Постановка задачи структурного синтеза.

    Про­цедуры структурного синтезаотносятся к наиболее трудноформали­зу­емым в процессе проектирования. В то же время дальнейшее повышение степени автоматизации проектирования зависит в первую очередь от успехов в разработке методов и алгоритмов структурного синтеза.

Задачи структурного синтезаклассифицируют по ря­ду признаков.

В зависимости от стадии проектирова­ния, на которой производится синтез, различают такие про­цедуры:

1) Выбор основных принципов функционирования объ­екта(физичес­ких, организационных, ин­формационных и т. п.) — выполняется на ранних стадиях проектирования, обычно на стадиях научно-исследователь­ских работ. Например, при проектировании проходческой машины необходимо принять решение, каким способом она будет разрушать породу: резцовым, шарошечным инструментом, либо буровзрывным способом.

При получении ТЗ на разработку нового объекта проектиров­щик решает задачу на основе имеющихся зна­ний и накопленного опыта. При этом ему необходимо учитывать достигнутый глобальный технический уровень, который дает прототипы и ориентиры, существенно помо­гающие при внешнем проекти­ро­вании. Однако ориента­ция только на накопленный опыт часто сковывает твор­ческую фантазию проектировщика и мешает увидеть принципиально новые решения. Эта особенность выпол­нения процедур синтеза получила название психологи­ческой инерции.

В САПР средства автоматизации процедур синтеза принципиальных решений должны помогать проектиров­щику, как в учете накопленного опыта, так и в преодоле­нии психологической инерции. Накопленный опыт вопло­щается в специальных разделах базы данных, например, в разделах типовых решений и физических эффектов.

Получению оригиналь­ных решений способствует наличие раздела, содержаще­го описание эвристических приемовсинтеза. Эвристические приемы можно сгруппировать в при­емы изменений в пространстве, во времени, преобразований формы, материалов, видов движения, модификаций добавле­нием, исключением, заменой и т. п., например: «изменить ориентацию объекта в пространстве», «изменить характер движения объекта» «совместить операции во времени», «разделить движущийся поток на два или несколько» и т. п.

2) Выбор технических решенийв рамках заданных принципов функ­цио­ни­рования предполагает конкретизацию ранее выб­ран­ных принципов постро­е­ния и функционирования объекта.

Так, выбрав для проходческого комбайна способ разрушения, необходимо решить, каким будет исполнительный орган — щитовым или избирательного действия, какой тип привода использовать — электро-, пневмо- или гидропривод. Здесь также полезно использовать библиотеки типовых решений.

3) Оформление технической документациизаключается в синтезе не содержания, а формы представления описаний проектных решений.

Оформление технической документации регламентируется правилами ЕСКД, что обуславливает специфический «рутинный» характер процедуры и необходимость ее формализации.

Для преобразования описаний с внутреннего языка ЭВМ в текстовую и графическую документацию, нужно осуществить ряд процедур, связанных с трансля­цией языковых представлений, синтезом проекций, сечений, компоновкой текстовой и графической информации по страницам и листам, простановкой размеров, вспо­могательных надписей и т. п.Поэтому в существующих САПР, как пра­вило, имеются подсистемы оформления технической до­кументации. Однако полная автоматизациявыполнения процедуры затруднена, поскольку требо­вания наглядности, читаемости чертежа весьма трудно формализуются.

В зависимости от возможностей фор­мализациизадачи синтеза делятся на несколькоуровней сложности.

К уровню I сложностиотносят задачи, в которых тре­буется выполнение лишь параметрического синтеза, а структура объекта определена либо специ­фикой ТЗ, либо результатами процедур, выполненных на предыдущих этапах проектирования.

К уровню II сложностиотносят задачи, в которых воз­можен полный перебор известных решений. Следователь­но, это комбинаторные задачи, т. е. задачи выбора эле­ментов в конечных множествах. Это могут быть или реше­ния, составлен­ные заранее и включенные в базу данных, или имеется алгоритм, позволя­ющий поочередно полу­чать новые решения и анализировать их.

К уровню III сложностиотносят комбинаторные зада­чи, которые не могут быть решены путем полного пе­ребора за приемлемое время. Примерами таких задач являются задачи ком­поновки и размещения оборудования в ограни­ченных пространствах, проведения трасс, процедуры оформления технической документации.

К уровню IV сложностиотносят задачи поиска вари­антов решений во множествах неизвестной или неограниченной мощности. Формализация таких задач представляет большие трудности. Их особенно­стью является возмож­ность получения новыхоригиналь­ныхрешений.

К уровню V сложностиотносят задачи синтеза, реше­ние которых является проблематичным.

Если в задачах уровня IV возможности создания структур бесспорны и главная проблема заключается в нахождении среди мно­гих структуры удовле­тво­ряющей определенным требованиям, то в зада­чах уровня V получе­ние решения эквивалентно предложе­нию принципи­ально новых основ построения целого клас­са технических объектов.

По типу синтезируемых структурвыделяют задачи одномерного, схем­ного и геометрического синтеза.

При одномерном синтезерешаются задачи упорядо­чения элементов структуры в одномерных пространствах (составление расписа­ний, графиков работ, технологических процессов).

При схемном синтезеопределяется структура объекта без конкретиза­ции его геометрических форм (синтез кинематических, электрических, функ­цио­нальных схем и т. п.)

Геометрический синтеззаключается в опреде­лении формы и взаимного расположения элементов проектируемого объекта и оформле­ния конструк­торской документации.

Список литературы:

1. Хелпикс.Орг - Интернет помощник [Электронный ресурс] // Лингвистическое обеспечение САПР, 2018.

URL:http://helpiks.org/2-35369.html (дата обращения: 09.02.2018).

2. Норенков И.П. «Основы автоматизированного проектирования»: учеб.для вузов. 2-еизд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 с.:ил. - (Сер.Информатика в техническом университете).