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

37

Материалы тем 1.3.10.1-1.3.10.3 рекомендуется изучать с помощью учебного пособия /22, с. 204-226/, а также главы 8

/23/.

Рассматривая вопросы проектирования ТП студенты должны изучить цели и задачи автоматизации проектирования ТП, ознакомиться с особенностями постановки задачи оптимального проектирования ТП. Основу автоматизации технологического проектирования составляет комплекс математических моделей описания изделий и основных этапов, элементов и параметров ТП: структурные и функциональные, табличные, сетевые и перестановочные модели. Изучение математических моделей необходимо провести для ТП механической обработки и ТП в сборочно-монтажном производстве.

В результате рассмотрения методов синтеза ТП студенты должны познакомиться с принятой классификацией и уяснить назначение, преимущества и недостатки многоуровневого итерационного метода и метода преобразования процессааналога. Изучение постановки и методов решения задач оптимального проектирования ТП должно быть ориентировано на реализацию принципов блочно-иерархического подхода к проектированию (методы линейного программирования, аналитические методы и методы поиска).

Рассмотрение задач автоматизации ТПП следует начать с изучения основных понятий: технологическая подготовка производства, ее основные задачи, место ТПП в ГАП. Рассмотрев требования Единой системы технологической подготовки производства ЕСТПП студенты должны изучить порядок, структуру и организацию работ по автоматизации ТПП, а также структуру и принципы создания комплексных (интегрированных) систем САПР - АСТПП - ГАП.

38

Вопросы для самопроверки

1.Что называют интегрированной САПР?

2.Какие модели используют в технологическом проектировании для описания структуры технологического объекта?

3.Как формируют модели функционирования ТП?

4.В чем сущность методов синтеза ТП? 5. Как ставится задача параметрической оптимизации в технологическом проектировании?

6.В чем назначение обслуживающей и проектирующей подсистем АСТПП?

7.Какие виды обеспечения входят в состав обслуживающей подсистемы?

1.3.11. Тенденции и перспективы развития САПР

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении темы 1.3.11 рекомендуется изучить следующую литературу /3, с. 260-285; 10, с. 305-310; 23, с. 450-455/.

При изучении данной темы следует обратить особое внимание на наиболее перспективные направления развития автоматизации проектирования, а именно:

автоматизация внешнего проектирования, включая предпроектные исследования и формирование ТЗ;

создание интегрированных САПР, включая решение схемотехнических, конструкторских и технологических задач;

формирование интерактивной среды, включая создание многооконного интерфейса, средств машинной графики и т.п.;

интеллектуализация всех этапов проектирования путем организации аппаратно-программной поддержки, использования экспертных знаний, методов оптимизации, принятия решений;

использование в комплексе технических средств САПР

39

высокопроизводительных ЭВМ, объединенные в локальные сети.

2. КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

2.1. Контрольная работа № 1

Контрольную работу № 1 студенты-заочники выполняют в 7-ом семестре. Варианты этой контрольной работы приводятся ниже. Номер варианта определяется по последней цифре шифра зачетной книжки (если последняя цифра 0, то берется 10 вариант).

Вариант 1.

Составить комплекс технических средств САПР двухуровневого типа для решения задачи трассировки соединений в диалоговом режиме. Указать типы и дать краткую характеристику этих средств.

Вариант 2.

Составить комплекс технических средств САПР одноуровневого типа для решения задачи оптимального размещения в пакетном режиме. Указать типы и дать характеристику этих технических средств.

Вариант 3.

Составить минимальный комплекс технических средств САПР трехуровневого типа по разработке и выпуску документации для оптимальной трассировки печатных плат в диалоговом режиме. Указать типы и дать краткую

40

характеристику этих средств.

Вариант 4.

Составить минимальный комплекс технических средств САПР одноуровневого типа по разработке и выпуску документации печатных плат в пакетном режиме. Указать типы и дать характеристику этих средств.

Вариант 5.

Назначение и состав АРМ, назначение и принцип работы его составных частей.

Вариант 6.

Составить комплекс технических средств САПР для решения задач, имеющих много точек ветвления алгоритма и только алфавитно-цифровую информацию. Выбрать режим работы такой САПР, указать типы и дать краткую характеристику этих технических средств.

Вариант 7.

Составить комплекс технических средств САПР для решения задач, имеющих много точек ветвления алгоритма и графическую информацию. Выбрать режим работы такой САПР, указать типы и дать краткую характеристику этих технических средств.

Вариант 8.

Составить комплекс технических средств для АРМ по разработке печатных плат. Указать типы и дать краткую характеристику этих средств.

Вариант 9.

Составить комплекс технических средств для решения задач, в которых необходим ввод и вывод графической информации, отсутствуют точки ветвления алгоритма и в ходе решения нет

41

обращений к ЭВМ. Выбрать режим работы. Указать типы и дать краткую характеристику этих средств.

Вариант 10.

Принципы построения САПР. Перечислить и пояснить

их.

2.2. Контрольная работа № 2

Контрольную работу № 2 студенты-заочники выполняют в 8-ом семестре. Варианты данной контрольной работы приведены в приложении. Номер варианта определяется так же, как в контрольной работе № 1.

Задание на контрольную работу заключается в следующем.

По заданной матрице цепей T восстановить коммутационную схему (КС) РЭС. Для полученной схемы РЭС получить следующие структурные модели:

граф коммутационной схемы РЭС (ГКС); мультиграф схемы и его матрицу смежности RM ;

граф элементных комплексов (ГЭК) и его матрицу ( Q );

взвешенный граф КС РЭС и его матрицу смежности

( RB ).

При изображении КС РЭС и ее графа элементы схемы

42

следует располагать таким образом, чтобы число пересечений проводников было минимальным.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Модели схем РЭС в виде графов и матриц относятся к разряду структурных, описывающих состав изделия и взаимосвязь его элементов. Данные модели используются при решении задач структурного синтеза в конструкторском проектировании РЭС (задачи компоновки модулей, размещения элементов, трассировки соединений). При этом следует иметь в виду, что если матричные модели используют для машинного представления коммутационной схемы, то применение графов обеспечивает представление схемы РЭС проектировщику в удобной форме. Рассматривая структуру коммутационной схемы РЭС, принято выделять элементы трех множеств: множества

цепей (Е), множества контактов (С), множества элементов схемы (Х). Например, для коммутационной схемы, изображенной на рис.

1, в структурной модели используются следующие множества: E =

{l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7};

X = {x1, x2, x3, x4, x5, x0};

C = {c11, c12, c21, c22, c23, c24, c25, c31, c32, c33, c34, c41, c42, c51, c01,

c02}.

Примечание: х0 - фиктивный нулевой элемент, которому приписывают внешние выводы коммутационной схемы. При описании контактов (выводов) элементов схемы принята Наиболее полное описание коммутационной схемы РЭС обеспечивает граф коммутационной схемы (ГКС) и его матричный

аналог - матрица цепей ( T ).

43

Рис. 2.1

Всякий граф, по определению, задает отношение между множеством его вершин (элементов структуры) и множеством

ребер графа (связи между элементами).

Для ГКС элементы структуры - это элементы трех типов цепи, контакты, элементы схемы. Например, для коммутационной схемы, изображенной на рис.2.1 граф

коммутационной схемы приведен на рис. 2.2. Единственная матрица, которая полностью описывает схему

44

РЭС, это матрица цепей

Рис. 2.2

T ={tij}, i =1, n , j =1, k ,

где n - число элементов схемы,

tij - номер цепи, которой принадлежит j-ый контакт i-го элемента схемы,

45

k - максимальное число контактов у одного элемента схемы (для схемы с рис. 1 k=5).

Матрица T для коммутационной схемы (рис. 1) имеет размерность 65:tij=0, если у элемента хi нет j-го контакта.

Граф элементных комплексов (ГЭК) задает связь между элементами КС РЭС и цепями, в нем используются вершины

двух типов: элементы xi, i=1, n и цепи lj, j=1, m .

ГЭК для КС (рис. 1) приведен на рис. 2.3.

Элементный комплекс - это множество элементов схемы, принадлежащих одной цепи. Матрица элементных комплексов

Q строится по правилу:

1 - если x i l j и 0 - если x i l j . Матрица Q имеет размерность n m.

Мультиграф КС РЭС описывает связи между элементами схемы. Причем два элемента могут быть связаны более чем одним ребром (в зависимости от того, по фрагментам скольких цепей элемент хi связан с элементом хj).Мультиграф КС (рис. 1) приведен на рис. 4.

x1

x2

x5 x0

x3

x4

Рис. 2.4

46

Матрицу смежности мультиграфа ( RM ) рассчитывают по формуле:

схемы, qil, qjl - элементы матрицы элементных комплексов Q , m - число цепей КС РЭС.

Матрица смежности мультиграфа для КС (рис. 1) приведена

ниже

Матрицу смежности взвешенного графа КС РЭС RB рассчитывают по формуле: