Науково-технічний прогрес сучасного виробництва вимагає скорочення періоду розробки складних об'єктів і насамперед оптимізації проектування як одного з важливих і трудомістких етапів загального циклу їхнього виробництва. Останніми роками виникла потреба створення систем автоматизованого проектування (САПР), які на базі сучасних ЕОМ за короткий термін забезпечують Інформаційний пошук, підготовку і перевірку проектних варіантів, імітаційне моделювання різних режимів, станів і умов експлуатації об'єкта і т. п. При цьому є можливість інтеграції САПР з автоматизованими системами проведення наукових досліджень (АСНД), а також із системами гнучкого автоматизованого виробництва (ГАВ), системами управління технологічними процесами (АСУТП) і автоматизованими системами управління (АСУ) усім виробничим об'єднанням. Самі САПР варто розглядати не тільки як засоби підвищення продуктивності праці, а і як засоби професійного розвитку суб'єкта діяльності. Застосування комп'ютерної техніки суттєво змінює саму технологію проектування як позитивно, так і негативно. Дослідження в цій галузі дали змогу окреслити структуру проектування об'єктів у САПР, яка складається з відповідних підсистем;
1) цілепокладання;
2) пошукового конструювання;
3) структурно-параметричної оптимізації;
4) комплексного випробовування об'єкта за його інформаційними моделями;
5) робочого проектування, випуску документації;
6) модифікації, модернізації та розвитку об'єкта;
7) утилізації самого об'єкта.
Розглянемо докладніше специфіку кожного етапу проектування в САПР.
1. Цілепокладання. На цьому етапі формується концепція мети з урахуванням імовірності її досягнення. Розвиток науково-технічного прогресу пов'язаний з підвищенням ролі науки у вирішенні соціальних і виробничих завдань, зі збільшенням обсягу науково-технічної інформації, складності і суттєвими матеріальними витратами на науково-дослідницькі розробки. При цьому спостерігається значний темп накопичення знань, своєчасність використання яких сприяє швидкій зміні технічних систем і, відповідно, оновленню виробничих сил суспільства. У зв'язку з цим дуже важливим є науково-технічний прогноз як система ймовірнісних оцінок можливих шляхів розвитку науки і техніки з урахуванням необхідних для цього ресурсів.
Розробка прогнозів мас базуватися на вивченні взаємопов'язаних тенденцій розвитку суспільства у різних сферах діяльності людини. Слід зауважити, що значна кількість подій, а також багато реальних взаємозв'язків не оцінюються кількісно, їх можна відобразити тільки якісними характеристиками. Ось чому людині або певній групі людей має належати провідна роль у визначенні основних шляхів соціального, культурного й економічного розвитку суспільства, що відповідають соціально-економічним, екологічним, політичним, юридичним, науково-технічним та іншим критеріям оцінки наслідків діяльності людей. У науково-технічному прогнозуванні залежно від призначення і складності об'єкта проектування виділяють декілька рівнів глибини прогнозів (табл. 2). Суттєва різниця між необхідною і фактичною глибиною прогнозів свідчить про актуальність удосконалення процесу проектування сучасних систем.
Таблиця 2. Глибина науково-технічного прогнозування
| Об'єкт прогнозування | Необхідна глибина прогнозів, роки | Фактична глибина прогнозів, роки |
| Ядерна енергетика | 25 | 10-12 |
| Космічні програми | 20-30 | 10-12 |
| Озброєння | 20-25 | 7-10 |
| Виробництво споживчих товарів | 5-10 | 3-5 |
| Виробництво великосерійних нових технічних засобів (електроніка, хімія тощо) | 10-20 | 5-7 |
| Розробка природних ресурсів | 50 і більше | 23-25 |
| Розробка автоматизованих систем, систем зв'яжу, транспорту тощо | 30-50 | 7-10 |
Проблемні ситуації, що виникають у процесі цілепокладання, стосуються: побудови мети в умовах перенасичення інформаційно не орієнтованих проблемних ситуацій та вибору мети або визначення шляху її дослідження у ситуаціях інформаційно перенасичених.
У першому випадку значна невизначеність пов'язана з новизною проблеми, відсутністю необхідних досліджень, аналогів і прототипів, досвіду експлуатації і проектування подібних об'єктів. Усе це потребує побудови загальної концепції розвитку подібного класу систем. У другому — з наявністю багатьох варіантів розвитку системи. Основним завданням цього етапу є визначення основних функціональних змінних, які впливають на розвиток об'єкта і його життєвий цикл.
Після закінчення цього етапу розробляється техніко-економічне обгрунтування (ТЕО) створення таких систем з оцінкою якості і перспектив подальшого їх розвитку, а також складається технічне завдання з переліком необхідних вимог до них.
Інженерно-психологічне забезпечення цього етапу відбувається за двома основними напрямками:
• розвиток інформаційної бази і вдосконалення пошукових систем;
• використання психологічних методів і прийомів інтенсифікації розумової діяльності людини.
Формування мети здійснюється шляхом «занурення» проблемної ситуації в різні бази знань, носіями яких можуть бути не тільки ЕОМ, а й люди з різною спрямованістю і обсягом знань. Основними критеріями оцінки результатів рішення є такі показники, як соціально-економічна значущість, технологічна і конструктивна «зрілість», екологічна захищеність, творча активність і здоров'я суб'єкта діяльності.
2. Пошукове конструювання. Згідно з переліком вимог до системи, відображених у технічному завданні, проводиться її подальша розробка. Ситуації, які опрацьовує проектувальник, можна поділити на такі типи:
• функціонально невизначені;
• конструктивно невизначені;
• технологічно невизначені;
• зовнішньої і внутрішньої адаптації.
Особливістю задач, вирішуваних на цьому етапі, є те, що для них визначена зона пошуку можливих рішень і сформовані вимоги, які обмежують свободу пошуку, тобто простір можливих рішень стає щораз меншим, а мова опису компонентів задачі — суворішою. З іншого боку, тривають формування мети і визначення її критеріїв оцінки. Гіпотетична, «розмита» модель майбутньої системи наповнюється конкретним змістом, що сприяє розробці структури об'єкта проектування з урахуванням його зовнішньої і внутрішньої адаптації. На цьому етапі визначається так званий конструктивно-технологічний набір, який забезпечує можливість створення об'єкта, а оптимізація його складу і взаємозв'язків вирішується вже на наступному етапі.
3. Структурно-параметрична оптимізація. Цей етап пов'язаний з подальшою розробкою проектного рішення з урахуванням можливостей застосування сучасних матеріалів і технологій, техніко-естетичних показників, інженерно-психологічної оцінки. На цьому етапі основний клас задач спрямований на оптимізацію основних параметрів технічного рішення, їх уніфікацію та стандартизацію, вибір матеріалів з урахуванням їхньої сумісності і можливості використання сучасних технологій. Для пошуку оптимального варіанта рішення проектувальник апробує різні сполучення властивостей та характеристик об'єкта і оцінює різні варіанти конструктивно-технічних рішень.