕМ, — це особливо трудомісткий процес.
З погляду змісту розв'язуваних завдань процес проектування розбивають такі этапы:
системотехнічне проектування, при якому вибираються та формулюються цілі проектування, обґрунтовуються вихідні дані та визначаються принципи побудови системи. При цьому формується структура об'єкта, що проектується, його складових частин, якими зазвичай є функціонально завершені блоки, визначаються енергетичні та інформаційні зв'язки між складовими частинами. В результаті формуються та формулюються приватні технічні завдання на проектування окремих складових частин об'єкта;
функціональне проектування, стосовно РЕМ зване також схемотехнічним, має на меті апаратурну реалізацію складових частин системи(комплексів, пристроїв, вузлів). При цьому вибирають елементну базу, принципові схеми та оптимізують параметри (здійснюють структурний та параметричний синтез схем) з метою забезпечення найкращого функціонування та ефективного виробництва. При виборі елементної бази та синтезі схем прагнуть враховувати конструкторсько-технологічні вимоги;
конструювання, зване також технічним проектуванням, вирішує завдання компонування схем та розміщення елементів і вузлів, здійснення друкованих та провідних з'єднань для РЕМ всіх рівнів (модулів, осередків, блоків, шаф), а також завдання тепловідведення, електричної міцності, захисту від зовнішніх впливів і т.п. п. При цьому прагнуть оптимізувати прийняті рішення за конструктивно-технологічними, економічними та експлуатаційними показниками. На цьому етапі проектування розробляють технічну документацію, необхідну виготовлення та експлуатації РЕМ;
технологічна підготовка виробництва забезпечує розробку технологічних процесів виготовлення окремих блоків та всієї системи в цілому. На цьому етапі проектування створюється технологічна документація з урахуванням попередніх результатів. Кожен етап проектування зводиться до формування описів проектованого РЕМ, що належать до різних ієрархічних рівнів та аспектів його створення та роботи.
Етапи проектування складаються із окремих проектних процедур, які закінчуються приватним проектним рішенням. Типовими для проектування РЕМ процедурами є аналіз та синтез описів різних рівнів та аспектів.
Процедура аналізу полягає у визначенні властивостей заданого (або вибраного) опису. Прикладами такої процедури можуть бути розрахунок частотних або перехідних характеристик електронних схем, визначення реакціїсхеми на задану дію. Аналіз дозволяє оцінити ступінь задоволення проектного рішення заданим вимогам та його придатність.
Процедура синтезу полягає у створенні проектного рішення (опису) за заданими вимогами, властивостями та обмеженнями. Наприклад, широко використовуються при проектуванні РЕМ процедури синтезу електронних схем за їх заданими характеристиками частотної або часової області. У цьому процесі синтезу може створюватися структура схеми (структурний синтез) чи визначатися параметри елементів заданої схеми, які забезпечують необхідні характеристики (параметричний синтез).
Процедури аналізу та синтезу у процесі проектування тісно пов'язані між собою, оскільки обидві вони спрямовані на створення прийнятного чи оптимального проектного рішення.
Типовою проектною процедурою є оптимізація, що призводить до оптимального (за певним критерієм) проектного рішення. Наприклад, широко використовується оптимізація параметрів електронних схем з метою якнайкращого наближення частотних характеристик до заданих. Процедура оптимізації полягає у багаторазовому аналізі при цільовій зміні параметрів схеми до задовільного наближення до заданих характеристик. Оптимізація забезпечує створення (синтез) проектного рішення, але включає поетапну оцінку показників (аналіз).
Проектні процедури складаються з окремих проектних операцій. Наприклад, у процесі аналізу математичних моделей РЕМ доводиться вирішувати диференціальні та алгебраїчні рівняння, здійснювати операції з матрицями. Такі операції можуть мати відокремлений характер, але загалом утворюють єдину проектну процедуру.
Проектні процедури та операції виконуються у певній послідовності, яка називається маршрутом проектування.
Маршрути проектування можуть починатися з нижніх ієрархічних рівнів описів (висхідне проектування) або з верхніх (низхідне проектування).
Між усіма етапами проектування існує глибокий взаємозв'язок. Так, визначення остаточної конструкції та розробка всієї технічної документації часто не можуть бути виконані до закінчення розробки технології. У процесі конструювання та розробки технології може знадобитися корекція важливих схем, структури системи і навіть вихідних даних. Тому процес проектування не тільки багатоетапним, а й багаторазово коригованим у його виконання, т. е. проектування носить ітераційний характер.
У процесі проектування необхідно не просто створити апаратуру, яка забезпечуватиме задане функціонування, а й оптимізувати її за широким спектром функціональних, конструкторсько-технологічних, експлуатаційних та економічних показників. На окремих етапах окремих приватних завдань оптимізацію можна здійснити з урахуванням розроблених формальних математичних методів. Однак стосовно комплексних РЕМ завдання оптимізації часто не піддається формалізації. Зустрічаючись з такою ситуацією, розробники зазвичай розглядають кілька варіантів вирішення поставленого завдання, підказаних, як правило, попереднім колективним досвідом, інтуїцією, і обирають найкращий із них. Такий підхід називається евристичним багатоваріантним аналізом. Однак у зв'язку з дедалі зростаючою складністю РЕМ, підвищенням вимог до них необхідні розрахунки виявляються дедалі трудомісткішими, а кількість варіантів, доцільних розгляду, постійно зростає. Ця ситуація отримала назву "тиранія альтернатив" [7].
Часто на етапі проектування важко булопередбачати деякі вимоги, які з умов експлуатації. Внаслідок цього створення нового РЕМ затягувалося на довгі роки. Досвідчені зразки, що надаються до випробувань, часто виявлялися не задовольняючими заданим вимогам, а доведення апаратури відбувалося в процесі випробувань, що подорожчало проектування в багато разів.
Таке становище був виною розробників. Це результат принципової невідповідності традиційного підходу до проектування і складності сучасних радіоелектронних засобів. Зазначене протиріччя викликало інтенсивний розвиток нової технології проектування РЕМ.
Такий розвиток базується на системному підході та вдосконаленні процесів проектування із застосуванням математичних методів та засобів обчислювальної техніки, комплексної автоматизації трудомістких та рутинних проектних робіт, заміни макетування та натурного моделювання математичним моделюванням, використанням ефективних методів багатоваріантного проектування та оптимізації, а також підвищенням якості.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: