Підходи і методи проектування у сапр

У сучасних САПР використовують різні підходи і методи проектування. На практиці рідко зустрічаються випадки, коли існує можливість повного опису об’єкту в рамках однієї програми, це обумовлено великою складністю завдання на проектування.

Описи технічних об’єктів за складністю повинні бути узгоджені з можливостями сприйняття людиною і оперуванням описами в процесі їх перетворення за допомогою наявних засобів проектування. Проте виконати цю вимогу в рамках деякого єдиного опису, не розбиваючи його на складові частини, вдається лише для простих

виробів. Як правило, потрібна структуризація описів з відповідним роздільним представленням проектованих об’єктів використовуючи ієрархічні рівні і аспекти, це дозволяє розподіляти роботи по проектуванню складних об’єктів між підрозділами проектної організації, що сприяє підвищенню ефективності і продуктивності праці проектувальників.

Блоково-ієрархічний підхід. Розділення описів по ступеню деталізації відображених у ньому властивостей і характеристик об’єкту лежить в основі блочно-ієрархічного підходу до проектування, що призводить до появи ієрархічних рівнів (рівнів абстрагування) в уявленнях про об’єкт.

На кожному ієрархічному рівні використовуються свої поняття систем і елементів. На верхньому рівні проектований складний об’єкт розглядається як система взаємозв’язаних і взаємодіючих елементів. Кожний з цих елементів є також складним об’єктом який, у свою чергу, розглядається як система на наступному нижчому рівні. Виділення елементів відбувається за функціональною ознакою. Подібне розділення продовжується аж до отримання на деякому рівні елементів, описи яких подальшому поділенню не підлягають, ці елементи по відношенню до об’єкту називають базовими проектними елементами.

Таким чином, принцип ієрархічності означає структуризацію уявлень про об’єкти проектування по ступеню детальності опису, а принцип декомпозиції (блоковості) - розбиття представлень кожного рівня на ряд складових частин (блоків) з можливостями роздільного (поблочного) проектування об’єктів на кожному з рівнів.

Для промислових об’єктів (засобів обчислювальної техніки характерні наступні ієрархічні рівні) : рівень I представлений самим технічним засобом, рівень II - його агрегатами і системами. Елементами рівня ІІІ є вузли агрегатів і систем. На рівні IV розташовуються вузлові деталі. Можливо приєднання підрівнів, наприклад між рівнями І і ІІ можна розташувати більш прості агрегати.

Відповідно ієрархії об’єктів проектування можна побудувати ієрархію їх математичних моделей.

Засіб обчислювальної техніки

Рис. 5.1 Приклад ієрархічного представлення

Отже, блоково-ієрархічний підхід до проектування підхід, заснований на розділенні описів проектованих об’єктів на ієрархічні рівні за ступенем детальності віддзеркалення властивостей об’єктів, а також на відповідному розділенні процесу проектування на групи проектних процедур, пов’язаних з отриманням і перетворенням описів виділених ієрархічних рівнів.

Ієрархічна структура описів має місце в кожному з аспектів описів складних систем. Наприклад, описи функціонального аспекту діляться на мета-, макро- і мікрорівні. У описах конструкцій виділяють рівні комплектів устаткування, агрегатів, складальних одиниць, деталей; у описах технологічних процесів - рівні принципових схем, маршрутної і операційної технологій. При переході з вищого ієрархічного рівня на нижчий ступінь детальності опису об’єкту зростає. Для збереження прийнятної складності описів (прийнятної розмірності вирішуваних задач) при такому переході необхідно проводити декомпозицію описів на блоки з подальшим поблочним

розглядом і перетворенням описів. В результаті з’являється можливість звести вирішення невеликої кількості надмірно складних завдань до вирішення великої кількості завдань прийнятної складності.

Якщо вирішення задач вищих ієрархічних рівнів передує рішенню задач нижчих ієрархічних рівнів, проектування називають низхідним, але коли спочатку здійснюються етапи, що пов’язані з нижчими ієрархічними рівнями, то проектування називають висхідним. У кожного з цих двох видів проектування є переваги і недоліки.

Низхідне проектування. При такому проектуванні спочатку створюються описи на вищих ієрархічних рівнях, а потім на нижчих (проектування зверху вниз).

Наприклад, послідовність проектування може бути такою: структурна схема технічного засобу автоматизації - моделі агрегатів і систем - розрахункові схеми вузлів і деталей. Функціональне проектування складних систем найчастіше буває низхідним аж до рівня, на якому елементи - уніфіковані об’єкти.

При низхідному проектуванні система розробляється в умовах, коли її елементи ще не визначені, а відомості про їх можливості і властивості носять попередній характер.

Висхідне проектування. Проектування, при якому виконання процедур по отриманню описів низьких ієрархічних рівнів передує виконанню процедур по отриманню описів високих ієрархічних рівнів, називається висхідним (проектування від низу до верху). Наприклад, об’єкти можуть проектуватися в такій послідовності: деталі - збірні одиниці - агрегати. При висхідному проектуванні елементи проектуються раніше системи, тому попередній характер мають властивості і вимоги до елементів.

Оскільки припущення можуть не підтвердитись, часто потрібне повторне виконання проектних процедур попередніх етапів після виконання проектних процедур подальших етапів. Такі повторення забезпечують послідовне наближення до оптимальних результатів і обумовлюють ітераційний характер проектування. Отже, ітераційність відносять до важливих принципів проектування складних об’єктів.

На практиці зазвичай поєднують висхідне і низхідне проектування. Наприклад, висхідне проектування має місце на всіх ієрархічних рівнях, на яких використовуються уніфіковані елементи. Очевидно, що такі елементи орієнтовані на застосування в різних системах певного класу, що розробляються раніше ніж будь-яка конкретна система з цього класу. При розробці нових конструкцій зазвичай використовується евристичний прийом синтезу.

Евристичний прийом синтезу. Неформалізований прийом, який використовується при синтезі технічних об’єктів, що дає змогу визначити у якому напрямі шукати потрібне технічне рішення називається евристичним.

Евристичні прийоми зберігаються у спеціальних фондах баз даних, для подальшого використання інженерами в інтерактивних процедурах синтезу.