2.4 Макро- и микропроектирование. Понятие эскизного (пилотного) проекта и технического проекта

Проектирование сложных систем имеет две стадии. Первая относится к функционально-структурным вопросам и может быть названа макропроектированием или внешним проектированием системы.

Внешнее проектирование охватывает выбор структуры системы, основных ее элементов, организацию взаимодействия между элементами, учет воздействий внешней среды, оценку показателей эффективности и соответствия рассматриваемого варианта системы общим требованиям технического задания.

Вторая стадия — микропроектирование или внутреннее проектирование — связана с проектированием элементов сложной системы как физических единиц оборудования. Микропроектирование включает технические решения по основным элементам системы, их конструкции и параметрам, режимам эксплуатации, а также по организации опытного и серийного производства.

В настоящее время накоплен большой и полезный опыт микропроектирования и создания элементов оборудования. Внешнее проектирование является сравнительно новой задачей.

Анализ литературных источников показал, что первые работы по обобщению опыта макропроектирования и развитию соответствующей методики появились всего 20 лет назад. Они и положили начало системотехнике. Внешнее проектирование сложных систем предъявляет особые требования к специализации инженеров-проектировщиков. Здесь нужны в первую очередь специалисты широкого профиля. Инженер-системотехник, кроме знания соответствующей области техники, должен иметь серьезную подготовку по автоматическому управлению, комплексной автоматизации, вычислительной технике, математическому моделированию, исследованию операций и системному анализу. Он обязан владеть методами оценки эффективности, надежности, устойчивости и других свойств сложных систем, что важно для проектирования мехатронных систем.

В группу, занимающуюся внешним проектированием, обычно включаются и инженеры, знающие работу отдельных элементов системы, а также экономисты, специалисты по инженерной психологии, организации труда, строительству, коммунальному хозяйству и др.

Работа по внешнему проектированию начинается с изучения технического задания и рассмотрения возможных вариантов построения системы. Следующим шагом является оценка вариантов и выбор одного из них для более детального исследования. Выбранный вариант подвергается всестороннему анализу с целью проверки соответствия его требованиям технического задания. Для этого проводится оценка эффективности системы, а также оценка ее надежности, помехозащищенности, устойчивости и других основных свойств.

Нередко данные внешнего проектирования оформляются в виде эскизного проекта системы. Эскизный проект является лишь предварительной наметкой общих контуров системы и служит промежуточным звеном между разработкой технического задания и техническим проектом. Тем не менее, эскизный проект должен содержать достаточные сведения о путях технической реализации элементов системы, режимах их эксплуатации, функциональном контроле, объеме оборудования. Эти сведения могут быть получены не только расчетным путем или по результатам моделирования. В некоторых случаях создаются действующие макеты различных видов аппаратуры и оборудования, позволяющие подтвердить реализуемость принципов, заложенных в эскизный проект, и оценить особенности функционирования элементов системы. В эскизном проекте отражаются также экономические расчеты, порядок дальнейшей разработки системы и ее испытаний и ряд организационных вопросов.

По результатам эскизного проекта производится корректировка или уточнение технического задания, решаются вопросы, связанные с изготовлением опытного образца системы, составляются проектные задания на строительство и монтаж оборудования.

Разработка технического проекта (ТП) системы относится, главным образом, к микропроектированию ее элементов и конкретной реализации взаимодействия элементов в процессе функционирования. На стадии технического проекта могут возникать вопросы, связанные с пересмотром и уточнением решений, полученных при внешнем проектировании. В частности, на практике встречаются случаи, когда требования, предъявляемые к некоторым элементам системы, приводят к невыгодным техническим или конструктивным решениям. Тогда приходится проводить корректировку структуры и основных параметров системы до получения приемлемых результатов.