Введение к работе
Актуальность проблемы. Серьезные достижения в области разработки средств автоматизированного проектирования и систем автоматизации инженерного труда ( САЙТ ) в рамках системы комплексной автоматизации производства позволяют определить это направление развития электронной промышленности как одно из наиболее результативных в настоящее время.
Технология проектирования является важным аспектом автоматизированного проектирования, так как она формирует базис для разработки прогрессивных САПР. Анализ разрабатываемых в настоящее время высокосложных методов и средств САШ1 свидетельствует о том, что наиболее перспективными и базовыми технологиями проектирования становятся тесно связанные между собой технологии сквозного, нисходящего и параллельного проектирования модулей ЭВА, что требует значительных усилий в направлении развития теории и методов автоматизации начального этапа проектирования или этапа концептуального проектирования. Включение сквозной интегрированной САШ' в систему комплексной автоматизации производства (СКАП), требует такой методики проектирования, которая обеспечила бы уже на самых ранних этапах правильный выбор основных параметров конструкции и оценку различных характеристик ее качества с учетом задач планирования, производства и управления технологическими процессами, так как этап конструкторского проектирования фактически предшествует стадии производства и ошибку, допущенную на данном этане, уже не исправить совершенством остальных компонентов СКАП.
Решение данной проблемы может быть получено путем разработки и включения в САПР комплекса инструментальных средств для исследования и выбора эффективных стратегий проектирования, позволяющих сформировать рациональную концепцию базового проектного решения модуля с учетом особенностей реализации последующих проектных процедур компоновки, размещения и трассировки, а также требований и ограничений технического задания (ТЗ). Применение указанных инструментальных средств позволит также на начальном этапе проектирования выработать глобальные и локальные правила
проектирования, обеспечивающие повышение надежности модулей и процент выхода годных интегральных схем. В связи с этим вопросы, связанные с созданием и исследованием методов принятия проектных решений в САПР на ранних стадиях проектирования несомненно являются актуальными.
Цель работы и задачи исследований
Целью работы является повышение эффективности САПР/САЙТ модулей ЭВА, обеспечиваемое улучшением качества конструктивных решений, сокращением сроков и затрат при конструкторском проектировании, а также на этапе технологической подготовки производства, на основе комплекса методов и инструментальных средств автоматизации этапа концептуального проектирования в САПР.
Предметом защиты являются основные научные положения, методы, методики и математические модели, позволяющие осуществить этапы конструкторского аванпроектирования в САПР ЭВА и направленные на совершенствование общей методологической базы проектирования модулей ЭВА в
САПР/сайт.
Основные методы исследования. При решении поставленных задач в диссертационной работе использовались принципы системного анализа, теории исследования операций, аппарат теории графов, теория кластерного анализа, аппарат теории вероятностей и математической статистики, элементы теории принятия решений, методы оптимизации, принципы распознавания образов и теория искусственных нейронных сетей. При программной реализации подсистемы поддержки принятия конструктивных решений использовались технологии структурного и модульного проектирования программного обеспечения.
Научная новизна. Научная новизна работы заключается в решении научной проблемы комплексной автоматизации этапа формирования базового проектного решения модуля ЭВА на стадии концептуального проектирования, решение которой позволяет сформировать базис для разработки прогрессивных систем САПР/САЙТ и имеющей важное промышленное значение. В результате проведенных исследований получены следующие новые научные результаты:
предложены принципы повышения эффективности систем автоматизированного проектирования на основе комплексной автоматизации процесса концептуального проектирования;
разработана единая методологическая база и комплекс новых маїематических моделей и методов для исследования, оценки эффективности и практического выбора вариантов конструкторского решения модулей ЭВА на этапе аванпроектирования;
предложен, обоснован и практически реализован подход к многоуровневому моделированию объекта проектирования на этапе конструкторского аванпроектирования в СЛПР/САИТ, позволяющему реализовать технологии параллельного , сквозного и нисходящего автоматизированного проектирования;
предложен и обоснован подход к решению задачи выбора эффективных алгоритмов реализации коммутационно - монтажных процедур в САПР на этапе аванпроектирования на основе аппарата теории распознавания образов;
проведен обобщенный анализ и выбор эффективных структур нейронных сетей обратного распространения для решения задач оценки проектных параметров конструктивно функциональных модулей ЭВА в САПР/СЛИТ на этапе аванпроектирования;
- выдвинута концепция построения автоматизированных
подсистем поддержки принятия проектных решений на этане
концептуального проектирования на основе комплекса
инструментальных средств апатиза и формирования
альтернативных вариантов проекта;
- установлены зависимости состава и структуры программного
комплекса автоматизированной подсистемы поддержки принятия
базового конструкторского решения от функциональных и
информационных процедур решения коммутационно-монтажных
задач в СЛПР/СЛИТ ЭВА.
Практическая ценность. Практическая ценность работы состоит:
- в создании научных основ и методических материалов по
моделированию объектов проектирования в САПР/САЙТ ЭВА на
этапе аванпроектирования;
- в разработке совокупности формальных методов и
инженерных методик прогностической оценки метрических и
топологических параметров конструктивно-функциональных
модулей ЭВА матричного типа, позволяющих расчетным путем определить численные значения основных критериев качества решения коммутационно-монтажных задач на этапе концептуального проектирования в САПР;
в разработке алгоритма человеко-машинной процедуры принятия рационального конструктивного решения модуля ЭВА на этапе концептуального проектирования в САПР/САЙТ;
в разработке комплекса инструментальных средств для исследования и выбора эффективных стратегий технического проектирования и производства на этапе концептуального проектирования в САПР/САЙТ ЭВА;
в разработке технических рекомендаций по созданию автоматизированных подсистем поддержки принятия проектных решений на этапе концептуального конструкторского проектирования в САПР ЭВА.
в разработке технических рекомендаций по адаптации сквозной интегрированной САПР к конструктивным особенностям объекта проектирования;
в использовании результатов исследований для разработки учебного плана и методического обеспечения по курсу "Автоматизация проектирования, конструирования и технологической подготовки производства ЭВМ" по специальности 22.01 "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети".
Реализация результатов работы. Внедрение теоретических и практических результатов, полученных в диссертационной работе на предприятии РКК "Энергия" для целей расчета и оптимизации параметров модулей электронной аппаратуры, позволило повысить качество и сократить сроки разработки изделий электронной техники на данном предприятии. Предложенные в диссертации формальные методы и процедуры для прогностической оценки и выбора метрических и топологических параметров модулей ЭВА и реализующее их программное обеспечение внедрены также в учебный процесс МГИЭМ, что подтверждается соответствующими актами о внедрении.
Апробация работы.
На Всесоюзной школе-семинаре "Разработка и применение в народном хозяйстве ЕС ЭВМ" ( г.Москва, 1985), на Всесоюзной научной конференции "Проблемы теории чувствительности электронных и электромеханических систем" ( г.Москва, 1985), на
Всесоюзной школе -семинаре "Разработка и внедрение в народное
хозяйство систем автоматизированного проектирования" (
г.Ереван, 1986), на Всесоюзной школе-семинаре. "Разработка и
внедрение в народное хозяйство ЕС ЭВМ" ( г.Москва, 1987), на
научно-технической конференции "Современные технологические
процессы в приборостроении" ( г.Москва, 1987), на научно-
техническом семинаре "Организационно-экономические проблемы
проектирования вычислительных систем" ( г.Москва, 1987), на XTV
научно-технической конференции "Посвященная Дню радио" (
г.Москва, 1988), на Всесоюзной научно-технической конференции
'Микропроцессорные средства локальной автоматики" ( г.Гродно.
1989), на Республиканской научно-технической конференции
"Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА" ( г.Пенза, 1990), на
Всесоюзном научно-техническом семинаре "Автоматизация и
интеллектуализация проектирования систем автоматического
управления" ( г.Ростов Великий, 1990), на Всесоюзной научно-
технической конференции с международным участием
"МИКРОСИСТЕМА - 91" ( г.Суздаль, 1991), на Всесоюзной школе-
семинаре "Пути повышения интеллектуализации САПР" (
г.Симферополь, 1991), на Всесоюзной научно-технической
конференции с .международным участием "МИКРОСИСТЕМА -
93" ( г.Москва, 1993), на первом Российско-Германском
симпозиуме "Интеллектуальные информационные технологии в
принятии решений" ( г.Москва, 1995), на III научно-технической
конференции "МГИЭМ" ( г.Москва, 1995), на ПГ международной
конференции "Развитие и применение открытых системах" (
г.Москва. 1996), на II международной конференции "Новые
информационные технологии и системы" ( г.Пенза. 1996), на
втором Российско-Германском симпозиуме "Новые
информационно-методологические среды в подготовке и переподготовке кадров по информатике" ( г.Москва, 1996), на пятой международной конференции-выставки "Информационные технологии в образовании" ( г.Москва, 1996), на III Всероссийской конференции "Нейрокомпьютеры ишгпрпменение" ( г. Москва 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 32 печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 24І. наименований и приложений.
