CC BY
90
4. Орлов Н.Н. Построение связывающих деревьев с разной шириной фрагментов соединений // Известия ЮФУ. Тематический выпуск "Интеллектуальные САПР". - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2008, №4(81). - С. 78-83.
5. Орлов НМ. Оптимальное соединение трех точек в Евклидовом пространстве // Материалы Всероссийской научной конференции «Управление и информационные технологии УИТ-2004». - Пятигорск, 2004. - С. 157-161.
Орлов Николай Николаевич
Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: [email protected].
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
.: 8(8634)365-881.
Кафедра систем автоматизированного проектирования; ассистент.
Orlov Nikolay Nikolaevich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 8(8634)365-881
Department of Computer Aided Design; assistants.
УДК 863.114.243:84
В.В. Янушко СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ЗАДАЧ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ*
В статье проводиться системный анализ процесса концептуального проектирования. Приводятся основные задачи, возникающие в процессе проектирования и взаимосвязи .
Проектирование; системный анализ; САПР.
V.V. Janushko SYSTEMATIC ANALYSIS OF THE TASKS OF CONCEPTUAL DESIGN
The paper conducted a systematic review of the conceptual design. There are major challenges in the design and the relationship between them.
Design; systems analysis; CAD.
Любое современное производство предполагает использование средств автоматизации, в том числе и систем автоматизированного проектирования (САПР). САПР - это инструмент, решающий весь комплекс задач от анализа задания до разработки полного объема конструкторской и технологической документации. САПР объединяет технические средства, математическое и программное обеспе-,
особенностей задач инженерного проектирования и конструирования.
*
Работа выполнена при поддержке: РФФИ (грант № 08-01-00473), г/б № 2.1.2.1652.
Стадии проектирования - наиболее крупные части проектирования, как процесса, развивающегося во времени. В общем случае, выделяют стадии научноисследовательских работ (НИР), эскизного проекта или опытно-конструкторских работ (ОКР), технического, рабочего проектов, испытаний опытных образцов или .
или стадией технического предложения. Очевидно, что, по мере перехода от стадии к стадии, степень подробности и тщательность проработки проекта возраста,
опытных или серийных образцов. Близким к определению стадии, но менее четко , . на начальных этапах, в процессе которого принимаются принципиальные проектные решения по облику и принципам действия проектируемых устройств и систем, называют концептуальным проектированием.
Стадии (этапы) проектирования подразделяют на составные части, называемые проектными процедурами. Примерами проектных процедур могут служить подготовка деталировочных чертежей, анализ кинематики, моделирование пере, .
, , называемые проектными операциями, например, при анализе прочности детали сеточными методами операциями могут быть построение сетки, выбор или расчет , -, -.
проектных процедур - маршрутов проектирования.
Стремление сократить временные затраты на проектирование привело к раз-
( ), при котором параллельно во времени решаются задачи, связанные друг с другом по входным и выходным данным таким образом, что для решения одной из них требуется знание результатов решения другой задачи. Поскольку эти результаты к началу процедуры параллельного проектирования еще не получены, в методике параллельного проектирования должны быть указаны способы задания еще не определенных значений параметров. Примерам параллельного проектирования могут служить параллельная разработка аппаратных и программных средств вычисли.
Объектом проектирования является воображаемый объект проектирования ( ), -летворения определенных потребностей человека. В создании этого объекта (уст) -
,
быть единственным и четким. Проектируемое устройство, как правило, состоит из множества взаимосвязанных частей, т.е. имеет структуру, которая не определена на начальных стадиях разработки. Объекту проектирования могут соответствовать различные системы в разных задачах проектирования. Для того чтобы определить любую систему, подлежащую рассмотрению в процессах проектирования, необходимо иметь представление о «полезном результате» ее деятельности, который выполняет роль системообразующего фактора
Проектирование начинается с разработки технического задания (ТЗ) на про, ,
- .
Задачи внешнего проектирования являются задачами исследования систем, которые включают ОП в качестве элемента. Такие системы являются открытыми и .
В задачах внутреннего проектирования рассматриваются порождающие или , -. ( ) целью накопления информации, а также задачи проектирования (синтеза) систем на основе полученных знаний.
На рис. 1 показаны основные элементы систем, влияющие на процессы .
рассматриваться как самостоятельный субъект совместно с другими субъектами, такими как производство, продажи, потребления и т.д.
Рис. 1. Основные модули системы внешнего проектирования
- -
, , . Поэтому во многих задачах внешнего проектирования необходимо рассматривать , -инвесторов, технологий, инфраструктуры, обеспечения ресурсами, экологии, макроэкономики и т.д. Следует заметить, что окружение влияет на все элементы систем внешнего проектирования, в связи с чем, требования могут изменяться во вре-.
одной из важнейших задач САПР.
Сформулируем главные задачи, возникающие во время внешнего проектирования:
Задача 1. Формирование обобщенных требований к ОП поступают из различных источников (производителя, проектировщиков, потребителей и инвесто-). - . этом участники процесса могут иметь взаимно-исключаюгцие требования к функ-( ).
(см. рис. 1) может служить S2 = {CІ е S2, i = 1,_,11; Sj е S2, ] = 3,4}. Идеальным
результатом является удовлетворение взаимных требований всех участников. Он достижим в случае, когда нет противоречий между требованиями. Представления
об ОП являются самыми общими (функциональное назначение, потребность в ресурсах, наличие конкурентов, оценка спроса и т.п.).
Задача 2. Исследование динамики системы S2. Для этого необходимо построить модель системы S1 = {2, D1} и провести серию вы числительных экспериментов для проверки гипотез о зависимости поведения системы S2 от окружения D1. Результатами решения данной задачи являются изменения требований к ОП. Для построения прогнозирующих моделей необходима информация о структуре, состояниях и о закономерностях изменения элементов системы S2. В том
, -. -правленных действий (стратегий) руководства предприятия, инвесторов, конкурентов и т.д. Анализ и синтез стратегий являются предметом стратегического планирования. Во многих случаях структура исследуемой системы £1 неизвестна, тогда изменения свойств £2 во времени можно описать либо экстраполяцией регресси-, , -.
Задача 3. Задача определения целей системы £3 (и/или целей систем Ci,/ = 1,...11(см. рис. 1) связана с исследованием метасистем £1 и £2. В отличие от предыдущей задачи в данном случае необходимо иметь представление о . , -ния целей и разрешение конфликтных ситуаций между возможным и желаемым элементами процесса стратегического планирования. Решение задач стратегического планирования основано на результатах прогнозирования и включает процедуры принятия коллективных решений в конфликтных ситуациях, а также процедуры синтеза представлений о желаемом будущем и политик его достижения.
Задача 4. Определение желаемого будущего для системы £3 (и/или целей
систем Сг-,/ = 1,...11) может проводиться нормативным способом, либо путем генерации сценариев на основе причинно-следственных связей между элементами систем £1 и £2 с последующим выбором наиболее желательного исхода. Во втором случае необходимо располагать информацией, необходимой для построения .
Задача 5. Проектирование ТО для выполн ения одной или нескольких заданных функций и удовлетворяющее заданному набору требований. Эта задача сводится к выбору существующего устройства из БД по ТР или к проектированию . , -системы £5. Для решения задачи синтеза необходимо проведение предварительного исследования системы £5 с целью накопления информации об объектах синтеза. В зависимости от вида и состава этой информации, а также от поставленных целей могут решаться задачи синтеза функциональной структуры, конструктивной, -,
.
( ) .
Задача 6. Задача частичного проектирования требует исследования систем £4.
и £5. При этом может иметь место не только задача структурного синтеза системы,
но и задача переопределения структуры системы £4. В задачах частичного проектирования синтез выполняется на основе совершенствования прототипа путем устранения противоречий на уровне функционально-конструктивной структуры.
Задача 7. Задача выбора лучшего варианта структуры является необходимой частью задачи синтеза. Для ее решения необходимо определить принципы и кри-, -. -дуального или коллективного принятия решений в системах £3 .или £2, где формируются представления о наилучших решениях. Для накопления информации необходимо исследование систем £4, £5, £3, £2
Задача 8. Выбор технических решений для производства и/или инвестирования актуален в системах £3 .или С{,/ = 1,...11. Эта задача внешнего проектирования требует привлечения инженерных знаний о ТР, так как для нахождения компромисса между противоречивыми и/или изменяющимися требованиями необходимо рассматривать конкретные объекты, пусть пока несуществующие. Такие задачи решаются с ограниченным числом альтернатив как индивидуальные или коллективные ЗПР с постоянными или динамическими предпочтениями. Возможна также постановка задачи распределения ресурсов, если выбирается несколько альтернатив и учитывается ограниченность ресурсов. Для решения задачи необходима
информация о системах £5, £3, £ 2
Задача 9. Оценка последствий принимаемых решений, связанная с изменением представлений о наилучшем техническом решении во времени. Развитие техники отражает изменение человеческих потребностей и представлений, поэтому данная задача является задачей исследования в системах £1 или £2. Эта задача может решаться как динамическая ЗПР, которая основана на прогнозировании значимости критериев и возможных изменений в правилах определения лучших альтернатив во времени. Возможна альтернативная постановка данной задачи, которая заключается в синтезе альтернатив, обладающих свойствами, близкими к прогнозным значениям показателей качества. Перечисленные задачи указывают на необходимость разработки информационных моделей сложных антропогенных систем, которые можно использовать для структурного синтеза, принятия решений и прогнозирования на начальных стадиях проектирования. Такие системы являются открытыми и имеют высокую степень неопределенности информации. Наличие активных элементов в АГС и рассмотрение их поведения с позиций теории развития требует разработки моделей сложных целенаправленных систем в условиях неопре-.
характер, поэтому имеют неустранимую компоненту субъективности, обусловленную присутствием в них значительной доли экспертных знаний. Рассмотренные постановки задач свидетельствуют о том, что анализ, синтез, планирование и прогнозирование решений являются основными процедурами для обработки информации на этапе концептуального проектирования. Несмотря на различие целей, задачи анализа, , .
Несмотря на различие между задачами и результатами, к которым они стре-
, .
Во-первых, эти задачи взаимосвязаны. Задача анализа, или принятия решения всегда следует за синтезом альтернативных вариантов системы. Задачи синтеза является частью процесса принятия решений, если альтернативы представляют собой многоэлементные структуры. Решение, реализация которого предстоит в , -ный момент ситуации. В свою очередь, будущее, являясь всегда многоальтерна-, -лее желательного или наиболее вероятного. Прогнозирование во многих случаях можно рассматривать как процесс синтеза будущего. Задачи планирования всегда включают процедуры синтеза, анализа и прогнозирования решений.
- , , решение происходит в условиях неопределенности, что вызывает необходимость привлечения знаний экспертов.
- , -ся одни и те же методы. Например, комбинаторно-морфологические и структурнологические методы применяются для решения задач синтеза объектов и сценарного прогнозирования, метод анализа иерархий - для принятия решений, планирования и прогнозирования, аппарат нечеткой логики - для прогнозирования и приня-.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Вермишее Ю.Х. Методы автоматического поиска решений при проектировании сложных технических система. - М.: Радио и связь, 1982. - 152 с.
2. Инмон У., Фридман Л. Методология эеспертной оценки проектных решений для систем с базами данных. - М.: Финансы и статистика, 1986. - 280 с.
3. Ларичев ОМ. Наука и искусство принятия решений. - М.: Наука, 1979. - 200 с.
4. Миркин Б.Г. Анализ качественных признаков и структур. - М.: Статистика, 1980. - 319 с.
5. Пляскин ИМ. Оптимизация техническоих решений в машиносторении. - М.: Машиностроение, 1982. - 176 с.
6. Попов Э.В. Экспертные системы. - М.: Наука, 1987. - 288 с.
7. . . - -
шин. - М.: Машиностоение, 1987. - 135 с.
8. . . - - -вание в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1987. - 304 с.
9. ., .
персональных ЭВМ. - М.: Финансы и статистика, 1990. - 320 с.
10. Фогель Л., Оуэнс А., Уолш М. Искуственный интеллект и эволюционное моделирование. - М.: Мир, 1969. - 230 с.
Янушко Валерий Владимирович
Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: [email protected].
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: 8(8634)310-597.
Кафедра систем автоматизированного проектирования; доцент.
Janushko Valeriy Vladimirovich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: 8(8634)310-597.
Department of Computer Aided Design; associate professor.
