Последната
актуализация
на този
раздел е от 2019
година.
1.
ОБЩА
ПРЕДСТАВА ЗА
ИНЖЕНЕРНОТО
ПРОЕКТИРАНЕ
Обикновено,
когато една
цел не може
да се достигне,
или даден
проблем не
може да бъде
разрешен,
това се дължи
на липсата на
готови за
използуване
средства – в
случая
разбираме
технически. В
такива
случаи
естествено
възниква необходимостта
от
проектиране
на нови средства,
предназначени
да
удовлетворят
възникналите
потребности.
Проектирането
е процес,
който има
своята логическа
последователност,
но в същото
време е в
голяма
степен творчески
процес.
Качеството
на крайния
резултат зависи
от много
фактори,
непосредствено
свързани
както с
личността на
Конструктора,
така с
неговите
колеги.
Качеството
на крайният
резултат
зависи от
професионализма,
от призванието,
от
натрупания
личен опит,
от условията
и от
средствата, с
които работи
проектанта, и
още от
творческото
му
вдъхновение
и много други
фактори.
Разбирането
ни за
инженерното
проектиране,
което искаме
да
представим с
тази книга,
така щото тя
да е полезна
в максимална
степен, е
като за процес,
който
преминава
през
следните
няколко етапа:
А) Изясняване
на проблема и
формулиране
на техническите
потребности
Този
етап е
начален. Това
е времето,
когато проблемите
са все още
неясни, но се
“усещат”. Потребностите
от нови
решения се
чувстват интуитивно
и ясна
представа за
тях все още няма.
Дали тези
проблеми ще
възникват
пред нас в
хода на
нашата
работа, или
някой ще ни повика
за да му
помогнем,
това е без
значение. На
този етап ще
ни се наложи
да проведем с
други
специалисти
множество
срещи, разговори,
консултации
и всичко
което ще правим
ще бъде
насочено към
изясняване
на същността
на проблема.
Вероятно ще
ни се наложи
да се
запознаем и
да изучим
много нови
неща, тъй
като
проблемът,
както често
се получава,
произлиза от
непознат за
нас обект, т.е. свързан
е с неговата
същност. Това
означава да
изучим
обекта,
колкото и да
е неспецифичен
за нашите
познания. В
такива
случаи работата
съвместно с
други
специалисти
е неизбежна и
задължителна.
Ето защо може
да се твърди,
че
проектирането
е колективен
процес.
Самият
колектив се
формира по
естествен
път на този
етап.
В
крайна
сметка, рано
или късно формулирането
на проблема,
на задачата
или на
необходимостта,
ще бъде факт
и нашата
работа
естествено
ще премине в
следващия
формален
етап.
Б) Анализ на
поставената
задача
Етапът
на анализ се
характеризира
със своята
конкретност.
Този етап,
както и
предидущият
етап,
характеризират
концептуалното
ниво на
структурния
подход при
анализа на
изчислителния
процес (четете
за това в
книга [1]). Тук е
необходимо
да получат
отговори
следните
въпроси:
·
Какво
е дадено или
известно със
сигурност?
·
Какво
се търси или
трябва да се
получи?
·
Има
ли
ограничения,
върху кого се
налагат, какъв
е характерът
им, кой е
източникът
им?
·
Решима
ли е задачата
и какви са
възможните
за това методи
и средства?
·
Кои
ще бъдат
водещите,
приоритетните
критерии за
проекта?
·
Каква
е
приемливата
точност на
решението?
·
Възникват
ли
допълнителни
(съпътстващи)
проблеми?
·
Има
ли варианти
бъдещото
решение?
·
Известни
ли са други
подобни
проблеми
както и
средства за
тяхното
решаване?
Списъкът
от въпроси
може да бъде
продължен, но
той има своя
смисъл,
когато
излезе от тази
формална
постановка и
се отнесе до
същността на
конкретния
проблем.
Обикновено се
говори, че в
резултат от
анализа се
формулира техническото
задание на
бъдещата
разработка.
Заданието е
нещо съвсем
конкретно -
то съдържа
техническите
параметри и
изисквания
към
проектираното
техническо
средство. С
тези
резултати се встъпва
в следващия
етап на
процеса.
В)
Синтез
на решението
В
етапа на
синтез се
получава
формалното решение.
Тук в
най-висока
степен се
изявява творческият
елемент в
процеса на
проектиране.
Като имаме
предвид
нашата
(компютърната)
предметна
област и
традиционния
характер на
възникващите
задачи може
да кажем
обобщено, че
резултатът
от синтеза е
някакъв алгоритъм
в пълния
смисъл на
това понятие.
Това е етап,
който може да
се отнесе към
операционното
ниво на
структурния
подход.
Операционното
ниво може да
се градира в
зависимост
от това дали
се има
предвид
поднивото на
машинно-независимите
езици или
поднивото на
машинно-зависимите
езици. С
други думи,
във всяка
конкретна
ситуация
проблемът се
решава, като
се прилага
синтезираната
(“предписаната”)
последователност
от действия.
Прилагайки
този алгоритъм
(действайки
по този
начин)
потребителят, когото в
нашите книги
наричаме Конструктор
или Програмист,
ще разрешава
своя проблем
в
съответното
място винаги,
когато той
възникне.
Г)
Реализация
на решението
Решението
беше
определено
по-горе като
алгоритъм, а
той има
своята
реализация,
която също
подлежи на
проектиране.
Формално
средствата
за
реализация
могат да
бъдат
определени
така:
·
универсални;
·
специализирани;
·
смесени,
или още
така:
·
апаратни;
·
програмни;
·
апаратно-програмни.
Ние
желаем да
подчертаем
тук още
веднъж, че
синтезираният
на предходния
етап
алгоритъм
(схема за
действие)
представлява
истинското
решение в
пълния смисъл
на тази дума.
Вариантите
на неговата
реализация
могат да
бъдат
разнообразни,
което зависи
от водещите
критерии в
проектирането
–
икономически,
технически,
технологически
или други.
Начинът
за
реализация
на решението
зависи от
неговата
същност.
Върху
реализацията
могат да
бъдат
налагани
различни
изисквания,
произтичащи
например от
избора на елементната
база, или от
особеностите
на околната
среда.
Например, ако
околната среда
е
взривоопасна,
то
техническата
реализация,
както и
нейното
проектиране,
следва да
бъдат
съобразени с
това условие.
Специфични
условия са
тези, които
зависят от
околната
температура,
или все
по-актуалните
условия за
работа в
космоса или
под
въздействието
на различни
излъчвания.
Тук могат да
бъдат
изброявани и
други
условия, но
се надяваме,
че вече сме
разбрани.
Инженерната
работа може
да продължи
със следните
етапи:
Е)
Експериментално
изследване
Ж)
Изготвяне
на
техническа
документация
З)
Внедряване
на
разработката
Последните
четири етапа
в
инженерната
работа са
завършващи
за процеса на
проектиране.
Дейности,
свързани с
моделиране
на обекти и
процеси
могат да
бъдат
посочени като
отделни
етапи.
Обикновено
те съществуват
при висока
цена, висока
степен на
риск или
ограничения
във времето.
Не рядко
обаче на
всеки един от
тези етапи се
пораждат причини,
които могат
да върнат
този процес
към някои от
началните
етапи. Това
се случва често
при сложни,
обемисти и
трудоемки
проекти,
особено в
непознати
области,
когато е възможно
допускане на
неправилни
концепции,
при
неизвестни
причинно-следствени
връзки, при
неоткрити
функционални
зависимости,
при
прекалено
опростяване
на проблемите
и твърде
груба
апроксимация
на процесите
или
функционалните
зависимости,
при допускане
на твърде
високо ниво
на приемлив
риск или при
ниска степен
на
заложената
инженерна
точност.
Каквито и да
са причините
за връщане
към по-предни
етапи
формално
процесът на проектиране
протича
отново в
същата последователност.
Не са
изключени и
“вътрешни цикли”
в рамките на
един или
няколко
етапа. Казаното
означава, че
процесът на
проектиране
е сложен
творчески
процес и
следва да бъде
провеждан с
високо
чувство за
отговорност.
Върху
последните
четири етапа
от описания
по-горе
процес
нашето
внимание ще
бъде слабо,
тъй като
целта ни е
учебна, а
това ни ограничава.
Следващият
раздел е: