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 …).

 

Системаавтоматизированногопроектирования (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:

Системное проектирование,

Структурное проектирование,

Функциональное,

Схемотехническое,

Конструкторское,

Технологический синтез.

 

При системном проектировании используются идеи и методы системного анализа. На основе многофакторного анализа проводится исследование ТЗ на разработку изделия и принимаются решения относительно методики построения и путей реализации процесса (Используются системы автоматизации научных исследований).

При структурном проектировании на основании технического задания разрабатывается структурная схема, определяющая основные структурные части ЭА (устройства, блоки и т. п.), их назначение и взаимосвязи. Выбираются системы команд, диагностики и контроля, решаются вопросы обмена информацией между ЭА и внешними устройствами и абонентами процесса (Используются системы автоматизации научных исследований).

На данных этапах в основном используются творческие возможности человека (ЭВМ – как помощник в исследованиях).

При функциональном проектировании разрабатываются подробные функциональные схемы устройств проектируемой ЭВМ, которые разъясняют определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях или устройствах в целом и детализируют обмен информацией между ними.

В результате получают функциональные схемы устройств. Критерии оптимизации:

− минимизация числа типов узлов

− достижение максимальной однородности блоков − возможность эффективного моделирования

− простота диагностирования

− максимальный учет требований К и ТП.

Результат – получение математической либо физической модели устройства. Для ЭА – чаще математической.

Работа с моделями позволяет создать устройство требуемого качества с минимальными временными и материальными затратами (при помощи САПР).

При схемотехническом (логическом) проектировании разрабатываются подробные принципиальные схемы устройств, ориентированные на определенные системы элементов. Схемотехническое проектирование ЭА характеризуется большой трудоемкостью и, следовательно, требует большого количества разработчиков. Основные задачи схемотехнического проектирования хорошо формализуются и позволяют использовать машинные методы решения (автоматизация проектирования).

Задача:

− Покрытие функциональной схемы ячейками из заданного набора.

При конструкторском проектировании (или, иначе, конструировании) выбирается структура пространственных, энергетических и временных взаимосвязей частей конструкции, связей с окружающей средой и объектами, определяются материалы и виды обработки; устанавливаются количественные нормы (для связей, материалов и обработок), по которым можно изготовить изделие, соответствующее заданным требованиям (часто используется САПР).

Входная информация – функциональная и принципиальная схемы устройства.

На этом этапе необходимо решать следующие задачи:

1. Компоновка элементов схемы в ТЭЗы, в панели, в рамы … (компоновка высшего иерархического уровня элементами более низкого)

2. Размещение элементов в конструктивах по различным критериям

3. Распределение цепей по слоям платы. Трассировка соединений. Контроль правильности получения топологии.

4. Моделирование и расчет ЭМ и тепловых полей, механической прочности, надежности, вибропрочности …

5. Автоматизированное получение конструкторской документации на изготовление ЭА.

При технологическом синтезе изготавливают отдельные устройства, блоки, происходит их наладка, общая сборка устройства и испытания (САПР ТП).

Цель:

− автоматизированное получение технологической документации

− разработка алгоритмов управления технологическим оборудованием − разработка и изготовление технологической оснастки.

 

ГОСТ 2.103 — 68 устанавливает стадии разработки изделий и выпуска конструкторской документации при ОКР, а также определяет основные этапы выполнения работ на этих стадиях:1).

− техническое предложение,

− эскизный проект, (САПР)

− технический проект (САПР)

относятся к проектным стадиям. Соответственно и документацию на изделие, выпускаемую на этих стадиях, называют проектной.

− рабочий проект (САПР).

Техническоепредложение — совокупность конструкторских документов, которые содержат технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия на основании анализа ТЗ и раз-личных вариантов возможной реализации изделии, сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентные исследования.

При разработке ЭА на стадии технического предложения прорабатываются следующие основные вопросы: обзор научно-технической литературы, патентов и нормативно-технических документов по рассматриваемой тематике; определение принципиальной возможности создания заказываемой ЭВМ; предварительные предложения по структуре ЭА и ее элементной базе; формулировка общих рекомендаций по разработке нескольких возможных вариантов конструкции ЭА; предварительное определение состава математического обеспечения; составление перечня организаций-соисполнителей ОКР, уточнение объемов, стоимости и сроков разработки, выработка предложений по уточнению ТЗ. После уточнения, согласования и утверждения заказчиком ТЗ и приемки

технического предложения приступают к разработке эскизного проекта. Эскизныйпроект — совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструктивные решения, дающие общие представления об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габариты изделия. На этой стадии выбран-ный вариант конструкции подвергается детальной проработке для выявления возможности наиболее полного удовлетворения всех предъявляемых к нему требований. Прорабатываются в основном следующие вопросы: теоретико-экспериментальные исследования по направлениям, намеченным на стадии технического предложения; выбор оптимального по ряду признаков варианта, подлежащего дальнейшей разработке, т. е. осуществляется выбор главного на-правления конструирования ЭА и ее составных частей; разработка технических решений, направленных на обеспечение показателей надежности ЭА, технологичности, стандартизации и унификации конструкций, эргономики, технической эстетики, техники безопасности и конкурентоспособности и др.; обоснование и выбор схемной реализации; составление технического задания на раз-работку новых компонентов, а также контрольно-измерительной аппаратуры; описание ЭВМ в целом и по устройствам; макетирование для отработки электрических схем, тепловых режимов, электромагнитной совместимости; предложения по уточнению технического задания.

После согласования, защиты и утверждения эскизный проект служит основанием для следующей проектной стадии — технического проекта.

Техническийпроект — совокупность конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для разработки рабочей документации. Здесь проводится детальная отработка схемных и конструкторских решений (на уровне чертежей на все важные узлы, блоки, устройства), отрабатывается система математического обеспечения; разрабатываются технология изготовления составных частей ЭВМ и средства автоматизации ее проектирования и изготовления; выполняются пространственные компоновочные эскизы и макеты, позволяющие оценивать паразитные связи, тепловые ре-жимы, удобство монтажа, ремонта, эксплуатации и защиту от внешних воздействий, изготавливаются узлы и блоки, которые проходят необходимые контрольные испытания; проверяются и оцениваются технологичность конструкций, степень соответствия их современному уровню микроэлектроники и комплексной микроминиатюризации, степень унификации и стандартизации и т. д.

После согласования, защиты и утверждения технического проекта переходят к рабочему проектированию ЭВМ.

Рабочийпроект — это совокупность рабочей конструкторской и технологической документации, предназначенной для изготовления и испытания опытного образца, опытной партии, серийного (массового) производства. Рабочий проект является завершающей, наиболее ответственной стадией разработки ЭА. На стадии рабочего проекта разрабатывается полный комплект КД, необходимых для изготовления, проверки, изучения и эксплуатации ЭА, технология изготовления отдельных узлов и ЭА в целом, изготавливаются опытные образцы ЭА, составляются программы предварительных (заводских) испытаний основных узлов и ЭА, проводятся эти испытания, корректируется по результатах испытаний документация.

 

При этом под опытным образцом понимают обычно ЭА, изготовленную по вновь разработанной рабочей документации для проверки его соответствия техническому заданию, проверки конструкторских решений, определения объема и характера последующей и необходимой корректировки конструкторских документов и подготовки технологического оснащения производства.

Для оценки качества опытного образца ЭА создается государственная или межведомственная комиссия. Она оценивает степень соответствия разработки всем требованиям технического задания, полноту и качество выполнения конструкторской и технологической документации, дает рекомендации по целесообразности передачи новых ЭА в серийное производство. При необходимости определяется перечень нужных доработок и проводятся дополнительные испытания ЭВМ. Приемкой опытного образца ОКР практически завершается, и комплекты конструкторской и технологической документации передаются на производство для организации серийного или массового выпуска ЭВМ.

В серийном или массовом производстве выполняется также ряд этапов конструкторских и технологических работ: изготовление и испытание опытной (установочной) серии изделий; корректировка конструкторских и технологических документов по результатам изготовления и испытания составных частей ЭВМ опытной серии; изготовление головной (контрольной) серии ЭВМ по полностью оснащенному технологическому процессу; корректировка конструкторских и технологических документов по результатам изготовления и испытания головной серии; непосредственно производство ЭА.

 

Для всех этапов проектирования изделия можно выделить типовые операции обработки информации:

1. Поиск и выбор из различных источников информации

2. Анализ

3. Расчет

4. Принятие проектных решений

5. Оформление проектных решений

 

 

Автоматизация 1-5 на всех стадиях проектирования – сущность современной САПР.