УРОВНИ И ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ЛЕКЦИЯ 3

В процессе проектирования сложной системы формируются опреде­ленные представления о системе, отражающие её существенные свойства с той или иной степенью подробности, В этих представлениях можно выделить составные части – уровни проектирования. В один уровень, как правило, включаются представления, имеющие общую физическую основу и допускающие для своего описания использо­вание одного и того же математического аппарата. Уровни проектирования можно выделять по степени подробности, с какой отражаются свойства проектируемого объекта. Тогда их назы­вают горизонтальными (иерархическими) уровнями проектирования:

Выделение горизонтальных уровней лежит в основе блочно-иерархического подхода к проектированию. Горизонтальным уровням свойственно следующие:

при переходе с некоторого уровня K1, на котором рассматривается система S, на соседний, более низкий уровень К2 происходит разделение системы S на блоки sj и рассмотрение вместо системы S её отдельных блоков sj;

рассмотрение каждого из блоков sj , на уровне K2 с большей степенью детализации, чем на уровне K1 (обычно степень детализации» такова, что для системы S на уровне K1 и для каждого из блоков на уровне K2, получаются задачи проектирования приблизительно одинаковой сложности с точки зрения возможностей воспроизведения человеком и возможностей решения с помощью имеющихся средств проектирования);

использование своих понятий системы и элемента на каждом иерархическом уровне: если на уровне K1 элементами проектирует j системы S считались блоки sj то на соседнем, низшем уровнеK2 также блоки Sj рассматриваются уже как системы.

Уровни проектирования можно выделять также по характеру учитываемых свойств объекта. Тогда называют вертикальными уровнями проектирования. При проектировании изделий электронной техники основными вертикальными, уровнями являются функциональное (схемное), конструкторское и технологическое проектирование. При проектировании КС к этим уровням добавляется алгоритмическое (программное) проектирование.

Функциональное проектирование связано с разработкой структурных, функциональных и принципиальных схем. В случае радиоэлектронной аппаратуры при функциональном проектировании определяются основные особенности структуры, принципы функционирования важнейшие параметры и характеристики создаваемых объектов.

Алгоритмическое проектирование связано с разработкой алгоритмов функционирования КС и созданием их общего математического обеспечения.

Конструкторское проектирование включает в себя вопросы конструкторской реализации результатов функционального проектирования, т. е. вопросы выбора форм и материалов оригинальных деталей, выбор типоразмеров унифицированных деталей, пространственного расположения составных частей, обеспечивающего заданные взаимодействия между ними.

Технологическое проектирование охватывает вопросы реализации результатов конструкторского проектирования, т. е. вопросы создания технологических процессов изготовления изделий.

Этапы проектирования. Процесс проектирования сложных систем разбивается на следующие этапы.

Этап научно-исследовательских работ (НИР) – этап представительного проектирования. Как правило, новая сложная система либо не имеет аналогов, либо должна по тем или иным показателям превосходить их. И в том, и в другом случаях достижение поставленных целей требует научных исследований связанных с поиском принципиальных возможностей построения системы, новых структур, физических процессов, технических средств и т. п. Результаты выполнения этого этапа – техническое предложение.

Этап эскизного проектирования или опытно-конструкторских работ (ОКР) – этап выработки эскизного проекта, в котором отражаются результаты детальной проработки возможностей построения темы.

Этап технического (рабочего) проектирования – этап тщательной обработки всех схемных, конструкторских и технологических решений, фиксируемых в техническом проекте системы. Кроме названных этапов при проектировании серийно выпускаемых изделий выделяются этапы изготовления, испытания опытного образца (часто также пробной серии) и корректировки проекта по результатам испытаний.

Для компьютерных систем характерны следующие виды работ на стадии технического предложения:

- информационный расчет;

- нагрузочный расчет;

- топологический расчет.

Основное назначение САПР – решение задач эскизного и технического проектирования.

Использование ЭВМ для решения задач этапа НИР по своему характеру ближе к решению научных задач. Здесь чаще, чем на других этапах, возникает необходимость использования нетиповых поставок задач, оригинальных математических моделей для исследуемых явлений и процессов, уделяется внимание, вопросам управления научными экспериментами и обработки их результатов. Поэтому для этапа НИР целесообразно использование специальных систем автоматизации научных исследований и экспериментов. В этих системах используются многие элементы математического и программного обеспечения САПР, обслуживающие другие этапы проектирования.

Но в целом эти системы иногда рассматриваются как самостоятельные, не входящие в состав САПР.

Этапы эскизного и технического проектирования, в свою очередь, делятся на более мелкие составные части, также называемые этапами.

Примечание. В дальнейшем, если нет специальной оговорки, под этапом проектирования будет подразумеваться часть процесса проектирования, включающаяся в решении задач одного уровня.

В зависимости от порядка, в каком выполняются этапы проектирования, различают восходящее и нисходящее проектирование. Восходящее проектирование (проектирование снизу вверх) характеризуется решением задач более низких иерархических уровней перед решением задач более высоких уровней. Противоположная последовательность приводит к нисходящему проектированию (проектирова­нию сверху вниз). При проектировании электронной и вычислительной аппаратуры находят применение как восходящее, так и нисходящее проектирование.