Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации




НазваниеУчебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации
страница1/6
Дата23.02.2013
Размер0.84 Mb.
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6



Н. Э. Самойленко, В.С.Скоробогатов


ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ САПР


Учебное пособие


Воронеж 2003


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ


Воронежский государственный технический университет


Н. Э. Самойленко В. С. Скоробогатов



ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ САПР


Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия


Воронеж 2003


УДК 621.3:681.3

СамойленкоН.Э., СкоробогатовВ.С. Теоретические основы САПР.: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 85 с.

В учебном пособии рассматриваются основы теории автоматизированного проектирования, включая общие принципы построения САПР, виды обеспечения САПР, методы решения инженерных задач анализа и параметрической оптимизации в задачах проектирования конструкций и технологических процессов производства радиоаппаратуры. Изложение теоретического материала сопровождается примерами, иллюстрациями и вопросами для самопроверки в объеме, достаточном для самостоятельного изучения дисциплины. Учебное пособие соответствует требованиям государственного образовательного стандарта по специальности 200800 “Проектирование и технология РЭС”. Учебное пособие предназначено для студентов специальности по дисциплинам “Основы САПР”, “Информационные технологии проектирования электронных средств” дневной и заочной формы обучения. Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word и содержится в файле САПР.doc.


Ил. 7. Библиогр.: 8 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф.,

академикМАИ А.В.Муратов

Рецензенты: НТС ОАО Электросигнал,

главный инженер А. Д. Верёвкин

д-р. техн наук, проф. Н.И.Баранников


© Самойленко Н. Э., Скоробогатов В.С., 2003


   Оформление. Воронежский государственный

технический университет, 2003

ВВЕДЕНИЕ


В современных условиях всё более возрастает потребность в электронных средствах с высокими технико-экономическими характеристиками, способных работать в сложных условиях при наличии различных воздействий: температуры, влаги, механических нагрузок, что 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 повысив качество проектирования.

При этом решение проблемы автоматизации проектирования заключается 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/.

Поэтому актуальной задачей для будущего специалиста конструктора-технолога РЭС является овладение теоретическими знаниями, практическими навыками и умениями выполнения задач деятельности по экспериментально - статистическому исследованию, моделированию и оптимизации, обеспечению качества и


3

надежности РЭС, а также освоение методологии автоматизированного проектирования конструкций и технологических процессов производства РЭС, способов формирования и реализации основных видов обеспечения САПР, а также получение навыков практического решения типовых задач конструкторско-технологического проектирования методами и средствами САПР.


1. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ САПР


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, а также 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):


4

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.

Система 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.

Разработка САПР представляет собой крупную научно-техническую проблему, а 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.


5

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.

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


6

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 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.


2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР


    1. Состав и назначение комплексов технических

средств автоматизации проектирования


САПР - это совокупность средств и методов для осуществления автоматизированного проектирования, состоящих из следующих видов обеспечения: технического, программного, математического, информационного, лингвистического, методического и организационного [1].

Базовыми средствами, с помощью которых реализуются другие виды обеспечения САПР,


7

являются технические средства, а основой технических средств является ЭВМ. Традиционная форма использования ЭВМ, сконцентрированных в вычислительном центре и работающих в пакетном режиме, не годится для автоматизированного проектирования. ЭВМ лишь тогда станет регулярно используемым инструмен­том проектирования, когда инженер-проектировщик сможет оперативно обращаться к машине и также оперативно получать результаты решения. При этом эффективное взаимодействие инженера с ЭВМ будет обеспечено только в случае, если форма вво­димой и выводимой информации удобна для человека и не приводит к необходимости выполнять обременительные и чреватые ошибками операции по кодированию или расшифровке сообщений. В зависимости от характера решаемых задач удобными формами представления информации могут быть таблицы, чертежи, графики, текстовые сообщения и т. д.

В связи с указанным, к техническому обеспечению автоматизации проектирования предъявляются следующие тре­бования [6]:

удобство использования инженерами-проектировщиками, воз­можность оперативного взаимодействия инженеров с ЭВМ;

достаточная производительность и объем оперативной памяти ЭВМ для решения задач всех этапов проектирования за приемлемое время;

возможность одновременной работы с техническими средствами необходимого числа пользователей для эффективной деятельности всего коллектива разработчиков;

открытость комплекса технических средств для расширения и модернизации системы по мере прогресса техники;

высокая надежность, приемлемая стоимость и т. д.

Удовлетворение перечисленных требований возможно


8

только в условиях организации технического обеспечения в виде специали­зированной вычислительной системы, допускающей функционирование в нескольких ре­жимах. Такое техническое обеспечение называют комплексом тех­нических средств САПР. Первое из указанных требований к техническим средствам (ТС) САПР обусловливает включение в комплекс ТС как стандартного комплекта внешних устройств ЭВМ, так и дополнительных устройств оперативного ввода-вывода информации,

в том числе в графической форме. Этот комплекc внешних устройств устанавливается в помещении проектного подразделения и называ­ется автоматизированным рабочим местом (АРМ) проектировщика.

Состав АРМ зависит от характера задач, решаемых в проектном подразделении. Так, для инженеров, занятых функционально - логическим проектированием, и инженеров-конструкторов оптимальный состав внешних устройств неодинаков. Действительно, конструкторы в значительно большей мере связаны с обработкой информации в виде чертежей, для них важно наличие развитых средств машинной гра­фики.

В расширенном составе АРМ, кроме самой ЭВМ должны присутствовать следующие технические средства: устройства ввода и вывода как алфавитно-цифровой, так и графической информации; запоминающие устройства на магнитных дисках (НМД) и магнитной ленте (НМЛ); алфавитно-цифровой дисплей; графичес­кий дисплей; графопостроитель и некоторые другие по мере необходимости.

Комплекс технических средств предназначен для решения в процессе проектирования следующих задач: ввод исходной информации об объекте и необходимых процедурах проектирования, отображения, преобразования и хранения информации, создание условий для


9

эффективного диалога пользователя системой, документирование проектных решений и некоторых других.

До недавнего времени основная масса задач автоматизации проектирования решалась на машинах класса мини-ЭВМ. Большие машины применялись заметно реже из-за снижения эффективности их работы в интерактивном режиме, используемом для обеспечения диалога проектировщика с ЭВМ, а персональным ЭВМ (ПЭВМ) не хватало вычислительных ресурсов для решения таких задач [4]. Значительное увеличение вычисли­тельной мощности (быстродействия, объема памяти, снижения стоимости) персональных ЭВМ, наличие высококачественного программного обеспечения привело к резкому изменению такого положения в области технических средств САПР, то есть привело к широкому использованию ПЭВМ для автоматизации проектирования. Были разработаны и выпускаются различные периферийные устройства с высокими техническими характеристиками.


2.2. Общая характеристика ПЭВМ и их технических средств


Основой комплекса технических средств автоматизации проектирования является ЭВМ. Любая ЭВМ, в том числе и ПЭВМ, представляет собой сложную систему взаимосвязанных технических средств, спо­собных принимать, хранить, перерабатывать и выдавать информа­цию с помощью вычислительных и логических операций по опре­деленному алгоритму или программе. Здесь и далее под

техниче­скими средствами понимается оборудование ПЭВМ, участвующее в автоматизированной обработке данных.

Решение задач на ПЭВМ (вычислительный процесс) проводится по определенным правилам. Любая задача,


10

подготавливаемая для решения на ПЭВМ, представляется в виде одной или многих ма­тематических зависимостей. Кроме исходных данных, вводимых в ПЭВМ при решении задачи, возникает необходимость в использо­вании алгоритма - совокупности точных предписаний (правил), определяющих вычислительный процесс. Программа, представляю­щая собой алгоритм решения задачи, записанный на каком-либо формализованном языке, определяет, какие действия и в какой последовательности должна выполнить машина над исходными дан­ными и промежуточными результатами. Информация обычно пред­ставляется и обрабатывается двоичными словами конечной длины - 8, 16 или 32 бит.

Для выполнения процесса вычислений в состав ПЭВМ включа­ются устройства, каждое из которых имеет вполне определенные функции, т. е. является функционально законченной частью системы технических средств (рис.2.1). Данные устройства принято разде­лять на центральные и периферийные. Процессор и основная память являются центральными устройствами ПЭВМ.

  1   2   3   4   5   6

Похожие:

Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебное пособие воронеж 2002 министерство образования российской федерации
Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов, обучающихся по специальности 220100 "Вычислительные машины, комплексы,...
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебное пособие Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Алтайский государственный технический
Боровцов Е. Г. Организация эвм: Учебное пособие/ Алт госуд технич ун-т им. И. И. Ползунова. Барнаул: 1998. 161 с
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебное пособие Челябинск 2006 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию
Учебное пособие предназначено для студентов университета дневной и заочной форм обучения по специальности физическая культура
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебно-методическое пособие Находка 2003 Министерство образования Российской Федерации Владивостокский государственный университет
Журбей Е. В. Политология: Учебно-методическое пособие. На­ходка: Институт технологии и бизнеса, 2003. 84 с
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебное пособие Омск 2009 министерство образования и науки российской федерации федеральное агентство по образованию
Пушнина Западной Сибири: лосновы товароведения и ранок: учебное пособие / О. В. Гончарова Омск: Издатель ип погорелова, 2009. – 362...
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебное пособие воронеж 2004 Справочник магнитного диска (кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры)
Оборудование для испытаний радиосистем: Учебное пособие / Л. Н. Никитин, В. Т. Грищенко. Воронеж: Издательство вгту, 2004, 79 с
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебное пособие ч елябинск 2 006 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет Кафедра «Основы медицинских знаний»
Учебное пособие предназначено для студентов университета дневной и заочной форм обучения по специальности «Физическая культура»
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconМинистерство образования российской федерации Воронежский государственный технический университет В. А. Павлов, а н. Пятунин основы построения и эксплуатации защищенных телекоммуникационных систем (учебное пособие)
Павлов В. А., Пятунин А. Н. Основы построения и эксплуатации защищенных телекоммуникационных систем: Учебное пособие. Воронеж: Воронежский...
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебное пособие Чебоксары 2009 Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебное пособие Воронеж 2003 министерство образования российской федерации iconУчебное пособие Чебоксары 2008 Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница