Файл: Системы автоматизированного проектирования технологических процессов..pdf

Признаки зршномнчности отражают соответствие конструкции объек­ та гигиеническим условиям жизнедеятельности человека, а также его антро­ пометрическим и физиологическим свойствам.

Основные показатели эстетичности: композиционная целостность формы; товарный вид, определяемый состоянием наружной отделки и др.

Признаки экологичности характеризуют воздействие объекта на окру­ жающую среду, людей, животных. Показатели экологичности - уровень внешнего шума, содержание углекислого газа в продуктах сгорания топлива идр.

Признаки патентной чистоты характеризуют конструкцию объекта с точки зрения патентов и свидетельств, а также товарных знаков.

Условия эксплуатации, технического обслуживания и ремонта харак­ теризуются показателями: продуктивности, качественной работоспособно­ сти, ресурсопотребляемости, транспортабельности.

Наиболее существенные, по мнению конструктора, признаки включа­ ются в техническое задание на проектирование, другие учитываются как критерии или критериальные ограничения при выборе наиболее рациональ­ ного варианта и оптимальных параметров объекта. Установить признаки объекта на данной стадии еще не означает выбрать его конструктивное ре­ шение. Признаковое пространство достаточно широко для вмещения многих вариантов технического решения, хотя и определяет направление дальней­ шего поиска.

Для автоматизированного выполнения процедуры нужно построить полные множества целей и признаков, установить бинарные отношения ме­ жду элементами этих множеств и произвести срез внутри этих отношений по выбранному подмножеству целей А0.

Бинарное отношение между целями и признаками можно отразить в

Строки матрицы соответствуют целям проектирования, а столбцы - основным признакам. В ячейках на пересечении строк и столбцов простав­ ляются +1,-1 или 0 (+1 означает, что признак соответствует цели, а для ее достижения показатели должны быть увеличены; -1 - признак отвечает цели, показатели должны быть уменьшены; 0 - признак не отвечает цели).

На основании целевого описания и матрицы соответствий можно со­ ставить концептуальное описание. Оно включает в себя: выражение потреб­

ности проектирования, цели в ранжированной последовательности и призна­ ки, соответствующие целям:

ОП2 = {а0[а,{р„ Р2\ fl2 (/*„/>,)...]},

Р), Р2 - признаки, соответствующие целям проектирования я, из полного множества признаков; Ръ, Р5- признаки, соответствующие цели а2.

Пример. Цель на уровне заказчика при проектировании машины для разработки мерзлых грунтов - снижение себестоимости разработки грунтов - связана с признаками: показателями надежности и технологичности, ха­ рактеристиками условий эксплуатации, технического обслуживания и ре­ монта, показателями экономичности.

2.2. Процедуры на стадии разработки технического предложения

Техническое предложение - это совокупность конструкторских доку­ ментов, разработанных на основе технического задания и содержащих опи­ сание вариантов возможных решений и оптимального среди них.

Поиск вариантов решений выполняет инженер-конструктор. Однако уже на этой стадии целесообразно привлекать к работе над проектом инже- неров-технологов и художников-конструкторов.

Технологи, участвуя вместе с конструкторами в выборе вариантов, за­ ботятся о лучших предпосылках для использования рационального членения и компоновки будущей конструкции, лучших предпосылках для использова­ ния стандартных и унифицированных узлов, типовых технологических про­ цессов и ограничении номенклатуры конструкционных материалов. Худож­ ник-конструктор формирует требования технической эстетики и эргономики, разрабатывает варианты художественно-конструкторского решения.

В техническом предложении отражаются результаты исследований по проверке патентной чистоты выбранного варианта решения. В число доку­ ментов технического предложения входят пояснительная записка и ведо­ мость технического предложения. Кроме того, в него могут дополнительно включаться: чертеж общего вида или габаритный чертеж, схемы, таблицы, расчеты и патентный формуляр.

Чертеж общего вида определяет конструкцию изделия и взаимодейст­ вие его составных частей и поясняет принцип работы изделия. Он включает в себя виды, разрезы изделия, надписи, текстовую часть; наименования составных частей, для которых объясняется принцип работы. Составные части изображают упрощенно.

Габаритные чертежи выполняют с максимальными упрощениями, но так, чтобы были видны крайние положения перемещающихся частей. На чертеж наносят габаритные, установочные и присоединительные размеры.

Схемы в зависимости от входящих в состав изделия элементов подраз­ деляются на следующие виды, обозначаемые буквами: электрические - Э, гидравлические - Г, вакуумные - В, пневматические - П, кинематические - К, оптические - Л, и т.д. В зависимости от основного назначения схемы де­ лятся на типы, обозначаемые цифрами: структурные - 1, функциональные - 2, принципиальные (полные) - 3, соединений (монтажные) - 4,и т.д.

Структурная схема определяет основные функциональные части изде­ лия, их назначение и взаимосвязи.

Функциональная схема разъясняет процессы, протекающие в функ­ циональных цепях изделия или в изделии в целом.

Принципиальная (полная) схема определяет полный состав элементов и связей между ними и дает детальное представление о принципах работы изделия.

Исходя из содержания технического предложения выделены три ос­ новные процедуры: поиск вариантов технических решений с разработкой функциональных и структурных моделей объекта проектирования, выбор оптимального варианта и анализ принятого варианта решения.

2.2.1. Поиск вариантов технических решений

На входе процедура поиска возможных решений имеет цели проекти­ рования и основные признаки. А выходом ее должны стать варианты дости­ жения поставленных целей, т.е. варианты проектируемого объекта. Этап проектирования в наибольшей степени носит творческий характер, когда на­ глядно проявляются способности конструктора к изобретательству. Разгадка механизма творчества - неотъемлемое условие создания искусственного ин­ теллекта. На заре технического творчества поиск конструктивною решения всецело относился к области искусства. В настоящее время этот процесс все ближе примыкает к науке. Использование систематизированных и обобщен­ ных знаний в поиске технических решений - характерная черта современно­ го проектирования. Знания нужны не для того, чтобы освободить человека от творчества, а для того, чтобы сделать это творчество более целенаправлен­ ным. Стремление к сокращению сроков проектирования не позволяет наде­ яться на спонтанное озарение, его нужно стимулировать. Нередки случаи, когда наиболее удачный вариант технического решения возникает в конце разработки и уже не может быть использован.

Известные в настоящее время приемы и методы поиска технических решений по степени формализации делят на три группы: 1) неформализо­ ванные эвристические приемы и методы, состоящие из набора эвристик (для неструктурированных задач); 2) частично формализованные эвристические методы (для слабоструктурных задач); 3) полностью формализованные приемы и методы - алгоритмы.

Названные группы отличаются по численности входящих в них прие­ мов и методов. Наиболее многочисленна первая группа. Она включает в себя

как общие (инвариантные) методы, применимые к любым объектам, так и частичные, относящиеся к определенному классу технических систем и их элементов.

Полностью формализованные методы (алгоритмы) составляют самую малочисленную группу и относятся лишь к конкретным объектам техники. Однако с развитием методики проектирования все большее число методов переходит из первой группы во вторую и из второй в третью. Автоматизиро­ ванное проектирование строится на второй группе методов, а автоматиче­ ское - на третьей.

Эвристические методы рождаются в результате анализа уже выпол­ ненных проектных разработок. Некоторые из них являются сугубо индиви­ дуальными, связанными с образом мышления конкретной личности. Переда­ ваемые от учителя к ученикам, они зачастую не приносят последним тех ре­ зультатов, которых добился учитель. Другие приемы и методы, несомненно, полезны всем, помогают преодолеть инерцию мышления, служат ориенти­ рами в поиске технических решений.

Примерами первой группы методов поиска решений являются эври­ стические приемы, метод гирлянд ассоциаций, метод мозгового штурма, синектика, метод идеального объекта.

Эвристические приемы. Они указывают на то, как преобразовать имеющееся техническое решение для получения искомого, т.е. имеется не­ который объект (прототип), к которому применяется преобразование (эври­ стический прием), после чего полученный результат сравнивается с целевым. Большинство приемов включает в себя две части. Первая отвечает на вопрос «Что изменить?», вторая - «Как изменить?». Первая часть может содержать несколько переменных, а вторая - несколько способов их изменения. Поэто­ му приемы зачастую содержат несколько поисковых шагов. Известно более двухсот эвристических приемов, в том числе «от целого к частному», анало­ гии, элементарные вопросы и др.

При поиске технических решений, используя эвристические приемы, следует: 1) уяснить цели проектирования, изложенные в техническом зада­ нии, и составить список признаков искомого технического решения; 2) вы­ брать из известных технических решений (если решение не задано) один или несколько прототипов, в наибольшей степени отвечающих списку призна­ ков; 3) проанализировать прототипы, выявив несоответствие их признаков искомому решению; 4) в соответствии с признаками, подлежащими измене­ нию, выбрать наиболее подходящий прием.

Метод гирлянд ассоциаций. В некоторых случаях, когда цель проек­ тирования определяет единственный признак объекта - новизну, можно вос­ пользоваться методом гирлянд ассоциаций. Для этого объекту подбирают синонимы (если это возможно), а затем случайным образом называют другие объекты и составляют комбинации из тех и других. Каждую пару объектов дополняют тем или иным признаком случайного объекта или ассоциациями, которые они вызывают. Основной смысл заключается в том, чтобы «расша­