Федеральное Агентство по Образованию РФ
Волгоградский Государственный Университет
Факультет Управления Региональной Экономики
Кафедра Математических Методов и Информатики в Экономике
Реферат
По дисциплине: общая теория систем
На тему: Проблема автоматизации проектирования
Волгоград 2006
Содержание
Введение
Общие вопросы автоматизации проектирования
Заключение
Литература
Термин "автоматизация проектирования" понимается весьма широко: здесь говорится о новой технологии проектирования, основанной на использовании идей и методов системного анализа. Объектами проектирования могут быть и технические системы, такие, как самолет, ракетный комплекс, корабль, и народнохозяйственные, экономический системы, например системы обустройства крупных нефтяных или газовых месторождений, использования бассейнов, рек и т.д. Системный анализ очень широк, и слова "автоматизация проектирования" призваны его несколько сузить. Этот термин сегодня все же охватывает очень много различных по своему содержанию понятий. Среди них есть и чисто технологические: структура банков данных, средства автоматизации графических работ, управляющие программы и даже языки программирования. Центральным рассматриваемым здесь вопросом является проблема автоматизации начального этапа, так называемого аванпроектирования. В этой проблеме основное наше внимание будет сосредоточено на выборе альтернативных вариантов при завязке проекта или создании генеральной схемы народнохозяйственного комплекса. Эта проблема является, вероятно, не только наиболее трудной, но и узловой проблемой проектирования.
Сложность используемой и, главным образом, создающейся техники, сложность используемых технологий, транспортных и производственных связей непрерывно растет. В этом и состоит особенность эпохи развития производственной деятельности, которую обычно называют эпохой научно-технической революции.
Конструкции, которые создают инженеры, все в большей степени используют знания, добываемые в смежных науках. Объединение радиоэлектроники, тепловых процессов, газовой динамики и многого другого при создании одной конструкции является типичным для современного энергетического машиностроения, ракетостроения, самолетостроения. Резкое усложнение всевозможных производственных связей, технологий, переход к новым материалам качественно усложняют работу проектировщика производственного комплекса, в результате чего его сегодняшняя деятельность качественно непохожа на проектную работу пятидесятилетней давности.
Поскольку физиологические возможности человека ограничены, а сложность создаваемых конструкций непрерывно растет, то очевидно, что однажды этот тезис перестает быть справедливым. В последние десятилетия мы начинаем все чаще сталкиваться с ситуациями, когда главный конструктор или руководитель проекта уже не может эффективно вмешиваться в процесс проектирования. Из творца, создателя конструкции он превращается, в лучшем случае, в хорошего администратора.
Поэтому на повестку дня выдвигается проблема принципиального изменения всей технологии проектирования - проблема автоматизации проектирования. Ее особенность - широкое использование современных способов обработки информации и представления ее в таком виде, который позволил бы конструктору, проектировщику до конца использовать свои творческие возможности. В последние годы этой проблеме уделяется все больше и больше внимания, причем такое явление характерно для всех индустриально развитых стран, создающих сложные образцы техники и реализующих проекты сложнейших народнохозяйственных комплексов. Постепенно автоматизация проектирования стала одной из областей наиболее перспективного использования вычислительной техники и методов междисциплинарных исследований процессов разной физической природы.
Сложный проект требует расчленения процесса проектирования на проектирование отдельных подсистем и агрегатов, разделения обязанностей между различными конструкторами, проектировщиками и исследователями-расчетчиками. Такое положение возникло уже давно: создание проекта самолета, крупной водохозяйственной или технологической системы - это всегда дифференцированный труд большого коллектива.
Но расчленение проблемы необходимо предполагает и обратный процесс-процесс объединения, согласования характеристик отдельных частей системы, синтеза, который дает возможность представить конструкцию в целом, оценить ее разнообразные качества и соответствие замыслу.
Расчленение процесса проектирования поначалу не вызывало проблем. Возьмем, например, такую систему как, самолет. Проектирование планера естественным образом отличается от выбора и проектирования двигателя. Аэродинамические и прочностные расчеты делают представители различных профессий и т.д. Такая же ситуация наблюдалась всюду. И всюду постепенно возникали традиционные формы разделения труда.
Долгое время и процесс синтеза проекта также не вызывал особых проблем: по мере усложнения проектируемых конструкций совершенствовались и методы проектирования. Но с течением времени все чаще эти традиционные методы проектирования стали давать сбои. Прежде всего, начали недопустимо удлиняться сроки проектирования. Но это было бы еще полбеды. Хуже то, что на испытания стали поступать конструкции, все менее и менее соответствующие замыслу, и у конструктора до начала испытаний не оказывалось возможности достаточно хорошо проверить, насколько созданные им машина или технологический комплекс соответствует замыслу. В результате - неизбежные переделки, резкое удорожание конструкций и удлинение сроков реализации замысла до десятилетий. А это означает, что в вводится конструкция (или технология) уже устаревшая, отвечающая техническому уровню минимум десяти-двадцатилетней давности.
Анализируя эти явления, мы убеждаемся в том, что основные трудности связаны с синтезом, с увязкой всего многообразия особенностей будущей конструкции. Эти трудности растут экспоненциально вместе с ростом размерности, т.е. количества параметров, которые определяют конструкцию. Квалификация проектировщиков здесь мало чем может помочь: традиционная технология в принципе не может справиться с возрастающей сложностью проекта, и надо менять технологию проектирования.
Возникновение и формирование концепций автоматизированного проектирования происходило по следующей схеме. Сначала начали автоматизировать чертежные работы - эту очень трудоемкую часть любого процесса проектирования. Появились чертежные автоматы. Они, конечно, оправдали затраченные средства. Однако ничего принципиально улучшающего проект или ускоряющего его окончание они не внесли, да и не могли внести. Одновременно шло широкое внедрение в практику инженерных расчетов методов машинной математики. Эти методы существенно усовершенствовали разнообразные процедуры проектных расчетов, свели к минимуму возможные ошибки, повысили общую культуру проектирования, однако также не привели к какому-либо существенному сокращению сроков проектирования.
Надо заметить, что с использованием ЭВМ для проведения инженерных и плановых расчетов были связаны большие надежды. Но они во многом не оправдались. Конечно, в этом была вина не ЭВМ, а специалистов, которые еще не научились их использовать. С их помощью быстрее и точнее решались отдельные инженерные задачи, но серьезно повлиять на судьбу проекта, заметно ускорить окончание работы и улучшить ее качество они еще не могли.
Следующий этап - создание автоматизированных рабочих мест конструктора. Это - уже новый уровень мышления. Рабочие места оказывались непосредственно связанными с ЭВМ, которая заменила конструктору традиционную линейку или арифмометр, появились простейшие дисплеи, позволившие конструктору реализовать обратную связь с ЭВМ. Идея автоматизированных рабочих мест появилась в конце 60-х годов, одновременно с появлением систем разделения времени. С их внедрением также было связано немало надежд. И хотя эти надежды далеко не все оказались оправданными, затраты на создание автоматизированных рабочих мест, конечно, вполне окупились результатами. Еще одним важным следствием появления рабочих мест было внедрение идей диалога ЭВМ-конструктор. Это была важная характеристика определенного этапа развития идей автоматизированного проектирования. До сих пор с ЭВМ работал математик - это он решал задачи, в которых нуждался конструктор. Теперь же сам конструктор получал возможность сидеть за терминалом электронной машины. Это не могло не сказаться на качестве проектов.
Однако и автоматизация рабочих мест конструктора, которая произошла в ряде стран в начале 70-х годов, также не решила основной проблемы. Сроки между возникновением замысла конструкции и ее реализацией по-прежнему оставались значительными. Конструкции, предъявляемые к испытаниям, требовали в процессе испытаний многочисленных и трудных доделок, а подчас и существенного изменения. Во всех тех ситуациях, когда проверочных испытаний не существует, например, при создании промышленных комплексов, дефекты проекта могли оборачиваться подчас трагедией. Да иначе и быть не могло, ибо рабочие места конструктора-это лишь часть общей системы проектирования.
Стала очевидной необходимость создания взаимоувязанной системы проектирования, включающей и систему программ для инженерных расчетов, и автоматизированные рабочие места, и разнообразные диалоговые процедуры, и, конечно, автоматизацию всех графических работ.
Пока еще рано подводить итоги, говорить о результатах эксплуатации таких систем и об их эффективности. С их вводом связывают большие надежды, поэтому автоматизированное проектирование переживает определенный бум. Прежде всего, для них необходима весьма совершенная вычислительная техника совместно с развитой системой ее коллективного использования. системы проектирования, как они задумываются сегодня, требуют коллективного использования банков данных, систем моделей и программ. Их эксплуатация потребует большого количества уникальных магнитных дисков, специальных наборов терминальных устройств и т.д. наконец, создание специализированного математического обеспечения потребует также многих лет упорной работы многочисленных коллективов высокой квалификации. Поэтому ожидать быстрого появления полноценных систем автоматизированного проектирования не следует. Реально их появление можно ожидать в середине следующего десятилетия.