Материал: 69.24

Рис. 1.3. Циклічні і лінійні зв'язки між етапами проектування (цифрові позначення див. на рис. 1.3.)

базується на створенні спрощених алгоритмів на основі розробки наближених математичних моделей і критеріїв переважних(оптимальних) варіантів, що легко перевіряються при умові необхідної достовірності результатів розрахунку.

Інший шлях рішення таких задач– застосування блоково-ієрархічного підходу. Він полягає в тому, що синтез складного об'єкта здійснюють не відразу цілком, а у відповідності з рівнем проектування. Якщо на кожному зm рівнів проектування існує n можливих варіантів структури проекту, то задача зводиться до оптимального по прийнятому для цього рівня критерію вибору одного з варіантів. Число проб при переборі варіантів на всіх m рівнях дорівнює mп. При

m

повному обстеженні простору пошуку довелося б зробити проб. Такий

21

До задач четвертого рівня складності відносять задачі вибору варіанта з безлічі із заздалегідь невідомим числом варіантів або взагалі нескінченного, тільки частина варіантів відома. Часто це задачі взаємного розташування складових частин об'єкта, вони мають різноманітність варіантів, що не піддається повному обліку рішення. Такі задачі виникають в новаторському проектуванні. Так само, як і в попередньому випадку, тут можна знизити рівень складності задачі, однак тоді будуть отримані тільки вже відомі варіанти структури. Для отримання принципово нових рішень необхідно застосовувати неформальні або частково формалізовані евристичні методи.

Задачі структурного синтезу перших трьох рівнів складності вирішують за допомогою конкретних методів і алгоритмів математичного програмування, заснованих на стратегії оптимального пошуку. Однак на відміну від задач параметричного синтезу, де частина задач можна безпосередньо вирішити за допомогою методів оптимізації безперервних об'єктів, задачі структурного синтезу вирішують за допомогою апарату дискретного або частково дискретного математичного програмування, оскільки параметри реального об'єкта проектування мають переважно дискретний характер.

Стратегія оптимального пошуку відноситься до так званих готових стратегій і складає методологічну основу еволюційного розвитку підсистеми програмного забезпечення систем проектування.

22

На відміну від задач структурної оптимізації перших двох рівнів складності, де рішення знаходять в межах однієї спеціальності або одній галузі техніки, і задач третього рівня, де рішення можна знайти в суміжних або в інших галузях, рішення задач структурного синтезу четвертого рівня потрібно шукати не в техніці, а у сфері науки – зазвичай серед нетрадиційних фізичних і хімічних ефектів і явищ.

Способи рішення задач п'ятого рівня складності можуть взагалі виявитися за межами сучасних знань. Ці задачі не піддаються алгоритмізації, і планувати їх рішення не можна. Однак це не означає, що інженер, який встановив і обгрунтував потребу у вирішенні такого роду задачі, повинен припинити свої спроби.

Рішення задач структурного синтезу п'ятого рівня складності спираються на принципово нові наукові результати фундаментального і прикладного харак-

теру. У задачах структурного синтезу четвертого і п'ятого рівнів складності процедури оцінки і вибору остаточного рішення грають допоміжну роль, тим більше що суворого рішення задачі оптимізації тут отримати не вдається. Найбільшу значущість придбаває процедура вироблення принципово нових концепцій структури об'єкта проектування. Цю процедуру можливо формалізувати і частково передати обчислюваному комплексу– машині, в якій частина процедур обробки інформації може бути описана у вигляді алгоритмів і запрограмована для ЕОМ.

Якщо проектну задачу з самого початку можна розділити на ряд приват-

користуватися готовими стратегіями. Однак багато які задачі проектування взагалі не піддаються розчленуванню, оскільки при цьому спотворюються складні характеристики об'єкта. Такі ситуації виникають, коли окремі функції не розділені між спеціалізованими вузлами – стадіями об'єкта, а складним і часто непередбачуваним чином розподілені по всьому об'єкту. Суворі математичні методи тут вже безсилі, і інженер повинен знайти розумний компроміс, покладаючись тільки на особистий досвід і інтуїцію. У цих випадках розробник повинен користуватися неформалізованими проектними методами.

Суворих рекомендацій по застосуванню методів і стратегій проектування немає. Вибір найбільш раціональних дій в проектній ситуації визначається досвідом і знаннями керівників проекту.

1.4. Стадії процесу проектування

Процес проектування розпадається на три основні, логічно об'єднані стадії.

Перша стадія проектування– дивергенція – аналіз або розчленування задачі на елементи. Це стадія розширення кордонів проектної ситуації, необхідна для забезпечення досить широкого простору пошуку проектного рішення. На цій стадії здійснюється пошук інформації, проводиться аналіз проектних рішень та інше.

23

трансформація, і конвергенція та інші блоки.

Розробники проекту завжди зобов'язані пам'ятати, що проектування повинно базуватися на двох принципах: еволюційна зміна існуючого і створення нового. Еволюційні зміни характерні для початкових етапів розвитку промислового виробництва, коли асортимент продукції був малий, технологія удосконалювалася повільно і ризик капіталовкладень був невеликий. У наш час проектування направлене на безперервне створення нової продукції. Така практика пов'язана з великим ризиком, оскільки немає попереднього досвіду, який би дозволив приймати рішення. Розробникам потрібно дотримуватися правила: менше винаходити, більше проектувати, тобто не винаходити те, що вже винайдене і не вносити важкопередбачувані новини в об'єкти, що проектуються.

1.5. Поняття про системи автоматизованого проектування (САПР)

1.5.1. Автоматизоване проектування біотехнологічних виробництв

Один з основних напрямів прискорення впровадження науково-технічних досягнень у практику - автоматизація проектно-конструкторських робіт при створенні нових технологічних ліній і виробництв.

Із цією метою інтенсивно розвиваються роботи зі створення в різнихга лузях промисловості систем автоматизованого проектування (САПР).

Залежно від кола розв'язуваних завдань розрізняють САПР: біотехнологічних виробництв у цілому, окремих апаратів і установок, систем контролю та управління і т.д.

24

Відповідно до структури інжереногопроектування розглянемо лише технологічне проектування як елемент проектування біотехнологічного виробництва та використання САПР.

Аби оцінити функції САПР, розглянемо основні етапи ручного проектування при якому, як правило, використовують креслярський метод.

Процес підготовки проектної документаціїбудь-якого об'єкта включає етапи:

·передпроектної розробки (ескізного проекту);

·власне проектування (техноробочий проект).

Аби оцінити функції САПР, розглянемо основні етапи ручного проекту-

вання при якому, як правило, використовують креслярський метод.

При передпроектній розробці біотехнологічного процесу вирішують наступні завдання:

·вибір і обґрунтування схеми біосинтезу цільового продукту, включаючи вибір типів сировини, штаму мікроорганізмів, методу утилізації або знешкодження відходів;

·вибір і обґрунтування основних технічних рішень(технологічної схеми, типів основного устаткування) і орієнтовна оцінка техніко-економічних показників виробництва;

·вибір району будівництва й обґрунтування доцільності будівництва про-

ектованого об'єкта.

Результатами передпроектної розробки є формулювання технічного - за вдання (ТЗ) на проектування об'єкта, складання технологічного регламенту й техніко-економічне обґрунтування ефективності виробництва.

Етап техно-робочого проектування включає:

·вибір і розрахунок допоміжного устаткування;

·вибір об'ємно-планувальних архітектурних рішень, проектування виробничих приміщень із прив'язкою до рельєфу обраної будівельного майданчика, компонування устаткування;

·уточнення техніко-економічних показників проектованого об'єкта та визначення його кошторисної вартості;

·підготовка документації для будівництва та експлуатації об'єкта.

При розробцітехноробочого проекту не приймають принципово нових рішень. Тут важлива погоджена робота фахівців різного профілю. автоматизація цього етапу в меншому ступені впливає на ефективність функціонування проектованого об'єкта, але зате істотно полегшує працю проектувальника, скорочує строки проектування в результаті виключення великої кількості рутинних операцій.

Найбільш важкою та трудомісткою є етаппередпроектної розробки , на цьому етапі вирішуються принципові питання, від яких в основному залежать якість проекту й ефективність роботи створюваного об'єкта.

Як приклад розглянемо вибіроптимальної технологічної схеми виробництва на стадії ескізного проектування.

25