Основи автоматизованого проєктування. Інженерне проєктування та конструювання

В загальному процес проєктування – це процес створення проєкту, комплексу інформації, що описує прообраз майбутнього або можливого об’єкту або процесу [4]. Технічне проєктування – це створення, перетворення, вдосконалення і представлення в прийнятій формі образу ще не існуючого об’єкту [15]. Образ цього об’єкту може першочергово створюватися в уяві людини в результаті творчого процесу або генеруватися у відповідності до певних алгоритмів в процесі взаємодії людини та ЕОМ. В будь якому випадку інженерне проєктування має місце тоді, коли у суспільстві виникає необхідність в технічних об’єктах, якими можуть бути промислові вироби або процеси, об’єкти будівництва тощо. Проєктування, при якому проєктні рішення отримують шляхом взаємодії людини, ЕОМ та комплексу програмних та інших засобів автоматизації діяльності, називають автоматизованим. Відповідно системи, які реалізують автоматизоване проєктування, називаються системами автоматизованого проєктування. В свою чергу, якщо проєктні рішення отримують без участі ЕОМ, то таке проєктування називається ручним. А якщо проєкті рішення отримують навпаки без участі людини на проміжних етапах, то таке проєктування називають автоматичним. Ручне проєктування вже практично стало історією і не використовується на передових підприємствах, а автоматичне проєктування можливе лише в окремих випадках, зазвичай, для не складних об’єктів. Це пов’язано, перш за все, зі складністю створення таких автоматичних систем. Таким чином, в основному на даний час використовується автоматизоване проєктування. Повний цикл проєктування називають науково-дослідними та дослідно-конструкторськими роботами – це комплекс заходів, що включають 28 в себе як наукові дослідження, так і виготовлення дослідних та малосерійних зразків продукції, що передують запуску нового виробу або системи у виробництво [4] . Після завершення прикладних науково-дослідних робіт (вирішення конкретної наукової проблеми для створення нового виробу, отримання рекомендацій, інструкцій, розрахунково-технічних матеріалів, методик, визначення можливості проведення дослідно-конструкторських робіт) та за умови позитивних результатів переходять до дослідно-конструкторських робіт. Основна їх задача – створення комплекту конструкторської документації для виробництва. Предметом застосування САПР є саме дослідно-конструкторські роботи. Відповідно до ДСТУ 8634:2016 «Система розроблення та поставлення продукції на виробництво. Настанови щодо розроблення та поставлення на виробництво нехарчової продукції» основними дослідно-конструкторськими роботами є (рис. 11):  розробка технічного завдання;  технічна пропозиція;  ескізне проєктування;  технічне проєктування (конструювання);  розробка робочої документації для виготовлення та дослідження дослідного зразка;  попередні дослідження дослідного зразка;  державні (відомчі, внутрішньокорпоративні тощо) дослідження дослідного зразка (за необхідності);  відпрацювання документації за результатами досліджень. У технічному завданні зазначається назва виробу, основне призначення, технічні характеристики виробу, який розробляється, його показники якості, техніко-економічні та експлуатаційні вимоги, вимоги до працездатності тощо. 29 Рисунок 11 – Схема основних етапів інженерного проєктування Технічне завдання Технічна пропозиція Ескізне проєктування Технічне проєктування Розробка робочої документації Випробування та відпрацювання документації Технологічна підготовка виробництва та виробництво Аналіз можливості виробництва, перегляд та коригування технічного завдання Представлення попереднього загального виду виробу Повне та однозначне представлення про конструкцію виробу Робоча документацію для виготовлення та випробування дослідного зразка Аналіз результатів випробувань та доопрацювання документації Ідея Визначення основних характеристик виробу та вимог до нього 30 Технічна пропозиція є підставою для корегування технічного завдання та виконання ескізного проєкту. При розробці технічної пропозиції здійснюється виявлення додаткових або уточнення існуючих вимог до виробу, його технічних характеристик і показників якості. Ескізне проєктування є основою для технічного проєктування. В ході ескізного проєктування виконують такі роботи:  вибір елементної бази;  вибір основних технічних рішень;  розробка структурних та функціональних схем виробу;  вибір основних конструктивних елементів;  метрологічна експертиза проєкту;  розробка та випробування макетів. Даний етап є саме проєктуванням, на відміну від наступного етапу технічного проєктування, який часто називають конструюванням. Результатом етапу є ескізний проєкт, який розробляється з метою встановлення принципових (конструктивних, схемних тощо) рішень виробу. Ці рішення дають загальне уявлення про принципи роботи та (або) будову виробу. На етапі технічного проєктування визначають остаточні технічні рішення, які дають повне та однозначне представлення про конструкцію виробу в цілому та його складові частини, виконується оцінювання його відповідності до технічного завдання, технологічність, зручність експлуатації, доцільність та можливість ремонту тощо. Тобто завданнями, що вирішуються на етапі технічного проєктування є:  розробка принципових електричних, кінематичних, гідравлічних та інших схем;  уточнення основних параметрів виробу;  проведення конструктивної компоновки виробу та (за необхідності) видача даних для його розміщення на об’єкті; 31  розробка проєктів технічних вимог на поставку та виготовлення виробу;  випробування макетів основних складових частин виробу в натурних умовах. Існує два принципово різні підходи або методи проєктування – «знизу вверх» та «зверху вниз». При проєктування «знизу вверх» виріб створюється аналогічно процесу складання із окремих частин та комплектуючих. Спочатку проєктуються окремі деталі, які потім об’єднуються в єдину конструкцію. При роботі в стилі «зверху вниз» спочатку створюється проєкт загального вигляду виробу, після чого він послідовно наповнюється деталізованими проєктами його елементів. Також виділяють «змішане проєктування», яке має елементи як стилю (типу) проєктування «знизу вверх» так і «зверху вниз». Для складних виробів та систем віддають перевагу проєктування «знизу вверх» Етап технічного проєктування завершується випуском робочої документації. Спочатку розробляють робочу документацію для виготовлення та випробування дослідного зразка та формування комплекту конструкторських документів в наступній послідовності:  розробка повного комплекту робочої документації;  узгодження її з замовником та заводом – виробником серійної продукції;  перевірка конструкторської документації на уніфікацію та стандартизацію;  виготовлення дослідного зразку. Випробування та доопрацювання. Попередні випробування виконують з метою перевірки відповідності дослідного зразка вимогам технічного завдання та визначення можливості проведення остаточних випробувань. Попередні випробування, зазвичай, включають:  стендові випробування;  попередні випробування на об’єкті; 32  випробування на надійність тощо. Остаточні випробування проводять з метою оцінювання відповідності вимогам технічного завдання та можливості організації серійного виробництва. Після відпрацювання документації за результатами серійних випробувань і внесення необхідних уточнень та змін в робочу документацію вона передається на виробництво. На цьому стадія проєктування завершується і починається технологічна підготовка виробництва та виробництво. Стадії (етапи) проєктування поділяють на складові частини, які називаються проєктними процедурами. Прикладами проєктних процедур можуть бути підготовка тривимірних моделей і робочих креслеників, аналіз кінематики, моделювання перехідного процесу, оптимізація параметрів і інші проєктні завдання. У свою чергу, проєктні процедури можна розділити на більш дрібні компоненти – операції.