CC BY
536. Смирнов Э.М. Анализ системы субъект - техническое средство - объект // Философские науки. 1983. № 1. с. 24 - 30.
7. Устенко А. С. Основы математического моделирования и алгоритмизации процессов функционирования сложных систем. М.: БИНОМ, 2000. 235 с.
8. Теории подобия и размерностей. Моделирование. Алабужев П.М. и др. -М.: Высшая школа, 1968. - 208 с.
9. Д. Тернер Вероятность, статистика и исследование операций (пер. с англ.). М. Статистика, 1976. - 431 с.
10. Гете И.В. Об искусстве / Сборник. - М., «Искусство», 1975. - 623 с.
Reference list
1. Goode Harry H., Machol Robert E. System Engineering: An Introduction to the Design of Large-scale Systems, 1957.
2. Goode Harry H., Machol Robert E. System Engineering: An Introduction to the Design of Large-scale Systems. Sovietskoye Radio. 1962.
3. Hall Arthur D.A. Methodology for System Engineering, 1965.
4. Ikujiro Nonaka, Hirotaka Takeuchi. The Knowledge-Creating Company. How Japanese Companies Create the Dynamics of Innovation. Olimp-Business, 2003.
5. Organization and management (theory and practice) / Collection. Ed. A.I. Berg. Мoscow. Nauka. 1968. - 222 p.
6. EM. Smirnov. The analysis of the system subject - technical means - object.// Philosophic sciences.1983. № 1. pp. 24 - 30.
7. A.S. Ustenko Fundamentals of Mathematical Modeling and Algorithmization of the Functioning Process of Complex Systems. Мoscow: BINOM, 2000. 235 p.
8. Theories of similarity and dimensions. Modeling. P. Alabuzhev and others. -Мoscow: Visshaya Shkola, 1968. - 208 p.
9. Turner D. Probability, statistics and operations research. Мoscow. Statistics, 1976. - 431 p.
10. Goethe I.V. About art / Collection. - Мoscow, Iskusstvo, 1975. - 623 p. УДК 004.896
Урлапов Олег Владимирович1,
ведущий инженер, канд. техн. наук, Шорин Антон Михайлович1,
инженер,
Горбачев Иван Владимирович2,
начальник учебного управления, канд. техн. наук, доцент,
Похилько Александр Федорович2,
доцент, канд. техн. наук, доцент,
АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И
СИСТЕМ
1Россия, г. Ульяновск, ООО «РуГаджет», E-mail: o.urlapov@gmail.com
2Россия, г. Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет, E-mail: giv.uln@gmail.com
Аннотация. В данной статье приведен анализ процесса схемотехнического проектирования радиотехнических устройств для выработки подхода к фиксации процесса в виртуальной платформе инженерных компетенций. Выделены основные этапы процесса проектирования и описаны основные подходы для поиска оптимальных решений. Полученные результаты подготавливают основу для разработки методов фиксации и накопления результатов проектирования и формирования базы проектных решений.
Ключевые слова: Процесс проектирования, проектная деятельность, виртуальная платформа компетенций, схемотехническое проектирование, системный анализ.
Oleg V. Urlapov1, CEO, Candidate of Technical Sciences
Anton M. Shorin1, Engineer, Ivan V. Gorbachev ,
Head of Education Department, Candidate of Technical Sciences
Alexander F. Pokhilko , Associate Professor, Candidate of Technical Sciences
ANALYSIS OF SCHEME DESIGN PROCESS OF RADIO ENGINEERING DEVICES AND SYSTEMS
1Russia, Ulyanovsk, RuGadget, E-mail: o.urlapov@gmail.com 2Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University, E-mail: giv.uln@gmail.com
Abstract: This article provides an analysis of the circuit design process of radio engineering devices to develop an approach to fixing the process in a virtual platform of engineering competencies. The main stages of the design process are highlighted and the main approaches for finding optimal solutions are described. The results obtained prepare the basis for the development of methods for fixing and accumulating the results of design and forming the basis of design solutions.
Keywords: Design process, project activities, virtual competency platform, schematic design, system analysis.
Одним из основных направлений развития производственных систем является разработка методов организации инфокоммуникационного взаимодействия в распределенной среде предприятия. Существующий опыт и практика развития соответствующих инфокоммуникационных технологий, выводят на передний план необходимость исследования и развития методов представления проектной информации (проектных решений), обеспечивающих не только обмен между различными информационными системами или сервисами, но в первую очередь методов и способов сохранения, модификации и обобщения информационных представлений проектных решений [1]. В работе [2] рассмотрен обоб-
щенный подход к организации сохранения процессов проектирования в виртуальной платформе инженерных компетенций. Однако этап схемотехнического проектирования радиотехнических устройств и систем обладает рядом своих особенностей, которые необходимо учитывать при автоматизации и интеллектуализации данного этапа.
Основой для разработки радиотехнического устройства в первую очередь является техническое задание, написание и согласование которого производится заказчиком совместно с компанией-разработчиком. Техническое задание - исходный документ на проектирование технического объекта (изделия). В техническом задании описывается:
- основное назначение разрабатываемого объекта, его технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования,
- предписание по выполнению необходимых стадий создания документации (конструкторской, технологической, программной и т. д.) и её состав, а также специальные требования [4].
Написание технического задания предшествует разработке прототипа. Текст технического задания должен четко излагать цели и задачи разрабатываемого устройства. В состав технического задания обязательно должна входить глава, устанавливающая порядок приемки и оценки проекта. Разработка технического задания возможна как заказчиком, так и с привлечение специалистов компании-разработчика.
Следующим этапом разработки является определение основных функциональных узлов устройства. Каждый узел устройства представляет собой набор элементов соединенных между собой электрическими и логическими цепями. Сгруппированные и соединенные элементы отображаются на схеме электрической принципиальной. Следовательно, схема электрическая принципиальная позволяет определить полный состав изделия и принцип его работы. Все электрические элементы на схеме изображают условно. Разработка схемы электрической принципиальной производится в соответствии со стандартами ЕСКД [3].
Для принятия оптимальных схемотехнических решений используются различные варианты анализа схемы электрической принципиальной.
1. Анализ параметрической чувствительности.
Определение степени влияния изменения параметров схемы на ее выходные параметры. При изменении параметров, можно в разной степени изменить выходные параметры схемы. Изменения можно ввести не только с помощью замены номинала элемента, но и других характеристик (ЕБЯ, допуск, тип материала из которого изготовлен элемент).
2. Статистический анализ.
Позволяет найти характеристики схемы при статистическом отклонении параметров элементов схем (внутренних параметров).
В результате могут быть построены гистограммы выходных параметров, по которым могут быть определены границы отбраковки годных изделий. Такими параметрами могут быть:
- номинальные значения параметров ЭРЭ, в соответствии со схемой электрической принципиальной;
- допустимые рабочие напряжения;
- допустимые рассеиваемые мощности;
- диапазон рабочих частот;
- коэффициент электрической нагрузки;
3. Анализ на «плохой» вариант.
Предполагает расчет выходных параметров схемы при наихудшем сочетании параметров схемы. Компоненты могут иметь разброс параметров, как в лучшую, так и в худшую сторону. Это связано со многими причинами, например, вышедшим сроком годности элементов, ошибкой поставщика и прочее. Часто для такого статистического анализа и анализа на «плохой» вариант используется математический аппарат, например, метод Монте-Карло. Такой анализ может выполнять средствами схемотехнического моделирования, которые с высокой вероятностью укажут исполнения того или иного варианта работы электрической схемы
4. Анализ влияния внешних дестабилизирующих факторов. Предполагает расчет влияния температуры, давления, влажности,
механических воздействий на выходные параметры схемы электрической. Анализ выполняется в несколько этапов:
- выявляются параметры наиболее зависимых компонентов от внешних дестабилизирующих факторов. Например, на некоторые элементы недопустимо воздействие такого фактора как влажность; влияние температурных условий на определенные элементы.
- проводиться расчет зависимости выходных сигналов, в среде схемотехнического моделирования.
- выясняются зависимости параметров компонентов электрической схемы от изменения характеристик внешней среды. Такими факторами могут быть:
- диапазон рабочих температур;
- относительная влажность воздуха;
- давление окружающей среды;
- вибрационные и ударные нагрузки.
5. Многовариантный анализ.
Учитывает все выше изложенные варианты, т.е. это комплексный и многогранный подход. В данном подходе могут учитываться тепловые и электромагнитные параметры, такой подход достаточно сложен и требует использование специальных программных продуктов.
После разработки и анализа схемы электрической принципиальной, а также выбора элементной базы, производится разработка печатной платы.
Основной задачей разработки печатной платы, является размещение и поиск оптимального положения элементов и связей между ними. Задачу размещения условно делят на две: размещение элементов и трассировка (соединение проводниками) связей между ними.
Исходными данными для задачи размещения являются: схема электрическая принципиальная; конструкторские параметры (размеры платы, толщина, толщина фольги и т.д.).
Главная цель размещения - создание наилучших условий для оптимальной трассировки в соответствии с заданными требованиями. Для этого необходимо использовать один из критериев:
- минимум суммарной длины всех соединений или длины самой длиной связи;
- минимальное количество пересечений связей при произвольной конфигурации;
- максимальное количество цепей с наиболее простой конфигурацией;
- минимальное расстояние между модулями, которые имеют большое количество связей между собой.
Задача трассировки заключается в определении необходимой геометрии печатного или проводного монтажа, который реализует физическое соединение элементов схемы. Исходные данные для трассировки: список цепей, метрические параметры и топологические свойства конструкции, и ее элементов; результат решенной задачи размещения.
Точность изготовления печатных плат зависит от комплекса технологических характеристик, и с практической точки зрения определяет основные параметры элементов печатной платы таких как: минимальная ширина проводников, минимальный зазор между элементами проводящего рисунка и ряд других параметров.
Основные классы изготовления печатных плат:
Печатные платы 3-го класса - наиболее распространенные, обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа. Для их производства не требуется высокоточного оборудования.
Печатные платы 4-го класса выпускаются на высокоточном оборудовании, но требования к материалам, оборудованию и помещениям ниже, чем для пятого класса.
Изготовление печатных плат 5-ro класса требует применения уникального высокоточного оборудования, специальных материалов, безусадочной фотопленки и даже создания в производственных помещениях «чистой зоны» с термостатированием.
Производится выбор материала печатной платы, толщины печатной платы, материала покрытия, толщины покрытия, материал защитной маски, наличие или отсутствие шелкографии (обозначений элементов и технологические надписи) на печатной плате. Если имеются отверстия (в том числе и переходные) - выбор и обоснование диаметра и металлизации.
Все эти параметры должны быть экономически обоснованы, так как чем выше класс точности изготовления печатной платы, тем выше стоимость производства как одной, так и серии плат.
Перед сдачей платы устройства в производство, еще раз производится проверка соответствия решенной задачи анализа схемы с разработанной печатной платой. Если печатная плата соответствует решенной задаче анализа схемы, то производится изготовление платы и дальнейшее тестирование.
Выстраивание процесса схемотехнического проектирования в виртуальной платформе инженерных компетенций возможно как совокупность проектных процедур (рассматриваемых в [2]), отдельного типа, каждая из которых может представлять отдельный функциональный узел. Связи между проектными процедурами, описываемые как проектные переменные, будут описываться как совокупность электрических соединений между двумя функциональными узлами. Накопление подобных проектных процедур позволит формировать классы проектных решений, на основе правил рассмотренных в [5].
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Ульяновской области в рамках научного проекта №18-47-730028.
Список литературы
1. Sobolewski M. Foreword Next Generation Concurrent Engineering: Smart and Concurrent Integration of Product Data, Services, and Control Strategies M. Sobolewski & P. Ghodous (eds) © 2005 ISPE, 620 p.
2. Горбачев И.В., Бужерак Ю.Э., Степашкина Е.В. Организация сохранения процессов проектирования в виртуальной платформе инженерных компетенций // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2018. Т. 16. № 11. С. 106109.
3. Колесов Ю.Б. Моделирование систем. Практикум по компьютерному моделированию. / Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. - БЧВ СПб., 2007. 352 с.
4. Павловский Ю.Н. Имитационное моделирование: учебное пособие для студ. вузов. / Ю.Н. Павловский, Н.В. Белотелов, Ю.И. Бродский. - М.: Академия, 2008. -236 с.
5. Похилько А.Ф., Горбачев И.В., Цыганков Д.Э. Формирование функционально адаптируемого представления класса технических объектов // Системный анализ
в проектировании и управлении: Сборник научных трудов XVIII Междунар. науч.-практ. конф. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. Ч.2. С.123-124.
УДК 65.018
Гурылев Олег Александрович,
аспирант,
Черненькая Людмила Васильевна,
д-р техн. наук, профессор
ОПЕРАТИВНЫЙ УЧЕТ В СБОРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический
университет Петра Великого Высшая школа киберфизических систем и управления Института компьютерных наук и технологий, gurylev.o.a@gmail.com
Аннотация: Важная роль в вопросах повышения качества производства готового изделия отводится контролю выходных параметров готового продукта. В качестве примера рассмотрено научно-производственное предприятие, осуществляющее сборку печатных плат. Перспективным является сокращение цепочки персонала, отвечающего за внесение данных о текущем состоянии выполнения производственного плана. С этой целью внедряется терминальный доступ в информационную базу предприятия непосредственно из цехов. Подобная модификация позволяет повысить эффективность работы и снизить расходы предприятия.
Ключевые слова: менеджмент, производство, ресурсы, оптимизация сокращение затрат, терминальный доступ, автоматизация.
Oleg A. Gurylev,
Postgraduate student, Liudmila V. Chernenkaya,
Doctor of Technical Science, Professor
INCREASE OF QUALITY OF AUTOMATIC CONTROL IN ASSEMBLY PRODUCTION OF PRINTED BOARDS
Russia, St.Petersburg, Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University,
High School on Cyber physic Systems and Control of the Institute
for Computer Sciences and Technologies, gurylev.o.a@gmail.com
Abstract: at the moment, an important role in improving the quality of production of the finished product is assigned to control the output parameters of the finished product. As an example, a research and production enterprise that assembles printed circuit boards is
