CC BY
9
УДК 621.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-134-141
ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО ПОДХОДА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС
А.Н. Девятов, И.М. Кондратьев
В сложившихся условиях представляется целесообразной подготовка и внедрение в учебный процесс современного курса, в котором процесс проектирования сложной технической системы рассматривается с позиции специалиста, выполняющего техническое задание на ее разработку в соответствии с действующими стандартами. Практическая направленность курса может быть обеспечена пошаговым разбором выполнения эскизного проекта проектируемого комплекса от анализа тактико-технических требований к нему и выбора прототипа до подготовки технических заданий на разработку основных подсистем и оценки степени соответствия полученных результатов требованиям тактико-технического задания на основе имитационного моделирования применения комплекса по его целевому назначению. Программный комплекс ЫайаЪ, который в сочетании со встроенными в него приложениями и специализированными модулями обеспечивает автоматизацию выполнения практически всего спектра возможных проектных процедур, в том числе и на основе модельно-ориентированного проектирования. Возможности использования инструментария ЫайаЪ рассмотрены на примере проектирования гипотетического комплекса беспилотных летательных аппаратов.
Ключевые слова: внешнее проектирование, внутреннее проектирование, системотехника, сложная техническая система, инженерное образование.
В настоящее время проблема неудовлетворенного спроса на инженерно-технический персонал является общей для развитых стран. Для России проблема нехватки научных и инженерно-технических кадров, владеющих современными методами и технологиями проектирования и моделирования, особенно актуальна. Дефицит этих профессий испытывает около половины работодателей [1]. Среди множества причин сложившейся ситуации к ключевым можно отнести, в частности, очень высокие требования к уровню квалификации инженера, занятого разработкой высокотехнологичной продукции и систем на их основе, и относительно невысокий уровень оплаты его труда по сравнению с оплатой, например, юристов или банковских служащих [2].
Особенно острой является нехватка инженеров-системотехников (инженеров-системщиков, системных инженеров - терминология до сих пор так и не сложилась), задачей которых является системное проектирование, организация и управление всеми стадиями инженерной деятельности - от начала разработки технического задания до завершения жизненного цикла сложных технических систем (СТС). Причина этого дефицита состоит в том, что к настоящему времени в России так и не получила должного развития система подготовки инженеров-системотехников, подобная той, что уже сложилась в странах с высоким научно-техническим потенциалом (США, Великобритании, Германии) [3].
Системотехнику - как особую комплексную деятельность по созданию СТС - можно рассматривать и как сферу практической инженерной деятельности, и как техническую науку, и как самостоятельную учебную дисциплину инженерного цикла образования [4].
Термин «системотехника» получил распространение в СССР после издания в 1962 г. перевода книги Г. Гуда и Р. Макола [5], в которой изложена общая методика проектирования СТС. В книге были выделены общие характеристики систем, описаны в общем виде последовательности частей («внешнее» и «внутреннее» проектирование), этапов и фаз проектирования с фиксацией за ними определенных инженерных задач и методов их решения, отмечено соответствие определенных компонентов сложных технических систем и различных теоретических дисциплин, которые используются для решения инженерных задач.
К тому времени в СССР было реализовано большое количество сложных и масштабных проектов и в гражданской, и в военной сферах. Примерами могут служить, например, проекты по строительству крупнейших заводов, гидроэлектростанций, организация нефтегазовых промыслов, создание атомного оружия и атомных электростанций, системы противоракетной обороны и, разумеется, космическая программа.
В ходе реализации перечисленных проектов был накоплен колоссальный опыт как в инженерной области, так и в области управления проектами. Таким образом вопрос о том, существовали ли в СССР системные инженеры (являющиеся таковыми не по названию, а по сути), является риторическим.
Однако существовавшая в Советским Союзе практика засекречивания работ привела к тому, что накопленный комплексный опыт создания «с нуля» сложнейших технических систем остался фактически за рамками системы образования и инженерной науки СССР и России [6].
Поэтому выход книги Г. Гуда и Р. Макола, а также и ряда других зарубежных работ, посвященных теории и практике решения системных проблем, привлекли к себе повышенное внимание советских специалистов и послужили катализатором большого количества отечественных публикаций на аналогичные темы.
Проведенный анализ динамики изменения частотности упоминания системных терминов (системный подход, системный анализ, системотехника, системотехническое проектирование и т.д.) в библиографических записях электронного каталога Российской государственной библиотеки показал, что системный подход к исследованию и проектированию систем после бурного роста в 60-е годы к концу прошлого века занял заметное стабильное место в отечественном научно-техническом лексиконе (рис. 1). Интересно что, с середины 90-х с термином «системотехника» стало успешно конкурировать словосочетание «системная инженерия», являющееся уже буквальным переводом термина «system(s) engineering». При этом в сферу интересов системной инженерии стал входить не только этап проектирования СТС, а весь ее жизненный цикл - от замысла до утилизации.
Во многих отечественных инженерных вузах появились по некоторым техническим специальностям отдельные курсы «системное проектирование», «системотехническое проектирование», «системный анализ и проектирование» и т.д. Однако исключительно важная - и даже ключевая - сфера проектной деятельности не стала у нас самостоятельным направлением подготовки специалистов: название «системотехника» стало ассоциироваться в основном с подготовкой инженеров-программистов, а «системное проектирование» — с разработкой сложных систем с помощью компьютеров, известной в советское время как САПР (системы автоматизированного проектирования), сейчас чаще называемой CAD, хотя это не является главным в системном подходе [3].
Кроме того, негативную роль в развитии системного направления в образовании сыграли последствия экономических реформ начала 90-х, в результате которых оказался утрачен или значительно ослаблен потенциал многих научно-технических школ и учебных коллективов, имевших практический опыт участия в разработке СТС.
Как свидетельствует анализ современных учебных программ инженерных вузов, в названиях разнообразных теоретических дисциплин нередко встречаются термины (словосочетания) «системный анализ» «системотехническое проектирование», и т.п. Однако при этом практически отсутствуют учебные курсы проектной направленности, ориентированные на формирование у студентов практических знаний в создании сложных технических систем и комплексов.
100000
# f f Ш 4 $ 4 # # / # # ✓ ✓ $ У ## # # ^
■Техника
-Системный подход
-Системный анализ
-Системология
-Системотехника
-Системотехническое проектирование
-Системная инженерия
100000
-Системный подход/Техника -Системный анализ / Техника -Системология / Техника -Системотехника / Техника
-Системотехн, проектирование / Техника
-Системная инженерия / Техника
б
Рис. 1. Динамика частоты (а) и относительной частоты (б) появления терминов
в библиографических карточках
Рассмотрим ситуацию с подготовкой специалистов для проектирования сложных технических систем - и необходимыми корректировками этой подготовки - на примере комплекса беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).
а
В структуру комплекса БПЛА, как правило, входят пусковая установка, наземная система управления и целеуказания, эксплутационно-техническое оборудование, а также сам летательный аппарат с размещаемыми на его борту полезной нагрузкой, двигательной установкой, органами управления и бортовой системой управления.
Сложившаяся к настоящему времени в вузах система обучения в общем отражает указанную структуру и обеспечивает на профильных кафедрах формирование у студентов знаний и навыков, достаточных для участия в разработке соответствующих компонентов комплекса. Однако комплекс в целом -как совокупность сложно организованных подсистем - остается вне поля их зрения или в лучшем случае при разработке конкретного компонента рассматривается как элемент внешней среды.
Между тем действующая система государственных стандартов, регулирующая процедуру формирования технического задания на выполнение опытно-конструкторских работ (ОКР) по разработке комплекса БПЛА и порядка их выполнения, предусматривает на самых ранних этапах проектирования проведение ряда системообразующих работ, в том числе:
- анализ тактико-технических требований к проектируемому комплексу на предмет их практической реализуемости (на этапе согласования технического задания);
- подготовку технических заданий на выполнение составных частей ОКР по разработке компонентов и подсистем комплекса;
- разработку и осуществление мероприятий по координации и контролю за выполнением работ исполнителями составных частей ОКР;
- оценку соответствия полученных в ходе разработки результатов требованиям тактико-технического задания) и др.
При этом проектно-конструкторские организации и предприятия промышленности при выполнении государственных контрактов на разработку и модернизацию сложных технических систем и комплексов в настоящее время испытывают острую потребность в специалистах, способных принять участие в выполнении подобного рода работ.
Технические вузы могут отчасти удовлетворить указанную потребность за счет усиления практической направленности курсов по системному анализу, теории технических систем, системной инженерии и т.п. Однако более перспективным решением выглядит подготовка и внедрение в учебный процесс современного курса, в котором процесс проектирования сложной технической системы рассматривается с позиции специалиста, выполняющего техническое задание на ее разработку в соответствии с действующими государственными стандартами.
Для этого целесообразно обратится к основным идеям и первоначальному смыслу понятий, сформулированных еще Гудом и Маколом, а затем рассмотреть, какое развитие они получили в работах отечественных специалистов, имевших опыт разработки авиационных комплексов.
Итак, системотехника - это методика проектирования больших систем с учетом их цельности и сложности, определяемой многокомпонентностью и большим количеством прямых и обратных связей, а также неопределенности условий функционирования систем и воздействия внешней среды, включая целенаправленное противодействие.
Основные механизмы преодоления сложности - автоматизация проектных работ, разделение процесса проектирования на «внешнее» и «внутреннее», подготовка особого рода специалистов - инженеров-системотехников, роль которых на этапе внешнего проектирования является определяющей, а на этапе внутреннего проектирования - системообразующей и координирующей.
Интересно, что термин «внешнее проектирование» институализировался только в авиационной промышленности. В 1974 г. в Московском авиационном институте даже появилась специальная кафедра 107 для подготовки авиационных инженеров в области внешнего проектирования авиационных комплексов и оценки их эффективности. Термином «внешнее проектирование» стали обозначать комплекс работ, осуществляемых на этапах формирования технических заданий и согласования технических предложений на новые авиационные комплексы. В общем случае объектом внешнего проектирования может стать целый парк авиационных комплексов.
Работ, посвященных непосредственно внешнему проектированию, опубликовано очень мало [7], хотя вопросам создания и оценки эффективности СТС на ранних этапах проектирования уделено значительное внимание в целом ряде учебных пособий и монографий [8, 9, 10].
Как правило, в этих публикациях проектирование СТС сводится к решению задачи многокритериальной оптимизации параметров проектируемой системы, функционирующей в условиях неопределенности поведения внешней среды. Указанная неопределенность учитывается методами теории игр и теории статистических решений, а многокритериальность - методами теории принятия решений, причем для определения критериев используется аппарат теории исследования операций.
При внешнем проектировании акцент делается на свойства СТС как единого целого, а вопросы, связанные с внутренней структурой системы, прорабатываются весьма схематично.
Методология внутреннего проектирования СТС была разработана в 70-80-е гг. прошлого века группой математиков под руководством академика П.С. Краснощекова, принимавших непосредственное участие в создании системы автоматизированного проектирования летательных аппаратов в ОКБ имени П.О. Сухого [11]. Разработанная ими методология учитывает сложившееся разделение стадии внутреннего проектирования на этапы предварительного, эскизного и рабочего проектирования.
На этапе предварительного проектирования формируется облик создаваемого объекта (или другими словами, осуществляется структурно-параметрический синтез объекта), т.е. определяются принципиальная структурная схема и основные конструктивные параметры объекта, обеспечивающие выполнение требований внешнего проектирования, сформулированных в техническом задании.
На этапе эскизного проектирования синтезированный облик объекта детализируется и ведется проработка основных подсистем и агрегатов объекта.
Наконец, на этапе рабочего проектирования проект детализируется до той необходимой степени подробности, которая делает возможным последующее производство нового технического объекта.
Следует подчеркнуть итерационно-циклический характер процесса проектирования, в котором допускаются возвраты с этапов эскизного и рабочего проектирования на этап предварительного проектирования для изменения облика создаваемого объекта с повторной его детализацией.
Основной задачей проектирования является создание технического изделия, соответствующего, по возможности, наилучшему значению глобального критерия, формируемому на этапе внешнего проектирования и отражающему цель проектирования. Для этого необходимо оптимизировать выбор конструктивных параметров на всех этапах проектирования. Каждый этап характеризуется степенью детализации проектируемого объекта, выбираемыми конструктивными параметрами и заданием ограничений, которым они должны удовлетворять. При этом вычисление глобального критерия для каждого варианта СТС осуществляется на основе ее математической модели и на практике обычно требует больших затрат.
Поэтому для решения основной задачи проектирования используется схема декомпозиции, т.е. ее разбиение на иерархию более простых задач. Каждая задача более высокого уровня должна характеризоваться либо меньшей размерностью вектора конструктивных параметров, либо более простыми с вычислительной точки зрения техническими характеристиками.
Математическая модель проектируемого объекта, как правило, имеет характерное для СТС разделение на структурно-параметрическое описание самого объекта и описание его функционирования во внешней среде. При этом структурно-параметрическая модель объекта должна быть адекватна модели функционирования и разрабатываемым на ее основе методам вычисления функциональных характеристик объекта. Кроме того, обе модели должны соответствовать сложности описания объекта и степени неопределенности исходных данных для каждого этапа проектирования, что в конечном итоге приводит к созданию целых библиотек математических моделей, согласованных по месту их применения в иерархии процесса проектирования.
Рассматривая сам процесс проектирования как сложную систему, указанные модели следует дополнить моделью принятия проектных решений, представляющую собой иерархию многокритериальных моделей выбора (включающих как формальные, так и неформальные процедуры) вариантов проектируемого объекта на основе согласованных математических моделей.
Участие в разработке и обеспечении функционирования данной модели принятия решений, в части касающейся согласования критериев, степени сложности и точности применяемых математических моделей, входных и выходных данных, а также координация текущей деятельности субъектов процесса проектирования и есть, на наш взгляд, сфера деятельности инженеров-системотехников.
Естественно, что воссоздать весь процесс проектирования СТС в рамках учебного процесса не представляется возможным, да и в этом нет необходимости. Достаточно сосредоточиться на тех аспектах проектирования, которые характерны именно для СТС и существенны с точки подготовки системотехников. Назовем лишь некоторые.
Во-первых, это многокомпонентность, т.е. наличие в структуре проектируемой системы множества подсистем и компонентов различной физической природы, в общем случае, имеющих конструктивные, энергетические, информационные и иные значимые связи, как между собой, так и с внешней средой.
Во-вторых, это мульти- и междисциплинарность, т.е. необходимость использования информации и знаний из различных областей науки и техники для создания этих компонентов и объединения их в единое целое.
В-третьих, возможное участие в проектировании и производстве компонентов нескольких компаний. Так, в создании даже такой относительно простой системы как ракетный комплекс AIM-9B Sidewinder приняли участие восемь организаций и компаний (рис. 2).
В-четвертых, существование проектно-конструкторских организаций, обладающих современными технологиями, опытом и культурой разработки СТС аналогичного класса.
С точки зрения современной системной инженерии эти аспекты наиболее ярко проявляются на ранних этапах проектирования [12], или, применительно к российской инженерной практике подготовки конструкторской документации, - на стадиях разработки технического предложения и эскизного проекта, осуществляемых на основе технического задания [13].
В техническом задании, наряду с требованиями, характеристиками, нормами, показателями и другими параметрами, определяющими назначение, условия эксплуатации и применения изделия, заказчик указывает состав изделия, т.е. перечисляет основные составные части изделия и (при необходимости) их назначение или приводит требования к составу изделия [14].
Практически все проекты разработки СТС осуществляются под руководством одной промышленной компании, и организационная форма именно этой компании обуславливает организацию системной инженерии. В большинстве случаев компания разрабатывает некоторые подсистемы самостоятельно,
а на разработку других заключает договоры с субподрядчиками. Первую компанию будем называть «головным исполнителем», а совокупность субподрядчиков - «исполнителями». Это означает, что функция системной инженерии должна охватывать не только ряд различных дисциплин, но и несколько независимых компаний [12].
Рис. 2. Участники разработки комплекса AIM-9B Sidewinder
На стадии технического предложения головным исполнителем осуществляется подготовка обоснования реализуемости и целесообразности разработки изделия на основании анализа технического задания и различных вариантов возможных решений изделий с учетом их особенностей (принципов действия, размещения функциональных составных частей и т.п.) и проведения конструктивной проработки. Глубина такой проработки должна быть достаточной для сравнительной оценки рассматриваемых вариантов [15]. При этом описание структуры изделия выполняется в основном на функциональном уровне.
Если техническое задание выполнено подробно и тщательно, работа головного исполнителя на стадии разработки технического предложения упрощается. Однако, возможны случаи, когда уже на начальной стадии рассмотрения вариантов проектируемого изделия возникает необходимость кардинального изменения подхода к решению поставленной задачи, в том числе обоснование необходимости коррекции требований технического задания или выясняется даже принципиальная невозможность создания нового изделия.
На стадии эскизного проектирования головным исполнителем разрабатывается конструкторская документация в соответствии с техническим заданием и техническим предложением с целью установления принципиальных конструктивных решений, дающих общее представление об устройстве, принципах работы и габаритных размерах разрабатываемого изделия [16].
При этом головной исполнитель составляет, согласовывает, утверждает и выдает исполнителям технические задания на создание составных частей изделия. В процессе выполнения эскизного проекта головной исполнитель осуществляет техническое руководство выполнением эскизных проектов составных частей изделия и их приемку в соответствии с единым сквозным планом создания изделия и его составных частей.
Результаты эскизного проектирования изделия в целом, с учетом эскизных проектов его подсистем проверяются на соответствие требованиям технического задания с помощью имитационных экспериментов с математическими моделями изделия и/или проведения испытаний с макетами изделий.
Как и в случае технического предложения, результаты эскизного проектирования могут потребовать коррекции технического задания или прекращения дальнейшей разработки.
Таким образом, даже ограничившись стадиями разработки технического предложения и эскизного проекта можно сформулировать набор возможных проблемных ситуаций, требующих участия инженера-системотехника, проработка которых позволит студентам освоить основы теории и практики системотехнической деятельности.
Для этого весь процесс проектирования СТС от анализа технического задания до имитационных экспериментов с ее математической моделью можно продемонстрировать на сквозном примере проектирования комплекса БПЛА. Такой пример удобно представить в виде ориентированного графа, дугами которого являются проектные процедуры, а узлами моменты принятия проектных решений, требующие участия инженера-системотехника.
Детализация проектных процедур не должна быть слишком глубокой и может примерно соответствовать учебнику Р.У. Биарда и Т.У. МакЛэйна [17]. В процессе выполнения предусмотренных этим
учебником практических занятий студенты разрабатывают комплексный имитатор полета БПЛА, который имеет реалистичную динамику полета, модели датчиков, модель автопилота и расчет траектории полета.
Характерная для начальных стадий проектирования вариативность, т.е. разнообразие возможных технических решений по составу и типам подсистем, агрегатов и узлов, а также принципов управления, методов полета, характера траекторий может быть обеспечена за счет использования структурно-параметрических моделей комплекса БПЛА и комбинаторных методов перебора вариантов [18].
Все это приводит к тому, что необходимое количество прорабатываемых альтернативных вариантов увеличивается многократно. Автоматизация процесса оперативного формирования проектных решений альтернативных вариантов комплексов БПЛА, позволяющего проводить их синтез и анализ, оценку качества и эффективности, потребует применения адекватного математического и программного инструментария.
В настоящее время таким инструментарием может служить, например, интегрированная программная среда Matlab. Она активно используется в научной и инженерной среде для решения широкого спектра прикладных задач благодаря наличию большого количества встроенных приложений и специализированных модулей.
Особое место в арсенале программных средств Matlab занимают подсистема имитационного блочного моделирования динамических систем Simulink и подсистема моделирования и симуляции комбинаторной и последовательной логики принятия решений Stateflow, основанных, в частности, на блок-схемах. Совместное использование подсистем Simulink и Stateflow позволяет моделировать как непрерывные, так и дискретные детерминированные и стохастические системы.
Для учета факторов неопределенности и прогнозирования влияния внешней среды может быть использован такой компонент среды Matlab как Neural Networks Toolbox, объединяющий средства моделирования поведения сложных систем на основе принципов действия биологических нейронных сетей. Как уже отмечалось, приоритетное место в проектировании занимают процедуры оптимизации параметров создаваемой технической системы. Среда Matlab оснащена развитым набором средств оптимизации, в том числе для задач большой размерности (программно реализованных в инструментальной подсистеме Optimization Toolbox). Кроме того, для плохо обусловленных задач, не поддающихся решению с помощью классических методов, может быть использован набор эвристических алгоритмов оптимизации (Genetic Algorithm Tool).
Важным вопросом при автоматизации проектирования является интеграция всех используемых программных средств в соответствии с принципами системного проектирования. В качестве такого системообразующего средства целесообразно использовать предметно-ориентированный язык моделирования систем SysML (The Systems Modeling Language). Он поддерживает определение, анализ, проектирование, проверку и подтверждение соответствия широкого спектра систем. При этом - в отличие от среды Matlab - язык SysML изначально разрабатывался как проект с открытым исходным программным кодом.
Таким образом программа обучения студентов должна включать получение теоретических и практических навыков как моделирования с применением описанных компонентов Matlab, так и интегрирования создаваемых имитационных моделей в единый комплекс с помощью языковых средств SysML.
А без совершенствования системы подготовки инженерных кадров в области системного проектирования невозможно снизить дефицит специалистов, в которых нуждаются высокотехнологичные предприятия наукоемких отраслей. Поэтому основным направлением повышения качества подготовки системных инженеров должно стать увеличение в учебном плане доли дисциплин практической направленности, которые целесообразнее реализовывать совместно с проектно-конструкторскими организациями и - в идеале - на их материальной базе.
Список литературы
1. Варшавский А.Е., Кочеткова Е.В. Проблемы дефицита инженерно-технических кадров // Экономический анализ: теория и практика. 2015. Вып. 32. С. 2-16.
2. Батоврин В.К. Образование в системной инженерии - проблемы подготовки специалистов для создания конкурентоспособных систем // Открытое образование. 2010. № 6. С.164-172.
3. Борейшо А.С. Подготовка инженеров-системщиков для оборонно-промышленного комплекса // Инновации. 2015. №4. С. 33 - 37.
4. Горохов В.Г. Методологический анализ системотехники. М.: Радио и связь, 1982. 159 с.
5. Гуд Г.Х., Макол Р.Э. Системотехника. Введение в проектирование больших систем. М.: Сов. Радио, 1962. 382 с.
6. Системная инженерия и задачи инженерной подготовки в ТПУ. Аналитический обзор. [Электронный ресурс] URL: http://portal.tpu.ru:7777/standard/design/syst engineerin/Tab/Syst.pdf (дата обращения: 01.06.2013).
7. Скопец Г.М. Внешнее проектирование авиационных комплексов. М.: URSS, 2017. 343 с.
8. Ильичев А.В. Эффективность проектируемой техники: Основы анализа. М.: Машиностроение, 1991. 335 с.
9. Грущанский В.А., Дергачев А.А. Проектирование и эффективность летательных аппаратов. М.: Вузовская книга, 2008. 248 с.
10. Матвеевский С.Ф. Основы системного проектирования комплексов летательных аппаратов. М: Машиностроение, 1987. 240 с.
11. Краснощеков П.С., Морозов Н.М., Попов В.В. Оптимизация в автоматизированном проектировании. М.: URSS, 2017. 323 с.
12. Системная инженерия. Принципы и практика / Косяков А., Свит У. и др. М.: ДМК Пресс, 2014. 626 с.
13. ГОСТ 2.103-2013. ЕСКД. Стадии разработки. М., 2013. 6 с.
14. ГОСТ 15.016-2016. СРПП. Техническое задание. М., 2016. 30 с.
15. ГОСТ 2.118-2013. ЕСКД. Техническое предложение. М., 2018. 8 с.
16. ГОСТ 2.119-2013. ЕСКД. Эскизный проект. М., 2018. 12 с.
17. Биард Р.У., МакЛэйн Т.У. Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика. М.: Техносфера, 2015. 311 с.
18. Петраш В.Я. Решение задач проектного анализа беспилотных летательных аппаратов в учебной САПР. М.: Изд-во МАИ, 2018. 107 с.
Девятов Александр Николаевич, канд. техн. наук, доцент, devyatov@bmstu.ru, Россия, Москва, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
Кондратьев Игорь Михайлович, канд. техн. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана, старший научный сотрудник, kiimash@yandex.ru, Россия, Москва, ИМАШ им. А.А. Благонравова РАН
IMPLEMENTATION OF A MODERN APPROACH TO DESIGN OF COMPLEX TECHNICAL SYSTEMS IN
EDUCATIONAL PROCESS
A.N. Devyatov, I.M. Kondratyev
Under the current conditions, it seems appropriate to prepare and implement a modern course in the educational process, in which the process of designing a complex technical system is considered from the position of a specialist who performs a technical task for its development in accordance with current standards. The practical orientation of the course can be provided by step-by-step from the analysis of the tactical and technical requirements for it and the selection of a prototype to the preparation of technical tasks for the development of the main subsystems and assessment of the degree of compliance of the results obtained with the requirements of the tactical and technical task based on simulation modeling of the use of the complex for its intended purpose. The Matlab software package, which, in combination with its built-in applications and specialized modules, provides automation of almost the entire range of possible design procedures, including those based on model-oriented design. The possibilities of using the Matlab toolkit are considered by the example of designing a hypothetical complex of unmanned aerial vehicles.
Key words: external design, internal design, system engineering, complex technical system, engineering education.
Devyatov Alexander Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, devyatov@bmstu.ru, Russia, Moscow, Bauman Moscow State Technical University,
Kondratyev Igor Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent of the BMSTU, senior research, kiimash@yandex. ru, Russia, Moscow, A.A. Blagonravov IMASH of the Russian Academy of Sciences
