3. Содержание разделов дисциплины, методические указания к самостоятельной работе и вопросы для самопроверки

3.1. Основные понятия сапр

Возникновение проблемы автоматизации проектирования. Автоматизация конструирования и технологии - основная часть проблемы. Основные определения дисциплины. Современный уровень САПР РЭС. Вклад русских ученых в их развитие. Социальные аспекты применения САПР. САПР индивидуального и коллективного пользования. Концепция построения САПР. САПР - как качественно новый этап в проектировании РЭС. Структурная модель САПР. Подсистемы и обеспечение. Типовые структуры САПР. Классификация САПР. Принципы построения САПР. Основные понятия технического обеспечения САПР. Автоматизированные рабочие места проектировщика РЭС. Их состав и основные особенности. Эффективность применения САПР. Повышение качества проектов, сокращение сроков проектирования, снижение трудоемкости и стоимости проектирования и социологические факторы при использовании САПР.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении данного раздела по литературе /1, с. 3-7; 2, с. 3-6; 3, с. 3-6/ следует обратить внимание на причины возникновения проблемы автоматизации проектирования. Потребность в РЭС с высокими параметрами, способных работать в сложных условиях при наличии различных воздействий: температуры, влаги, механических нагрузок приводит к значительному усложнению РЭС и к увеличению сроков проектирования. В условиях быстрого развития технического прогресса это приводит к быстрому старению РЭС, вплоть до того, что разработанное изделие морально устаревает до начала его серийного выпуска. Дробление задачи на более простые и увеличение штата разработчиков не дало хороших результатов из-за возникающих неувязок, нестыковок и согласований, трудностей управления большим коллективом. Только применение ЭВМ позволило решить данную проблему, сократив время и повысить качество проектирования. При этом решение проблемы автоматизации проектирования не в ускорении расчетов до уровня, обеспечивающего перебор всех вариантов, а в разработке и применении методов моделирования и оптимизации (прежде всего вероятностно-статистических) для организации направленного поиска варианта, наилучшим образом удовлетворяющего требованиям технического задания (ТЗ) без анализа всех возможных решений /1, с. 9-10; 4, с. 5-8/. Вопросы автоматизированного проектирования (САПР) - это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователями системы).

Участие человека в процессе проектирования является фактором, определяющим отличие автоматизированной системы от автоматической.

Цель автоматизации проектирования - повысить качество, снизить материальные затраты, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост количества инженерно-технических работников, занятых проектированием.

Процесс ее становления, разработка теории и методов и обобщение практических достижений продолжается и в настоящее время. Сейчас под автоматизацией проектирования понимается систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и при научно обоснованном выборе методов машинного решения задач. Наилучшая форма организации процесса автоматизации проектирования достигается при применении систем автоматизированного проектирования (САПР).

В ГОСТ 23501.0-79 "Система автоматизированного проектирования. Основные положения" дано следующее определение САПР : "САПР представляет собой организационно-техническую систему, состоящую из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации и выполняющую автоматизированное проектирование".

САПР состоит из нескольких составных частей (видов обеспечения), называемых (ГОСТ 22.487-77): математическое, программное, лингвистическое, информационное, техническое, методическое и организационное обеспечение.

Математическое, лингвистическое, информационное и программное обеспечения обычно объединяются в программно-информационное обеспечение, которое в конечном итоге воплощается в виде программ и сопровождающей документации. На практике на программно-информационное обеспечение, как правило, приходится основная трудоемкость разработки САПР (до 75%). Организационное обеспечение и методическое обеспечение часто объединяют вместе и называют организационно - методическое обеспечение. Оно включает в себя весь комплекс обеспечивающих мероприятий, а также техническую документацию, регламентирующую и организующую процесс автоматизированного проектирования применительно к условиям конкретной проектной организации.

Разработка САПР представляет собой крупную научно-техническую проблему, внедрение САПР требует значительных капиталовложений. В настоящее время уже создан ряд САПР: системы, функционирующие в радиопромышленности, в электронной промышленности, в машиностроении, в строительстве и в других отраслях. Опыт разработки САПР позволяет выделить следующие принципы их построения:

1. САПР - это человеко-машинная система.

2. САПР - это иерархическая система, реализующая комплексный подход к автоматизации всех уровней проектирования.

3. САПР - это совокупность информационно согласованных подсистем.

4. САПР - это открытая и развивающаяся система.

5. САПР - специализированная система с максимальным использованием унифицированных модулей.

6. САПР - это система, совмещающая традиционное и автоматизированное проектирование.

Следует обратить внимание на обоснование выбора принципов построения САПР и на характеристику каждого вида обеспечения САПР /3,5/.

По назначению САПР, в общем случае, подразделяют на следующие: уникальные, универсальные, комплексные и специализированные.

Уникальные САПР - это САПР, создаваемые для проектирования сложных объектов (например, для проектирования ЭВМ с предельными характеристиками) и выполняющие задачу обеспечения заданных сроков и качества разработки.

Универсальные САПР - это САПР, создаваемые для проектирования широкого класса объектов (например, блоков и стоек РЭС). Такие САПР могут быть настраиваемыми по ряду характеристик (по виду технологии изготовления, по виду базовой конструкции) и "жесткой" структуры, рассчитанной на определенные характеристики проектируемых изделий. Универсальность таких САПР подразумевает наличие в них типового ядра, которое может адаптироваться к условиям различных предприятий при той или иной степени доработки.

Комплексные САПР - это САПР, предназначенные для проектирования изделий высокой функциональной и технологической сложности (например, элементной базы РЭС). При этом центр тяжести проблемы перемещается на разработку моделей физических процессов, происходящих в изделиях, в то же время необходимо сопряжение с технологическим оборудованием, на котором производится изготовление изделий.

Специализированные САПР - это САПР, создаваемые под отдельные виды работ (например, проектирование печатных плат или микросборок и т.д.). Они носят наиболее массовый характер и могут строиться на различных средствах вычислительной техники, но всегда увязываются с технологическим оборудованием, предназначенным для изготовления и контроля РЭС.

Вопросы классификации САПР, варианты конфигураций комплексов САПР и режимы их работы достаточно подробно рассматриваются в /3, с. 25-29/. При рассмотрении этих вопросов следует обратить внимание на выбор вариантов конфигураций комплекса САПР.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные причины возникновения проблемы автоматизации проектирования и способы решения этой проблемы.

2. Перечислите знания и умения, приобретаемые студентами при изучении дисциплины.

3. Перечислите положительные факторы применения САПР, в том числе и социологические.

4. Связь САПР с другими системами автоматизации.

5. Дайте определение САПР.

6. Перечислите принципы построения САПР.

7. Перечислите и охарактеризуйте виды обеспечения САПР.

8. Дайте классификацию САПР по назначению и по уровням.

9. Назовите режимы работы КТС и обоснуйте предпочтительность того или иного режима.

10. Назовите состав АРМ для решения различных задач проектирования.