1. Жизненный цикл технической системы и его структура. Задачи, решаемые на стадиях внешнего и внутреннего проектирования. Понятия нип, окр и ниокр. Этапы внутреннего проектирования.

На первой стадии рассматриваются методы разработки средств измерительной и вычислительной техники, создание конструкции, особенности конструирования с учётом конструктивной преемственности, технологичности, экономичности, надёжности. Защита конструкции от внешних воздействий рассмотрена от механических, атмосферных, температурных влияний, временной нестабильности, электрических помех. Применение методов автоматизации в задачах конструирования позволяет эффективно выполнять компоновку и трассировку электронных устройств.

Вторая стадия – производство, которая включает изготовление деталей и блоков, сборку, монтаж, регулировку и испытания средств вычислительной техники и характеризуется значительным разнообразием технологических процессов, применением большого количества специализированного оборудования.

Третья стадия – эксплуатация: занимается вопросами модернизации, оптимизации системы, технического обслуживания, контроля и диагностики средств вычислительной системы, видами неисправности и способами их устранения.

Диапазон использования ВТ очень широк: они используются для управления объектами как бытовыми, так и космического назначения, поэтому конструирование ВТ на основе интегральных схем становится всё более сложным процессом и разнообразным.

Перед разработчиками ВТ стоит ряд задач, решение которых зависит от полного учета факторов, влияющих на процесс измерения, обработки и хранения информации. Эти факторы имеют различную физическую природу. При создании ВТ требуется решение задач противодействия климатическим, механическим и радиационным факторам с целью обеспечения теплового режима работы отдельных элементов и устройства в целом, помехоустойчивости и нормальных электрических режимов работы, механической прочности, надежной и безопасной работы ВТ, нормальной работы опера­ тора и охраны окружающей среды.

Разработка – это процесс всестороннего исследования (подготовки), предназначенный для получения заданных результатов. Обычно разрабатывают научно-исследовательские темы, конструкции, технологическую документацию, нормали, стандарты, системы, планы, графики и т. п.

В конструкциях ВТ заданные для них основные целевые функции обеспечиваются не только пространственными и силовыми, но и электрическими, магнитными и электромагнитными полями между отдельными элементами. Поэтому в связи с появлением микроминиатюрных конструкций и использованием интегральных схем деление разработки на механический и электрический этапы стало нецелесообразным.

Проектирование есть разработка основных показателей (конечного продукта) и путей их практического осуществления. Результатом проектирования является совокупность данных, которая может лечь в основу разра­ботки рабочих технических документов, необходимых для выполнения конечного продукта (системы, устройства, прибора и т. п.).

Конструирование – это процесс выбора структуры пространственных и энергетических взаимосвязей и связей с окружающей средой и объектами физических тел, их материалов и обработки, установление значений величин (норм), пользуясь которыми можно изготовить изделие, отвечающее заданным требованиям. Конечным результатом является комплект технических документов, который отображает всю совокупность задаваемых норм на вновь разрабатываемое изделие. Назначение, область применения и ус­ловия эксплуатации ВТ налагают определенные требования на его конструкцию и должны учитываться в процессе конструирования.

Конструкция ВТ (системы) – совокупность электрически и механически связанных элементов и деталей, в которой реализуется электрическая схема ВТ (системы). Исходные данные для конструктора – принципиальная схема ВТ и техническое задание на разработку конструкции. Конструктор должен определить форму, материалы, размеры конструктивных деталей и сборочных единиц, способы механического и электрического соединения; обеспечить помехоустойчивость, тепловой режим, защиту от внешних воздействий.

Объектом называют любое физическое тело или их совокупность в виде устройства, изделия или их частей (самолет, корабль, ракета и т. д.).

Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Устройство – любая совокупность взаимодействующих физических тел, рассчитанная на выполнение заданных функций.

Аппарат представляет собой эксплуатационно-автономное изделие, предназначенное для преобразования по заранее предписанному закону энергии одного вида в энергию другого вида или в энергию того же вида, изменяющуюся по заданному закону.

Прибор представляет собой эксплуатационно-автономное изделие, выполняющее фиксацию, измерение или регистрацию заданных величин (измерительные приборы, осциллографические индикаторы, записывающие приборы и т. п.).

Деталь – изделие, изготовленное из одного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии сборочными операциями.

Типовые нормализованные сборочные единицы (универсальные по применению) обычно называют типовыми изделиями. Например, резисторы, диоды, транзисторы, реле и т. д. Типовые изделия общего применения или любое другое изделие, используемое для сложной сборочной единицы, блока, прибора, устройства называют полуфабрикатом. Например, типовые резисторы, конденсаторы, реле и т. п. на предприятиях, где они используются, называют полуфабрикатами.

Блок является эксплуатационно-неавтономной частью изделия и предназначается, как правило, для выполнения одной или нескольких целевых функций. Разделение изделия на блоки необходимо для упрощения его конструирования, процесса изготовления и эксплуатации.

Сложный блок может состоять из нескольких более простых блоков, которые целесообразно называть подблоками или субблоками. Крупные блоки называют по роду выполняемых ими частных функций: блок цифроаналогового преобразования, измерительный блок, блок источника опорного напряжения и т. п.

Модулями называют конструктивные части (приборы, блоки, сборочные единицы или детали) с такими формами и геометрическими размерами, пользуясь которыми при наименьшем их разнообразии, можно получить максимальное количество форм и размеров различных устройств. Использование модулей позволяет получать изделие с лучшей ремонтопригодностью и технологичностью. Простое разделение на модули, без учета осо­бенностей конкретных условий, не дает никакого технико-экономического эффекта, а в ряде случаев может его ухудшить по сравнению с другими техническими решениями.

Комплекс – два или более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями (например, датчики, преобразователи, измерительная аппаратура, средства управления), но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций.

Информационно-измерительная система, представляющая собой совокупность взаимодействующих устройств, предназначена для восприятия величин, характеризующих параметры объекта измерения (например, термопара воспринимает температуру объекта и выдает электрический сигнал, который можно измерить), для выполнения измерительных операций, обработки результатов измерения и для хранения (в случае необходимости) и выдачи информации потребителю в требуемом виде.

Комплект – два или более изделия, не соединенные на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющие набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплект запчастей, комплект инструмента, комплект измерительной аппаратуры).

Технология – это процесс изготовления изделия заданного качества в установленном производственной программой количестве при наименьшей себестоимости.

Задачи, решаемые на стадиях внешнего и внутреннего проектирования.

В разработке ВТ принимают участие большие коллективы специалистов различного профиля и многие организации. Организация, заказывающее изделие, называется «Заказчик». «Исполнителем» является организация, которая реализует требования заказчика в виде конструкторско-технологической документации на серийное изготовление заказных изделий, а завод выпускает их в заданном объеме.

Взаимоотношения между организациями регламентируются договорами – юридическими документами, определяющими взаимоотношения на различных стадиях разработки и изготовления ВТ. В договоре предусматриваются взаимные обязательства сторон по объему, поэтапным срокам проводимых работ и их финансированию.

Заказчик формулирует технические требования (ТТ) к ВТ и осуществляет приемку разработанного изделия. ТТ определяют показатели назначения ВТ, а также содержат требования к конструкции; наименование и назначение основных частей; габаритные, установочные и присоединительные размеры; требования по взаимозаменяемости, стандартизации и преемственности.

В ТТ входят также требования по охране окружающей среды, помехозащищенности, безопасности работы, эргономике, эстетике и условиям эксплуатации. Исполнитель на основании ТТ разрабатывает техническое задание (ТЗ), в котором содержатся экономические, производственные и другие требования, определяющие порядок разработки и приемки изделия. Субподрядчик решает для исполнителя частные вопросы, такие, как разработка и поставка новых материалов, элементов, технологических процессов, отработка на соответствие требованиям эргономики и т. д.

Процесс разработки ВТ можно разбить на две стадии: научно-исследовательская работа (НИР) и опытно-конструкторская работа (ОКР). Каждая работа состоит из нескольких этапов. Этапом разработки называется четко очерченная часть всей работы, результаты которой оцениваются самостоятельно при подведении итога группы решенных вопросов. Этап разработки ограничивается сроками и заканчивается составлением отчетных материалов. Число этапов зависит от сложности и новизны разработки и согласуется с заказчиком.

Основными этапами проведения НИР являются предпатентный поиск; разработка и согласование с заказчиком технического задания; теоретиче­ские и экспериментальные исследования новых принципов построения ВТ; обобщение результатов и оценка выполненной НИР (составление карты технического уровня); приемка НИР; обсуждение и согласование задания на проведение ОКР. Этапы ОКР: техническое задание; техническое предложение; эскизный проект; технический проект; разработка рабочей документации.

Техническое задание составляется исполнителем на основании техни­ческих требований заказчика, в нем указываются:

• назначение ВТ и область применения;

• условия эксплуатации, хранения и транспортировки (для измери­тельных преобразователей указываются объекты, с которыми они должны сопрягаться, условия стыковки и т. д.);

• основные технические характеристики (класс точности, пределы измерения, быстродействие, конструктивные параметры, надежность, стоимость), общетехнические требования (пределы температуры, влажность, тряска, вибрации, колебания напряжения сети, помехозащищенность и т. д.).

Техническое предложение (ГОСТ 2.103 – 68, ГОСТ 2.118 – 73) – это этап разработки, на котором обосновывается принципиальная возможность создания ВТ с заданными по ТЗ характеристиками и намечаются основные технические и организационные решения по выполнению ТЗ. На этом этапе составляют частные ТЗ для различных предприятий. Большое внимание на стадии технического предложения уделяют анализу алгоритмов, определяющих структуру ЭВМ, последовательность выполнения логических и других операций. Основное на этом этапе – построение общей структурной схемы изделия, из которой должна быть ясна картина взаимодействия всех основных узлов и блоков ВТ.

Эскизное проектирование (ГОСТ 2.119 – 73) – это этап, когда прини­маются принципиальные, схемные и конструктивные решения, которые отличны от технического предложения более детальной проработкой уст­ройства в соответствии с ТЗ. На этом этапе проводится разработка схем, испытание, расчет и проверка рабочих режимов, выполняется предварительный расчет надежности отдельных блоков и всего изделия, проверяются

варианты ВТ на патентную чистоту и конкурентоспособность, рассматривается соответствие требованиям техники безопасности и производственной санитарии. На основании эскизного проекта разрабатывается технический проект.

На этапе технического проектирования (ГОСТ 2.120 – 73) детально отрабатываются схемные и конструкторские решения, а также уточняются технические характеристики. В отработку конструкторских решений входят:

• создание чертежей на все элементы, узлы и блоки;

• решение вопросов надежности, ремонтопригодности и защиты изделий от внешних воздействий;

• согласование работы всех устройств;

• определение органов управления и функций оператора;

• разработка методики сборки, наладки и испытаний ВТ.

При этом уточняется технология изготовления всех составляющих частей изделия и его стоимость. Правильность принятых решений по принципу действия, схеме и конструкции проверяется на макетных образцах ВТ.

На стадии рабочего проектирования производится окончательная корректировка электрических схем, разрабатывается полный комплект временной конструкторско-технологической документации и изготовляются опытные образцы ВТ. По рабочему проекту выпускаются следующие конструкторские документы: схемы структурные, функциональные, принципиальные, электромонтажные, соединений, кинематические; чертежи детальные, сборочные, габаритные; спецификации; технические условия на блоки, платы; технические описания; инструкции по настройке и регулировке; паспорт; патентный формуляр; ведомости запасных инструментов и элементов, комплектующих и покупных изделий; таблицы проверки режимов работы электронных и полупроводниковых элементов; наружные виды; перечень чертежей; производственно-технологическая документация; программы и методики испытаний.

После окончания испытаний и устранения замечаний комиссии разработчик передает техническую документацию заводу-изготовителю, который приступает к подготовке серийного или массового производства.

МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КООПЕРАЦИЯ – кооперация между странами, предусматривающая сотрудничество не только в сфере производства, но и в сфере научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), направленное на взаимное техническое совершенствование производства и выпуск продукции, основанной на самых современных достижениях науки и техники. Огромные затраты, связанные с созданием новейших образцов продукции, особенно в области авиации, электроники, атомной и других отраслей промышленности, потребовали тесной кооперации западных фирм при активной поддержке государства.