Материал: Основы проектирования Р Э С. Комплект учебно-методической документации по дисциплине. Учебное пособие. Самойленко Н.Э., Скоробогатов В.С

27

28

адача

оптимизации

показателей

надежности

для

1.

Определите место задач исследования разбросов

резервированных систем допускает два варианта постановки.

параметров конструкции и технологии РЭС в процессе

Это прямая задача оптимального резервирования и обратная

проектирования.

задача минимизации массы, размеров, стоимости и других

2.

В чем заключается задача анализа точности?

показателей качества системы при обеспечении требуемых

3.

Как определить погрешность вероятностного метода

показателей надежности. Для решения задачи используют

анализа точности?

методы оптимизации из раздела 3.8 программы дисциплины.

4.

Когда нужно использовать метод наихудшего случая?

При изучении темы 1.3.7.4 необходимо рассмотреть

5.

От чего зависит погрешность метода статистических

особенности постановки задач анализа стабильности и

испытаний?

серийнопригодности РЭС и ТП, а также методы их решения /7,

6.

По каким формулам рассчитываются показатели

с. 210-213; 8, с. 9, 15-19/.

надежности неремонтируемых систем?

Анализ стабильности, то есть способности системы

7.

Назовите показатели надежности ремонтируемых систем.

сохранять во времени свои параметры в пределах допусков под

8.

В каких случаях для расчета показателей надежности

воздействием внешних факторов, проводится при обратимых и

системы вводится базовый элемент?

необратимых изменениях параметров.

9.

По каким принципам классифицируют отказы? Назовите

Задача

анализа

серийнопригодности

предполагает

виды отказов.

необходимость расчета вероятности попадания выходных

10. Что понимают под стабильностью РЭС и ТП?

характеристик РЭС и ТП в заданное поле допуска при

11. Как формулируется задача анализа серийнопригодности?

известных технологических разбросах внутренних параметров.

12. Что общего между задачей анализа стабильности и

Эту величину, выраженную в процентном отношении,

анализом надежности и точности?

называют процентом выхода годных изделий.

13. В чем отличие задачи анализа серийнопригодности от

Рассматривая данные задачи, следует иметь в виду, что в

задач анализа точности и надежности?

основе всех задач анализа разбросов параметров лежат одни и

те же уравнения. При анализе точности и стабильности

1.3.8. Оптимизация параметров конструкций РЭС и ТП их

вычисляют поля разбросов технических характеристик РЭС и

изготовления

ТП с учетом технологических и эксплуатационных факторов

1.3.8.1. Постановка задачи параметрической

соответственно, а при расчете серийнопригодности и

оптимизации на основе анализа технического задания.

надежности

-

вероятности

нахождения

технических

Многокритериальность, наличие большого числа параметров и

характеристик в допустимых границах с учетом

ограничений - характерные черты задач оптимального

технологических и эксплуатационных факторов соответственно.

проектирования РЭС и ТП. Основные понятия: критерий качества,

целевая функция, оптимальное решение, точка локального

Вопросы для самопроверки

экстремума, точка глобального экстремума. Классификация задач

29

30

оптимизации. Методы построения целевой функции при

При рассмотрении материала темы 1.3.8.2 рекомендуется

переходе от многокритериальной задачи оптимизации к

использовать литературу /8, с. 104-112; 18, с. 8-55/. Изучая

однокритериальной.

постановку и метод решения задачи линейного программирования

1.3.8.2. Задача линейного программирования. Симплекс-

важно выяснить, для каких задач проектирования РЭС и ТП они

метод.

используются и в чем заключается их особенность по сравнению с

1.3.8.3. Задача нелинейного программирования. Методы

другими задачами оптимизации. При этом важно рассмотреть

учета ограничений в процессе оптимизации.

преимущества, недостатки и возможности улучшения симплекс-

1.3.8.4. Методы поисковой оптимизации как основа

метода, используемого в задаче линейного программирования.

решения задач нелинейного программирования.

Приступая к изучению темы 1.3.8.3, студенты должны

воспользоваться необходимой литературой /8, с. 113-119; 10, с. 265-

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

267/, изучая особенности постановки задачи нелинейного

программирования важно выделить необходимость перехода к задаче

Для изучения темы 1.3.8.1 следует воспользоваться

безусловной оптимизации. Среди методов учета ограничений

рекомендуемой литературой /7, с. 312-316; 9, с. 257-263; 10, с.

необходимо рассмотреть метод неопределенных множителей

244-259; 22, с. 64-70/. При этом особое внимание необходимо

Лагранжа, методы штрафных и барьерных функций, при этом важно

уделить изучению методов получения математической

изучить особенности использования этих методов при оптимизации

постановки задачи оптимизации на основе данных технического

конструкторско-технологических решений и в задачах надежности

задания. Студенты должны изучить основные понятия теории

РЭС и ТП.

оптимизации конструкторских и технологических решений,

Рассматривая методы поисковой оптимизации в соответствии

четко определить место задач оптимизации в процессе

с разделом 1.3.8.4, студентам необходимо проработать следующую

проектирования, изучить особенности задач оптимизации при

литературу /7, с. 328-347; 8, с. 113-137; 10, с. 259-264; 19, с. 97-123/.

исследовании РЭС и ТП и ознакомиться с принятой

Приступая к изучению методов поиска, которые составляют основу

классификацией задач оптимизации. Как правило, при

для решения задач нелинейного программирования, прежде всего

проектировании сложных систем задача параметрической

нужно детально рассмотреть основные идеи, этапы и принятую

оптимизации является многокритериальной, в этом случае для

классификацию поисковых методов. Теперь можно рассматривать

построения целевой функции используются специальные

особенности и подробную реализацию каждого из методов поиска

методы перехода к однокритериальной задаче оптимизации, а

нулевого, первого и второго порядка, проводя тщательный анализ

именно: вероятностный, аддитивный, мультипликативный,

преимуществ и недостатков каждого метода. Сравнение методов

минимаксный методы и метод выделения главного критерия.

поиска рекомендуется проводить по количеству шагов поиска,

При изучении данных методов следует обратить внимание на их

необходимых для нахождения точки экстремума, а также по

особенности, определяющие область применения каждого

вычислительным затратам на реализацию одного шага поиска.

метода.

Наиболее подробно следует рассмотреть самые эффективные из

33

34

литературу /1, с. 160-171; 6, с. 343-352; 22, с. 174-180/. При

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

автоматизированном проектировании РЭС компоновка состоит в

формировании модулей высшего уровня из модулей низшего уровня

Материалы темы 1.3.9.1 рекомендуется изучить в объеме

иерархии. В процессе изучения постановки задач компоновки РЭС

учебных пособий /1, с. 67-101; 22, с. 197-204/. Методы анализа

студенты должны различать основные этапы в решении задач

полей в конструкциях РЭС составляют основу анализа и

компоновки (типизация, покрытие, разрезание), знать математическую

верификации результатов проектирования. На этапах

постановку задачи покрытия как задачи линейного программирования

конструкторского проектирования РЭС требуется решать

и методы ее решения, уметь ставить задачу компоновки как задачу

следующие основные задачи анализа: помехоустойчивости

математического программирования, выделять критерии качества и

элементов и узлов с учетом искажений и задержки сигналов при

ограничения. В ходе рассмотрения методов решения задачи

прохождении по электрически "длинным" линиям и

компоновки особое внимание следует уделить итерационным и

перекрестных наводок в цепях; тепловых режимов в

последовательным алгоритмам. Студенты должны уяснить основные

конструкции и механических характеристик.

различия между этими методами, знать присущие данным методам

Проблема анализа помехоустойчивости межэлементных

преимущества и недостатки, а также физический смысл правил выбора

соединений, как и оптимизация тепловых режимов, частично

очередного элемента в последовательных алгоритмах и правил

решается на этапах компоновки, размещения и трассировки

перебора вариантов компоновки в итерационных алгоритмах.

введением соответствующих критериев качества и учетом

Рассмотрение материалов темы 1.3.9.4 требует изучения

ограничений. Задача анализа механических характеристик

литературы /1, с. 188-212, 6, с. 352-356; 22, с. 176-185/. Задача

конструкции практически не связана с результатами

размещения модулей РЭС - одна из основных задач

коммутационно-монтажного

проектирования.

В основе

автоматизированного конструирования РЭС и предшествует решению

моделирования лежит расчленение конструкции на отдельные

задачи трассировки соединений. При изучении постановки задачи

элементы

и

изучение

поведения

под

различными

размещения следует обратить внимание на математические модели

механическими нагрузками как отдельных элементов, так и

конструкций РЭС, используемые в задачах размещения, критерии

конструкции в целом.

качества и ограничения, способы представления монтажного

Приступая к изучению темы 1.3.9.2, необходимо иметь в

пространства и классификацию размещаемых элементов. Рассматривая

виду, что структурные модели схем РЭС в виде матриц и

методы решения задачи размещения, следует иметь в виду, что

графов

являются

основой

для

всех

методов

алгоритмы размещения делятся на непрерывно-дискретные и

автоматизированного проектирования конструкций РЭС

дискретные и при проведении их сравнительного анализа более

(компоновки, размещения, трассировки). Виды и назначение

подробно необходимо рассмотреть эвристические (итерационные и

матричных

и

графовых

моделей

схем

РЭС рекомендуется

последовательные) алгоритмы размещения одногабаритных элементов.

изучать по /1, с. 20-29/.

Следует также изучить особенности размещения разногабаритных

Для изучения темы 1.3.9.3 следует использовать учебную

элементов и алгоритмов, учитывающих последующую трассировку.

35

36

Задача трассировки - одна из наиболее сложных задач

задачах компоновки, размещения и трассировки?

при автоматизированном конструировании РЭС, что

8. В чем особенности размещения модулей с одинаковыми

обусловлено

ее

многовариантностью,

трудностями

размерами и разногабаритных модулей?

формализации и выбора критериев качества. Изучая постановку

9. Сформулируйте задачу размещения как задачу

задачи трассировки соединений, необходимо выделить

математического программирования.

основные этапы ее решения, рассмотреть метрические и

10. Охарактеризуйте особенности задач трассировки печатных

топологические критерии качества и провести анализ

и проводных соединений.

алгоритмов трассировки для однослойных печатных плат. Более

11. Проведите сравнительный анализ волновых методов.

подробно следует изучить волновой алгоритм трассировки и его

12. Для чего нужны путевые координаты в волновых методах?

модификации (лучевой алгоритм, метод встречной волны),

13. Сравните алгоритмы трассировки с точки зрения

рассмотреть их преимущества и недостатки. Кроме того,

эффективности.

студенты должны ознакомиться с особенностями алгоритмов

трассировки соединений в многослойных печатных платах. Для

1.3.10.

Математические

модели

и

алгоритмы

изучения темы 1.3.9.5 следует изучить следующую учебную

автоматизированного проектирования

технологических

процессов

литературу /1, с. 212-219/.

производства РЭС

1.3.10.1.

Автоматизация

проектирования

технологических

Вопросы для самопроверки

процессов.

Принципы

автоматизации

проектирования

технологических процессов (ТП) изготовления РЭС (сборки,

1. В чем назначение анализа и верификации результатов

монтажа, контроля и регулировки). Моделирование ТП как сложной

конструкторского проектирования?

системы.

2. Как использовать эквивалентные электрические схемы

1.3.10.2. Синтез структуры и определение параметров ТП.

при анализе полей в конструкциях РЭС?

Оптимизация

технологических

объектов

и

материально-

3. Можно ли создать универсальное математическое

энергетических потоков. Методы и критерии оптимизации режимов и

описание задач анализа?

параметров обработки при проектировании ТП.

4. Охарактеризуйте особенности основных этапов

1.3.10.3.

Автоматизированные

системы

технологической

компоновки.

подготовки производства (АСТПП). Правила построения и типовой

5.

Перечислите

основные

критерии

качества,

состав АСТПП. Методы автоматизированной оценки

используемые

в

математической

постановке

задачи

технологичности изделий. Комплексные системы САПР - АСТПП -

компоновки.

ГАП.

6. Задача компоновки - это задача анализа или синтеза?

7. Какие модели используются для описания схем РЭС в

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ