Общие сведения о проектировании приборов и систем

Место проектирования в жизненном цикле измерительного устройства

Проектированием называют комплекс работ по изысканиям, расчетам и конструированию, имеющих целью получение всей необходимой документации для создания новых изделий, удовлетворяющих заданным требованиям.

Дословный перевод с латинского «projectus» означает «брошенный вперед», т. е. с самых общих позиций, проектирование — это процесс описания задуманного 1251.

Проектирование представляет собой сложный вид творческой деятельности, успех которой зависит от правильного сочетания всех средств познания окружающего мира, в том числе математики, естественных наук и искусства. В наше время практически невозможно добиться успешных результатов проектирования единолично и с помощью лишь одного из этих средств, так как только их сочетание, соединенное с интуицией, творческим озарением и усилиями коллектива разработчиков, способны привести к настоящему успеху. Вместе с тем неверно отрицать роль творческой личности в этом процессе. Часто только личный вклад автора разработки является залогом успеха.

Результатом проектирования является проект — совокупность конструкторских и других документов, содержащих принципиальное (в случае эскизного проекта) или окончательное (в случае технического проекта) решение, дающее необходимое представление об объекте проектирования, и исходные данные для последующей разработки рабочей документации.

Информация о результатах проектирования представляется в виде чертежей, схем, графиков, спецификаций, описаний, таблиц, отчетов, макетов, различных исследований, испытаний и пр. Все это в целом составляет информационную модель объекта проектирования. Ее созданием завершается второй этап жизненного цикла измерительного устройства (ИУ) (табл. 1.1).

Первым этапом жизненного цикла ИУ является разработка технического задания (ТЗ). Исполнителями этого этапа являются Заказчик и Проектировщик, которые совместно вырабатывают исходный документ — техническое задание, — определяющий основные требования к ИУ и общий порядок его разработки. Затем осуществляется непосредственно проектирование, т. е. создание информационной модели ИУ на основе исходной информации с использованием опыта предшествующих разработок и промежуточных результатов проектирования. Этот процесс является творческим, целенаправленным и итеративным. Он заканчивается созданием такой информационной модели ИУ, которая удовлетворяет заданной совокупности требований к характеристикам ИУ: метрологическим, эксплуатационным, технико-экономическим, эргономическим, эстетическим и др.

Таблица 1.1

Этапы жизненного цикла ИУ.

Разработка ТЗ и проектирование являются наиболее важными этапами жизненного цикла ИУ. Ошибки на этих этапах обходятся дороже всего, так как их устранение требует многих затрат.

Последующими этапами являются: техническая подготовка производства, собственно производство (изготовление), реализация (продажа), эксплуатация и депроизводство, т. е. уничтожение и утилизация ИУ. Каждый из этих этапов можно рассматривать как процесс преобразования соответствующей модели ИУ. На каждом из них осуществляется перенос этой модели с языка обобщенного Заказчика на язык обобщенного Исполнителя и обратно по следующей схеме: формулировка задания — реализация соответствующей модели ИУ — оценка качества и коррекция модели — формулировка нового задания.

Из табл. 1.1 видно, что последовательные преобразования модели ИУ осуществляют следующие Исполнители: Заказчик, Проектировщик, Технолог, Изготовитель, Продавец, Пользователь и Утилизатор. В результате этих преобразований ТЗ на проектирование преобразуется в работающее изделие, которое воспроизводится с помощью сырья, энергии и информационного обеспечения. Эго изделие тиражируется в необходимом количестве и используется, но назначению. Снятое с производства и уничтоженное изделие в информационном плане служит аналогом или прототипом для разработки новых ИУ.

Особенностью современного этапа развития общества является существенное влияние результатов проектирования на изменение окружающей человека среды, поэтому Проектировщик должен всегда предвидеть нежелательные последствия этих изменений и делать все возможное, чтобы они были безопасны для людей. Чем большие изменения среды предполагаются, тем меньше процесс проектирования направлен на разрабатываемый объект и тем большую часть внимания приходится уделять изменениям, которые должны претерпеть производство, сбыт, потребитель и общество в ходе освоения и использования нового изделия.

Ни Заказчик, ни Проектировщик обычно не могут влиять на последствия от реализации объекта проектирования, так как он выходит из-под их контроля еще до поступления в производство, а тем более — в эксплуатацию. Получив заказ, Проектировщик может только лишь предвидеть свойства создаваемого изделия и реакцию потребителя на них. По результатам таких предположений формируются предложения Заказчику, исключающие негативные последствия результатов проектирования. Однако в большинстве случаев Заказчик заинтересован в объекте проектирования лишь до момента, пока достигаются поставленные им цели, после чего он перестает влиять на события. В результате изделие начинает «самостоятельную жизнь». Отсюда понятна та особая роль, которую должны играть власть и общество в вопросах регулирования технического прогресса.

Необходимо учитывать следующие особенности проектирования приборов и систем на современном этапе:

• 1) сложность современных приборов требует системного подхода к проектированию, т. е. учета всех явлений и связей, сопровождающих проектирование, изготовление и эксплуатацию;
• 2) множественность путей достижения целей проектирования требует применения методов многовариантного проектирования, т. е. рассмотрения не одного, а многих альтернативных (конкурирующих) вариантов создаваемого прибора;
• 3) процесс проектирования приборов и систем характеризуется необходимостью многократного уточнения результатов, полученных на предшествующих стадиях проектирования, т. е. является итеративным;
• 4) современные методы проектирования приборов и систем должны быть ориентированы на широкое использование компьютерных технологий, не исключая участия человека при решении наиболее сложных и творческих задач.