Файл: Общие сведения о спецификации Компас график Тип документа Спецификация.pdf

конструкций этого языка, нужно разработать алгоритмы целенаправленного применения правил для приведения сравниваемых вариантов к виду, по которому можно сделать заключение о наличии или отсутствии соответствия этих вариантов. Класс объектов, для которых удается реализовать аналитический подход, ограничен.
Численный подход основан на математическом моделировании процессов функционирования проектируемых объектов. Моделирование – это исследование объекта путем создания его модели и оперирования ею с целью получения полезной информации об объекте. При математическом моделировании исследуется математическая модель (ММ) объекта.
Математической
моделью технического объекта называется совокупность математических объектов (чисел, скалярных переменных, векторов, матриц, графов и т.п.) и связывающих их отношений, отражающая свойства моделируемого технического объекта, интересующие проектировщика.
Математическая модель, отражающая поведение моделируемого объекта при заданных изменяющихся во времени воздействиях, называется имитационной.
При конструировании необходимо определить, прежде всего, геометрические и топологические свойства объектов: форму деталей и их взаимное расположение в конструкции. Эти свойства отображаются с помощью структурных математических моделей, которые могут быть выражены уравнениями поверхностей и линий, системами неравенств, графами, матрицами и т.п.
При функциональном проектировании моделируют состояние или процессы – последовательности сменяющих друг друга состояний объекта.
Такое моделирование осуществляется с помощью функциональных математических моделей. Типичная форма функциональных математических моделей – система уравнений, выражающая взаимосвязи между фазовыми u i
(характеризуют состояние объекта), внешними q k
(характеризуют состояние внешней по отношению к объекту среды) и независимыми переменными, которыми могут выть время t и пространственные координаты х
1
, х
2
, х
3
Решением системы уравнений являются зависимости элементов вектора V фазовых переменных от Z = (t, х
1
, х
2
, х
3
), представляемых в виде совокупности графиков или в табличной форме.
Верификация на основе моделирования заключается в установлении соответствия проектного решения, представленного математической моделью
М
пр
, исходному (эталонному) описанию, заданному в виде ТЗ или модели М
эт иного иерархического уровня или аспекта, нежели М
пр
. Модели М
пр и М
эт
, в общем случае, имеют разные размерности и состав векторов фазовых переменных. Однако обе модели должны при совпадающих внешних условиях приводить к одинаковым, в пределах заданной точности, зависимостям V
эт
(Z) и
V
пр
(Z), где V
эт и V
пр
– векторы фазовых переменных на выходах проектируемого объекта (или, что то же самое, на границах, отделяющих объект от внешней среды). Идентичность внешних условий означает, что в моделях М
пр и М
эт должны использоваться одинаковые векторы внешних

параметров Q = (q
1
, q
2
, …q i
). Типичные внешние параметры – температура окружающей среды, напряжение источника питания, параметры входных сигналов и нагрузки. Такое соответствие двух описаний (моделей) называют
функциональной эквивалентностью.
Если Z, Q, V
эт и V
пр
– векторы дискретных величин, то положительный результат верификации будет при совпадении значений векторов V
эт и V
пр во всех точках дискретного пространства переменных Z и Q. Такая ситуация характерна для верификации логических схем. Однако в практических задачах количество точек пространства (Z, Q) слишком велико, поэтому актуально сокращение числа испытаний при верификации. Эта проблема связана с подбором подходящих тестовых входных воздействий для обнаружения несоответствий в моделях М
пр и М
эт и по своему характеру близка к задачам, решаемым в технической диагностике.
При непрерывном характере хотя бы части элементов векторов V
эт
(Z) и
V
пр
(Z) соответствие моделей устанавливается по совпадению выходных параметров y
j
. Выходные параметры – это величины, характеризующие свойства системы. Типичные примеры выходных параметров – задержка распространения, амплитуда выходного сигнала, частота генерируемых колебаний. Если в результате моделирования для каждого тестового воздействия получают с оговоренной точностью совпадение выходных параметров, рассчитанных с помощью сравниваемых моделей, то говорят о соответствии (корректности) проверяемого описания.

1
Аспекты и иерархические уровни проектирования. Представления инженера о сложных технических объектах в процессе их проектирования разделяются на аспекты и иерархические уровни.
Аспекты характеризуют ту или иную группу родственных свойств объекта.
Типичные аспекты в описаниях технических объектов – функциональный, конструкторский и технологический. Функциональный аспект отражает физические и (или) информационные процессы, протекающие в объекте при его функционировании.
Конструкторский
аспект характеризует структуру расположения в пространстве и форму составных частей объекта. Технологический
аспект – технологичность, возможности и способы изготовления объекта в заданных условиях.
Представления о сложных объектах внутри каждого аспекта разделяют на
иерархические уровни (уровни абстрагирования). На верхнем иерархическом уровне рассматривается весь сложный объект как совокупность взаимодействующих подсистем. При этом описание каждой подсистемы не должно быть слишком подробным, так как это приведет к чрезмерной громоздкости описаний и невозможности решения возникающих проектных задач. На следующем иерархическом уровне подсистемы рассматриваются отдельно как системы, состоящие из некоторых составных частей, и имеют бóльшую подробность описаний. Данный иерархический уровень является уровнем подсистемы. Процесс декомпозиции описаний и поблочного их рассмотрения с возрастающей детальностью можно продолжить вплоть до получения описаний блоков, состоящих из базовых элементов. Разделение описаний проектируемых объектов на иерархические уровни по степени подробности отражения свойств объектов составляет сущность блочно-иерархического подхода к проектированию.
Соответственно возможно разделение проектирования как процесса на группы проектных процедур, связанных с получением и преобразованием описаний выделенных уровней. Эти группы процедур называются иерархическими уровнями
проектирования.

1
Процесс проектирования. Проектирование делится на стадии и процедуры.
При проектировании сложных объектов выделяют стадии научно- исследовательских работ
(НИР), опытно-конструкторских работ
(ОКР), технического проекта, рабочего проекта, испытаний опытного образца.
Стадию НИР во многих случаях можно разделить на стадии предпроектных исследований, технического задания, технического предложения. На этих стадиях последовательно изучаются потребности в получении новых изделий с заданными целевым назначением, исследуются физические, информационные, конструктивные и технологические принципы построения изделий и возможности реализации этих принципов, прогнозируются возможные значения характеристик и параметров объектов. Результатом НИР является формулировка технического задания (ТЗ) на разработку нового объекта.
На стадии ОКР разрабатывается эскизный проект изделия, проверяются, конкретизируются и корректируются принципы и положения, установленные на стадии НИР.
На стадии технического проекта принимаются подробные технические решения и прорабатываются все части проекта.
На стадии рабочего проекта создается полный комплект конструкторско- технологической документации, достаточный для изготовления объекта.
На стадии испытаний опытного образца (или пробной партии при крупносерийном производстве) получают результаты, позволяющие выявить возможные ошибки и недоработки проекта, принимаются меры к их устранению, после чего документация передается на предприятия, выделенные для серийного производства изделий.
Проектирование разделяется также на этапы. Этап проектирования – это условно выделенная часть проектирования, сводящаяся к выполнению одной или нескольких проектных процедур, объединенных по признаку принадлежности получаемых проектных решений к одному иерархическому уровню и (или) аспекту описаний.
Проектное решение – описание объекта или его составной части, достаточное для рассмотрения и принятия заключения об окончании проектирования или путях его продолжения.
Результат проектирования – проектное решение или их совокупность, необходимые для создания объекта проектирования и удовлетворяющие заданным требованиям.
Проектная процедура – формализованная совокупность действий, выполнение которых оканчивается проектным решением.
Проектная операция – действие или совокупность действий, составляющих часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур.
Проектная процедура, алгоритм которой остается неизменным для ряда различных объектов проектирования или различных стадий проектирования одного и того же объекта, называется унифицированной проектной процедурой.
Различают нисходящее (сверху вниз) и восходящее (снизу вверх) проектирование. При нисходящем проектировании задачи высоких иерархических уровней решаются прежде, чем задачи более низких иерархических уровней. При
восходящем
проектировании последовательность противоположная.

2
Функциональное проектирование сложных систем чаще всего является нисходящим, конструкторское проектирование – восходящим.

1
Что такое проектирование? Точного и окончательного определения этого понятия не существует. Разные теоретики проектирования пытаются дать свои определения. Приведем некоторые из этих определений.
Проектирование - приведение изделия в соответствие с обстановкой при максимальном учете всех требований (Грегори).
Проектирование – творческая деятельность, которая вызывает к жизни нечто новое и полезное, чего ранее не существовало (Ризуик).
Проектирование – процесс, который кладет начало изменениям в искусственной среде ( Дж. К. Джонс ). Под искусственной средой здесь понимаются: транспорт, здания, средства связи, изделия и т.д.
Проектирование является сложным творческим процессом целенаправленной деятельности человека, основанным на глубоких научных знаниях, использовании практического опыта и навыков в определенной сфере.
Для создания любой системы автоматизации необходимо знать свойства объекта автоматизации. Для САПР таким объектом является процесс проектирования. Прежде чем изучать структуру и методы проектирования САПР, необходимо формализовать и упорядочить понятия, относящиеся к сфере проектирования, научиться структурировать процессы разработки конкретных объектов, изучить общие положения и закономерности проектирования, типовые проектные процедуры и маршруты.
Проектирование – это комплекс работ с целью получения описаний нового или модернизируемого технического объекта, достаточных для реализации или изготовления объекта в заданных условиях. Объектами проектирования могут быть изделия (обрабатывающий центр, двигатель внутреннего сгорания, ЭВМ) или процессы (технологические, вычислительные). Комплекс проектных работ включает в себя теоретические и экспериментальные исследования, расчеты, конструирование.
Получаемые от проектирования описания бывают окончательными или промежуточными. Окончательные описания представляют собой комплект конструкторско-технологической документации в виде чертежей, спецификаций, пояснительных записок, схем, программ для ЭВМ и управляемого технологического оборудования и т.п. Промежуточные описания по своей форме разнообразны – текстовые документы, эскизы, описания на языках используемых автоматизированных систем и др. Главное в описаниях – их содержание, отражающее черты и свойства проектируемых объектов.
Проектирование, осуществляемое человеком при взаимодействии с ЭВМ, называют автоматизированным. Степень автоматизации может быть различной и оценивается долей

проектных работ, выполняемых на ЭВМ без участия человека.
При

=0 проектирование называют неавтоматизированным, при

= 1 –
автоматическим.

2
Автоматизированное проектирование – проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования …, осуществляются взаимодействием человека и ЭВМ (ГОСТ
22487).
Функции между человеком и ЭВМ должны быть рационально распределены.
Человек должен решать задачи творческого характера, а ЭВМ – задачи, допускающие формализованное описание в виде алгоритма рутинного характера.
Преимуществом автоматизированного проектирования является возможность проводить на ЭВМ эксперименты на математических моделях. Это значительно сокращает дорогостоящее физическое моделирование. Математические модели при этом должны удовлетворять требованиям универсальности, точности, адекватности и экономичности.
Автоматизированное проектирование осуществляется в рамках САПР.