Введение к работе
Актуальность работы. В связи с ускорением темпов научно-технического прогресса неуклонно растет число проектируемых технических объектов. Этим обусловлена актуальность создания систем автоматизированного проектирования в самых различных отраслях промышленности.
Качество проектных решений во многом определяется результатами начальных этапов проектирования, на которых формируется концепция объекта проектирования и принимаются основополагающие решения о его структуре и принципе действия. Начальные этапы проектирования характеризуются значительными объемами первичной информации, используемой разработчиками, большим количеством прорабатываемых вариантов реализации объекта проектирования, сжатыми сроками выполнения. В связи с этим можно сделать вывод о целесообразности автоматизации начальных этапов проектирования с целью повышения эффективности процесса проектирования в целом.
В настоящее время известен целый ряд подходов, позволяющих реализовать различные методы нахождения проектных решений на ранних стадиях проектирования с помощью ЭВМ - функционально-физический анализ, синтез физического принципа действия, морфологический анализ и синтез, метод эвристических приемов и другие. Однако, эти методы применимы, в основном, для автоматизации локальных проектных процедур и их совместное использование является нетривиальной задачей. Представляется важным обеспечение системного подхода к организации процесса проектирования и создание комплексной системы автоматизации начальных этапов проектирования.
Разработка и практическая апробация комплексной технологии автоматизации начальных этапов проектирования, а также формирование объектно-ориентированных компонентов программно-методического и информационного обеспечения в настоящей работе проводятся на примере предметной области ''Приводы с вибрационными преобразователями движения (ВПД)''. Выбор предметной области обусловлен тем, что в связи с резким увеличением количества автоматизированных систем в промышленности, растет потребность в приводах с большим разнообразием функциональных возможностей и высокими показателями качества, что. в свою очередь, определяет актуальность автоматизации проектирования приводов с ВПД.
4 Учитывая вышесказанное, можно заключить, что разработка комплексной технологии автоматизации начальных этапов проектирования технических объектов и создание на основе этой технологии программно-методического комплекса для автоматизации начальных этапов проектирования приводов с ВПД является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является разработка комплексной технологии автоматизации начальных этапов проектирования, позволяющей повысить эффективность процесса проектирования технических объектов.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы методы системного анализа, методы искусственного интеллекта, теория графов, теория множеств, метод моделирования с помощью графов связей, метод моделирования с помощью сетей Пегри, метод функционально-физического анализа.
Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:
Разработана методика автоматизации начальных этапов проектирования технических объектов на основе интеграции формальных и неформальных проектных процедур.
Разработана методика структурированного описания функций технического объекта, позволяющая осуществлять связь функционального описания с описанием физических эффектов.
Разработана методика построения и анализа функционально-потоковых структур в форме сетей Петри с использованием виртуальных конструктивных элементов.
На защиту выносятся следующие положения:
- Методика автоматизации начальных этапов проектирования тех
нических объектов на основе интеграции формальных и неформальных
проектных процедур с использованием многоуровневого представления
информации об объекте проектирования.
Методика структурированного описания функций технического объекта.
Методика построения и анализа функционально-потоковых структур в форме сетей Петри с использованием виртуальных конструктивных элементов.
5 - Архитектура программно-методического комплекса для автоматизации начальных этапов проектирования приводов с ВПД на базе интегрированной экспертной системы, включающего в себя инвариантный графический интерфейс для работы с моделями в виде графов, объектно-ориентированную информационно-поисковую подсистему, подсистему анализа функционально-потоковых структур в форме сетей Петри и подсистему кинематического моделирования и динамической визуализации приводов с ВПД.
Практическая ценность. Программно-методический комплекс для автоматизации начальных этапов проектирования, созданный на основе предложенной комплексной технологии, может быть использован для получения новых проектных решении приводов с ВПД. С помощью разработанных проектных процедур были получены конструкции приводов с ВПД, защищенные авторскими свидетельствами. Программно-методический комплекс может применяться при обучении студентов по дисциплинам 'Основы САПР", "Методы инженерного творчества", "Искусственный интеллект". "Экспертные системы", 'Компьютерная графика". Отдельные компоненты программно-методического комплекса имеют самостоятельное значение и могут применяться автономно или в составе иных программных систем ( в частности, инвариантный графический интерфейс зля работы с моделями в виде графов и интегрированная экспертная си-ггема продукционного типа ).
Реализация работы. Теоретические и практические результаты диссерта-дионной работы используются на кафедре "САПР и ПК" Волгоградского -осударствеиного технического университета для выполнения курсовых и цшломных работ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы догладывались и обсуждались на: Всесоюзной научной конференции 'Автоматизация поискового конструирования и подготовка инженерных садров" (Волгоград, 1987), Межреспубликанской научно-технической сонференции "Совершенствование средств и методов расчета изделий машиностроения" (Волгоград, 1988), 2-ом болгаро-советском семинаре 'Закономерности техники" (НРБ. Созопол, 1989), Всесоюзной научно-гехнической конференции "Автоматизация поискового конструирования -геория и методы технического творчества" (Ижевск, 1990), Всесоюзном
совещании "Экспертные системы" (Москва, 1990), научно-техническо конференции "Разработка и внедрение САПР и АСТПП в машинострої ний" (Ижевск, 1990), 1-ой межвузовской научно-практической конфери ции студентов и молодых ученых Волгоградской области "Новые прс мышленные техника и технологии. Компьютерное обеспечение и компьк терные технологии" (Волгоград, 1994).
Публикации. Результаты диссертации изложены в 24 научных трудах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введенні четырех глав, приложений, списка использованной литературы из 14 наименований и содержит: 120 машинописных страниц основного текст; 25 рисунков. Общий объем работы 205 страниц.
