ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Совершенствование форм и методов применения ЭВМ в проектировании из "Системы автоматизированного проектирования электромеханических устройств " являющиеся в настоящее время мощным средством сбора, обработки, хранения и выдачи разнообразной информации, первоначально были созданы и применялись в основном для повышения скорости и точности расчетов. Появление первых ЭВМ в середине 40-х годов стимулировалось потребностями в выполнении чрезвычайно больших объемов вычислений в таком бурно развивающемся научном направлении, как атомная физика. Очень скоро возможности этого автоматического арифмометра были по достоинству оценены и применены инженерами разных областей техники (и в частности, инжене-рами-электромеханиками). [c.9] ЭМУ в зависимости от быстродействия используемой ЭВМ и сложности задания требует для своей реализации от долей секунды до нескольких минут времени работы ЭВМ, в то время как человек может потратить на аналогичные расчеты многие часы напряженного и однообразного труда. [c.10] например, для параметрической оптимизации с приемлемой точностью необходимо выполнить десятки, а в некоторых случаях и сотни расчетов различных вариантов Э.МУ (об этом подробно гово-ритея в гл. 5 пособия). Такая задача оказывается практически неразрешимой из-за непомерно больших затрат времени на подготовку данных и анализ результатов, если эти работы выполняет проектировщик в неавтоматизированном режиме. А при автоматическом просмотре вариантов проекта с помощью ЭВМ время решения может не превышать десятков минут. В данном случае не только происходит освобождение проектировщиков от выполнения рутинной работы, но и в полной мере используются способности ЭВМ в решении логических задач. [c.10] Однако и второе направление применения ЭВМ в проектировании ЭМУ не является всеобъемлющим. Трудности состоят в необходимости полной формализации решаемых задач. В то же время известно, что только незначительное число задач проектирования ЭМУ поддастся этой процедуре. Так, расчеты, в первую очередь доступные формализации, для объектов электромашиностроения составляют не более 15—25% всех проектных работ. Значительное место в проектировании ЭМУ занимают вопросы конструирования, графические работы, которые с большим трудом поддаются формализации и требуют для своего проведения специальных технических средств. [c.10] В итоге появляется реальная возможность охвата средствами автоматизации практически всех этапов проектирования, объединения их в ряде случаев со средствами автоматизации испытаний и производства на основе применения ЭВМ. [c.11] Необходимо отметить, что третье направление применения ЭВМ в проектировании является универсальным и охватывает возможности первых двух, оказывая на них существенное влияние. Например, в процессе решения расчетных задач анализа и оптимизации целесообразно готовить входные данные, оценивать полученные результаты, принимать решения о путях продолжения расчетов именно в режиме диалога, ибо это позволяет во много раз сократить время решения, а в ряде случаев упростить алгоритмы оптимизационных расчетов за счет введения неформализуемых критериев предпочтения. Облегчению подготовки данных и интерпретации результатов проектирования в значительной мере способствует графическая форма их представления на устройствах ЭВМ. А органическое объединение расчетных и графических работ, характерное для эскизного конструирования ЭМУ, при автоматизированном их выполнении позволяет повысить производительность труда конструкторов в 7—10 раз. Важность такого и подобных ему эффектов от системного применения ЭВМ в проектировании становится особенно ощутимой, если принять во внимание непомерное затягивание сроков проектирования и освоения производства сложных объектов, приводящее порой к моральному устареванию изделий еще до начала их серийного производства. [c.11] Проектирование может рассматриваться как процесс перехода от формирования требований по выполнению новых функций, определяемых техническим заданием (ТЗ), к созданию огшсания объекта, выполняющего эти функции. Полученное описание фиксируется в проектной документации и должно быть достаточным для организации производства и эксплуатации созданного объекта. Достижение целей проектирования осуществляется с учетом ограничений по выполнимости требуемых функций при отведенных ресурсах (габаритные размеры, масса, энергопотребление, свойства материалов, уровень производства и пр.), заданных эксплуатационных воздействиях, а также ограничений на стоимость, применяемые технические средства и сроки самого проектирования. [c.12] Как и для других объектов, процесс проектирования ЭМУ разделяется на ряд этапов, основными из которых являются разработка и анализ ТЗ, создание эскиза конструкции, расчет параметров, детальный анализ физических процессов, определяющих рабочие свойства объекта, расчет допусков на его параметры, вероятностный анализ с учетом технологических и эксплуатационных факторов, разработка проектной документации. В качестве последующих этапов рассматриваются также технологическая подготовка производства, организация серийного изготовления и эксплуатации объектов. Все названные этапы, наряду с выявлением общественных потребностей на разработку новых объектов, проведением предпроектных исследований, а также с необходимостью депроизводства (уничтожения) после отработки определенного ресурса, составляют жизненный цикл любого технического объекта. [c.12] Охарактеризуем содержание проектных работ, принимая во внимание более крупные, чем этапы, стадии проектирования, в состав которых включаются разработка ТЗ, предварительное, эскизное и техническое проектирование [29, 47]. Поскольку задача проектирования состоит в составлении описания будущего объекта, параллельно рассмотрим и процесс развития этого описания. [c.12] Начальный вариант ТЗ подвергается тщательному анализу, в процессе которого оценивается выполнимость заданных требований, уточняются и согласуются с заказчиком отдельные показатели, определяются трудоемкость и сроки проектирования с учетом возможностей и условий его проведения. [c.13] При выполнении анализа осуществляется поиск и исследование объектов аналогичного назначения, привлекаются результаты научно-исследовательских работ, делается прогноз развития данного класса объектов, оцениваются возможности имеющегося и перспективного технологического оборудования. Модель объекта проектирования на данной стадии выступает в форме качественно и количественно определенных требований по выполняемым функциям и условиям функционирования. [c.13] Предварительное проектирование начинается с определения способа реализации заданных функций и конструктивной схемы соответствующего объекта. По имеющимся данным объектов аналогичного назначения, а также с применением приближенных математических моделей производится оценка основных показателей будущего объекта. В итоге намечаются контуры проекта с учетом основных требований ТЗ. [c.13] Важным моментом данной стадии проектирования является выбор материалов и элементной базы, т.е. комплекса основных функциональных, вспо1Йогательных и специальных элементов, с использованием которых реализуется объект и будет организовано его производство. Выбор системы элементов и материалов наряду со структурной схемой в значительной степени определяет качество, стоимость и надежность объекта проектирования. [c.13] Описание объекта, формируемое на стадии предварительного проектирования включает его конструктивную схему, приближенные оценки массы и габаритных размеров, энергопотребления, показателей надежности. В ответственных случаях и при отсутствии достаточно апробированных и достоверных математических моделей изготовляются и испытываются макетные образцы проектируемых изделий. [c.13] Задачи, решаемые на стадии эскизного проектирования, состоят в конкретизации и уточнении конструкции объекта, определении его параметров, оценке механического и теплового состояния конструктивных элементов. При наличии возможностей проводится оптимизация параметров, выполняется детальный анализ качества функционирования объекта с учетом по возможности большего числа воздействующих факторов, определяются допуски на параметры. [c.13] На стадии технического проектирования разрабатывается полный комплект проектной документации, в который входят графические документы (чертежи общего вида й габаритные, сборочные чертежи, спецификации, чертежи отдельных узлов и деталей), электрические схемы (функциональные, принципиальные, монтажные), текстовые документы (технические условия, инструкции, описания, формуляры и паспорта). [c.14] На зтой стадии выпускается технологическая документация, необходимая для изготовления опытной партии изделий в заводских условиях. Осуществляется отработка и корректировка документации и технологии изготовления. Испытания опытных образцов позволяют получить статистические данные о качестве функционирования изделий, на основании которых могут уточняться технические условия. Проводятся испытания по оценке надежности, начинаются испытания объектов в реальных условиях эксплуатации. [c.14] Взаимосвязи стадий, перечень основных Проектных работ и документов представлены на рис. 1.1. [c.14] Характеризуя проектный процесс в целом, следует иметь в виду итерационный способ получения решений. При этом на всех этапах, за исключением тех, которые ориентированы на анализ и фиксацию результатов проектирования, многократно выполняются синтез варианта проекта, построение модели, позволяющей оценить его функциональные свойства, собственно анализ свойств с учетом различных влияющих факторов, на основе чего синтезированный вариант принимается в качестве проектного решения или, в случае неудовлетворительных результатов, процесс повторяется, начиная с синтеза нового варианта проекта. [c.14] В процессе синтеза проектировщик определяет совокупность функциональных злементов, входящих в состав объекта, их взаимосвязи и параметры. В зависимости от целей этапа проектирования могут разрабатываться абстрактные модели, выраженные в математической, графической и текстовой формах, или физические, в качестве которых используются макетные, опытные образцы или серийные изделия. Из-за различия форм представления моделей различаются и способы анализа рабочих свойств проектируемых объектов. Принятие проектного решения подразумевает выбор варианта проекта из имеющихся альтернатив на основе результатов анализа. Взаимосвязи основных проектных процедур в процессе получения проектных решений представлены на рис. 1.2, а основные формы моделей объекта проектирования — на рис. 1.3. [c.14] Вернуться к основной статье