Этапы процесса проектирования как основа для применения САПР

Анализируя процесс проектирования, необходимо обосновать деление его на этапы. Этапобъединяет выполнение проектных процедур по созданию описаний объекта.

Формализация этапа позволяет определить исходные данные, сформулировать его задачу (определить цель, алгоритм, средства или методы решения задачи) и получить результат каждого этапа (продукт). Это является основой для внедрения САПР (рисунок 16).

Рисунок 16 – Этапы процесса проектирования

Следует рассмотреть этапы процесса проектирования: определение потребности, определение цели, научные исследования, формулировка задания, формирование идей, выработка концепций, анализ, эксперимент, решение, производство, распределение, потребление [17].

Определение потребности. Проектировщик, сталкиваясь с определенной ситуацией, пытается изменить существующее положение вещей. Для этого необходимо заставить работать воображение и непрерывно, следя за обстановкой, искать новые идеи. На этом этапе осуществляется отбор идей, дается ответ на следующие вопросы: соответствует ли идея выбранным критериям, можно ли её реализовать при существующем развитии техники за приемлемый промежуток времени. Определение потребности – это в основном умственная деятельность, приводящая к появлению идеи.

Определение потребности должно вести к формулировке технической задачи создания конструкции. Это формулирование должно содержать описание условий, необходимых и достаточных для выполнения того, что требуется с точки зрения процесса удовлетворения потребности. Описание не должно ограничивать выбор оптимального решения, пригодного к использованию в конкретных условиях.

Определение цели. Проектировщик формулирует в общих выражениях характеристики изделия, которые удовлетворяют определенную потребность. Идея, появившаяся на первом этапе, переносится на бумагу как некоторая цель. При этом определяется, что должен сделать проектировщик для удовлетворения потребности, и дается общее описание требуемого изделия.

Научные исследования. Проектировщик собирает всю доступную информацию, связанную с достижением поставленной цели. Для этого можно использовать следующие источники информации: технические и профессиональные журналы, реферативные журналы, отчеты о научных исследованиях, отраслевые и промышленные каталоги (каталоги фирм), описания изобретений, стандарты, информационно-поисковые системы. Эта информация может отражать уже полученные результаты, современное состояние вопроса и содержать сведения об оборудовании,, необходимом для достижения поставленной цели, так как подобное изделие уже существует.

Формулировка задания. Проектировщик перечисляет все основные требования, определяющие разработку изделия и обеспечивающие выполнение поставленной цели.

Кроме того, на этом этапе проектирования должна быть дана количественная формулировка задачи проектирования.

Совокупность Д – исходных данных можно представить в виде [8]:

, (1.2)

где – совокупность условий работы ЭС (воздействия внешней среды, максимальные питающие напряжения);

– совокупность ограничений структуры ЭС (проектируемой системы) и значений его параметров. Структура может быть задана полностью, и могут варьироваться только параметры системы ( ), при этом заданы ограничения на параметры ( );

– вектор содержит совокупность всех показателей качества, которые должны учитываться в процессе проектирования. Состав записан в техническом задании. Это, например частные показатели качества: воспроизводимого сигнала, – масса, – объем, – стоимость изделия;

– ограничения на частные показатели качества.

Формирование идей.Процесс возникновения новых идей. Творческая деятельность проектировщика на этом этапе предшествует плану выработки концепций, на котором идеи превращаются в реальность.

Выработка концепций. Творческая деятельность проектировщика приводит к выработке вариантов возможных решений поставленной цели. Варианты не прорабатываются детально, а лишь регистрируются как возможные решения, нуждающиеся в проверке с помощью выбранных критериев. Варианты решений выполняются в виде эскизов.

Анализ. Проектировщик осуществляет проверку выбранных концепций на соответствие физическим законам. Затем варианты сравнивают по определенным критериям и выбирают один вариант для проработки на следующих этапах.

Часто в результате анализа требуется изменить вариант решения, сформулировать новую идею, выработать новую концепцию и вновь провести анализ.