Моделирование процесса проектирования блочных конструкций РЭС Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

A.M. Мактас

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ БЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ РЭС

Средствами системного анализа и проектирования информационных систем выполнено ¡DEF0-моделирование процесса проектирования блочных конструкций радиоэлектронных средств. Путём декомпозиции получены процедуры, позволяющие описать их алгоритмически и тем самым автоматизировать процесс проектирования данного вида конструкции.

В связи с внедрением на предприятиях радиотехнического профиля CALS-технологий проблема автоматизации блочных конструкций РЭС (БК РЭС) в настоящее время становится особенно актуальной. Если задачи автоматизации проектирования интегральных схем и печатных плат можно во многом считать решенными [I], то системы автоматизированного проектирования БК РЭС фактически отсутствуют. Для решения проблемы разработки САПР это-

го вида конструкций вначале необходимо выполнить анализ, т.е. понять и описать процедуры и операции проектирования, которые необходимо автоматизировать, определить модули и архитектуру будущей системы.

Задачу рассмотрим с позиций процессного подхода [2]. На основе опроса группы опытных проектировщиков РЭС проведем IDEFO-моделирование процедур проектирования, которые осуществляются при разработке блоков радиотехнических систем. Моделирование выполним средствами системного анализа и проектирования информационных систем All Fusion Modeling Suite (BPWin 4.1).

Рассмотрим модель с точки зре-

ния разработчика САПР. В качестве исходной зададим функцию «Моделирование процесса проектирование конструкции блока». Работа по его проектированию начинается, как известно, после получения технического задания (ТЗ) на проектирование блока, схемы электрической принципиальной и перечня элементов к ней. При этом результатом проектирования должен стать комплект конструкторской документации (КД) на блок. Исполнителями работ выступают обычно работники конструкторского отдела, и разрабатываемая конструкция должна удовлетворять требованиям ТЗ и отраслевым руководящим указаниям (РУК) на проектирование БК РЭС. В процессе проектирования и по результатам испытаний возможна корректировка исходной схемы на блок. Все перечисленные воздействия зададим на модели (рис. 1).

Путём декомпозиции исходной функции на более простые будем определять набор процедур, подлежащих автоматизации. Для этого вначале выделим три основные укрупнённые процедуры, выполняемые при проектировании блока:

- проектирование конструктивных элементов блока;

- выбор приборов и электрорадиоэлементов (ЭРЭ);

- группировка приборов и ЭРЭ с последующей компоновкой их в объёме блока.

В данном случае процедуры должны выполняться с применением САПР, способствующих решению указанных задач, а на выходе этого уровня декомпозиции в дополнение к КД необходимо получить модели деталей конструкции. На первом уровне декомпозиции должны быть уточнены выходные данные каждого из блоков и их взаимосвязь между собой (рис. 2).

Теперь рассмотрим более подробно перечисленные процедуры, для чего проведем декомпозицию указанных на рис, 2 блоков.

Схема

электрическая

Перечень

ЭРЭ

ТЗ на блок і рук! 1 і Корректировка схем ы

.Моделирование процесса i I

проектирования конструк- I

ции блока \ КД на блок.

р, 0.0 'і ■ г- - ■ ■-;:: х. !■ ^ г-^ w 1 БлокО ••••••••••••• | модели КД

Конструкторский сектор j

Рис. 1. Модель процесса проектирования

Схема электрическая

тзщ

блок

РУК

к Проектированы конструктивных] 1 элементов блок: р. 0.0 Бж)«1

----

Корректировка

схемы

Модели деталей несу щек

ко истцу кцнк блоку

Проектирование конструктивных элементов блока предусматривает выполнение следующих шести основных процедур (рис, 3),

1. Расчёт и выбор габаритов блока,

2. Выбор конструктивных материалов и способа изготовления конструкции,

3. Расчёт и выбор конструкции шасси.

4. Деталировка шасси и дополнительных кронштейнов.

5. Деталировка лицевой панели и выбор её покрытия.

6. Деталировка задней и боковых стенок кожуха и выбор их покрытия.

Из перечисленных процедур следует, что кроме САПР трёхмерного моделирования для их автоматизации необходимы и специальные расчётные и информационно-аналитические подпрограммы, а ограничивающими документами здесь являются отраслевые ОСТы и руководящие указания по проектированию. Названные подпрограммы должны решать вопросы конструкторских расчётов, выбора материалов и лакокрасочного покрытия изделия. На данном уровне автоматизируются соответствующие отраслевые методики проектирования, а результатом выполнения этих процедур являются определённый по ОСТу тип габарита блока и полученные модели деталей его несущей конструкции. При этом тип габарита на основании проведённых расчётов выбирается из регламентированного перечня, занесённого в общую базу данных (БД) проектного подразделения.

Группировка приборов и ЭРЭ и компоновка их в объеме блок! р. 0,0 БлокЗ

ЧМ.'/Л1.1,1,1,1.'

іергежн іа блок

КД на блок модели КД на блок

Конструкторский

сектор

Р и с, 2. Первый уровень декомпозиции

) на блок

ОСТы

1 РУК Лакокраски

р. 0.0 Єл0к4 j

Лакокраски

Модели деталей несущей конструкции блока І

Чертежи на детали несущей конструкции блока „

Іодпро грамма

;апр

Конструктор» SW.A utoC А С

САПР

SW, AutoCAD

Р и с. 3. Проектирование конструктивных элементов блока

Выбор приборов и электрорадиоэлементов включает четыре основные проектные процедуры (рис. 4).

1. Выбор индикаторов и способа их крепления.

2. Выбор органов управления и регулировки.

3. Выбор ЭРЭ и радиоэлектронных модулей (РЭМ).

4. Настройка и регулировка блока.

т Справочники на !_ іфименнсмие ЭЮ

РУК!

Схем«

»лектрическаг

Перечень ЭРЭ і

Уточненный

|; ПСрСЧСЧіЬ ;

13 ы бор

индикаторов[

_ ' Б индикаторов и способа крст|г- ™' " “ '

лении

О, U Блоків

і Расширенный [ггеремстге-' ' органов ¡управления н іре<>лир

іьійор органові управления и \ регулировки j р 0,0 1>лок2-

1

і ТУ HU ;изделие

Уточненный перечень приборов и ЭРЭ

-U

Выбор ЭРЭ п РЭМ

Расширенной, ¡Ьеречень

рЭ и.РЗЫ'

Чертежи на

детали

несущей

конструкции

блока

, О.ОБлокЗ^

p. VS

^ГТТта*

і Koncrpvtirop : *■ САПР

Конструктор ; -САПР__________^

Коме: p'.k 10|Х'К |г-:

сектор

Инженер

Лаборант

j_L

I

Уточненії hlfl перечень і гЭРЭ н

Сборка, наст-|___

роПка и регу-|корректировка

лировкз блок; ;с\емы __________

Блок1) I

Р- 0,0

■тттттттттт^ттттгтдтт:

БлокО

Р и с. 4. Выбор приборов и электрорадиоэлементов

В данном случае, помимо РУК, регламентирующими документами выступают справочники на ЭРЭ и технические условия (ТУ) на изделие. Автоматизация процедур выбора требует разработки и наполнения БД на рекомендованные индикаторные устройства, органы управления, регулировки, ЭРЭ и РЭМ. Результатом выполнения этих процедур должны стать откорректированная схема электрическая на блок и уточнённые перечни приборов и ЭРЭ.

Процесс группирования приборов и ЭРЭ с последующей компоновкой их в объёме блока декомпозируется на пять основных процедур (рис, 5).

Уточненный перечень прнбороп и 'ІР')

Схема

;ТЗ на блок '

Проектирование ЛП р. 0,0 Б;юк I

электрическая

РУК

rocrj1

Молен ь ЛПсЭРЭ „

Чертежн_

ЛП

Проектирован«' БС и ЗС стенок р 0,0 Блок'2 ...............

Чертежи на детали не сумей конструкции блока

I перечень 'ЭРЭ

AutoCAD. Solid Wort!

, Компоновка \

, ciimv шасси ■ ■ i

" P. 0,^ fc-то !

Чіфтежн на блок _ Модсл ь Вида с 1111 зу

I

I.

Программа ком по ной к и

Окончательный электромонтаж і провод соуд \ р. 0,0 Блок5^—5

Ко н с тру хто рс к 11 ґі * сектор

[Программа 1 Эл с кт ром он трассировки тяж е\ека

Р и с. 5. Процесс группирования приборов и ЭРЭ

], Проектирование лицевой панели (ЛП).

2. Проектирование боковых (БС) и задней (ЗС) стенок блока.

3. Компоновка блока сверху шасси.

4. Компоновка блока снизу шасси.

5.Окончательный электромонтаж проводных соединений,

В результате выполнения этих процедур должны быть получены: чертежи ЛП, боковой и задней стенок, виды блока сверху и снизу, монтажная и электромонтажная схемы, таблица соединений, а также все электронные версии перечисленных конструкций. После этого в конструкцию могут вноситься необходимые корректировки (рис. 5).

В данном случае механизм исполнения помимо систем трёхмерной графики включает и ряд специальных пакетов прикладных программ, позволяющих автоматизировать процедуры 66

Моделирование процесса проектирования конструкции блока (продолжение) р. 0.0____________ БлокОІ

Проектирование конструктивных зле ментов блока

Выбор при боров и ЭРЭ

Блок2

ыбор икаторови Способа креп іпекия

і выбор Ігабарига блока

* [Вьібор материалов и способа на гот констр

* [Рас ч 5т и вы бор \

Ікоистру кции

Ціассн___________________

Деталировкашас ‘[Сборка, Наст-

ад о по л нет | ройкаирегу- \ №НЩ.Т®?нов і Жировка блока I

-[Деталировка ЛГ1 1 И покрытие і

Группировка приборов и ЭРЭ и компоновка их в объеме блока

3^0,0_________

* Проектировав* ЛП _____________

t проектирование |бок и зад стенок

•Йетал ри и;

Деталировка зад и бок стенок

п УУП v I

кожуха к покрыт |

Р и с. 6. Диаграмма дерева узлов

компоновки трёхмерных моделей РЭМ и ЭРЭ, а также трассировку проводных соединений внутри блока. Заключение в квадратные скобки стрелок на рис. 4 и 5 означает, что входящая или исходящая информация используется только на этом уровне декомпозиции.

В компактной форме иерархия укрупнённых процедур в модели представлена на диаграмме дерева узлов (рис. 6).

Дальнейшая декомпозиция процедур проектирования БК РЭС средствами BPWin позволила получить в виде раскрывающегося списка все основные процедуры и операции проектирования БК РЭС, определить архитектуру САПР этого вида конструкций, её основные модули и степень их взаимодействия.

В результате исследования были выявлены восемьдесят шесть процедур и операций, выполняемых проектировщиками блочных конструкций РЭС, которые в той или иной степени подлежат автоматизации. Процессный подход на уровне структурного моделирования позволил определить задачи математического обеспечения разрабатываемой САПР. К ним относятся задачи выбора по признакам и размещения на плоскости и в пространстве трёхмерных разногабаритных объектов произвольного профиля, автоматического расчёта объёмов, занимаемых трёхмерными объектами, и их плотной упаковки, организации БД по группам комплектующих как отдельных, так и общих изделий с учётом отраслевых стандартов.

Из полученных результатов следует, что ряд перечисленных задач имеет слабо структурированный характер. Очевидно, что ввиду сложности их формализации для успешного функционирования подобной системы необходима ещё и разработка развитого интерфейса, позволяющего наиболее трудоёмкие процедуры выполнять в диалоговом режиме. При этом полученные варианты проектов должны сохраняться в БД и в качестве вариантов решений быть доступными при работе над вновь разрабатываемыми проектами.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Иоренков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 2-е изд., лсрераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. МЛ, Баумана. 2002.

2. Маклаков С.В. Создание информационных систем с All Fusion Modeling Suite, М.: ДИАЛОГ-МИФИ. 2005.

Статья поступила в редакцию 20 марта 2007 г

УДК 621.317

Б.С. Мелептьев, Е.Е. Макарова .

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОГРЕШНОСТИ КВАНТОВАНИЯ НА ПОГРЕШНОСТЬ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ1

Рассматриваются вопросы применения методики оценки влияния погрешности квантования на результирующую погрешность определения интегральных характеристик периодических сигналов сложной формы.

Использование в цифровых методах и средствах измерения квантования по уровню неизбежно приводит к погрешности. Погрешность квантования обусловлена округлением значе-

1 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 07-08-00468).