Методология проецирования РЭС

М. а Головицына 

МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 

Москва 
Издательство МГОУ 
А/О " Росвуэнаука " 
1993 

i»»; 32. 965 
Г 61 

У Ж 621.396.6.049. 77 

ISBN 5-7045-0347-0 

Головицына М. В. Методология проецирования РЭС: Учеб. 
пособие. М.: Издательство МГОУ.А/О "Росвузнаука" ,1993. 232 с. 

Б пособии рассматривается комплексное использование методов и моделей для проектирования технологических процессов 
и систем управления ими, т. е. методов проектирования автоматизированных технологических комплексов (АТК). 

Пособие предназначено для студентов, изучающих курсы 
"Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР", "Автоматизация 
технологического проектирования РЭА с применением САПР", 
"Автоматизированные системы управления технологическими процессами", а также может быть полезно специалистам в области 
АСНИ, САПР, АСУ ТП. 

Рекомендовано Редакционным советом издательства. 

Научный редактор к. т. н. доц. И. А. Наумов 

Рецензенты: д. ф. -м. наук, проф. Г. А. Медведев 

(Белорусский государственный университет), 
к. т. н. доц. Н. С. Образцов 
(Минский радиотехнический институтj 

2103000000 

р 
ВБК 32. 965 

098(02) - 92 

ISBN 5-7045-0347-0 
© 
М. В. Головицына, 
1993 

- 56 
ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введепие 
6 

Глава 1. Системный подход к проблеме проектирования 

и управления технологическим процессом 
8 

1.1. Исходные положения (понятия) системного 
подхода 
8 

1.2. Построение дерева целей. Структура сложных систем 
.- 
13 

1.3. Системный подход к задаче автоматизированного проектирования 
18 

1.4. Системный анализ сложных процессов 
21 

Глава 2. Технологический процесс производства РЭА 

как объект управления 
24 

2.1. Основные определения 
24 

2.2. Классификация и особенности технологических процессов как объектов управления ... 27 

2. а Принципы организации и управления технологическим процессом 
42 

'2.3.1. Стадия проектирования 
43 

2.3.2. Стадия серийного производства прибора 
47 
Глава 3. Формализация исходных данных при проектировании технологических процессов 
50 

3.1. Формирование задания на проектирование 
систем автоматизации технологических процессов. Этапы проектирования 
50 

3.2. Исходные данные при проектировании сис
3.3. Использование математических методов для 
сжатия исходной информации 
58 

Глава 4. Математические модели при автоматизированном проектировании и управлении технологическим процессом производства РЭА 
66 

4.1. Модели в системном анализе 
66 

- 4 
4 2. Классификация математических моделей — 
70 

4. а Методика построения статистических моделей для описания технологических процессов 
89 

4.4. Учет влияния погрешностей на вид статистических моделей 
100 

4.5. Комплексное применение статистических методов для решения задач управления качеством готовой продукции. Алгоритм проведения многомерного статистического анализа 
103 

Глава 5. Решение задач оптимизации при проектировании и управлении технологическим процессом 
производства РЭА 
112 

5.1. Постановка задачи оптимизации. Общие сведения 
112 

5.2. Математическая формулировка задачи оптимизации. Выбор целевой функции. 
119 

5.3. Методы оценки качества промышленной продукции 
126 

5.4. Обобщенный критерий качества для управления технологическим процессом 
133 

5.5. Параметрическая оптимизация 
141 

5.6. Критерий управления технологическим процессом. Иерархия целей при управлении 
производством 
146 

Глава 6. Автоматизация технологической подготовки 

производства 
152 

6.1. Принципы, содержание и иерархия работ 
технологической подготовки производства.. 152 

6.2. Методы и алгоритмы построения принципиальной схемы технологического процесса 
изготовления РЭА 
158 

6. з. Алгоритмы автоматизированного проектирования технологических маршрутов 
172 

- 
5 

6.3.1. Исследование множества переходов этапов 

технологического маршрута 
173 

б. з. 2. Упорядочивание укрупненных операций ... 173 
6.3.3. дифференциация укрупненных операций ... 174 
6.3.4. Установление очередности укрупненных 
операций одинакового ранга 
178 

6. з. б. Определение типа оборудования 
181 

С. 4. Автоматизированное проектирование технологических маршрутов изготовления РЭА на 
основе методов типизации. Алгоритмы проектирования обобщенного и-индивидуального технологических маршрутов 
186 

6.5. Алгоритмы проектирования технологических 
операций 
197 

6.6. Алгоритм построения технологического процесса сборки типовых узлов РЭА 
207 

Библиографический список 
219 

- 6 
ВВЕДЕНИЕ 

Работы, связанные с автоматизацией конструкторского и 
технологического 
проектирования 
радиоэлектронных систем 
(РЭС), составляют значительную часть задач современного научно-технического прогресса. Существующие в настоящее время 
концепции проектирования РЭС выдвигают на первый план комплексный подход к проблеме проектирования конструкции, технологии и к системе автоматизированного управления этими процессами, т.е. речь идет о проектировании автоматизированных 
технологических комплексов (АТК). 

Рассмотрение этих аспектов невозможно без использования 
современных быстродействующих ЭВМ. Щ>и этом масштабы применения ЭВМ увеличиваются по мере перехода от ранних этапов 
проектирования (формализация целей, анализ исходных данных) 
к более поздним (разработка, анализ и оптимизация математических моделей системы). На повестке дня стоит вопрос о 
включении ЭВМ непосредственно в контур проектирования РЭС и 
управления технологическим процессом ее изготовления. 

В предлагаемом пособии основное внимание уделено тем 
вопросам, которые составляют теоретические основы конструкторского и технологического проектирования РЭА и в то же 
время являются математическим аппаратом при решении задач 
проектирования технологии с применением САПР и задач АСУ ТП. 

Следует отметить, что вопросам конструкторского проектирования с применением САПР посвящено большое количество учебной и специальной литературы. Вопросы же технологического 
проектирования с применением САПР освещены значительно меньше, особенно проектирования технологических процессов производства РЭА. Учебное пособие должно, в какой-то мере восполнить этот пробел. 

Пособие может быть использовано при изучении курсов 
"Теоретические основы конструирования, технологии и надежности РЭА", "Математическое обеспечение конструкторского и 
технологического проектирования с применением САПР", "Автоматизация 
конструкторского проектирования с применением 

- 7 
САПР', "Методология конструкторского и технологического проектирования РЭА", "Технология РЭА, оборудование и автоматизация" и других дисциплин, в которых изучаются вопросы 
САПР ТП - АСУ ТП. 

Предложенная методика и математический аппарат формировались и отрабатывались в производственных условиях, поэтому 
пособие может быть полезно для специалистов, занимающихся 
вопросами проектирования ТП-САПР ТП-АСУ ТП. 

- и 

Глава 1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПРОБЛЕМЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ* ПРОЦЕССОМ 

1.1. Исходные положения (понятия) 
системного подхода 

По определению, САПР (в том числе и САПР ТП) - это организационно-техническая система, состоящая из совокупности 
комплекса средств автоматизации проектирования и коллектива 
специалистов (подразделений) проектной организации, выполнятся автоматизированное проектирование объекта, являющегося 
результатом деятельности проектной организации [1.1, 1.2]. 

Из этого определения следует, что САПР - это не средство автоматизации, а система деятельности людей по проектированию объекта Поэтому автоматизация проектирования как научно-техническая дисциплина отличается от обычного использования ЭВМ в процессах проектирования тем, что в ней рассматриваются вопросы построения системы, а не совокупность отдельных задач. Эта дисциплина является методологической, 
поскольку она обобщает черты, являющиеся общими для разных 
конкретных приложений [1.3]. 

Системный подход получает все большее распространение 
при проектировании и управлении. Сущность системного подхода 
состой* в том, что объект проектирования или управления 
рассматривается как система, т. е. как единство взаимосвязанных элементов, которые образуют единое целое и действуют в 
интересах реализации единой цели. Системный подход требует 
рассматривать каждый элемент системы во взаимосвязи и взаимозависимости с другими элементами, вскрывать закономерности, присущие данной конкретной системе, выявлять оптимальный режим ее функционирования. Системный подход проявляется,прежде всего, в попытке - создать целостную картину 
исследуемого или управляемого объекта. Исследование или 
описание отдельных элементов при этом не является самодовлеющим, а проводится с учетом роли и места элемента во всей 
системе [1.4. 1.5, 1.6]. 

- 9 
Методическим средством реализации системного подхода к 
исследованию, проектированию или управлению сложным процессом (в частности, технологическим) служит системный анализ, 
под которым понимается совокупность приемов и методов исследования объектов (процессов) посредством представления их в 
виде систем и их последующего анализа. 

Всякая система общается с внешней средой, имеет входы X 
и выходы Р из нее (рис. 1.1). Входами могут быть перерабатываемое сырье, его состав, температура и т.д.; выходами - готовый продукт, его качество, которое характеризуется различными показателями. Система обычно подвержена возмущениям Z , 
и для их компенсации, для того чтобы система работала в нужном режиме, используют управляющие воздействия U: 

Вход 
х" 

Управляющие воздействия U 

it 

Объект 
проектирования 
(управления) 

Объект 
проектирования 
(управления) 

Объект 
проектирования 
(управления) 

Объект 
проектирования 
(управления) 

Возмущения 

Выход 
Р 

Рис. 1.1. Простейшая структура объекта 
проектирования (управления) 

Следовательно, системными объектами являются параметры 
изучаемой системы: вход, процесс, выход, цель, обратная 
связь и ограничения. Под действием системных объектов понимается качество параметров объектов. Свойства позволяют количественно описывать объекты, выражая их в присущих им единицах, обладающих определенной размерностью. 

- 10 
Если элементы накладывают взаимные ограничения на поведение друг друга, то это свидетельствует о том, что между 
ними существует связь. Наличие связи между элементами и их 
свойствами является условием наличия системы. 

Системный анализ предполагает системный подход и к изучению связей между элементами, между подсистемами и системой. 

Процесс функционирования сложной системы происходит на 
многих уровнях. Она расчленяется на подсистемы, которые 
представляют собой компоненты, необходимые для существования 
и действия системы. 

Центральный этап методологии системного анализа - определение целей. Для этого важно четко представлять, что требуется от будущей системы управления, какие результаты желательны. Следовательно, необходимо иметь набор требований к 
системе, т. е. четко сформулированную цель проектирования. 
Уже на самых первых фазах уяснения задачи необходимо иметь 
представление о тех целях, которые предполагается достичь в 
результате проектирования технологического процесса, в результате управления им. 

Формулирование целей создает возможность выбора связанных с ними критериев. 

В системном анализе под критерием понимается правило, 
по которому проводится отбор тех или иных средств достижения 
цели. Критерий в общем случае дополняет понятие цели и помогает определить эффективный способ ее-достижения. В том случае, когда между целью и средствами ее достижения имеется 
четкая однозначная связь, критерий может быть задан в виде 
аналитического выражения. Эта ситуация типична, например, 
для простых систем проектирования или управления, когда критерий, заданный в виде функционала, позволяет найти управляющие воздействия, обеспечивающие .цель. Поэтому в таких ситуациях понятия цели и критерия не различают. В сложных системах с высокой степенью неопределенности, когда цели носят 
качественный характер и получить аналитическое выражение не