11. Основные сведения о системах автоматизированного проектирования (сапр) средств измерений

1. Этапы проектирования си

С бурным ростом микроэлектроники возникла задача сокращения сроков проектирования СИ, т.к. стали сближаться сроки морального старения аппаратуры и сроков проектирования. В то же время уровень сложности СИ стал приближаться к критическому, за которым эффективность труда проектировщика стала падать, (анализ множества вариантов схемы, большой объём рутиной работы), поэтому необходимо было повысить производительность труда проектировщика и конструктора.

Для решения этих проблем в 60-е годы стали применяться ЭВМ. Сначала ЭВМ стали применять для выполнения сложных расчётов. Однако новые задачи схемотехнического и конструкторского проектирования СИ уже не могли решаться старыми методами, возникла задача использовать для этого ЭВМ. В результате возникла новая инженерная наука – проектирование с помощью ЭВМ, которая получила название "Машинное проектирование". Можно выделить 3 этапа проектирования сложных СИ:

1. системное проектирование;

2. функциональное проектирование;

3. техническое проектирование.

В первом случае, при системном проектировании, в соответствии с ТЗ разрабатывается структурная схема устройства. Схема разбивается на функционально законченные узлы, определяются основные характеристики этих узлов и разрабатываются ТЗ на их проектирование (частные ТЗ). На этом же этапе выбирают систему элементов и конструкций. Этап системного проектирования не автоматизирован – здесь слишком велика доля творческого труда инженера, поэтому на этом этапе компьютеру можно поручить только выбор оптимального варианта решений из тех решений, которые принимает разработчик.

Во втором случае, при функциональном проектировании, разрабатывается принципиальная схема прибора с определением его параметров. Также производится окончательный выбор элементной базы, расчёт и оптимизация работы прибора, разрабатываются схемы соединений. Этот этап можно формализовать и свести его к моделированию и анализу схем, поэтому на этом этапе широко используется логические и вычислительные возможности ЭВМ.

В третьем случае, при техническом проектировании, можно выделить два этапа:

1. конструкторское проектирование;

2. технологическое проектирование.

Основной задачей конструкторского проектирования является определение оптимального пространственного расположения элементов всех уровней, соединений их между собой, конструкция и подготовка соответствующей КД. После этого переходит к технологическому проектированию. Его задачей является автоматизация выдачи технологических документов, которые необходимы для автоматизированного изготовления СИ и контроля готового изделия.

Таким образом, с помощью машинного проектирования можно полностью реализовать два из трёх этапов проектирования СИ: функциональное и техническое проектирование. Развитие машинного проектирования пошло по пути автоматизации наиболее трудоёмких этапов проектирования. Самым трудоёмким оказался этап технического проектирования. Поэтому на сегодня он является наиболее развитым с точки зрения применения САПР. Создание САПР технического проектирования, а точнее конструкторско-технологического проектирования, позволяет перейти к комплексной автоматизации конструирования изготовления узлов и блоков приборов и систем.

В дальнейшем системы технического проектирования стали развиваться, как самостоятельные, не предназначенные для выполнения системного и функционального проектирования и получили название САПР. В идеале САПР полностью отрабатывает с помощью ЭВМ ТЗ. Система программ определяет порядок выполнения отдельных этапов проектирования и на выходе ЭВМ появляется документация для системы автоматизированного управления технологическими процессами изготовления прибора. Для решения задач технического проектирования необходимо иметь: техническую базу (техническое обеспечение) и математическое (программное) обеспечение.