46 (3). Основные этапы проектирования управляющих и вычислительных систем. Особенности проектирования на ранних стадиях. Автоматизации поискового конструирования.

Пример ЭС для синтеза ТР с помощью эвристических приемов (ЭП).

ЭП - рекомендация проектировщику по конструктивному изменению прототипа в искомое ТР.

В основе метода ЭП лежит понятие технического противоречия: (Х,Y), Х – показатель, который необходимо улучшить в прототипе, Y – показатель, который недопустимо ухудшается. Может быть выделено несколько противоречий (X_iY_i), i = 1,...n.

Назначение ЭС – рекомендации по выбору ЭП для разрешения технического противоречия. БЗ здесь – таблица взаимосвязей ТП и ЭП.

симптомы – S=(X,Y) – ТП

гипотезы - (H₁,...,H_n) – ЭП

S_i  H_j если ТП разрешается (с некоторой вероятностью) с помощью ЭП.

Морфологический анализ и синтез ТР

Систематическое вспомогательное средство для творчества.

Основоположник метода морфологического анализа ТС являлся швейцарский астрофизик Ф.Цвикки, который использовал его в 30-х годах ХХ века для конструирования астрономических приборов и ракет.

2 этапа:

Классифицирование множества систем (морфологический анализ);

оценка и выбор решений, соответствующих условиям задачи (морфологический синтез).

Метод основан на комбинаторике.

В объекте выделяется группа основных признаков. Для каждого признака – альтернативные варианты. Комбинации дают множество различных решений.

Наиболее распространенная модификация основана на функциональном подходе. Признаки – функции, альтернативы – способы реализации каждой функции.

Признаки	Варианты
P1	V11 V12 ... V1n
P2	V21 ... V2m
P3	V31 V32 ... V3k

N=nmk

Представление И/ИЛИ-графом

• иерархия

• автоматизация вариантов

Синтез решений на И/ИЛИ – графах.

Представление множества ТР.

У стройство

Часть1 Часть2 . . . Часть n или-вершины

(различные

функции)

вариант 1 вариант 2 . . . вариант k И-вершины (различные конструктивы)

другой вид И/ИЛИ-графа:

у стройство

И

ИЛИ

Список требований (основные, дополнительные) на основании ГОСТов, технических условий, патентов и пр.

Матрица соответствия между признаками ТС и требованиями:

строки – требования и их градации

столбцы – элементы и их признаки

на пересечении – оценки элементов и признаков относительно требований (могут быть использованы методы экспертных оценок).

Алгоритм:

• ввод полного списка требований

• усечение И/ИЛИ – графа по требованиям

• формирование и вывод синтезированных ТР

47. Основные алгоритмы конструкторского этапа проектирования.

Конструкторский этап проектирования обеспечивает выпуск проектной конструкторско-технологической документации для изготовления и эксплуатации РЭА.

Исходная информация для конструкторского проектирования:

• схема принципиальная электрическая для элементов (интегральных микросхем), размещаемых в едином конструктиве на основе печатной платы – это ячейка;

• схема функциональная, структурная – для более высоких уровней иерархии, когда собирается устройство (панель, субблок) или блок (стойка) из нескольких ячеек на одной несущей конструкции.

Для БИС – своя иерархия терминов: компонент, ячейка, узел. Во всех случаях решаемые задачи однотипны.

Основные задачи конструкторского проектирования сводятся к синтезу конструкции, контролю полученных конструктивных решений и оформлению конструкторской и технологической документации с формированием управляющих файлов для исполнительных механизмов (фотокоординатографов, сверлильных станков и т.п.).

Компоновка – это процесс перехода от электрической схемы к конструктивному разбиению всех элементов на группы, соответствующие конструктивам, т.е. преобразование функционального описания в конструктивное. Может выполняться сверху-вниз (разбиение на компоненты меньшей сложности) или снизу-вверх (последовательная компоновка конструкции низших уровней в высшие).

Алгоритмы основаны, как правило, на модели объекта в виде графа: вершины графа – модули (элементы), ребра – межмодульные соединения (цепи, связи).

Методы решения:

• целочисленное программирование,

• последовательные алгоритмы, когда выбирается 1 вершина, к ней добавляется из числа нераспределенных на основе критерия следующая, формируется первый кусок графа – ячейка, модуль; затем выбирается второй кусок и т.д.

• итерационные алгоритмы: улучшение исходного разбиения перестановками,

• метод ветвей и границ.

Пример использования алгоритма последовательного типа для компоновки

Суть последовательных алгоритмов разбиения графа заключается в выборе по определенному правилу вершины или группы вершин, к которым затем присоединяются другие вершины графа с целью образования первой части. Далее процесс повторяется для второй части и так далее.

Пример графа G для последовательного разбиения