СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ САПР/АСТПП/САИТ ЭВА НА БАЗЕ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Теория проектирования является важным аспектом автоматизированного проектирования, так как она формирует базис для разработки прогрессивных систем САПР. В настоящее время все большее внимание уделяется развитию теории автоматизации начального этапа проектирования. Правильный выбор на начальном этапе концептуального решения объекта проектирования позволит в дальнейшем повысить эффективность выполнения в САПР конкретных проектных процедур и, как следствие, повысить в целом качество проектирования с сокращением общего времени проектирования.

Процессы реального и концептуального проектирования в САПР во многом схожи, однако концептуальное проектирование в большей степени связано с математическими моделями, оперирующими с неопределенными или вероятностными данными. Математические модели концептуального проектирования прежде всего должны обеспечить анализ не только отдельных проектных процедур, но и комплексный анализ всего процесса проектирования.

Можно выделить два основных подхода к автоматизации этапа выработки концептуального решения с точки зрения общей теории проектирования. Первый базируется на моделировании анализа действий проектировщика. Вполне реально определить подмножество процедур и методологий, которые являются базовыми при концептуальном проектировании конкретного класса устройств, которые затем могут быть отправной точкой при определении базового набора инструментальных средств в подсистеме автоматизации концептуального проектирования. Очевидным требованием к данной подсистеме является ее открытость для обеспечения возможности добавления в нее специальных инструментальных средств проектирования конкретных модулей ЭВА. Таким образом, в структуре подсистемы концептуального проектирования можно выделить специальные инструментальные средства разработки проекта, которые непосредственно связаны с проектируемым изделием и инструментальные средства общего назначения. К специальным инструментальным средствам можно отнести усовершенствованный электронный блокнот, который позволяет эффективно выполнять вычисление и отображать в систематизированном виде на экране дисплея результаты аналитических расчетов, таких как алгебраические преобразования, интерполяция, экстраполяция, построение графиков и другие. Также к специальным инструментальным средствам можно отнести средства поддержки базы знаний и экспертные системы, содержащие общие правила проектирования и накопленный опыт в области проектирования конкретных типов изделий, которые дают возможность повысить эффективность процесса извлечения информации и ее последующего обновления. Основной проблемой при реализации первого подхода к автоматизации этапа концептуального проектирования является недостаточность и нечеткость информации о процессе мышления проектировщика, поскольку при этом очень трудно достичь объективности, так как конкретный процесс проектирования, как правило, отражает личность самого проектировщика. Также при данном подходе отсутствуют эффективные средства анализа принимаемых проектных решений.

Таким образом, первый подход связан с выделением признаков реального процесса проектирования и анализом соответствующих информационных потоков. Данный подход в большей степени ориентирован на теорию проектирования синтаксического типа, основанную на выделении последовательности элементарных операций процесса проектирования.

Второй подход базируется на возможности построения математической модели объекта проектирования. При таком подходе выработка концептуального решения производится с привлечением соответствующих математических методов принятия решений, использование которых предполагает четкое знание системы критериев и ограничений для оценки базового концептуального решения. 'Так как математическая модель представляет собой некоторую математическую конструкцию, то есть совокупность некоторых объектов математической природы с указанием отношений между ними, выражаемых математическими соотношениями, то данный подход к автоматизации этапа концептуального проектирования в большей степени ориентирован на модель проектирования семантического типа, подразумевающий, что проектирование - это процесс преобразования значений. Основной проблемой при реализации указанного подхода является сложность построения адекватной математической модели объекта проектирования, позволяющей производить сквозной анализ концептуального решения в САПР.

Таким образом, возможны два подхода к автоматизации этапа концептуального проектирования. Первый предполагает разработку инструментальных средств поддержки деятельности проектировщика в ходе синтеза концептуального решения модуля. Второй основан на построении системы задач синтеза проектного решения и создании средств их решения.

Однако наиболее прогрессивный подход связан с компиляцией двух рассмотренных выше подходов на основе построения обобщенной модели, отражающей, с одной стороны, процесс синтеза проектного решения в целом, с другой стороны, включающей модели оценки частных проектных задач. Важной особенностью такого подхода является принципиальная возможность на его основе реализации перспективной технологии нисходящего проектирования.

В качестве основополагающих характеристик обобщенной модели, на основе которой производится анализ и выбор концептуального проектного решения, можно выделить.

1. Свойство интеграции, то есть обобщенная модель должна интегрировать частные модели в зависимости от конкретной проектной ситуации.

2. Свойство эволюционности модели, заключающееся в том, что обобщенная модель по сути должна являться рабочим пространством для поэтапного совершенствования модели проектируемого объекта, применяемого на начальной стадии проектирования.

3. Свойство дуальности, отражающее возможность представления обобщенной модели, с одной стороны, как модели проектируемого объекта, с другой стороны, как модели, отражающей сам процесс проектирования,

4. Универсальность или применимость для разработки широкого спектра моделей ЭВА.

5. Свойство полноты, то есть полнота охвата замысла проекта.

Анализ указанных характеристик обобщенной модели позволяет сделать выводы о целесообразности применения в качестве базовой формы ее представление многоуровневой конвейерной сетевой математической модели, отражающей процесс последовательной детализации объекта в ходе проектирования с учетом взаимодействия частных проектных задач.

Важным вопросом при разработке модели концептуального проектирования является создание интегральной пространственной модели процесса аванпроектирования, отражающей взаимодействие основных информационных потоков и общую технологию проектирования изделия. Разработка указанной модели дает возможность построения адекватной обобщенной многоуровневой сетевой математической модели и создание инфраструктуры инструментальных средств автоматизации этапа концептуального проектирования.

В настоящее время предложен ряд интегральных пространственных моделей активного проектирования, которые, однако, не могут в полной мере претендовать на применение в качестве моделей концептуального проектирования, так как не учитывают ряд особенностей, присущих данному этапу, и прежде всего превалирование процедур анализа и наличие стадии формирования обобщенной модели.

На основе модификации модели активного проектирования Бекхолта можно предложить модель, включающую фазы анализа проблемы, создания промежуточных решений и фазы выбора базового концептуального решения модели, показанную на рис. 1.1, где

1-комплексный анализ проектной ситуации;

2-создание различных (промежуточных) решений;

3-оценка и выбор промежуточных решений;

4-анализ и формулировка проблемы;

сквозной анализ (анализ процесса проектирования), выбор базового концептуального решения.

Процесс комплексного анализа проектной ситуации связан с общим анализом проблемы разработчиком на основе собственной интуиции и опыта предыдущих разработок (область I) и сквозным анализом принимаемых проектных решений (области II и III) на основе разработки обобщенной математической модели (область II). Комплексный анализ подразумевает анализ проектных решений в системе параметров и характеристик доступных программных средств, аппаратного обеспечения и технологии производства изделия. В фазе принятия решения (область IV) происходит не только выбор базового концептуального решения, но и по существу производится выбор плана процессов проектирования и производства изделия с учетом выбранной стратегии реализации отдельных проектных процедур в системе интегрированного автоматизированного производства.

Графическое изображение интегральной модели аванпроектирования, построенное на основе идей, заложенных в модели Свинкелса, представлены на рис. 1.2

Модели, представленные на рис. 1.1 и рис. 1.2, являются интегральными моделями процесса аванпроектирования позволяющими представить структуру процесса выбора базового концептуального решения с точки зрения вопроса реализуемости проекта в рамках заданных конструктивных и технологических ограничений.

Модель, разработанная на основе модификации модели Блэкера, позволяет провести анализ процесса проектировании с организационной точки зрения и с точки зрения концепций управления проектированием (рис. 1.3).

Рис. 1.3.

1. Проблема, результат, ограничения, требования и т.д.

2. Действия

3. В Q.I.C. – аспекты контроля и управления

S – календарное планирование

B – ассигнования

Q – качество

I – информация

O – организация

На рис. 1.4 представлена пространственная модель создания модуля ЭВА в системе интегрированного проектирования и производства.

Рис. 1.4.

На основе анализа трех вышерассмотренных моделей может быть разработана обобщенная пространственная интегральная модель процесса аванпроектирования, представленная на рис. 1.5, где

1 - Календарное планирование; 2 - Ассигнования: 3 - Материальные ресурсы; 4 - маркетинг; 5 - людские ресурсы (организация); 6 - технологические возможности; 7 - программное обеспечение; 8 - аппаратное обеспечение: 9 - техническое задание; 10 - обобщенная математическая модель: 11 - проектиро вание; 12 - анализ; 13 - синтез; 14 - оценка: 15 - методы; 16 - методики; 17 -критерии; 18 - метрические и топологические ограничения; 19 - параметры; 20 - уровни реального проектирования.

Эффективной реализацией представленных выше моделей проектирования изделий с точки зрения информационной интеграции является технология CALS.

CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support)- непрерывная информационная поддержка жизненного цикла изделия или продукта, глобальная стратегия повышения эффективности бизнес-процессов, выполняемых в ходе жизненного цикла продукта за счет информационной интеграции и преемственности информации, осуществляемой на всех этапах цикла разработки и существования. Средствами реализации данной стратегии являются одноименные технологии, на основе набора интегрированных информационных моделей, в который (в набор) входит жизненный цикл изделия и выполняемые в ходе этого цикла различные бизнес-процессы, производственные и эксплуатационные среды. Возможность совместного использования информации обеспечивается применением компьютерных сетей и стандартизацией форматов данных, обеспечивающей их корректную интерпретацию.

Идеальной основой для решения поставленной задачи является использование единой интегрированной модели продукта и его жизненного цикла, позволяющего использовать её в качестве единого источника информации для любых выполняемых в ходе жизненного цикла процессов.

В отличие от интегрированных систем управления производством (ИАСУ) CALS, охватывая производство и этапы жизненного цикла, не касается технологии проектирования и планирования. Предметом CALS - технологий является формат представления в электронном виде результатов решения прикладных задач, независимо от источников их происхождения.

Ядром интегральной модели концептуального проектирования является обобщенная математическая модель. Однако многообразие критериев оценки (экономические, технологические, конструкторские) проектного решения говорит о целесообразности множественного описания фазы принятия концептуального решения на основе системы многоуровневых моделей, позволяющей более полно оценить результаты и ход процесса формирования базового проектного решения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: