Читайте также:
|
Некоторые аспекты применения ЭВМ и САПР в проектировании.
Проектирование РЭА и создание оптимального технического решения в сжатые сроки связано с трудностями, основными из которых являются:
- невозможность учета человеком огромного количества разнообразных
факторов, влияющих на техническое решение;
- большая трудоемкость и стоимость изготовления макета изделия, осо-
бенно по интегральной технологии;
- сложность имитации условий, в которых должна работать современная РЭА.
Поэтому вполне естественное желание использование возможностей со-
временной ВТ для преодоления этих трудностей без существенного увеличения численности работающих, что позволяет заменить макет РЭА его математической моделью, комплекс контрольно-испытательного оборудования – программами анализа, оптимизации и испытаний и обработкой узла с помощью ЭВМ. В
связи с этим очень важно определить как место современных ЭВМ в процессе проектирования, так и методику ее использования, которая обеспечит максимальный выигрыш. Целесообразно разграничить операции, выполнение которых свойственно человеку или ЭВМ и на этой основе проанализировать традиционный процесс проектирования. Как известно, современные цифровые ЭВМ могут выполнять основные функции: принимать и хранить цифровую информацию, осуществлять логические и арифметические операции в запрограммируемой последовательности,
выдавать необходимую информацию. Все, что может делать при проектировании, базируется на этих функциях, которые она выполняет быстро и практически безошибочно.
Естественно человек также способен выполнить эти операции, однако
эффективность их выполнения значительно ниже, чем у ЭВМ, т.е. арифметические и логические он производит медленнее, хранить информацию он может только в небольшом объеме и ограниченное время, больше допускает ошибок. Более эффективно человек решает трудноформализуемые задачи, требующие интуиции, способности оценивать результаты и принимать решения на основе неформальных критериев. Напомним, что под проектированием в широком смысле понимают использование имеющихся средств для достижения требуемой цели, координацию составных частей или отдельных действий для получения нужного результата. Специалистам, занятым проектированием (разработкой) РЭА часто приходится решать задачу в следующей постановке: известны требования на про-
ектируемое изделие, требуется найти техническое решение, материалы, компоненты, технологический процесс и информацию о том, как эти компоненты соединить, чтобы получить устройство, выполняющее заданные функции. Процесс решения этой задачи и есть процесс проектирования.Традиционно процесс проектирования сложного РЭА в условиях НИИ, проектно-конструкторского предприятия, КБ включает в себя, как указывалось, следующие основные этапы: техническое предложение, эскизное проектирование, техническое проектирование, разработка КД на опытные образцы и их ис-
пытание (рабочее испытание), испытания, освоение в производстве.
Разбиение на этапы способствует упорядочению процесса разработки,
создает необходимые условия для контроля и коррекции документации на раз-
личных стадиях проекта. По результатам выполнения этапов заказчику предъявляют образцы и документацию (чертежи, расчеты, описания, отчеты и т.д.), вырабатывают замечания и производят соответствующую доработку. С точки зрения разработчика более естественно процесс проектирования разделить на этапы, отражающие основные существенные моменты разработки
проекта сложного РЭУ:
- схемотехническое проектирование – разработка РЭУ до уровня прин-
ципиальной схемы;
- конструкторское проектирование – разработка КД.
Такое деление весьма условно. В дальнейшем будем считать, что технические требования к схеме полностью сформулированы в ходе выполнения системотехнического и схемотехнического проектирования.
Рассмотрим последовательность выполнения проектных работ по тради-
ционной методике и выделим наиболее трудоемкие и рутинные работы при конструировании, выполнение которых передоверить механизмам.
Эти этапы трудоемки, т.к. связаны с просмотром большого количества
вариантов решения, но не требуют высокой квалификации.
В связи с совершенствованием элементной базы РЭА, а также конструк-
тивно-технологических характеристик проектируемых модулей всех уровней и всех типов, в несколько раз увеличивается трудоемкость составления ТД. Все это приводит к необходимости совершенствования методов конструкторского проектирования РЭА, основой которых является автоматизация процесса кон-
струирования. Для современной РЭА состав и последовательность задач, решаемых при конструкторском проектировании, определяется делением проектируемой РЭА на конструктивные единицы (конструктивы) – модули. Четкое деление всей
конструкции РЭА на модули обеспечивает удобство проектирования, изготовления и эксплуатации и является основным условием ориентации на методы автоматизации проектирования РЭА. Одной из важнейших задач конструирования РЭА является максимальное внедрение методов автоматизированного проектирования, что в итоге должно
привести к минимальному участию человека в процессе создания конструкции. В этом случае инженер на всем протяжении разработки конструкции составляет исходные данные для ЭВМ (в последние годы эта задача резко упростилась с
внедрением программного обеспечения фирмы Майкрософт), анализирует результаты и делает предположения о возможных причинах несоответствия получаемых характеристик требованиям ТЗ. Основную работу по созданию конструкции, особенно в части разработки КД, проводят ЭВМ, оснащенные соответствующим информационным и программным обеспечением. Существует множество методов синтеза конструкций. Однако все эти методы не универсальны и, как правило, требуют различного подхода к каждой проблеме синтеза. Эти методы накладывают жесткие ограничения на структуру синтезируемой конструкции и затрудняют выбор оптимальной конструкции. Отсутствие в настоящее время метода, решающего проблему синтезаконструк-
ций каким-то универсальным методом, можно объяснить следующими причинами:
- большим объемом и сложностью вычислений при поиске варианта,
удовлетворяющего всем условиям;
- отсутствие простого и одновременно достаточного общего расчетного
алгоритма;
- сложностью формулировки достаточно простых условий реализации
конструкции.
Остается надеяться, что устранение перечисленных трудностей станет
возможным по мере дальнейшего развития вычислительной техники и вычислительной математики, а также при создании соответствующих алгоритмов, учитывающих условия физической реализуемости конструкций. Однако в любом случае не следует полагаться на то, что ЭВМ со временем заменит человека, следует иметь в виду, что человек и ЭВМ не противоречат, а взаимно дополняют друг друга. ЭВМ решает задачи, легко поддающиеся математической
формализации, трудоемкие задачи, требующие многократного применения однотипных операций, значительных затрат времени, запоминания и обработки больших информационных массивов. Среди задач, которые удается математически формализовать и алгоритмизировать можно назвать:
- хранение и обработку информации, трансляция описания ЭЗ с языка
пользователя на машинный язык;
- организацию библиотек модулей, параметров компонент, библиотек
прикладных программ, представление результатов моделирования в удобной
для пользователя форме, организацию массива конструкторских решений и т.д.
- расчет характеристик конструкций, для которых существует алгорит-
мическая методика расчета: надежности, теплового режима, вибропрочности, экранирования, технологичности и др.;
- анализ результатов расчета характеристик конструкторских решений;
- поиск лучшего решения по формальным критериям.
Правильное распределение функций между человеком и ЭВМ основано
на том, что человек выполняет задачи творческого характера, т.е. анализирует ТЗ, управляет поиском требуемого решения, осуществляет трудно формализуемые задачи проектирования реальной РЭА(улучшение конструкции, введение
новых элементов, составление исходных данных описания схемы), задачи принятия решений(выбор наиболее подходящих алгоритмов решения задачи, оценка качества решения, окончание поиска оптимального варианта и т.д.) ЭВМ в свою очередь, решает задачи синтеза отдельных этапов конструирования(компоновки, размещения, трассировки) на каждом иерархическом уровне, в результате чего реализуется ряд вариантов конструкции, для которых
ЭВМ приводит расчеты характеристик, анализ конструктивных решений и т.п. Анализ результатов, полученных ЭВМ, и заключение о доработке делает конструктор. Методика интерактивной доработки конструкции с использованием ЭВМ как инструмента для получения необходимых характеристик хорошо обеспечена алгоритмами и программами.
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 175 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |