Функционален дизайн

Функционалното проектиране се извършва на почти всички етапи и етапи от създаването на технически обект и в същото време се повтаря многократно, когато се разкриват несигурностите, характерни за началните етапи.
Функционалният дизайн може да включва задачите за вземане на дизайнерски решения, като се вземат предвид един или повече критерии за предпочитание с възможно изменение на вътрешните параметри на обекта, неговите алгоритми за управление или съвместни промени в параметрите на обекта и контролни действия. Друга верига включва задачите на проектното проучване на монтажните възли и части на продукта с дефинирането и оценката на геометрични и механични показатели.
Функционалният дизайн може да бъде сведен до задачата за вземане на дизайнерски решения и се състои в определяне на принципа на действие, който характеризира трансформацията на енергийни и информационни потоци в даден обект, неговата структура, стойности на параметрите и допустимите отклонения на параметрите.
Функционалният дизайн включва анализ на техническата задача (TOR) и на негова основа изборът от системна гледна точка на строителната методология и начините за внедряване на изчислителния процес в EVA; свързани с анализа и синтеза на EVA блокове; е да се разработят функционални и схематични диаграми. Тук се определят принципите на функциониране и най-важните параметри и характеристики на EVA.
Функционалният дизайн включва идеен дизайн и схематичен дизайн. Тези видове работа са най-критични, тъй като се извършват в ранните етапи на проектиране.
Функционалният дизайн е най-общият подход за описване на системите. Определят се граничните условия и желаните входове и изходи и се изготвя подробен списък на функциите или операциите, които трябва да се изпълнят. Методът в опростена форма се свежда до съставяне на блок-схема на системата.
Функционалният дизайн включва решаването на отнемащи време задачи, свързани с дефинирането на принципи за конструиране на дизайнерски обекти и оценка на техните свойства въз основа на изучаването на техните функциониращи процеси. Автоматизацията на функционалния дизайн включва решаване на тези проблеми с помощта на функционални математически модели (MM) на дизайнерски обекти на микро, макро и мета нива.
Функционалният дизайн на EVA се състои от четири основни хоризонтални нива: система, логика, верига, компонент.
Функционалното проектиране на техническите системи се извършва въз основа на моделни режими (вж. § 1.6), които включват преходни процеси. Процесът на преход на една система се нарича преход от едно стационарно състояние в друго. Моделирането на преходния процес дава възможност да се изследват скоростта, точността, динамичността, трептенето и други важни свойства на техническата система, регулирани от техническите изисквания. За числена оценка на тези свойства се въвежда система от показатели за качеството на преходния процес, които заедно с показателите за ефективност, характеризиращи производителността, ефективността и др., Са най-важните изходни параметри, които определят техническото ниво и потребителските качества на създадения технически обект.
Функционалният дизайн на микровълновите устройства е синтез на устройство с необходимите характеристики, а именно с разсейваща матрица, чиито елементи са например необходимите честотни функции. Параметричният синтез (оптимизация) може да се извърши и евристично в хода на диалога между дизайнера и системата за проектиране. В много случаи този път е за предпочитане, тъй като позволява използването на неформализиран човешки опит. Често това е единственото възможно, тъй като поради голямата трудоемкост на машината при решаването на гранични проблеми се оказва практически невъзможно за какъвто и да е вид автоматизирано търсене на оптимални първоначални данни за набор от решения. В някои случаи обаче се оказва възможно използването на алгоритъм за оптимизация и автоматизиране на параметричния синтез на микровълново устройство.
Функционалният дизайн на оборудването от горните класове трябва да се основава на различни принципи, като се използват различни форми на задачи, математически методи и организация на изчислителния процес. Методологията на техническото проектиране за посочените класове оборудване има много общи черти, свързани главно с алгоритмичната общност на задачите за оформление, разположение и проектиране на полеви връзки и издаване на документация.
Основата на функционалния дизайн е едновариантният анализ на проектните обекти - определяне на изходните параметри на обекта за дадени стойности на вътрешни и външни параметри.
Диаграма на маршрута на взаимодействие на подпрограмите на пакета за функционален дизайн. Пакетите за функционален дизайн, като програми, които обработват изречения и директиви на езика за въвеждане, са езикови процесори. Има два вида езикови процесори: преводачи и преводачи.
Пакетът за функционален дизайн, изграден с помощта на принципа на превода и началото на изчислението, няма пълна и сглобена обработваща подсистема. Езиковата подсистема на такъв пакет възприема описание на междинен (входен) език и като изход извежда изчислителна програма (и) на езика на обекта в съответствие с описанието на входа. Езикът на обекта може да бъде всеки алгоритмичен език на високо ниво (PASKAL, FORTRAN, PL/1 и др.) Или език на машинни инструкции. Ако като обектен език се използва машинен език, получените програми веднага ще бъдат готови за изпълнение. Ако обектният език е език на високо ниво, тогава допълнително се изисква превод на обектната програма в машинни инструкции. Преводач, чийто изход са обектни програми в машинни инструкции, се нарича компилатор.

Във функционалния дизайн факторните модели се получават най-често въз основа на изчислителни експерименти на компютър с X pcp s JL теоретичен модел.
Във функционалния дизайн се разработват схематични диаграми на електронното оборудване и се избират неговите параметри и структура. По принцип този етап може да бъде формализиран и сведен до моделиране и анализ на схеми, а на по-високо ниво на машинно проектиране - до параметричен синтез на аналогови схеми и структурен синтез на схеми на цифрови автомати.
Най-важната задача на функционалния дизайн е да се намерят оптималните стойности на вътрешните параметри на даден обект за дадена техническа задача. Предвид относително високата цена на процедурите за анализ, разработчикът се стреми да организира целенасочено търсене на стойностите на вътрешните параметри, така че да постигне най-доброто изпълнение на техническата задача по най-икономичния начин. Тези задачи са предназначени за решаване на параметрична оптимизация, която съчетава дъното на важен аспект: формулирането на проблема и избора на методи за неговото решаване. И двата аспекта са неформални и се основават на използването на апарата за аналитични процедури. Особеността на функционалната MM води до необходимостта от използване на методи за оптимизиране на търсенето.
Сред задачите на функционалния дизайн дефиницията на структурата на даден обект (структурен синтез) е най-малко формализирана.
Автомобил за индивидуална употреба (VNIITE. Функционалният дизайн се основава на факта, че потребителите (шофьор и пътници) в таксиметров автомобил преследват различни цели.
Основните задачи на функционалното проектиране са както следва: разработване на структурни диаграми, определяне на изисквания за изходни параметри; анализ и формиране на технически спецификации за разработване на отделни блокове на EVA; синтез на функционални и схематични диаграми на получените блокове; контрол и разработване на диагностични тестове; проверка на работата на синтезирани блокове; изчисления на параметрите на пасивните компоненти и определяне на изискванията за параметрите на активните компоненти; формулиране на технически спецификации за проектиране на компоненти; избор на физическа структура, топология на компонентите; изчисления на параметрите на дифузионните профили и полупроводниковите компоненти, електрическите параметри, параметрите на технологичните процеси на епитаксия, дифузия, окисление и др .; вероятностни изисквания за изходните параметри на компонентите.
На етапа на функционален дизайн се разработва схематична диаграма на оборудването с дефиницията на неговите параметри и структура. Извършва се изборът на елементната база за внедряване на електронно оборудване, изчисляването и оптимизирането на режимите на работа на оборудването, разработват се схеми за свързване. Този етап може да бъде формализиран и сведен до моделиране и анализ на веригата. На етапа на функционален дизайн широко се използват логическите и изчислителните възможности на компютрите.
На етапа на функционално проектиране на електронен продукт се реализира формирането на структурна диаграма на всеки компонент върху избраната елементна база и се разработват алгоритми за диагностициране на дефекти. Този етап в съществуващите CAD системи на радиоелектронни продукти е почти напълно автоматизиран чрез широкото използване на методи за математическо моделиране. Изпълнението на етапа на компютър се основава на описанията на математическите модели на елементите, избрани на предишния етап и описанието на връзките между елементите.
За да се извърши функционално проектиране на конкретен технически обект, е необходимо да се получи неговият математически модел и да се формулира задачата за оптимизация. Освен това е необходимо да има софтуер, който реализира маршрута на проектиране, чиито основни процедури са анализ на опциите и оптимизиране на параметрите.
Операциите и процедурите за функционален дизайн, като правило, са почти напълно подлежащи на формализиране, което в крайна сметка създава необходимите условия за определяне и избор на оптимални параметри и структура на технически обект. В същото време се използват математически модели на създадените обекти, модели на оценка и вземане на решения, които се реализират под формата на подходящи алгоритми в дизайна.
Като част от пакета за функционален дизайн има три основни части (подсистеми): 1) лингвистична; 2) обработка; 3) монитор.
Лингвистичната откритост на пакета за функционален дизайн се основава на концепцията за използване на езици на две нива. Горното ниво се заема от езици за въвеждане, ориентирани към определени потребителски групи и предоставящи средства за кратко и удобно описание на ограничени класове обекти.
Анализът на възлите от гледна точка на функционалния дизайн се основава на MM на макро ниво, изразено от ODE системи. Примери за агрегати, на анализа на качеството на които при проектирането на металообработващи машини се обръща голямо внимание, освен шпинделни агрегати, са захранващите задвижвания на работните тела на машини и машини.

Системите за автоматизирано проектиране в радиоелектрониката се използват на почти всички етапи: структурен синтез, функционален дизайн, дизайн на производствените технологии.
Голям клас AP задачи се състои от анализ на времевата област и параметрична оптимизация на обекти във функционален дизайн на макро ниво.
Тази глава обхваща както аналогови, така и цифрови инженерни системи за проектиране и функционални системи за проектиране. Спецификацията на материала е фокусирана върху елементната база от третото поколение, която в момента е най-използвана при проектирането на IEA. Няколко тома от поредицата ще бъдат посветени на този критичен въпрос за автоматизацията на всички проектиране и разработка.
Използването на компютър с неконвенционална архитектура заедно със специални методи за разлагане може, в някои случаи, да осигури многократно увеличаване на ефективността на функционалните дизайнерски пакети поради паралелизиране на изчисленията на етапа на анализ. Такава паралелизация, например, в подсистемите на макронивото, е възможна на различни етапи от решаването на системата MM. По този начин в програмата CLASSIE, разработена специално за суперкомпютъра CRAY-1, изчисленията в елементите и обработката на повтарящи се фрагменти от моделиран обект се паралелизират. Съществуват методи за паралелизиране на процедурата за решаване на системи от алгебрични уравнения. Най-голямото ускорение обаче се постига при използване на методи за релаксация за решаване на ODE системи чрез минимизиране на времето, необходимо за синхронизиране на процесите на решения, работещи на различни процесори на многопроцесорна компютърна система.
С използването на тези и следващите модели компютри от първо и второ поколение процедурите за проектиране бяха автоматизирани, главно свързани с функционалния дизайн.
Функционалният дизайн на микровълновите устройства има редица основни характеристики, свързани с факта, че анализът на физическите процеси на тези устройства е много по-сложен от електронните схеми с фиксирани параметри.
Функционалният дизайн включва решаването на отнемащи време задачи, свързани с дефинирането на принципи за конструиране на дизайнерски обекти и оценка на техните свойства въз основа на изучаването на техните функциониращи процеси. Автоматизацията на функционалния дизайн включва решаване на тези проблеми с помощта на функционални математически модели (MM) на дизайнерски обекти на микро, макро и мета нива.
Задачите за трансформация на варианти, агрегиране и унифициране изискват познаване на някои правила за проектиране, спазването на които допринася за постигането на необходимия резултат. Задачите за функционален дизайн, модернизация и прогнозиране не подлежат на фиксирани правила. Тези правила се определят (ако преди това не са били известни) или се променят (ако са били известни, но се оказват неподходящи) по време на проектирането. Всяка група задачи за проектиране и проучване има своите предимства. Първите позволяват на дизайнера-дизайнер да оцени резултатите от прилагането на определени правила, вторите определят механизма за трансформиране на дизайнерските решения, начини за преход от съществуващи решения към нови.