1.3. Системный подход к проектированию
Основные идеи и принципы проектирования сложных систем выражены в системном подходе. Для специалиста в области системотехники они являются очевидными и естественными, однако, их соблюдение и реализация зачастую сопряжены с определенными трудностями, обусловливаемыми особенностями проектирования. Как и большинство взрослых образованных людей, правильно использующих родной язык без привлечения правил грамматики, инженеры используют системный подход без обращения к пособиям по системному анализу. Однако интуитивный подход без применения правил системного анализа может оказаться недостаточным для решения все более усложняющихся задач инженерной деятельности.
Основной общий принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей явления или сложной системы с учетом их взаимодействия. Системный подход выявляет структуру системы ее внутренние и внешние связи.
Системы автоматизированного проектирования и управления относятся к числу наиболее сложных современных искусственных систем. Их проектирование и сопровождение невозможны без системного подхода. Поэтому идеи и положения системотехники входят составной частью в дисциплины, посвященные изучению современных автоматизированных систем и технологий их применения.
1.1 Необходимость применения сапр
Интегрирование РБ в мировую экономику невозможно без повышения эф-фективности производства за счет внедрения новых прогрессивных технологий и организации труда. Осуществить это возможно лишь при условии внедрения различных систем автоматизации, как разработки, так и изготовления и внедрения изделий.
Кроме того, постоянное ужесточение требований к электронной аппаратуре (ЭА) по точности, помехозащищенности, чувствительности, надежности ведет к значительному усложнению изделий и, в конечном счете, - к возникновению противоречия между требованиями к ЭА и конкретным производственным возможностям их удовлетворения:
1. чем сложнее ЭА, тем более трудоемка ее разработка (Сроки разработки увеличиваются);
2. увеличивается вероятность получения негативного результата (Быстрое моральное старение ЭА, при длительной разработке ЭА может устареть до окончания ее разработки).
Снижение сроков разработки достигается 2 путями:
1. Увеличение количества разработчиков
Недостатки:
а) Количество специалистов ограничено;
б) уменьшается удельная производительность труда;
в) снижается эффективность управления процессом проектирования и производства;
г) Увеличивается стоимость разработки;
д) Увеличивается число ошибок в проекте (добавляются ошибки согласования между отдельными частями проекта).
2. Применение автоматизированного проектирования
Проектирование - процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта, на основе первичного описания этого объекта и (или) алгоритма его функционирования.
Модель удовлетворения общественных потребностей в изделиях (рисунок 1.1). На всех стадиях возможно применение автоматизированных систем.
Этапы «рождения», «жизни» и «смерти» изделия взаимосвязаны (см. рисунок 1.1) и решение задач по их оптимальному проектированию и производству должно осуществляться комплексно на основе учета всех этапов. Необходимо целостное всестороннее рассмотрение всех вопросов проектирования и производства изделий с учетом их развития на других этапах в процессе взаимодействия с окружающей средой и человеческим обществом. Такой подход к проектированию и производству называется системным.
Для избавления разработчиков от значительного объема «нетворческой» работы при проектировании ЭВМ используют автоматизацию проектирования, т.к. имеется возможность формального математического описания некоторых конструкторских задач и их унификация, а также уровень развития современных ЭВС позволяет создавать САПР.
При применении АПР происходит разделение сфер деятельности между человеком (инженером) и ЭВМ.
Инженеру, как правило, остаются такие виды деятельности:
• принятие решений и инженерное творчество;
• осмысление целей, проблем и содержания проекта;
• постановка задач проектирования;
• выбор критериев оценок при решении задач;
• выбор наилучшего решения и т. п.
Основные задачи конструирования изделий ЭА, достаточно легко решаемые автоматизированным способом:
1. оптимальное проектирование топологии и фотошаблонов ИМС, микросборок и печатных плат;
2. проектирование проводного монтажа;
3. компоновка (размещение) различных модулей низшего иерархического уровня в модули высшего иерархического уровня (например, ИМС на печатные узлы, ячеек в панели и т. д.);
4. выпуск графической и текстовой конструкторской документации.
Преимущества применения автоматизированного проектирования
1. сокращение трудоемкости и сроков разработки конструкций ЭА,
2. повышение производительности труда инженеров в проектных организациях,
3. улучшение качества и технологического уровня изделий ЭА,
4. снижение стоимости разработки.
5. Уменьшение количества разработчиков
6. Использование уже готовых правильных решений (из баз данных)
7. Использование новейших достижений (облегчение обмена информации между базами + Internet …).
Система автоматизированного проектирования (САПР) - комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (поль-зователем системы), выполняющей автоматизированное проектирование.
САПР (по ГОСТ 23.501.0-79) – организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизированного проектирования, связанных с подразделениями проектных организаций, и выполняющую автоматизированное проектирование.
САПР – инструмент проектирования, включающий различные обеспечения и предназначенный для автоматизированного проектирования на всех этапах от выдачи ТЗ до выпуска готового изделия.
Основная функция САПР - выполнение автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей.
В сфере производства ЭА можно выделить следующие системы автоматизации труда:
1. Автоматизированные системы научных исследований
2. Системы автоматизированного проектирования
3. Автоматизированные системы ТПП
4. Автоматизированные системы управления производством
5. Автоматизированные системы комплексных испытаний
Конструкторская и технологическая подготовка производства
В процессе разработки сложных ЭО устройств различают следующие этапы: