Разработка САПР (стр. 2 )

Работоспособность СТС заключается в совместимости подсистем СТС между собой и с надсистемой, а также в функциональности СТС, т. е. в способности выполнять все возложенные на нее функции, перечень которых формируется во время предпроектных исследований и фиксируется в техническом задании.

Совместимость достигается за счет использования совместимых типовых средств, на базе которых строятся подсистемы СТС, и формирования системных требований, которым должны удовлетворять разрабатываемые компоненты.

Качество функционирования СТС – совокупность свойств, обусловливающих достижение требуемого результата в конкретных условиях функционирования.

Эффективность СТС определяется сопоставлением результатов от ее функционирования и затрат всех видов ресурсов на ее создание и эксплуатацию. Обобщенный критерий эффективности СТС находят на множестве частных критериев эффективности, каждый из которых описывает одну из сторон системы и может быть оценен. Эффективность СТС достигается решением следующих задач: 1) правильностью выбора критериев оценки проектных решений; 2) правильностью использования моделей для их оценки; 3) генерацией возможно более широкого множества вариантов построения компонентов СТС; 4) выбором согласованных оптимальных решений по построению СТС.

Проблема эффективности СТС не может быть решена путем независимой оптимизации ее отдельных подсистем и требует целостного подхода.

1.8. Виды и формы представления СТС

При проектировании СТС центральной проблемой является проблема целостного описания СТС, под которым понимается представление о системе как едином целом, состоящем из взаимодействующих в интересах достижения поставленной цели частей. Причинами, затрудняющими получение целостного описания являются: 1) многоаспектность; 2) декомпозируемость СТС; 3) участие в процессе проектирования многих коллективов проектировщиков; 4) большое число проектных документов, выпускаемых на различных стадиях проектирования. Для обеспечения целостного описания СТС необходимо решить следующие задачи: 1) сформировать совокупность представлений системы и проанализировать их взаимосвязи; 2) выделить формы представлений сложной технической системы; 3) провести классификацию математических моделей как форм представлений СТС.

Представления системы описываются с помощью понятий (атрибутов), находящихся в определенных отношениях между собой. Различают внешнее представление СТС, когда система описывается с помощью внешних атрибутов надсистемы, в которую она входит, и внутреннее представление, когда система рассматривается как состоящая из совокупности подсистем, описываемых без привлечения внешних атрибутов. В соответствии с этим, задачей внешнего проектирования СТС является формирование ее внешних представлений, а задачей внутреннего проектирования – формирование внутренних представлений.

СТС характеризуется различными группами свойств, связанными между собой. Не смотря на многообразие представлений, учитывающих различные комбинации и интерпретации свойств системы, можно выделить три основных вида представлений СТС: 1) функциональное (Ф-представление); 2) морфологическое (М-представление); 3) процессное (П-представление).

Ф-представление связано с пониманием системы как совокупности взаимосвязанных функций, т. е. действий, необходимых для достижения поставленных перед системой целей. Выполнение этих функций может осуществляться как последовательно, так и параллельно, в течение всего цикла функционирования СТС.

Внешнее Ф-представление образуется из функций, непосредственно определяемых целями функционирования системы, ее назначением как элемента надсистемы. Внутреннее Ф-представление образуется из: 1) функций, раскрывающих выполнение внешних функций с использованием атрибутов самой системы (т. е. информации о ее внутреннем строении), данных о методах реализации (алгоритмах выполнения) функций в аналогичных системах; 2) из обеспечивающих функций, определяемых спецификой выполнения системой основных функций и представляющих собой вспомогательные действия, без которых невозможно ее функционирование.

М-представление дает информацию о строении системы, которая рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов, являющихся средствами для выполнения основных функций системы. Функции системы реализуются либо одним, либо несколькими взаимосвязанными элементами. Связи между элементами могут интерпретироваться по-разному, в соответствии с этим различают следующие виды М-представлений: 1) конструкторское представление – описание геометрических форм элементов и их взаимного расположения в пространстве, характерное для изделий машиностроения; 2) топологическое представление – описание месторасположения элементов определенного вида и расстояний между ними; 3) МФ-представление – описание системы, в котором вместе с элементами приведены выполняемые ими функции, а связям между элементами соответствуют функции, выполняемые ими совместно.

При внешнем М-представлении СТС рассматривается как элемент некоторой надсистемы во взаимосвязи с другими окружающими ее объектами (системным окружением). При внутреннем М-представлении исследуемая СТС рассматривается как совокупность взаимосвязанных подсистем, являющихся ее элементами.

П-представление – это совокупность взаимосвязанных процессов, проходящих по мере своего течения через ряд состояний, отделяющих друг от друга этапы движения системы. П-представление, описывающее порядок выполнения СТС возлагаемых на нее функций и состояние самой СТС, называется внешним. Если этапам соответствуют действия, конкретизирующие выполнение некоторых функций СТС, а состояниям – перечень и состояния элементов, выполняющих эти действия, то такое П-представление СТС называется внутренним.

Существуют разновидности П-представления СТС: 1) технологическое представление (Т-представление); 2) представление развития СТС (Р-представление).

Т-представление предполагает рассмотрение СТС как технологической системы, т. е. перерабатывающей некоторый «предмет труда». С этой точки зрения, «предмет труда» может носить материальный, энергетический и информационный характер. Внешнее Т-представление описывает технологический процесс, результатом которого является непосредственное достижение цели СТС, а сама она выступает в качестве преобразующего элемента. Внутреннее Т-представление описывает технологический процесс выполнения внутренних функций СТС, а преобразующими элементами обычно являются подсистемы СТС. Р-представление – совокупность всех введенных представлений для каждой составляющей развития СТС на всем жизненном цикле системы.

В ходе проектирования СТС уточняются, конкретизируются и расширяются ее представления. При этом изменяются не только содержание, но и форма представлений. Можно выделить два основных типа форм представления СТС: вербальные и абстрактные формы.

Вербальные формы представляют собой описание соответствующего аспекта СТС на естественном языке с использованием понятий, характерных для данного представления. Вербальные формы представлений используют на всех этапах проектирования, но в разных целях. На ранних этапах вербальные представления являются необходимыми ввиду отсутствия других моделей, которые еще надо из них получить. На более поздних этапах абстрактные формы часто преобразуются в вербальные как более удобные для восприятия человеком.

Абстрактные формы представления СТС являются ее математическими моделями, включающими совокупность математических объектов (чисел, переменных) и отношений между ними. Процесс создания математической модели и оперирование с ней для получения дополнительной полезной информации называется математическим моделированием.

1.9. Математические модели СТС

По характеру отображаемых свойств объекта математические модели делят на структурные, параметрические и функциональные. Структурные математические модели предназначены для отображения представлений системы как совокупности взаимодействующих элементов, т. е. структуры представлений. Структурная модель представляет собой граф.

Структура внешнего Ф-представления обычно является иерархической и отображается в виде графа, называемого деревом функций (деревом целей). В этом графе каждая вершина связана только с вершинами соседних уровней, причем вершины нижнего уровня соответствуют функциям, обеспечивающим выполнение функций верхнего уровня.

Структуру внутреннего Ф-представления можно рассматривать как присоединенную к нижнему уровню структуру внешнего Ф-представления. Внутренние функции СТС более подробно с учетом информации о строении СТС раскрывают содержание внешних функций. Однако общая структура всего Ф-представления обычно не является иерархической, так как функции нижнего уровня выполняются в интересах нескольких внешних функций.

Структура М-представления СТС может строиться по-разному, хотя принцип иерархичности построения СТС справедлив и для М-представления. Иерархическое строение СТС может совпадать с деревом функций. Это объясняется тем, что некоторые подсистемы могут выполнять несколько функций, а некоторые функции – выполняться несколькими подсистемами

Структура П-представлений – с помощью ориентированных графов отображается двумя способами. При первом способе каждой вершине графа соответствует некоторое состояние СТС, а дуге – некоторая единица процесса, в течение которой СТС переходит из одного состояния в другое. Выделяются вершины, соответствующие начальным и конечным состояниям. При втором способе единице процесса соответствует вершина графика, а дуги графа указывают на порядок выполнения действия. Начальная и конечная вершины графа соответствуют фиктивным действиям начала и конца процесса. Этот способ более удобен для изображения параллельных и альтернативных процессов, протекающих в системе.

Параметрические математические модели системы предназначены для описания (определения, оптимизации) характеристик (количественных параметров) трех видов: 1) параметров компонент структуры; 2) характеристик структуры, инвариантных к параметрам компонент; 3) характеристик структуры, функционально зависящих от параметров компонент.

Параметры компонент структуры – параметры вершин и дуг графа (например, длина дуги, вес вершины). Характеристики структуры, инвариантные к параметрам компонент, – число вершин, число дуг, уровень иерархии дерева. Характеристики структуры, функционально зависящие от параметров компонент, – длина пути от одной вершины до другой, складывающаяся из длин дуг, по которым проходит путь.

Параметры компонент структуры Ф-представления – это показатели эффекта, каждый из которых описывает полезный результат реализации функции, соответствующей одной из вершин графа рассматриваемой структуры. Критерий эффекта всей системы в этом случае будет соответствовать параметру корневой вершины. Проблема состоит в том, что не каждой вершине можно сопоставить поддающийся количественной оценке показатель качества.

Параметры компонент структуры М-представления можно разделить на три вида: 1) показатели затрат на реализацию этих компонентов; 2) показатели качества выполнения функций, которые реализуют эти компоненты; 3) показатели, описывающие конкретный вариант технической реализации компоненты.

Параметры компонент структуры П-представления – это величины, характеризующие длительность, трудоемкость, стоимость выполнения единицы процесса. С помощью П-представления определяются характеристики производимой СТС продукции, а также такие важные показатели качества СТС как показатели производительности и своевременности, надежности.

Функциональные модели делятся на аналитические, представляющие собой аналитические зависимости между параметрами, и имитационные, отражающие процессное представление системы.

1.10. Содержание процесса проектирования СТС

Процесс проектирования СТС имеет структуру, обусловленную структурой объекта проектирования. Для его реализации необходима проектная организация (одна или несколько), обладающая чертами сложной системы, которую по отношению к проектируемой СТС будем называть метасистемой. В общем случае метасистема обеспечивает осуществление всего жизненного цикла СТС, включая не только ее проектирование, но и создание, ввод в эксплуатацию, модернизацию.

В процессе проектирования СТС как единого целого необходимо разрешать противоречия между необходимостью создания единого согласованного проекта СТС и участием в проектировании большого числа специалистов, объединенных в различные коллективы проектировщиков. Разрешение этого противоречия осуществляется в рамках системотехнической деятельности, которая обеспечивает функционирование метасистемы как единого целого в интересах создания и эксплуатации эффективной СТС.

Для обеспечения целенаправленности метасистемы необходимо решать две комплексные задачи:

1. Представление результатов предшествующих этапов процесса проектирования, полученных другими проектировщиками в виде, достаточном для продолжения проектирования. В общем случае эта задача справедлива не только для проектирования, но и для всего жизненного цикла СТС. С этой точки зрения структурные единицы процесса проектирования должны выделяться по виду получаемых на них представлений СТС и ее подсистем или по виду операций, выполняемых на этих представлениях.

2. Обеспечение взаимодействия коллективов проектировщиков в интересах единого согласованного проекта. Пусть процесс проектирования СТС имеет иерархическую структуру, отражающую иерархическую структуру проектируемой СТС. Тогда каждый фрагмент процесса проектирования, соответствующий вершине любого уровня, кроме нижнего, можно представить в виде общей задачи проектирования (ОЗП), которую можно разбить на частные задачи проектирования (ЧЗП). Взаимодействие коллективов проектировщиков, решающих ЧЗП, обеспечивается системотехником путем координации ЧЗП между собой и с ОПЗ. Координация заключается в согласованной декомпозиции ОЗП на частные задачи проектирования и последующем согласовании результатов и решения с позиций эффективного решения ОПЗ.

Сложность разрабатываемой технической системы определяет значительные сроки ее создания. Эти сроки соизмеримы с динамикой развития надсистемы, метасистемы и темпом морального старения технических решений, используемых при создании СТС, а, в конечном счете, с длительностью жизненного цикла системы. В результате можно получить морально устаревшую систему. Поэтому актуальными задачами при проектировании СТС являются сокращение сроков проектирования и обеспечение гибкости СТС. Сокращение сроков проектирования осуществляется путем: 1) представительного анализа реализуемости ТЗ; 2) унификации (типизации) процесса проектирования, проектных процедур, проектных решений, организации проектирования СТС; 3) распараллеливания процесса проектирования; 4) поочередного ввода СТС в эксплуатацию.

Предварительный анализ реализуемости ТЗ производится на основе упрощенных моделей или экспертным путем, время проектирования снижается за счет исключения проектных решений, которые не отвечают заданным техническим требованиям.

Унификация процесса проектирования, проектных процедур, проектных решений, организации проектирования СТС заключается в следующем. Для разработки указанных типовых средств существует ведущая организация отрасли, которая осуществляет единую техническую политику по созданию СТС в данной отрасли. В составе ведущей организации выделяется подразделение, выполняющее функции гиперсистемотехника, т. е. занимающееся системотехнической деятельностью в приложении не к конкретной СТС, а к некоторому характерному для отрасли классу СТС. Результатом деятельности ведущей организации является: 1) типовой технологический процесс проектирования СТС, который определяет порядок и содержание работ по созданию определенного вида СТС и учитывает организационные особенности разработки; 2) применяемые методы и инструментальные средства; 3) типовые проектные процедуры и решения.

Распараллеливание процесса проектирования осуществляется путем одновременного решения ряда частных задач проектировании. Возможности распараллеливании определяются иерархической структурой СТС. Недостатком распараллеливания процесса проектирования является то, что увеличение числа параллельно решаемых частных задач проектирования усложняет их координацию, что существенно увеличивает время проектирования.

Поочередный ввод СТС в эксплуатацию позволяет: 1) ускорить получения хотя бы части результатов, ожидаемых от введения СТС в эксплуатацию; 2) проверить правильность принципов и решений, положенных в основу проекта; 3) скорректировать систему, приведя ее в соответствие с развитием надсистемы.

1.11. Организация и принципы системного проектирования СТС

В организации процесса проектирования СТC можно выделить следующие особенности:

1. В процессе проектирования взаимодействуют основные организации, участвующие в создании системы, в качестве заказчика, головного разработчика, разработчиков и пользователей. Важная роль отводится головному разработчику, функциями которого являются: 1) проведение предпроектных исследований; 2) разработка Т3 на создание системы; 3) взаимная увязка и стыковка проектных решений, выданных разработчиками-соисполнителями; 4) координация деятельности всех разработчиков системы.

2. Для обеспечения руководства над разработкой проекта назначается главный конструктор (главный инженер проекта). Его права и обязанности обычно определяются положением о главном конструкторе. Для осуществления функциональных обязанностей необходим аппарат административного управления процессом создания системы, включающий руководителей основных подразделений, а также службы, осуществляющие централизованное планирование работ, контроль сроков их выполнения, нормоконтроль технической документации на систему.

3. Создание работоспособной системы, как единого целого, обеспечивается с помощью средств административного управления: 1) рабочих совещаний; 2) план-графиков; 3) накладных. Рабочие совещания собираются в составе главного конструктора и руководителей подразделений-исполнителей взаимосвязанных работ в начале каждого этапа создания системы, по его окончании и при возникновении разногласий между соответствующими подразделениями в ходе выполнения работ. Оперативные план-графики работ обеспечивают синхронизацию конкретных точек обмена информацией, так как для каждой работы в них указываются сроки получения промежуточных результатов, основной исполнитель и соисполнители, а также подразделения-потребители информации.

Накладные – это документы, по которым фиксируется завершение работы.

Процесс проектирования СТС делится на ряд стадий и этапов, на каждом из которых решается некоторая задача проектирования. При этом решение каждой отдельной задачи проектирования направленно на получение информации, уточняющей и конкретизирующей отдельные виды представлений СТС и в то же время, представляющей СТС как единое целое. Поэтому для обеспечения эффективности создаваемой системы действия отдельных проектных подразделений должны быть скоординированы с учётом системного подхода к процессу проектирования СТС. Опыт проектирования СТС позволил сформулировать основные тезисы системного подхода как элементов аксиоматики.

Тезис 1. Задача проектирования СТС неразрешима в рамках строго параллельной (декомпозированной только «по объекту») или полностью последовательной (декомпозированной только по «этапам») логической схемы.

Тезис 2. Задача построения сложных проектных решений обладает неопределённостью в части исходных данных, ограничений и целей.

Тезис 3. Задача построения проектного решения СТС логически противоречива, так как в силу тезиса 2 в логическую схему процесса проектирования необходимо вводить исходные данные и ограничения, получить которые возможно лишь при реализации решающих процедур более поздних этапов и более низких иерархических уровней проектирования.

Тезис 4. В силу тезисов 2, 3 задаче проектирования свойственна неединственность проектного решения. С другой стороны, в силу многоцелевого назначения СТС в общем случаи не представляется возможным сконструировать правило выбора единственного оптимального проектного решения.

Исходя из поставленных тезисов могут быть сформулированы аксиомы системного проектирования СТС.

Аксиома 1. Из неразрешимости общей задачи проектирования (тезис 1) вытекает необходимость её декомпозиции на совокупность локальных задач, упорядоченных многоуровневой параллельно-последовательной логической схемой проектирования.

Аксиома 2. Из неопределённости исходных данных и ограничений в общей задаче проектирования (тезис 2) вытекает необходимость их прогнозирования и обмена проектными решениями в соответствии с определённой логической схемой.

Аксиома 3. Из логической противоречивости общей задачи проектирования вытекает необходимость организации итерационных циклов, которые определяют сходимость проектных процедур.

Аксиома 4. Из невозможности сконструировать априори правило выбора оптимального проектного решения (тезис 4) следует необходимость «индивидуального» построения многоуровневого сложного критерия оценки проектных решений, который может уточняться на каждом итерационном цикле.

1.12. Математическая постановка задачи
принятия проектных решений

Задача проектирования, решаемая на этапе, представляется в виде общей (ОЗП) и частных (ЧЗП) задач, связанных с проектированием отдельных подсистем и элементов СТС. И ОЗП и ЧЗП являются задачами принятия проектных решений. Таким образом, математически задачу принятия Z можно представить в следующем виде:

Z = <t, S, K, F, f, r>,

где t – постановка (тип) задачи; S – множество решений (альтернатив), K= {K1,…,Kn} – множество критериев; F = {F1,...,Fn} – множество шкал критериев; f – отображение множества альтернатив в множество векторных оценок в критериальном пространстве; r – решающее правило.

Постановка задачи t в общем виде выглядит следующим образом: необходимо упорядочить множество решений S, выделить множество предпочтительных решений или наиболее предпочтительное решение. Множество S представляет собой совокупность возможных проектных решений.

Каждое решение оценивается по критериям K1, …, Kn, которые являются показателями эффективности и качества проектных решений. Для каждого из критериев должна быть задана шкала, представляющая собой множество упорядоченных оценок. Шкалы F1, ..., Fn могут быть числовыми и нечисловыми. Декартово произведение F= F1*...* Fn образует критериальное пространство. Множеству решений S с помощь отображения f ставится в соответствие множество векторных оценок в критериальном пространстве F. С помощью решающего правила r из множества проектных решений выбираются одно или нескольких предпочтительных решений.

1.13. Типовая структура процесса принятия проектных решений

Типовая процедура принятия проектных решений состоит из шести этапов (рис.7). На этапе 1 анализируется проблемная ситуация, вызвавшая необходимость в принятии решений, формируется цель процедуры и содержательное значение понятия «вариант решения», устанавливается вид требуемого упорядочения вариантов решений.

На этапе 2 формируется множество вариантов решений, устанавливаются требования, которым обязательно должны удовлетворять эти решения, чтобы достигнуть поставленной цели. В результате формируется множество допустимых вариантов решений, из которых должны быть выделены предпочтительные.

На этапе 3 формируются критерии, характеризующие степень достижения цели и возможные последствия принятия решений.

На этапе 4 оцениваются варианты по шкалам критериев. При разработке оценочной шкалы для каждого из критериев принимают во внимание имеющие возможности оценки значений критериев путем измерений, математического или физического моделирования, опроса экспертов.

На этапе 5 осуществляется построение решающего правила на основе получения некоторой информации о предпочтениях у лица, принимающего решение (ЛПР), а затем с помощью этого правила происходит упорядочение вариантов решений и выбор в зависимости от постановки задачи одного или нескольких решений.

На этапе 6 анализируются выбранные решения с точки зрения удовлетворения поставленной цели. При необходимости, выполняется итерационный процесс принятия решений, начиная с некоторого этапа.

Рассмотрим типовой процесс реализации задачи принятия проектных решений (ЗПР) с учетом распределения проектных задач между проектными подразделениями и информационных связей (рис. 8). В качестве исходной информации используются результаты предыдущего этапа проектирования. Характерной особенностью задачи, решаемой на данном этапе проектирования, является ее разбиение на частные задачи принятия проектных решений. Здесь проводятся анализ проблемной (проектной) ситуации, формирование ОЗП этапа как задачи принятия решений и подготовка процесса ее решения, а также декомпозиция ОЗП, в результате которой формируются согласованные постановки ЧЗП как задач принятия решений. Полученная в результате решения ЧЗП информация поступает снова к системотехнику, который на основе ее анализа, обобщения формирует варианты решения ОЗП, из которых по критериям ОЗП отбирается предпочтительный вариант проектного решения ОЗП.

ЛПР

Рис. 8. Типовой процесс реализации задачи принятия проектных решений

Рассмотрим более подробно первый этап процедуры принятия решений, который включает:

1. Анализ проблемной ситуации. Объектами проводимого анализа являются методические, организационные и информационные аспекты решения задачи принятия проектных решений.

При анализе методических аспектов необходимо: 1) уяснить содержание этапа, его место в процессе проектирования, требования к результатам выполнения этапа, полноту и адекватность математического, программного и информационного обеспечения решения задач этапа; 2) проанализировать целесообразность выделения и решения задачи принятия проектных решений на анализируемом этапе.

При анализе организационных аспектов необходимо: 1) выяснить источники информации о результатах выполнения предыдущих этапов процесса проектирования, формы принятия проектных решений, требования к срокам и форме представления результатов; 2) определить состав решаемых ЧЗП, подразделения, которые их будут решать, порядок решения ЧЗП и способ их координации с учетом возможности оперативного обмена информацией между разработчиками.

При анализе информационных аспектов необходимо: 1) выявить степень неопределенности исходных данных, необходимых для формализации решаемой задачи проектирования; 2) проанализировать способ задания и структуру множества проектных решений, номенклатуру показателей качества.

2. Формирование ОЗП как задачи принятия решений и подготовка процесса ее решения. Для этого необходимо описать все компоненты математической модели принятия проектных решений. При формировании ОЗП необходимо учитывать, что проектные решения в ней принимаются не непосредственно, а путем разделения ОЗП на ЧЗП, в которых принимаются частные проектные решения (ЧПР), объединяемые затем в общие решения. Поэтому на этой стадии необходимо сформировать множество управляемых параметров Х и множество областей возможных значений этих параметров R, которые образуют множество проектных альтернатив S. Если для ОЗП трудно построить математические модели, позволяющие выбрать оптимальные значения параметров Х, то необходимо перейти к более простым моделям путем разбиения множества Х на несколько подмножеств Х1, Х2, ..., Хn, что соответствует декомпозиции ОЗП на ЧЗП.

3. Декомпозиция ОЗП. При декомпозиции ОЗП необходимо учитывать следующие положения: 1) возможности декомпозиции ограничены возможностями решения ЧЗП, при этом декомпозиция ОЗП должна быть согласованной, т. е. позволять использовать решения ЧЗП для получения решений ОЗП; 2) независимо от постановки ОЗП постановки ЧЗП должны предусматривать нахождение некоторого множества предпочтительных вариантов; это связано с тем, что решения этих ЧЗП должны объединяться в общие проектные решения и оцениваться по критериям ОЗП, комплексирование же единственных решений ЧЗП может дать неэффективный или даже неработоспособный вариант построения всей системы; 3) необходимо правильно определить последовательность решения частных задач проектирования, поскольку определение значения некоторых управляемых параметров невозможно без знания значений других управляемых параметров; более того, может оказаться, что значения некоторых управляемых параметров могут определяться в нескольких ЧЗП, поэтому важно в этом случае правильно выбрать значение этого параметра; 4) большое значение приобретает правильная декомпозиция ограничений ОЗП на ограничения, налагаемых на управляемые параметры ЧЗП, поскольку выполнение ограничений ЧЗП должно гарантировать выполнение ограничений ОЗП.

Вопросы для самоконтроля

1.  Что понимается под жизненным циклом СТС?

2.  Дайте определение процессу проектирования. В чем различие между макро - и микропроектированием?

3.  Назовите основные принципы проектирования СТС. С чем связано появление иерархических уровней и аспектов представления и описания проектируемых объектов?

4.  Дайте определение стадии и этапу проектирования, проектной процедуре и операции. Какая альтернатива восходящему проектированию?

5.  По каким основным классификационным признакам делятся типовые процедуры проектирования?

6.  В чем заключается типичная последовательность проектных процедур?

7.  Если в результате параметрического синтеза не выполняются условия работоспособности объекта проектирования, то необходимо …?

8.  Основными принципами построения логических схем процесса проектирования являются …?

9.  Почему проектирование обычно имеет итерационный характер?

10.  Чем определяется работоспособность, качество функционирования и эффективность СТС?

11.  Какие принципиальные отличия у трех основных видов представления СТС: Ф-представления, М-представления, П-представления?

12.  Для отображения каких свойств объекта проектирования предназначены структурные, параметрические и функциональные математические модели?

13.  Что понимается под метасистемой? Какие две комплексные задачи необходимо решить для обеспечения ее целенаправленности?

14.  В чем сущность системного подхода к процессу проектирования СТС?

15.  Какими процедурами руководствуется проектировщик на формальном уровне при принятии проектных решений?

16.  Что необходимо учитывать проектировщику при декомпозиции общей задачи проектирования на частные задачи принятия проектных решений?

2. ПРИНЦИПЫ, МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКА
ПОСТРОЕНИЯ САПР

2.1. Основные аспекты автоматизированного проектирования.
Требования к объектам проектирования в САПР

Автоматизация проектирования призвана обеспечить выполнение проектных работ с использованием вычислительной техники и вычислительных методов. Опыт создания средств автоматизированного проектирования показывает, что имеется две основные группы факторов, определяющих их широкое использование.

I группа связана с совершенствованием методов проектирования на основе математического моделирования и автоматизации поиска решений. На этом уровне обеспечивается, во-первых, автоматизация синтеза решений, что является главным содержанием процесса проектирования на основе использования специальных проектных процедур интерактивности и автоматического поиска проектных решений, во-вторых, автоматизация анализа принимаемых проектных решений, для чего используется математическое моделирование и машинные эксперименты.

II группа связана с заменой наиболее трудоемких рутинных работ формальными программными операциями. К рутинным проектным работам главным образом относятся работы по формированию и выпуску проектно-технологической документации.

По уровню автоматизации выполнения проектных процедур процесс проектирования может подразделяться на автоматизированный и автоматический.

Автоматическое проектирование – проектирование, при котором все преобразования описаний объекта, а так же представление описаний в различной форме осуществляется без участия человека. При автоматическом проектировании пуск соответствующего оборудования и ввод в ЭВМ первичного описания объекта осуществляет человек.

Автоматизированное проектирование – проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта, а так же представления описаний в различной форме осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ.

Проектирование связано с выполнением двух основных работ: выбором проектных решений и отображением этих решений в виде совокупности проектных документов для изготовления объекта в производстве. При неавтоматизированном проектировании эти работы имеют естественную связь, т. е. в процессе разработки проектных документов осмысливается творческая часть работы и осуществляется выбор проектных решений. В САПР имеет место довольно чёткое процедурное разделение этих этапов, т. е. выбор решения, выполняемый на математических моделях, отделяется от выпуска документации.

САПР – это комплекс аппаратно-программных средств автоматизированного проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющим автоматизированное проектирование. САПР – сложная техническая система, в которой должны реализовываться определённые ограничения и характерные требования к объектам проектирования по их технологичности с позиции САПР.

I требование – моделепригодность объекта, это требование характеризуется следующими показателями: 1) возможностью разработки математических моделей объекта и отдельных его элементов, описывающих их структуру, функционирование и работоспособность; 2) показателем вычислительных ресурсов модели – необходимым объёмом памяти и машинного времени для реализации модели; 3) адекватностью математической модели, т. е. её соответствием физическим процессам, описываемым с помощью модели.