черный ящик прозрачный ящик
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Алгоритмизация систем электроснабжения и САПР:
- Алгоритмизация (понятие алгоритма, условия целостности алгоритма).
- Проектирование (основные определения, понятия).
- Типовые структурные схемы проектирования объектов (линейная, циклическая, разветвленная, адаптивная, приращение, случайный поиск…).
- Основные стадии проектирования (этапы, проектная документация).
- Проблемные области проектирования (осложнения).
- Основные методы проектирования («черный ящик», «прозрачный ящик»).
- Декомпозиция (разбиение) проектных этапов изделия.
- Стратегии проектирования
- Упорядоченный поиск;
- Стоимостной анализ;
- Системотехника;
- Человек-машина;
- Поиск границ;
- Кумулятивная стратегия Пейджа.
- Методы исследования структуры проблемы
- Матрица взаимодействия;
- Сеть взаимодействия;
- Анализ взаимосвязанных областей решения.
- Основные понятия САПР.
- Структурные схемы САПР.
- Классификация система САПР.
- Обзор основных видов САПР.
- УМО – Унифицированная Модель Объекта.
Для подготовки конспекта были использованы следующие источники:
1. Методы Проектирования, Дж. К. Джонс, Москва, «Мир», 86г.
2. Отраслевая программа развития САПР.
3. Дистанционный курс обучения по дисциплине "Методы оптимизации".
Сумский Государственный Университет. ( http://dl.sumdu.edu.ua/mo/index.html )
Разработчики: Любчак В.А., Остривная Л.Г., Пероганич Е.Н.
- Конспект лекций по дисциплине «Основы автоматизированного проектирования», А. Косолапов.
- www.cad.dp.ua – сайт пользователей САПР Днепропетровска.
- www.cad.ru – сайт пользователей САПР России.
- www.dpi.dp.ua – сайт Днепровского проектного института.
Алгоритмизация (понятие алгоритма, условия целостности алгоритма).
Алгоритм – конечный набор правил, позволяющий чисто механически решать любую задачу.
При этом, алгоритм должен обладать следующими основными требованиями:
- Массовостью – исходные данные изменяются в определенных пределах, заданных постановщиком задачи.
- Детерменированостью – означает, что процесс применения правил к исходным данным определен однозначно.
- Результативностью – означает, что на каждом шаге алгоритма известно, что читать результатом процесса.
Проектирование (основные определения, понятия).
Общие сведения о проектировании
Процесс проектирования - это создание описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта на основе первичного описания этого объекта т.е. алгоритмизация процесса построения нового объекта.
Основные формулировки процесса проектирования:
«Отыскание существенных компонентов какой-либо физической структуры» - Александер.
«Целенаправленная деятельность по решению задача» - Аргер.
«Принятие решений в условиях неопределенности с тяжелыми последствиями в случае ошибки» - Азимов.
«Моделирование предполагаемых действий до их осуществления, повторяемое до тех пор, пока не появится полная уверенность в конечном результате» - Букер.
«Техническое конструирование – это использование научных принципов, техинформации и воображения для определения механической структуры машины или системы, предназначенной для выполнения заранее заданных функций с наибольшей экономичностью и эффективностью» - Филден.
«Цель проектирования – положить начало изменениям в окружающей человека искусственной среде» - Джонс.
Проектирование все меньше оказывается направленным на сам разрабатываемый объект, и все больше на те изменения, которые должен претерпеть производство, сбыт, потребитель и общество в целом в ходе освоения и использования нового объекта (изделия).
Различают 3 способа проектирования:
- Неавтоматизированный (практически не применяется)
- Автоматизированный (с использованием САПР)
- Автоматический (без участия человека)
Первичное описание (задание на проектирование) включает в себя назначение проектируемого объекта, его параметры, способы функционирования, конструктивная реализация, исполнение и т.д.
Под проектным решением понимается получение промежуточного описания объекта, позволяющего его реализовать. Проектное решение оформляется в виде проектного документов, которые в совокупности составляют проект.
Проектные работы разделяют по времени и по подразделениям.
Различают стадии и этапы проектирования нового объекта:
|
Этапы |
Стадии |
|
|
НИОКР |
НИР (научно-иссл. работ) |
Стадии предпроектного исследования Стадия ТЗ Часть стадий ТП (технич. предлож) |
|
ОКР (опытно-конструкторские работы) |
Часть технического предложения Эскизный проект Технический проект |
|
|
РП (рабочего проектирования) |
Рабочий проект Изготовление\наладка и ввод в действие |
Основные стадии проектирования (этапы, проектная документация).
См. приложения.
Состав работ по стадиям:
- НИОКР (Научно исследовательская и опытно-конструкторская работа) – Обследование объекта и обоснование необходимости создания автоматизированной системы (АС). Формирование заявки на разработку АС (тактико-технического задания - ТТЗ).
- РКП (разработка концепции построения) – Изучение объекта. Проведение НИР, разработка вариантов концепции АС, выбор варианта, удовлетворяющего требованиям пользователя, оформление отчета о НИР.
- ТЗ (Техническое задание) – Разработка и утверждение ТЗ на издание системы.
- ЭП (Эскизный проект) – Разработка предварительных проектных решений, разработка документации на АС и ее части.
- ТП (Технический проект) – Разработка проектных решений по системе и ее частям, разработка документации на АС и ее части, разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) ТЗ на её разработку, разработка заданий на проектирование в смежных частях объекта (привязка к системам электроснабжения, строительно-монтажным работам).
- РД (Рабочая документация) – разработка РД на систему и ее части, разработка и адаптация программ.
- Ввод в действие – подготовка объекта автоматизации к вводу системы в действие, подготовка персонала, комплектация АС поставляемыми изделиями, строительно-монтажные работы, пуско-наладочные, проведение предварительных испытаний, проведение опытной эксплуатации, проведение приемочных испытаний.
- Сопровождение – Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами, послегарантийное обслуживание.
Основное содержание проектной документации на создание АС:
Состав ТЗ:
- основной документ, который включает главные требования к проектируемой системе и используется на всех последующих стадиях создания АС. Все параметры получаемых проектных решений должны постоянно сравниваться с требуемыми значениями, заложенными в ТЗ. ТЗ разрабатывает как правило разработчик ТЗ и согласовывает с пользователем и всеми исполнителями. Утверждается ТЗ заказчиком системы (кто оплачивает создание).
Состав:
- Наименование и область применения.
- Основания для создания системы (приводятся директивные документы, отраслевые программы, планы мероприятий и т.п., в этом разделе указываются разработчики и исполнители работы, пользователи системы).
- Характеристика объекта управления или проектирования (состав оборудования, топология объекта).
- Цель и назначение системы (также указываются основные критерии эффективности, которые используются при обосновании цели работы).
- Характеристика процесса работы автоматизированного управления (проектирования). Здесь описываются схемы автоматизированного управления, включающие:
- особенности процессов.
- требования к входным\выходным данным.
- автоматические\неавтоматические функции.
- Требования к АС (формулируются требования к системе в целом, к подсистемам, к видам обеспечения, к взаимосвязям с другими системами, к развитию систем).
- Технико-экономические показатели системы (указываются затраты, связанные с созданием системы, источник экономии, ожидаемая эффективность, требования к технико-экономическим показателям, которые должны быть достигнуты).
- Стадии и этапы создания системы (сформулировать: стадии, этапы, сроки исполнения работ, суммы финансирования, исполнители).
- Порядок испытаний и ввода в действие (дается для систем и подсистем).
- Источники разработки (перечень НИР, выполненных на предыдущих стадиях, нормативные документы, патенты и т.п.).
- Приложения (включают все большие схемы ТЗ, описание процессов функционирования…).
На объем ТЗ существует неофициальное ограничение: 30-50 стр.
Эскизный проект:
В ЭП описываются предварительные основные проектные решения. Структура этого документа не имеет жестких ограничений. Здесь представлена структура системы и описывается ее функционирование, взаимосвязи с другими подсистемами, основные требования к видам обеспечения.
Технический проект (ТП):
Описываются окончательные проектные решения по всем видам обеспечения. ТП должен включать следующие документы:
- Ведомость техпроекта (перечень документации, вошедшей в состав ТП – их наименование, шифр, место хранения).
- Пояснительная записка.
- Схемы процессов управления (проектирования), структура системы, спецификации компонентов всех видов обеспечения.
- Смета затрат на создание системы.
- ТЗ на подсистемы.
- Расчет ожидаемых технико-экономических показателей.
Рабочий проект (РП):
Выпускается после завершения стадии РД (рабочей документации) и включает детальную разработку проектных решений. На этой стадии принимаются окончательные структурные решения, выполняются основные работы, разрабатывается документация на монтаж, наладку и эксплуатацию.
Содержит:
- Ведомость рабочего проекта.
- Пояснительная записка.
- Спецификация всех видов обеспечения.
- Документация (в различных видах: бумажные, электронные носители).
При распределении работ по распределению используют блочно-иерархический принцип БИП. При этом все первичное описание объекта структурируется и разделяется на уровни, отличающиеся по степени детализации объекта.
Различают:
- Иерархические (горизонтальные) уровни
- Аспекты (вертикальные)
- По описанию свойств объекта
Методология БИП базируется на 3-х основных концепциях:
- Разбиение или локальная оптимизация (задачаподзадачарешение её боле оптимально)
- Абстрагирование (применяется при разработке описания объекта, учитываются наиболее существенные параметры)
- Повторяемость (опыт предыдущей работы)
Структура вертикальных и горизонтальных уровней проектирования АС.
|
Горизонтальные уровни |
Вертикальные уровни |
|||
|
Функциональный |
Алгоритмический |
Конструкторский |
Технологический |
|
|
Системны |
Программирование системы |
Шкаф |
Принципиальная схема технологического процесса |
|
|
Логический |
Стойка |
|||
|
Схемотехнический |
Программирование модулей |
Панель ТЭЗ |
Маршрутная технология |
|
|
Компонентный |
Проектирования микропрограмм |
Модуль Кристалл Ячейка |
Технологические операции |
- Функциональный уровень:
- Системный (формирование ТЗ, структурная схема - разрабатывается почва для логического)
- Логический (на основе структурных схем разрабатывается функциональная схема, а на её основе - принципиальные схемы, диагностические средства)
- Схемотехнический (уточняются принципиальные схемы)
- Компонентный (прорабатывается на каких компонентах собирается, параметры технологического процесса, разработка конструкции и технологии)
- Алгоритмический
- Программирование системы (на уровне блоков программирование, проверка условий укрупн.)
- Модули (модули функциональных узлов также могут состоять из модулей, создаются объекты, все реализуется на языках высокого уровня)
- Конструкторский (ячейки (МОП, биполярная), технология выращивания топология)
- Технологический (окончательный перед внедрением в производство)
- Разрабатываются принципиальные схемы технологических операций (заключается в выполнении определенной операции в определенном режиме на 1-м рабочем месте)
Типовые структурные схемы проектирования объектов (линейная, разветвленная, адаптивная, приращение, случайный поиск…).
Стратегия проектирования – это определенная последовательность действий по преобразованию исходного технического задания (ТЗ) в готовый проект.
Основные стратегии:
Проблемные области проектирования (осложнения).
Главная трудность проектирования – проектировщик должен на основании современных данных прогнозировать некоторое будущее состояние.
Первоначально, традиционный способ проектирования, характеризующегося следующими процессами:
- Передача информации осуществляется через само изделие (например: кувшин, телега и т.п.).
- Изменение формы и вида изделия происходит в результате неудач и успехов проектировщика (шлифовка, подгонка…).
- Хранилищем информации о изделии является само изделие.
На текущий момент, используется проектирование с помощью чертежей и схем. Это позволяет:
- Задавать характеристики изделия до его создания (следовательно возможно разделение операций для ускорения работ).
- Проектировать сверхбольшие и сложные объекты, которые не в состоянии сделать один человек.
- Благодаря разбиению чертежей на подразделы увеличивается скорость выполнения задания.
- Возможно свободное манипулирование характеристиками проекта (механизм «а что если?» - изменение каких-либо параметров для проверки работы обьекта).
К сожалению, при переходе конструктором от внутренних увязок объекта к согласованию с внешним миром – чертеж бесполезен.
При этом возникают следующие осложнения:
Внешние осложнения:
- Перенос технических решений из других областей (например: использования композитных материалов для изготовления изоляторов).
- Возможность возникновения побочных эффектов (например: электромагнитное загрязнение вдоль к\с или высокой шумовой уровень вдоль ж.д. пути).
- Необходимость применения единых стандартов для совместимости всех устройств (например: ширина колеи, уровень напряжения в линии).
- Чувствительность к совпадениям (1 изделие принадлежит одновременно 2 системам – например: вокзал – необходим для перевозки пассажиров и для работы обслуживающих его служб).
- Невозможность устранения крупных несоответствий между изделиями без реорганизации всей системы отношений (например: запуск скоростного ж.д. движения по линии повлечет за собой изменение состояния пути, контактной подвески, СЦБ и т.п.).
Внутренние осложнения:
- Рост капиталовложений - соответственно растет стоимость ошибки (например: неправильно спроектированная контактная сеть на перегоне, мощности тяговых подстанций).
- Трудность использования сведений посторонних источников к текущей задаче без нарушения внутренней конструкции системы (равновесии всех ее параметров). Например: необходимость учитывать ограничения материалов, используемых для монтажа (сопротивление, прочность, сечения и т.п.).
- Сложность в определении последовательности принятия решений (возможность зацикливания и возврата на предшествующие шаги).
Основные методы проектирования («черный ящик», «прозрачный ящик»).
Декомпозиция (разбиение) проектных этапов изделия.
Проектирование по методу «черный ящик»:
Согласно этой теории: решение задачи – есть процесс «озарения» - т.е. когда сеть после многих неудачных попыток находит структуру, соответствующую полученным незадолго перед этим входным сигналам. Данная задача слабо алгоритмизируемая в связи с нечетким ее описанием и методом решения.
Проектирование по методу Синтетики:
Частный случай метода “черный ящик”. Данный метод можно рассматривать как передачу выходного сигнала “черного ящика” по цепи обратной связи снова на его вход, причем для преобразования выходного сигнала во входной используется тщательно отобранные типы аналогий.
Возникает возможность преобразовывать противоречивую структуру входных сигналов (данных) до тех пор, пока не будет найдена структура, позволяющая разрешить конфликт.
Проектирование по методу «прозрачный ящик»:
Данный метод характеризуется:
- Цели, переменные и критерии задаются заранее.
- Поиску решения предшествует проведение (или хотя бы попытка проведения) анализа.
- Оценка результатов дается в основном в словесной форме и построена на логике (а не на эксперименте).
- Заранее фиксируется стратегия (обычно используются последовательные приемы, но иногда включаются и параллельные и циклические операции).
При использовании метода «прозрачного ящика» коренным вопросом есть возможность расчленения, или декомпозиции, задачи на отельные части, которые потом можно решить последовательно или параллельно.
Основная задача – избавление от цикличности. Цикличность предполагает, что некоторые задачи не замечены до поздних этапов и есть необходимость вернуться на начало постановки задачи. Следовательно, цель – сделать из циклических задач линейные.
Необходимо:
Выявить все переменные;
Определить зависимости;
Обеспечить оптимальное значение выходных параметров.
Данный метод наиболее оптимально подходит для алгоритмизации задач и выполнения работы с помощью ЭВМ.
Анализ (дивергенция) – определение функционирования по заданному описанию системы. Расширение границ проектной ситуации для обеспечения пространства поиска решений.
При этом:
- цели неустойчивы и условны;
- границы неустойчивы и условны;
- оценка откладывается на потом;
- происходит возврат от ТЗ к отправной точке и обратно, для его уточнения;
- происходит смещение границ системы в различных направлениях.
На данном этапе необходимо направить часть затрат на управление поиском а не на его выполнение.
Синтез (трансформация) – построение описания системы по её функционированию. Возникновение общей концептуальной схемы проектируемого объекта. Найти способы трансформации системы с целью ликвидации присущих ей недостатков. При этом невозможно достичь оптимального решения – только оптимальный поиск, в чем можно убедиться ретроспективно.
При этом:
- происходит фиксация идей, целей, переменных;
- производится разбиение задачи (декомпозиция);
- появляется возможность изменения подцелей.
Синтез бывает:
а) структурный (оптимизируется структура изделия)
б) параметрический (оптимизируются параметры системы (быстродействие))
Синтез называют оптимизацией, если определяются наилучшие в заданном смысле структура и значение параметров
Оценка (конвергенция) – Сокращение поля вариантов до одного единственного проекта с минимальными затратами. Решение конечной задачи только при условии, что задача определенна, переменные найдены, цели установлены.
При этом:
- возникает необходимость решать второстепенные задачи;
- нужно уменьшить неопределенность;
- избавиться от цикличности;
- использовать одновременно нисходящий и восходящий метод проектирования.
Задача принятия решения
Задача принятия решения представляет собой кортеж , состоящий =(W,), где:
W– множество решений реализации системы
– принцип оптимальности получения решения
Решением задачи является W(0)W
Стратегии проектирования
- Упорядоченный поиск:
При этом:
- выявить компоненты задачи (переменные, веса, цели);
- выявить зависимости между переменными;
- выявить ограничения;
- присвоить числовые значения каждому фактору;
- выбрать наилучшие значения.
Пример: найти оптимальные значения перевода тяговых подстанций на диф.тарифы. При этом производится поиск решения для каждой подстанции в отдельности с последующим сбором вектора перевода (см. курсовое задание).
- Стоимостной анализ:
При этом:
- установить стандарты технических характеристик
и качества;
- сделать калькуляцию;
- идентифицировать однозначно все элементы;
- найти дешевую альтернативу со сходными свойствами;
- отобрать наилучший вариант.
Пример: замены в к\с медного несущего троса на ПБСМ
(при возможности сохранения прежних характеристик
системы).
- Системотехника:
При этом:
- определить входные и выходные параметры системы;
- найти нужную систему функций, при помощи которой входную информацию можно преобразовать в выходную;
- найти исполнение ля каждой из этих функций;
- проверить на внутреннею и внешнюю совместимость.
Пример: конвейр (каждый блок изготавливается отельно и только потом собирается по установленным размерам и нормам).
- Система “человек-машина”:
Разновидность системотехники.
При этом:
- определить входные и выходные параметры системы;
- найти нужную систему функций, при помощи которой входную информацию можно преобразовать в выходную;
- найти исполнение ля каждой из этих функций и разделить их для человека и машины;
- определиться, какие изменения необходимо внести.
- Поиск границ:
При этом:
- описание требований границ;
- определение интервала значений;
- выбор решения с учетом границ.
Пример: расчет нагрузок при заданных
максимальных и минимальных значениях.
Пример расчета:
В ЭЧК работают монтеры разрядов 1 и 2.
Норма выработки бригады за 8 - часовой рабочий день
Составляет не менее 1800 изделий. Монтер разряда 1
собирает 25 зажимов в час, причем не ошибается в 98%
случаев. Монтер разряда 2 собирает 15 зажимов в час; его точность составляет 95%.
Заработная плата монтера разряда 1 равна 4 грн. в час, монтер разряда 2 получает 3 грн. в час. При каждой ошибке монтера монтажная бригада несет убыток в размере 2 грн. ЭЧК может использовать 8 монтеров разряда 1 и 10 монтеров разряда 2. Руководство ЭЧК хочет определить оптимальный состав бригады, при котором общие затраты на монтаж будут минимальны.
Разработка модели. Пусть x1 и x2 обозначают количество монтеров разрядов 1 и 2 соответственно. Число монтеров каждого разряда ограничено, т.е. имеются следующие ограничения:
x1 8 (разряд 1),
x2 10 (разряд 2).
Ежедневно необходимо монтировать не менее 1800 зажимов. Поэтому выполняется неравенство
8*25*x1+8*15*x2=200*x1+120*x2 ≥ 1800,
или 5*x1+3*x2 ≥ 45.
При построении целевой функции следует иметь в виду, что расходы ЭЧК, связанные с работой, включают две составляющие:
- зарплату монтеров
- убытки, вызванные ошибками монтеров.
Расходы на одного монтера разряда 1 составляют 4 грн+2*25*0.02=5 грн/ч.
Расходы на одного монтера разряда 2 равны 3 грн+2*15*0.05=4,50 грн./ч.
Следовательно, минимизирующая целевая функция, выражающая ежедневные расходы на монтаж, имеет вид
Z=8*(5*x1+4.5*x2)= 40x1+36*x2 min.
Можно сформулировать следующую задачу:
минимизировать Z=40*x1+36*x2
при ограничениях:
X18,
X210,
5*x1+3*x2 ≥ 45
x10, x20.
Графическое решение задачи
В этой задаче требуется найти значения переменных x1 и x2 , удовлетворяющие всем ограничениям и обеспечивающие минимальное значение целевой функции. В качестве первого шага решения следует определить все возможные неотрицательные значения переменных x1 и x2, которые удовлетворяют ограничениям. Например, координаты точки x1=8 и x2=10 положительны и для этой точки выполняются все ограничения. Такая точка называется допустимым решением. Множество всех допустимых решений называется допустимой областью. Решение задачи состоит в отыскании наилучшего решения в допустимой области. Лучшее допустимое решение задачи называется оптимальным. В рассматриваемом примере оптимальное решение представляет собой допустимое решение, минимизирующее целевую функцию 40*x1+36*x2. Значение целевой функции, соответствующее оптимальному решению, называется оптимальным значением задачи.
Для изображения допустимой области следует начертить графики всех ограничений. Все допустимые решения лежат в первом квадранте, поскольку значения переменных неотрицательны. В силу ограничения 5*x1+3*x245 все допустимые решения (x1, x2) задачи располагаются по одну сторону от прямой, описываемой уравнением 5*x1+3*x2=45. Нужную полуплоскость можно найти, проверив, удовлетворяет ли начало координат рассматриваемому ограничению. Прямую 5x1+3*x2=45 удобно провести, соединяя пару подходящих точек (например, x1=0, x2=15 и x1=9, x2=0).
Поскольку начало координат не удовлетворяет ограничению, нужная полуплоскость отмечена стрелкой, направленной перпендикулярно прямой. Аналогичным образом представлены ограничения x1 8 и x210. На рисунке допустимая область (АВС) заштрихована. Ясно, что в допустимой области содержится бесконечное число допустимых точек. Нужно найти допустимую точку с наименьшим значением Z.
Если заранее зафиксировать значение целевой функции Z=40*x1+36*x2, то соответствующие ему точки будут лежать на некоторой прямой. При изменении величины Z эта прямая подвергается параллельному переносу. Рассмотрим прямые, соответствующие различным значениям Z, имеющие с допустимой областью хотя бы одну общую точку. Начальное значение Z положим равным 600. При приближении прямой к началу координат значение Z уменьшается. Если прямая имеет хотя бы одну общую точку с допустимой областью АВС, ее можно смещать в направлении начала координат. Ясно, что для прямой, проходящей через угловую точку А с координатами х1=8, х2=1.6, дальнейшее движение невозможно. Точка А представляет собой наилучшую допустимую точку, соответствующую наименьшему значению Z, равному 377.6. Следовательно, х1=8, х2=1.6 - оптимальное решение и Z=377.6 - оптимальное значение рассматриваемой задачи.
Таким образом, при оптимальном режиме работы монтажной бригады необходимо использовать восемь монтеров разряда 1 и 1.6 монтеров разряда 2. Дробное значение х2=1.6 соответствует использованию одного из монтеров разряда 2 в течение неполного рабочего дня. При недопустимости неполной загрузки монтеров дробное значение обычно округляют, получая приближенное оптимальное целочисленное решение х1=8, х2=2.
- Кумулятивная стратегия Пейджа.
Необходимо:
- оределить существенные цели;
- определить мешающие факторы;
- установить критерии приемлимости;
- разработать методику испытания по каждому критерию:
- точонсть должна быть достаточна
- испытания проводят всех решений, потом только достаточных.
- определяется граничная величина затрат.
- определяются весовые коэффициенты;
- выбирается оптимальное решение.
Методы экспертных оценок.
6.1. Метод ранжирования
Группа специалистов (L-человек) каждого эксперта просят расставить частные критерии ri в порядке понижения значимости. Далее оценивается критерии (т.е. присваиваются баллы)
n - частных критериев
Далее рассчитываются весовые коэффициенты
6.2. Метод прописывания баллов
Эксперты представляют оценки для каждого критерии от 0 до 10 причем могут быть и дробные и равные значения.
- оценка i-критерия, kn – эксперт
6.3. Обработка результатов экспертных оценок
Рассчитывается среднее значение оценки i-го критерия
rik – ранг
i – критерий
k- – экспертам
k – коэффициент авторитетности k-го эксперта
k 0 <k <1
Далее рассчитывается дисперсия оценок:
Потом рассчитывается вариация этих оценок
Далее рассчитываются весовые коэффициенты
Методы исследования структуры проблемы
- Матрица взаимодействия:
Производится поиск взаимосвязей между элементами в рамках одной системы.
При этом:
- определить “элемент” и “взаимосвязь”;
- составить матрицу взаимодействий;
- определить взаимосвязи.
Пример:
Построить матрицу взаимодействия для
двухпутного тягового участка питаемого
тяговыми подстанциями (примем, что
уровень напряженияна шинах одинаков).
Ток, исходящий из узла, запишем со знаком 1, входящий в узел - -1, при остутствии такого = 0.
Количество ветвей 6 шт., узлов – 5 шт.
Ветви схемы |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||
|
Узлы |
1 |
-1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
2 |
0 |
-1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
3 |
0 |
0 |
1 |
-1 |
1 |
0 |
|
|
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
-1 |
- Сеть взаимодействий.
Аналогично матрице взаимодействия, только связи строятся в графическом виде.
Целью построений есть минимизация пересечений ветвей графа.
Анализ взаимосвязанных областей решения.
Выявить и оценить все совместимые комбинации частных решений.
- выявить возможные варианты;
- указать несовместимые;
- указать совместимые, которые можно объединять;
- выбрать лучшую совместимость по критерию.
САПР
Определение САПР и виды обеспечения САПР
САПР – комплекс средств автоматизированного проектирования, взаимосвязанных с подразделениями П1, П2 … Пн проектной организации.
САПР – это организационно- техническая система.
Виды обеспечения САПР.
МО (матаматическое), ТО, (техническое), ПО (программное), ИО (информационное), ЛО (лингвистическое), МетО (методическое), ОО (организационное).
- МО – это совокупность мат. методов, моделей и алгоритмов проектирования, необходимых для выполнения АП (автоматизированного проектирования) и представленных в заданных формах.
- ТО – это совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих технических средств необходимых для выполнения АП.
К техническим средствам (ТС) относятся устройства вычислительной и оргтехники, средства передачи данных, измерительные, и др. (АРМ – автоматизированные рабочие места; ЛС);
Различают такие группы технических средств:
- подготовка и ввод данных;
- программная обработка данных;
- отображение и документирование данных;
- архив проектных решений.
- ПО – это совокупность машинных программ, необходимых для выполнения АП.
Среди всего многообразия программного обеспечения системы автоматизации проектирования занимают особое место. С одной стороны это довольно специфическая область, стоящая особняком от других направлений программирования, с другой стороны она объединяет не только профессионалов в области компьютерных технологий, но и людей далеких от них - конструкторов, архитекторов, технологов.
Различают:
а) общесистемное ПО (трансляторы, компиляторы)
б) прикладное ПО (ППП) – пакет прикладных программ (EWB, Modus, АРМы, …) для решения конкретной задачи.
- ИО совокупность сведений необходимых для выбора АП, представленных в заданной форме.
- Сюда входят: автоматизированные банки данных, которые состоят из СУБД и БД. (нормативно справочная информация ЕСКД, БД проектных решений)
- ЛО – совокупность языков проектирования, включая термины и определения (правила формализации естественного языка и методы сжатия и развертывания информации, необходимой для АП и представленных в заданной форме).
- МетО – совокупность документов устанавливающих, состав и правила отбора, эксплуатация средств обеспечения АП.
- ОО – совокупность документов устанавливающих, состав проектных организации и подразделений, связи между ними, и функции, а также форму представления этапов проектирования и порядок рассмотрения проектных документов.
Классификация САПР
САПР классифицируют по типу и сложности объекта проектирования, уровню и комплексности автоматизации проектирования, по характеру и числу выпускаемых проектных документов.
Классификация – это система подчиненных понятий, используемая для представления связей понятий и классов объектов, а также для новой ориентировки многообразных понятий и классов объектов часто представляется в виде схем и таблиц.
Виды САПР
Системы автоматизации проектирования по характеру выпускаемых проектных документов подразделяют на:
- CAD - компьютерная помощь в дизайне, проще говоря, программа черчения.
- CAM - компьютерная помощь в производстве.
- CAE - компьютерная помощь в инженерных расчетах.
- GIS - географические информационные системы.
- FEM - системы анализа методом конечных элементов
- по типу проектируемого объекта:
- различают САПР изделий машиностроения, и приборостроения;
- САПР технологических процессов машиностроительных, приборостроительных;
- САПР организационных систем;
- САПР объектов строительства.
В САПР выделяют подсистемы. Подсистема – законченная часть САПР позволяющая получать проектные решения. Подсистема в свою очередь состоит из компонент (проектных процедур).
Общая схема реализации автоматизированного проектирования.
Стадии проектирования САПР
На стадии ПИ производится обследование проектной организации, составление технического отчета, а так же его согласование и утверждение. ТЗ выполняется совместно с заказчиком и разработчиком и содержит все необходимые требования и данные для создания САПР (так же учитывает организация, которая будет потреблять это ТЗ). ПТ (техническое предложение) – выявляет рациональные варианты САПР, учитывающие требования ТЗ. При этом выполняются:
- анализ процессов автоматизированного проектирования;
- выявление вариантов САПР и их технико-экономическое обоснование.
ЭП – на этой стадии выполняется:
- принятие основных решений по взаимодействию САПР с другими системами;
- принятие основных технических решений по структуре подсистем САПР;
- разработка вопросов функционирования подсистем на уровне компонентов;
- описание исходных данных и требований на разработку языков проектирования, алгоритмов, компонентов информационного обеспечения по подсистемам.
На стадии ТП выполняется:
- принятие решений по новому процессу проектирования с обеспечением взаимодействия совместимости автоматических и автоматизированных проектных процедур;
- получение окончательной схемы функционирования САПР;
- разработка структуры и состава подсистем САПР;
- получение окончательной структуры всех видов обеспечения САПР;
- выбор математических объектов проектирования и его элементов;
- разработка алгоритмов проектных операций;
- разработка требований на создание программы реализации процедур проектирования;
- разработка алгоритмов, языков проектирования, компонентов ИО и формирование общесистемного обеспечения;
- определение требований к представлению исходной информации и результатов;
- оформление и утверждение документов.
На стадии РП выполняется:
- разработка детальной структуры САПР и ее подсистем;
- определяются взаимосвязи с др. подсистемами;
- разработка алгоритмов и структурных схем автоматизированных процессов проектирования;
- формирование МО, ПО, ИО, ОО.
- разработка документации для монтажа, настройки и эксплуатации КСАП (комплекс средств автоматизированного проектирования);
- создание проектов программ, методик испытания и опытной эксплуатации.
На этом этапе выполняется комплекты эксплуатационной документации МО, ПО, ТО.
Принципы создания САПР.
Принцип создания:
- включение – предполагает возможность включения проектируемой САПР более высокого уровня;
- системного единства – заключается в обеспечении целостности системы, при создании, функционировании и развитии САПР. т.е. в системе будут связи в подсистеме эти связи не должны быть разорваны;
- развитие – предполагает возможность пополнения, совершенствования и обновления компонент;
- принцип комплексности заключается в связности, проектировании элементов и всего объекта на всех стадиях.
- Принцип информационного единства заключается в использованиии единых обозначений, терминологии, способов представления информации, нормированных документами.
- Совместимости – предполагает совместное функционирование подсистемы и сохранение открытой структурной схемы в целом
- Предполагает, что основные проектные процедуры должны стандартизироваться
|
Схема жизненного цикла изделия |
||||||||
Тип работы |
Разработка техтребо-ваний |
Разрабока концепции построения |
CAE |
CAD |
АСУП |
|||
|
Полный цикл |
НИОКР |
РТТ |
РКП |
ТЗ |
ЭП |
РП |
Ввод |
Сопровождение |
|
Сокращенный цикл |
НИОКР |
ТЗ |
Технорабочий проект |
Ввод |
Сопровождение |
|||
|
Документация |
План НИОКР |
ТТЗ |
Отчет о НИР |
ТЗ |
ЭП |
РП - ТРП |
Акты, протоколы |
Стадии проектирования
|
НИР |
ОКР |
ТП |
РП |
Испытания |
Опытная эксплуатация |
Внедрение |
|
Предпроектная стадия – изучаются и анализируются ресурсы, принципы построения |
Стадия эскизного проекта – опытно-конструкторские работы |
Стадия Технического проекта - всесторонняя проработка, детализация |
Стадия Рабочего проекта – вся документация для работы |
Испытания |
Опытная эксплуатация |
Внедрение |
УМО – Унифицированная Модель Объекта.
Приложение 3
ЦЕЛИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Для чего вкладывать средства и осуществлять государственную поддержку?
-----------------------------------------------------------------------
Известно, что судьба технических новшеств, как правило, проходит этапы
типа: - ЭТО прожектерство; - в ЭТОМ что-то есть; - ЭТО работает, но
....; - ЭТО само собой разумеется; Целью данной статьи является
желание внести скромный вклад в изменение общественного мнения в
сторону приближения последней из перечисленных реакций применительно к
САПР. С точки зрения неформального мышления часто полезнее ответить
на вопрос "от противного", а именно, для чего НЕ НАДО ( особенно
сейчас, в тяжелых экономических условиях) вкладывать средства в
системы автоматизированного проектирования.
Их не надо вкладывать для:
- освобождения проектировщика от тяжелой рутинной работы;
- уменьшения стоимости проектных работ;
- для быстрого получения более дешевых чертежей;
- и даже для улучшения качества проекта;
Инженерный труд, традиционно, как не связанный с торговыми операциями,
оплачивался низко, сейчас тем более.
Поэтому, за редким исключением, обоснование эффективности вкладывания
средств в автоматизацию инженерного труда не выдерживает критики -
барьер нищенской оплаты очень серьезен.
Тем не менее, вложение средств и государственная поддержка развития
систем автоматизации инженерного труда не просто целесообразны - они
ЖИЗНЕННО НЕОБХОДИМЫ.
Почему?
Рассмотрим пример развития материального производства.
Пока строились здания типа простейшей хаты либо промышленное предприятие
типа кустарной кузницы (т. е. простые объекты материального производства)
- для их реализации достаточно было словесного описания "от отца к сыну".
Появление технической документации на объекты материального производства
было вызвано не стремлением конкурировать с методом "без техдокументации",
а ПОЛНОЙ НЕВОЗМОЖНОСТЬЮ выполнить в натуре любой сложный объект, иначе,
как разработав такую документацию.
Т. е. в процессе человеческой эволюции материальное производство
потребовало проекта (модели) ввиду следующего:
1. Сложности объекта, его полное представление во всех деталях
одновременно не представляется возможным.
2. В связи с разделением труда, необходимо разным исполнителям
давать разную, но взаимоувязанную информацию.
3. Еще до начала работ необходимо соотнести все необходимые
ресурсы cо своими возможностями и, при необходимости,
откорректировать цель, (либо отказаться от нее вовсе -
вспомним Робинзона, построившего лодку).
4. Желательно проиграть варианты - что будет после реализации
проекта.
5. Если объект выполняется "на заказ", то заказчик при помощи
проекта подтверждает свои ожидания.
Чем является техническая документация для создания любого сложного объекта
материального мира? - очевидно, определенным образом структурированной
информацией на бумажных носителях. Об эффективности самого факта использования
техдокументации речь не идет, это технико-организационное новшество давно
перешло в разряд "ЭТО само собой разумеется".
У авторов нет сомнения, что с точки зрения создания объектов материального
производства в наши дни осуществляется ГЛОБАЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД от бумажного
описания объекта к определенным образом структурированной
компьютерно-ориентированной информации.
Можно с уверенностью сказать, что последствия такого перехода будут не менее
глобальными для развития техники, чем в свое время появление техдокументации.
Важно понять, что автоматизация инженерного труда, в результате которой
другими (машинными) методами создавались бы те же бумажные документы - лишь
этап, приближающий общество к ГЛОБАЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ компьютерно-
ориентированной информации в процессе материального производства.
Именно ради этой КОМПЛЕКСНОЙ ЦЕЛИ и стоит вкладывать средства и осуществлять
государственную поддержку развития соответствующих отраслей. Именно эта
комплексная цель обеспечит не просто эффективность, а СОХРАНЕНИЕ вообще
соответствующих производств, (также немыслимых сейчас без традиционной
бумажной техдокументации, как через какое-то время - без компьютерно-
ориентированной).
Выбирать можно лишь между тактическими моментами, при решении вопросов,
связанных с автоматизацией инженерного труда, стратегически выбора нет - так
же как когда-то не было выбора при переходе на бумажные носители.
Альтернатива - дикость.
Можно ли принять некую Программу и получать сразу в планируемые сроки
"Глобальную циркуляцию компьютерно-ориентированной информации в процессе
материального производства"?
Безусловно нет, с этой точки зрения , если взять аналогию,
то цель - полет человека на луну, а уровень развития у нас - самолет Илья-
Муромец, в более благополучных странах - истребитель 2-й мировой войны.
Не рано ли поднимать соответствующие вопросы? Нет, не рано, исходя из
единства дальних и ближних целей и понимания, что сложные инженерно-
технические комплексы требуют системного подхода.
Что даст оговоренная глобальная циркуляция и какие должны быть ее особенности?
Оговоримся, что мы имеем ввиду не просто машинно-ориентированную информацию
которая может являться машинным форматом той же традиционной техдокументации
(что в основном сейчас и имеет место ).
Информация должна быть организована таким образом, чтобы работать с ней
можно было "в общем виде", она должна обслуживать "любые мыслимые"
потребности, т.е. являться Унифицированной Моделью Объекта (УМО).
Работы, проводимые Днепровским Проектным Институтом (ДПИ) по "Отраслевой
программе САПР капитального строительства" МИНМАШПРОМа привели авторов к
следующим выводам :
Какую информацию должна содержать У.М.О.
1. История "определения цели", т. е. после каких действий (процедур
обработки), обращения к каким внешним знаниям, и кем утвержденного
выбора мы вышли на данную У.М.О. для описания данного объекта.
Простое текстовое описание "определения цели". Какие ближайшие
решения по " определению цели", были отвергнуты кем и по каким
аргументам. Общественное мнение по данному проекту.
Этот информационный массив должен иметь большое значение для
правильной кадровой политики - у каждого проекта должны быть
герои, несущие всю полноту ответственности.
2. Данные определенным образом структурированные, описывающие объект
со всех необходимых понятийных сторон (в том числе и в натуре, с
учетом замен, отклонений, реконструкций), совместно со ссылками на
допускаемые процедуры обработки этих данных.
Отметим важность обеспечения в описании органического триединства
данных, процедур обработки, протокольной информации.
Этот раздел будет составлять замену традиционного понятия "проект"
в виде чертежей (т. е. "электронная модель объекта").
3. Список полуфабрикатов, материалов участвующих в создании объекта,
либо ссылки на соответствующие внешние знания. История каким образом
с обращением к каким внешним знаниям создана данная информация,
когда, кто за нее отвечает.
4. Список процедур технологической обработки (объекта в натуре)
включающий :
- описание технологических шагов по преобразованию объекта в
единстве со списками соответствующих полуфабрикатов и материалов.
- в результате какого обращения и к каким внешним знаниям получен
данный раздел и кто несет за него ответственность.
5. Информация, являющаяся результатом обращения к внешним знаниям по
коньюктуре рынка, согласования с подрядчиком, удостоверяющая наличие
необходимых ресурсов:
- для разработки детального проекта.
- для начала работ по выполнению проекта в натуре.
- Кто принял окончательное решение, что ресурсов достаточно.
6. Информация, являющаяся подтверждением фактических характеристик
полуфабрикатов и материалов в натуре.
7. Информация, являющаяся подтверждением фактических характеристик
машин, обеспечивающих технологические процедуры обработки объекта.
В результате каких процедур получены данные, кто несет
за них ответственность.
8. Данные, обеспечивающие управляющими программами технологические
машины. Процедуры обработки описания объекта (по 2.) обеспечивающие
удобную информацию для персонала технологических машин.
Информация, являющаяся результатом работы этих машин (т.е. обратная
связь).
9. Информация по анализу построенного объекта, какими процедурами
проверялось качество, какие проведены описания, кто несет
ответственность за приемку.
Какие необходимы доработки объекта и по каким причинам, после
обращения к каким внешним знаниям получены технологии доработок
объекта. Результаты этих доработок.
10.История получения объекта от "определения цели" и до ввода в
эксплуатацию и далее по внесению изменений и дополнений в объект в
процессе эксплуатации.
Кто хотел бы внести изменения, какие, даты передачи данных
подрядчику для проверки возможности изменений и их
санкционирования, дата возврата описания, реализация изменений.
Что должна обеспечивать У.М.О.
1. Обеспечивать информационный обмен с внешними знаниями.
2. Обеспечивать циркуляцию всей У.М.О. либо ее частей между соисполнителями
работ.
3. Обеспечивать одновременный доступ различных соисполнителей.
4. Функцию описания истории, как побочный результат проектирующих и других
процедур.
5. Реализовать проектирование с обособленными видами информации:
- собственно модель объекта.
- процедуры обработки модели объекта.
- списки элементов, составляющих модель объекта.
- список полуфабрикатов и материалов требующихся для создания объекта.
- список технологических процедур обработки по созданию объекта в
натуре.
- история создания объекта.
- обеспечивать быструю и удобную интерпретацию данных с целью :
- представление объекта во всех деталях с разбиением их на
части.
- интерпретация цели объекта
- описание работы технологических машин
- многое другое
6. Структурное единство данных, процедур обработки, истории соответствующего
материального производства.
7. В процессе работы с У.М.О. должно быть возможно динамическое
переключение языка общения с человеком. (русский, английский,
украинский, казахский и т.д. без ограничения)
8. В процессе работы если, что-либо непонятно, должна одинаковым образом
вызываться справка:
- звуковая
- статическая текстовая
- статический рисунок
- мультфильм
- голограмма
- и т. д.
9. При проектировании, после ввода порции информации, должно осуществляться
контролирование ее на интервалы и логику с опорой на ранее введенные
данные.
Что должна выполнять У.М.О. в плане информационного обмена ?
1. Исследование объекта (т. е. ответы на вопросы что будет, если ...)
2. Обеспечивать автоматическую передачу данных и процедур обработки
У.М.О. из внешних знаний в У.М.О. в том числе :
- как результат работы управляемых технологических машин (п 6.2)
- как результат испытания физических моделей (п 6.3)
- как результат зондирования всего построенного объекта на предмет
приемки
4. Модификацию процедурами автоматизированной обработки, в том числе :
- "стандартными" процедурами автоматизированной обработки У.М.О.
(поступающими из внешних знаний)
- "индивидуальными" процедурами автоматизированной обработки
(например, созданными для данного случая)
5. Модификацию "волевым методом" т. е. применение "ручного" проектирования
средствами графических систем. (Всегда будут оставаться области
приложений, для которых пока не созданы "стандартные" процедуры
обработки). При этом соответствующая информация должна записываться в
"историю" У.М.О.
6. Интерпретация многочисленными процедурами представления У.М.О. во
внешний мир (Заметим, что эта функция является конечной целью любой
модели):
6.1 Просмотр заинтересованными лицами (проектировщики, строители,
заказчики, контролеры ...) на всех стадиях шага материального
производства.
Тем самым реализуются потребности, связанные :
- с разделением труда
- с наглядным представлением объекта
- с получением разнообразных справок по объекту, в том
числе по распределению юридической ответственности
6.2 Выработка управляющей информации для управления технологическими
машинами создания объекта (в перспективе с выходом на
нанотехнологии).
6.3 Выработка управляющей информации по созданию физических моделей
объекта.
7. Автоматическую установку в У.М.О. ключей защиты, соответствующим образом
реагирующих на перекачку У.М.О. между потребителями.
8. Распределение юридической ответственности между участниками описываемого
шага материального производства и поставщиками полуфабрикатов и
технологических машин (одна из нагрузок "протокольной информации").
Сергей Львович Кибиткин
webmaster@poezda.net
www.poezda.net
www.railway.te.ua
Артем Анатольевич Меняйленко
artemmen@ukr.net
www.useinfo.da.ru
26
2. ny no every someone nyone no one everyone somebody nybody nobody everybody something
3. ЛАБОРАТОРНА ДІАГНОСТИКА ХВОРОБ, СПРИЧИНЕНИХ ПАТОГЕННИМИ КОКАМИ
4. Цветные революции и переустройство постсоветского пространства
5. Теорія розподілу влад
6. Объекту его желаний Перевод- Калле Редактура- Viktori Оформление- Vikyly Аннотация- Арсен Грей маркиз С
7. ТЕМА 9- КЕРІВНИЦТВО ОРГАНІЗАЦІЇ 9
8. Тема Рассматривание картины Корова и теленок Цель
9. Расчет червячного одноступенчатого редуктора
10. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук Київ ~ 2002 Дисертац
11. терапевтические социальнопедагогические коммуникативные консультативные Оптимизация жизненных поз
12. Талин Чан Tling Chn Mrket; 2
13. Реферат- Моторная афазия- виды, причины развития, лечение
14. Реферат- Политика и мораль. Моральность политики
15. Тема- Беговые упражнения с элементами дыхательной гимнастики на уроках физической культуры.
16. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук1
17. Поліграфіст 1998
18. І. Витрати на виробництво дебет рядка Обл
19. Домашнее чтение в обучении английскому языку на среднем этапе его изучения
20. Основы мелиорации студенты должны написать курсовую работу