5. Типовые проектные процедуры

Использование типовых и унифицированных проектных решений приводит также к упрощению и ускорению проектирования. Типовые элементы разрабаты­ваются однократно, но в различных проектах применяются многократно.

Унификация целесообразна только в таких классах объектов, в которых из сравнительно небольшого числа разновидностей элементов предстоит проектиро­вание и изготовление большого числа разнообразных систем. Эти разновидности элементов и полежат унификации. Для сложных систем, состоящих из этих эле­ментов приходится в каждом конкретном случае заново выполнять многоуровне­вое иерархическое проектирование. В этих условиях целесообразно ставить во-

прос не об унификации изделий, а об унификации средств их проектирования, в частности об унификации проектных процедур в рамках САПР, это позволяет оперативно создавать проекты новых изделий.

Проектная процедура называется типовой, если она предназначена для много­кратного применения при проектировании многих типов объектов. Различают проектные процедуры анализа и синтеза (рис. 1.3).

Синтез заключается в создании описания объекта, а анализ - в определении свойств и исследовании работоспособности объекта по его описанию, т. е. при синтезе создаются, а при анализе оцениваются проекты объектов.

Процедуры анализа делятся на одно- и многовариантный анализ. При одновари­антном анализе заданы значения внутренних и внешних параметров, требуется опре­делить значения выходных параметров объекта. Задача одновариантного анализа сво­дится к однократному решению уравнений, составляющих математическую модель.

Многовариантный анализ заключается в исследовании свойств объекта в неко­торой области пространства внутренних параметров. Такой анализ требует мно­гократного решения систем уравнений (многократного выполнения одновариант­ного анализа).

Процедуры синтеза делятся на процедуры структурного и параметрического синтеза.

Целью структурного синтеза является определение структуры объекта - пе­речня типов элементов, составляющих объект и способа связи элементов между собой в составе объекта.

Параметрический синтез заключается в определении числовых значений пара­метров элементов при заданных структуре и условиях работоспособности на вы­ходные параметры объекта, т. е. при параметрическом синтезе нужно найти точку или область в пространстве внутренних параметров, в которых выполняются те или иные условия (обычно условия работоспособности).

Рассмотрим типичную последовательность применения проектных процедур на одном из этапов нисходящего проектирования (рис. 1.4.)

На предыдущем этапе решались задачи k-то иерархического уровня, одним из результатов решения этих задач при нисходящем проектировании является фор­мулировка ТЗ на проектирование систем (&+Г)-го рассматриваемого уровня.

Проектирование системы начинается с синтеза исходного варианта ее структуры.

Для оценки этого варианта создается модель: математическая — при автомати­зированном проектировании, экспериментальная при неавтоматизированном про­ектировании.

После выбора исходных значений параметров элементов выполняется анализ варианта, по результатам которого становится возможной его оценка. Обычно оценка заключается в проверке выполнения условий работоспособности, сформу­лированных в ТЗ. Если эти условия выполняются в должной мере, то полученное проектное решение принимается, система (&+1)-го уровня описывается в приня­той форме и формируется ТЗ на проектирование элементов данного уровня (т. е. систем следующего уровня). Если же полученное проектное решение неудовле­творительно, выбирается один из возможных путей улучшения проекта.

Обычно проще изменить числовые значения параметров элементов, состав­ляющих вектор внутренних параметров X. Совокупность процедур модификации, анализа и оценки результатов представляет собой процедуры параметрического синтеза. Если модификации X целенаправленны и подчинены стратегии поиска наилучшего значения некоторого показателя качества, то процедуры параметри­ческого синтеза являются процедурой оптимизации. Если путем параметрическо­го синтеза не удается добиться приемлемой степени выполнения условий работо­способности, то используют другой путь, связанный с модификацией структуры.

Новый вариант структуры синтезируется, и для него повторяются этапы фор­мирования модели и параметрического синтеза. Если и этот путь не обеспечивает приемлемого решения, то корректируется ТЗ, сформированное на предыдущем этапе. Это потребует повторного выполнения ряда процедур к-то иерархического уровня, что и обуславливает итерационный характер проектирования.

Схема процесса проектирования (рис. 1.4) позволяет установить характерную особенность взаимосвязи процедур анализа и синтеза. Эта взаимосвязь имеет ха­

рактер вложенности процедуры анализа в процедуру оптимизации (параметриче­ского синтеза) и процедуры оптимизации в процедуру синтеза, объединяющую синтез структурный и параметрический.

Вложенность означает, во-первых, что анализ входит как составная часть в оп­тимизацию, а оптимизация - в синтез; во-вторых, что однократное выполнение процедуры оптимизации требует многократного выполнения процедуры анализа, однократное (выполнение) решение задачи синтеза - многократного решения за­дачи оптимизации. Очевидно, что такой же характер имеют процедуры анализа. Синтез проектного решения на очередном этапе проектирования может потребо­вать выполнения чрезмерно большого количества вариантов анализа.

Один из путей решения проблемы сокращения затрат вычислительных ресур­сов на выполнение проектных процедур - применение достаточно точных и сложных математических моделей и алгоритмов анализа только на завершающих итерациях синтеза. Для большинства спроектированных вариантов структуры при этом выполняется лишь ориентировочная оценка на основе косвенных критериев, упрощенных моделей и алгоритмов. Такая же оценка позволит без существенных затрат вычислительных ресурсов отсеять большинство неперспективных вариан- тов и оставить для подробного анализа малое число вариантов.