Этапы проектирования сложных систем
МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
ЛЕКЦИЯ № 2. 1
Основные этапы создания технических устройств. 1
Техническое задание. 2
Эскизный проект. 2
Технический проект. 2
Рабочий проект. 3
ЛЕКЦИЯ № 2
Основные этапы создания технических устройств
Создание новых машин, приборов, механизмов и других устройств является довольно длительным и сложным процессом. В нем выделяют следующие этапы: инженерное прогнозирование, аналитическое проектирование, техническое конструирование, производство и испытание.
· Инженерное прогнозирование включат в себя формулировку технического задания и сбор научно-технической информации, позволяющей обосновать возможность решения поставленной технической задачи. Часто на этом этапе выполняются научно-исследовательские работы (НИР) с целью получения недостающей информации для обоснования принципиальной возможности создания задуманного технического устройства.
· Аналитическое проектирование включает в себя разработку математического описания (математической модели) создаваемого технического объекта и дальнейшее исследование этого объекта с помощью модели. Часто для этих целей используют ЭВМ. Математические модели позволяют получать расчетные технические характеристики и параметры создаваемого объекта при требуемых нагрузках и предполагаемых условиях эксплуатации, даже не имея в натуре прототипа создаваемого технического объекта.
|
|
|
· Конструирование - это разработка графической модели технического устройства, по которой возможна материализация создаваемого устройства путем изготовления его в производственных условиях.
Конструирование технического устройства проходит несколько стадий:
· разработка технического задания (ТЗ);
· разработка эскизного проекта;
· разработка технического проекта;
· разработка рабочего проекта.
Перечисленные стадии оформляются в виде технических документов, совокупность которых составляет комплект конструкторской документации (КД), которая включает в себя текстовые документы и чертежи. Конструкторские документы оформляются в соответствии со стандартами единой системы конструкторской документации (ЕСКД).
Техническое задание
Техническое задание представляет собой технический документ, в котором описывается создаваемое устройство и приводятся его основные технические характеристики. В нем указывается название проектируемого устройства, его назначение, выполняемые им основные функции (рабочие процессы), основные технические параметры, а также характеристики. Технические параметры и характеристики являются количественным выражением основных свойств проектируемого объекта.
|
|
|
В ТЗ указывается также условия эксплуатации, массо-габаритные характеристики, эксплуатационные и художественно-эстетические требования.
Эскизный проект
Эскизный проект включает в себя схемные решения (электрические, кинематические, гидравлические и др.), эскизы общего вида проектируемого изделия и основные его частей, необходимые конструкторские расчеты и краткое описание устройства и его работа. Эскизный проект может содержать (и часто содержит) несколько вариантов реализации создаваемого технического устройства, один из которых (лучший по каким-то критериям) разрабатывается как технический проект.
Технический проект
В техническом проекте разрабатываются чертежи общего вида создаваемого устройства, сборочные чертежи основных узлов и рабочие (деталировочные) чертежи основных деталей. На стадии разработки технического проекта выявляются технические противоречия, не позволяющие добиться поставленных задач и получения необходимых параметров и характеристик (полного выполнения технических условий). Например, уменьшение габаритов устройства приводит к снижению прочности и жесткости деталей, повышение точности изготовления размеров - к резкому увеличению стоимости, повышение теплостойкости и виброустойчивости - к применению более дефицитных и, следовательно, дорогих материалов. Поиск технических решений, снимающих возникающие противоречия, приводит, как уже отмечалось ранее, к изобретениям, а иногда к открытиям.
|
|
|
Одновременно с разработкой чертежей разрабатываются и другие документы, такие как: технические условия (ТУ) и технологический проект на изготовление разрабатываемого устройства (ТП).
В ТУ указывают название устройства, его назначение, условия эксплуатации, основные технические параметры и характеристики, а также методы испытаний и условия приемки изготовленных устройств. ТП содержит описание процесса изготовления устройства в виде технологических документов (технологические карты на соответствующие операции ТП, применяемое оборудование и инструменты, режимы обработки, расчеты затрат времени на изготовление и прочую необходимую информацию, без которой невозможен процесс изготовления).
Вся конструкторская документация выполняется в точном соответствии с единой системой конструкторской документации (ЕСКД), а технологическая - с единой системой технологической документации (ЕСТД).
|
|
|
Рабочий проект
При разработке рабочего проекта выполняются окончательные чертежи общего вида устройства, сборочный чертеж устройства в целом, сборочные чертежи всех его узлов, рабочие чертежи всех деталей и сборочных единиц. На этой стадии разрабатываются пояснительная записка (ПЗ), техническое описание (ТО) и другие текстовые документы, дополняющие конструкторскую и технологическую документацию. Комплект чертежей вместе с ПЗ, ТО и ТУ составляют комплект конструкторско-технологической документации (ККТД), необходимый для производства опытных образцов устройства. Контроль за ходом опытного производства осуществляется именно по ККТД. Во время опытного производства вводятся необходимые изменения в конструкцию устройства или ТП его изготовления с обязательным внесением всех изменений в ККТД.
Окончательным итогом опытно-конструкторских работ является испытание устройства при предполагаемых условиях эксплуатации и определение степени соответствия его реальных технических характеристик ранее задаваемым. После этого делается вывод о возможности изготовления данного устройства в условиях серийного или массового производства.
Этапы проектирования сложных систем
Рассмотрим основные этапы проектирования с позиций технологии обработки информации.
Традиционно проектирование сложных технических систем подразделяют на следующие этапы или стадии разработки (рис. 1):
• техническое задание на проектируемый объект;
• научно-исследовательская работа ;
• эскизный проект;
• технический проект;
• рабочий проект;
• технология изготовления и испытания спроектированного объекта (опытного образца или партии), внесения коррекции (при необходимости).
Рис. 1. Этапы проектирования сложных систем
Техническое задание
На этапе разработки технического задания (ТЗ) решаются следующие задачи:
• поиск и выбор необходимой научно-технической информации (о прототипах, патентных данных и т.д.) из соответствующей базы данных. Новая схема (устройство) может либо иметь, либо не иметь аналогов. В случае, если аналоги имеются, можно приступить к этапу проектирования устройства (системы). Но, как правило, аналога нет или разрабатываемая система должна превосходить известный аналог, поэтому необходимо проведение этапа НИР ;
• анализ выбранной информации и формулировка на его основе технических требований (ТТ) к проектируемому объекту. Оформление ТТ в соответствии с установленными правилами.
На данном этапе проектирования могут быть автоматизированы операции поиска информации и оформления документов. Может быть также автоматизирована некоторая часть вспомогательных действий по анализу выбранной информации, например, группировка ее по заданным признакам, выбор наименее или наиболее сопоставимых друг с другом вариантов и т. д.
Кроме того, на этапе ТЗ решаются и оформляются в соответствующих документах, например, следующие вопросы:
• перечисление функций, выполняемых устройством;
• разработка структурной схемы устройства;
• оформление условий работоспособности устройства;
• оформление требований к выходным параметрам;
• определение характеристик отдельных узлов;
• разработка алгоритмов выполняемых операций.
Этап НИР
Этот этап является предварительным проектированием. Это один из самых ответственных этапов. Для решения задач этого этапа необходимо использование ЭВМ. Это так называемые автоматизированные системы научных исследований (АСНИ).
На этапе НИР необходимо решение следующих задач:
1. Формулирование критериев качества и управления.
2. Управление научным экспериментом.
3. Проведение пассивного или (и) активного эксперимента с обработкой их результатов.
4. Разработка математических моделей и их идентификация по экспериментальным данным.
5. Отработка технологических процессов изготовления объектов РЭС с целью поиска норм на параметры, обеспечивающих оптимальные выходные показатели качества.
6. Формирование обобщенного критерия качества, включающего в себя все частные показатели качества. Обобщенный критерий принимается далее за целевую функцию при решении задачи оптимизации.
7. Решение задачи оптимизации. Производится варьирование входных и управляющих параметров технологического процесса в рамках установленных норм (допусков) с целью получения оптимального критерия качества.
8. Поиск принципиальной возможности построения системы.
9. Разработка новых технических средств, в том числе средств контроля и измерений.
В результате проведения НИР выдается Техническое Предложение (ТП).
Хотя этап НИР является самостоятельным этапом, здесь могут использоваться методы, алгоритмы и программы из САПР.
Этап ОКР
Это этап эскизного проектирования. На данном этапе производится следующее решение задач:
1. Разрабатывается эскиз проектируемой системы (устройства) с детальной разработкой ее возможностей, осуществляется поиск и выбор более детальной информации.
2. На основе анализа полученной информации принимают предварительные проектные решения и оформляют первые проектные документы.
3. Для выработки проектных документов производят различные расчеты, содержание, объем и трудоемкость которых зависят от характеристик проектируемого объекта.
Работы этого этапа в наибольшей степени поддаются автоматизации, и их автоматизация дает наибольший технико-экономический эффект за счет оптимизации проектных решений.
Автоматизация указанных работ достигается за счет применения оптимизационных математических методов.
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 1380; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!