7
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. Место САПР в отраслевых автоматизированных системах и их связь с системами автоматизации других видов изучается по /11, с. 16-19; 13, с. 13/. Социологические аспекты применения САПР рассматриваются в /12, с. 3/.
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.
1.3.2. Концепция построения САПР
1.3.2.1.САПР - как качественно новый этап в проектировании РЭС. Структурная модель САПР. Подсистемы
иобеспечение. Типовые структуры САПР. Классификация САПР.
1.3.2.2.Принципы построения САПР. Основные понятия технического обеспечения САПР. Состав комплекса технических средств САПР (КТС САПР). Одноуровневые и
8
многоуровневые КТС. Режимы работы КТС. 1.3.2.3. Автоматизированные рабочие места
проектировщика РЭС. Их состав и основные особенности. Вычислительные системы и сети САПР.
1.3.2.4 Эффективность применения САПР. Повышение качества проектов, сокращение сроков проектирования, снижение трудоемкости и стоимости проектирования и социологические факторы при использовании САПР.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Цель автоматизации проектирования - повысить качество,
снизить материальные затраты, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост количества инженерно-технических работников, занятых проектированием. Как самостоятельное научно-техническое направление автоматизация проектирования появилось сравнительно недавно. 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,
9
методическое и организационное обеспечение. Математическое, лингвистическое, информационное и программное обеспечения обычно объединяются в программно-информа-ционное 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 научнотехническую 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.
10
При изучении тем 1.3.2.1 /3, с. 20-23; 5, с. 47-48; 11, с. 64-66/ и 3.2.2 /5, с. 35-42; 12, с. 7-27; 14, с. 85-87/ следует обратить внимание
на обоснование выбора |
принципов построения САПР и на |
характеристику каждого вида обеспечения САПР. |
|
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,
11
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; 5, с. 42-46; 12, с. 5-8; 13, с. 54;
14, с. 89-92, 107-108/. При рассмотрении этих вопросов следует обратить внимание на выбор вариантов конфигураций комплекса САПР для решения той или иной конкретной задачи. Вопросы темы 3.2.3 рассматриваются в /5, с. 87-92; 12, с. 91-96, 114-125; 13, с. 13-20; 14, с. 111-121/.
Вопросы для самопроверки
1.Дайте определение САПР.
2.Перечислите принципы построения САПР.
3.Перечислите и охарактеризуйте виды обеспечения
САПР.
4.Дайте классификацию САПР по назначению и по
уровням.
5.Назовите режимы работы КТС и обоснуйте предпочтительность того или иного режима.
6.Назовите состав АРМов для решения различных задач проектирования.
7.Расскажите о тенденциях развития САПР.
1.3.3. Техническое обеспечение САПР
1.3.3.1. Подготовка и ввод алфавитно-цифровой и графической информации. Устройства ввода, машинные носители информации, методы кодирования. Автоматические и полуавтоматические устройства ввода графической информации. Их классификация, структура, принципы действия, основные технические характеристики.
12
1.3.3.2. Устройства вывода алфавитно-цифровой и графической информации. Ударные и безударные устройства вывода алфавитно-цифровой информации. Их структура, принципы действия и основные технические характеристики.
Классификация устройств вывода графической информации. Их структура, принципы действия и основные технические характеристики.
1.3.3.3.Устройства оперативного отображения информации. Алфавитно-цифровые дисплеи. Графические дисплеи. Многоцветные дисплеи. Их структура, принципы действия и основные технические характеристики. Принципы выбора дисплеев для решения различных задач проектирования РЭС.
1.3.3.4.Особенности ЭВМ, применяемых в САПР, их основные технические характеристики.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Техническим обеспечением САПР называется совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств,
предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. Технические средства САПР делятся на пять групп:
средства программной обработки данных; включают универсальные или специализированные ЭВМ, осуществляющие прием данных с устройств ввода или каналов связи, их обработку, накопление и выдачу на устройства отображения и в каналы связи;
средства подготовки и ввода данных; используются для подготовки, ввода и редактирования в алфавитно-цифровой и графической форме, включают устройства подготовки данных на различных носителях информации и ввода данных с этих носителей; алфавитно-цифровые и графические дисплеи, пишущие машинки, кодировщики графической информации;
13
средства отображения и документирования; служат для вывода результатов и оформления технической документации, включают различные печатающие устройства, графопостроители, координатографы, устройства для микрофильмирования, фотонаборные установки для изготовления фотошаблонов;
средства передачи данных; служат для связи удаленных друг от друга технических средств.
Структура, принципы действия и основные технические характеристики технических средств САПР рассматриваются в
/1, с. 17-19; 2, с. 315-348, 360-362; 3, с. 24-33; 4, с. 25-29, 45-47, 65-77; 5, с. 42-46, 85-87; 12, с. 5-8, 20-26; 13, с. 20-54; 14, с. 8992; 15, с. 28-35/.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите и охарактеризуйте машинные носители информации.
2. Назовите основные методы кодирования графической информации.
3.Изложите структуру, принципы действия и основные технические характеристики устройств ввода информации.
4.Изложите структуру, принципы действия и основные технические характеристики устройств вывода
информации.
5.Назовите принципы действия и основные технические характеристики дисплеев.
6.Назовите особенности ЭВМ, применяемых в САПР.
7.Перечислите и дайте характеристику технических средств, входящих в состав АРМ конструктора.
1.3.4.Документирование результатов проектирования
14
РЭС
1.3.4.1.Основные требования при выпуске конструкторской и технологической документации. Требования САПР и стандарты ЕСКД и ЕСТД.
1.3.4.2.Основные требования к САПР КТД. Техническое и программное обеспечение САПР КТД. Документация САПР КТД.
1.3.4.3.Этап разработки конструкторской и технологической документации в САПР.
Выполнение документов в табличной и графической форме. Основные требования, предъявляемые при выпуске электрических схем автоматизированным способом. Особенности выполнения документации для различных модулей РЭС.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Внедрение САПР и выпуск автоматизированным способом конструкторской и технологической документации сопряжено с изменением функций, структуры и взаимоотношений отдельных подразделений, занимающихся разработкой, проверкой и оформлением документации. Учитывая эти технические и организационные соображения, можно так сформулировать основные требования к САПР по выпуску конструкторско-техноло-гической документации:
при выборе форм и форматов выходных документов необходимо максимально учитывать стандарты, принятые в ЕСКД и
ЕСТД; система должна по возможности выдавать весь набор
конструкторско-технологической документации, который получается при неавтоматизированном проектировании, и еще дополнительно конструкторско-технологическую документацию для этапов контроля изделия;
машинные формы конструкторско-технологической
15
документации должны обеспечивать не только автоматизированные, но и ручные методы обращения документации и изготовления оборудования (т.е. учет, хранение, внесение изменений, поиск, передача и т.д.);
основные графические документы целесообразно выполнять базовым способом.
Комплекс алгоритмов и программ, используемых в настоящее время в САПР КТД, обеспечивает выпуск таких конструкторских документов:
ведомость покупных изделий; чертежи и спецификации на сборочные единицы;
дискеты с результатами размещения и трассировки для автоматического получения сборочного чертежа печатных проводников платы на графопостроителе (или вывод этих результатов непосредственно на графопостроитель или АЦПУ); дискеты с результатами проектирования для автоматического изготовления фотооригинала и фотошаблона
печатной платы с применением координатографа; дискеты для автоматической сверловки и контроля
печатных плат.
Кроме перечисленных окончательных документов в САПР КТД дополнительно может быть предусмотрена выдача ряда промежуточных документов, используемых для корректировки результатов отдельных этапов в диалоговом режиме. К ним относятся: сведения о результатах контроля исходной информации, список нереализованных цепей, сборочный чертеж на АЦПУ и
некоторые другие.
С точки зрения формирования всю выпускаемую техническую документацию можно классифицировать следующим образом:
документы, содержащие только буквенно-цифровую
16
информацию (цифры, буквы, символы). К ним относятся ведомости и спецификации;
документы, содержащие наряду с буквенно-цифровой информацией и графическую информацию. Сюда относятся сборочные чертежи, чертежи печатных плат, схемы;
технологические документы в виде перфолент для управления технологическим оборудованием для изготовления и контроля печатных плат. Сюда относятся перфоленты управления координатографом для изготовления фотооригиналов печатных плат, сверлильным автоматом, устройством контроля печатного монтажа.
Вопросы тем 1.3.4.1 - 1.3.4.3 подробно рассматриваются в /1,
с. 357-360; 2, с. 247-259; 3, с. 250-260; 13, с. 339-349; 16, с. 141-161; 17, с. 16-25/.
Вопросы для самопроверки
1.Сформулируйте основные требования к САПР КТД.
2.Какие трудности возникают при автоматизации выпуска
КТД?
3.Какой набор технических средств должна содержать современная САПР КТД?
4.Какие средства машинной графики могут быть использованы в САПР КТД? Дайте их краткую характеристику.
5.Какие допущения делаются при выпуске текстовых и графических документов в САПР?
6.Выпуск каких конструкторских документов обеспечивает в настоящее время САПР КТД?
7.Какие требования предъявляются при выпуске электрических схем автоматизированным способом?
8.Какой Вы представляете САПР КТД в будущем?
1.3.5. Системный подход к проектированию как основа