Использование информационных технологий при проектировании электронных средств (стр. 2 из 3)

Таким образом, при решении задач конструирования ЭС компьютеру необходимо передавать все стандартные вычисления, оставив за человеком знания алгоритмов и умение применять их в конкретных задачах.

Рис.2. Примерное распределение трудоёмкости по видам работ при конструкторской разработке опытного образца РЭА средней сложности.

3. Особенности автоинтерактивного конструирования средствами малых ЭВМ и АРМ

Средства и системы автоматизированного конструирования, отличаясь принципами построения, способами реализации своих функций, степенью автоматизации и режимами использования, обеспечивают следующие методы конструирования:

а) автоматизацию подготовки выпуска конструкторской документации по "ручным" эскизам, введенным в систему средствами цифрового преобразования графической информации;

б) автоматическое конструирование;

в) интерактивное конструирование;

г) автоинтерактивное конструирование

Методы а), в) и г) называют "автоматизированными" методами конструирования.

Выбор методов автоматизированного конструирования зависит от разных факторов, но во многом определяется базовыми техническими средствами.

Реализация метода б) чаще всего осуществляется на базе средних и больших ЭВМ типа ЕС 1033, ЕС 1045, ЕС 1061, БЭСМ-6. Для метода а) достаточно малой или микроЭВМ, оснащенной периферийными устройствами ввода, редактирования и вывода текстовой и графической документации.

Методы в) и г) обычно реализуются на автоматизированных рабочих местах, рабочих инженерных станциях, интеллектуальных рабочих станциях, диалоговых вычислительных комплексах на базе малых и микроЭВМ, имеющих средства оперативного взаимодействия на текстовом и графическом уровнях.

Автоматический метод решения конструкторских задач в режиме пакетной обработки наиболее эффективен и целесообразен для следующих задач:

A1. Задачи, на решение которых требуются большие затраты машинного времени.

А2. Задачи, при решении которых практически не требуется ни наблюдения за ходом, ни вмешательства в процессе решения.

A3. Задачи, результаты решения которых представляют собой числовой или текстовой материал, удобный для чтения и просмотра.

Результаты решения этих задач могут выводиться на алфавитно-цифровые печатающие устройства и графопостроители.

Трудности формализации процессов конструирования МЭА и исключение конструкторов из технологического цикла автоматизированного проектирования часто делают нецелесообразным создание автоматических систем проектирования. По мере развития вычислительной техники, теории и методов автоматизации конструирования такие системы для определенных видов конструкций МЭА могут стать эффективными.

Быстрое и широкое распространение в 80-е годы малых ЭВМ, микроЭВМ, микропроцессорной техники, дисплейных средств, устройств ввода и вывода графической информации создало предпосылки для разработки и внедрения в практику конструирования МЭА интерактивных методов.

В интерактивном режиме проектирования с помощью дисплейных средств наиболее эффективно и целесообразно решаются следующие задачи:

Б1. Задачи, в которых важно визуальное, изобразительное или графическое представление вводимых или выводимых данных.

Б2. Задачи, время решения которых мало (несколько минут).

БЗ. Задачи, требующие небольшого количества входных данных, вводимых с графического дисплея

Б4. Задачи, в процессе решения которых важны оценка результатов, принятие решения и вмешательство конструктора-оператора в режиме оперативного взаимодействия в процесс решения с помощью дисплейных средств

При автоматизированном конструировании МЭА часто требуется решать задачи со свойствами, характерными одновременно А1 и Б1, А1 и БЗ и др. При решении таких задач не дает положительного эффекта ни метод б), ни метод в). Для решения этой проблемы предложен и разработан авто интерактивный метод конструирования на базе технических средств АРМ.

Автоинтерактивный режим представляет собой специально организованное, в рамках непрерывного технологического процесса автоматизированного конструирования, сочетание в любых последовательностях и пропорциях автоматических вычислений по программам, реализующим типовые (стандартные) проектные процедуры, и взаимодействий конструктора- оператора с системой в интерактивном режиме для разрешения не формализуемых задач, оценки результатов, принятия решений и директивных указаний по режимам и условиям дальнейшего конструирования.

При реализации автоинтерактивного режима конструирования микроэлектронных блоков средствами АРМ на базе СМ ЭВМ заложены следующие принципы.

В автоинтерактивном режиме конструирования возможны задание, получение и выбор наилучшего решения (по формализованным, неформализованным и визуальным критериям) из определенного множества вариантов, рассчитываемых в автоматическом режиме, т. е. возможно многовариантное конструирование.

Автоинтерактивный режим позволяет не накапливать неразрешимые в автоматическом режиме задачи до конца автоматических вычислений, а решать их конструктору-оператору по мере их возникновения, переходя в интерактивный режим путем прерывания автоматических вычислений на время разрешения "конфликтной проектной ситуации". Такой режим конструирования создает условия для гарантированной завершенности проектов в едином технологическом цикле автоматизированного конструирования. Например, на таком принципиальном этапе разработки конструкции, как трассировка соединений одно-, двусторонних интегральных и печатных плат МЭА, за счет того, что непротрассированные в автоматическом режиме соединения не накапливаются до окончания задачи, а трассируются в интерактивном режиме по мере их возникновения, возможна разводка всех соединений при достижении, предельной плотности монтажа. При этом следующие соединения могут трассироваться в автоматическом режиме. Если в задаче трассировки соединений не возникает "конфликтов", то она может быть решена в автоматическом режиме.

В автоинтерактивном режиме можно задавать и отменять контрольные точки, в которых конструктору будут предъявляться результаты автоматического выполнения типовых проектных процедур и в которых он будет производить оценку полученных результатов или изменять условия и ход процесса конструирования по своему усмотрению.

При конструировании в автоинтерактивном режиме предпочтительно выполнение формализованных и проверенных на практике проектных процедур в режиме автоматического счета, а оценку, корректировку и управление процессом конструирования предпочтительней производить в режиме оперативного взаимодействия конструктора с системой.

Практика создания автоинтерактивной системы конструирования гибридно-интегральных и печатных узлов МЭА показала, что ранее разработанные алгоритмы решения конструкторских задач в автоматическом режиме или в режиме диалога через алфавитно-цифровые дисплеи в автоинтерактивной системе конструирования не применимы, так как не отвечают одновременно условиям задач А1, А2, A3 и Б1, Б2, БЗ, Б4 или требуют существенной доработки.

Рассмотрим некоторые общие требования к алгоритмам автоинтерактивной системы конструирования. Проектные алгоритмы должны выполняться достаточно быстро (от секунд до нескольких минут). При этом допустимо снижение качества получаемых результатов по формальным (обычно косвенным) критериям, так как в автоинтерактивном режиме за достижением требуемого качества результатов проектирования следит конструктор.

Алгоритмы должны выдавать всю необходимую (дифференциальную и интегральную) информацию о ходе и результатах конструирования преимущественно в графическом виде для того, чтобы конструктор мог оценить и принять решение по полученным результатам.

Для повышения эффективности и снижения трудоемкости решения задач конструирования в автоинтерактивном режиме алгоритмы конструирования и информационные средства системы автоматизированного конструирования должны помогать конструктору быстро оценивать ситуации при тех или иных его указаниях, предоставляя ему конструктивные ответы на такие вопросы: может ли данный элемент или печатный (пленочный) проводник быть размещен на плате? Если да, то в каком месте платы? Если нет, то может ли этот элемент или проводник быть размещен после сдвига, перестановки или снятия какого-либо из уже размещенных элементов или соединений? Каковы наибольшие габариты элемента или конфигурация проводника, размещение которого возможно на данном шаге? Какова его площадь или длина и так далее?

Сформулированные вопросы хотя и представляются тривиальными, но с учетом требований автоинтерактивного режима конструирования ответ на них требует решения сложных алгоритмических задач.

Оптимизация результатов конструирования в автоинтерактивном режиме - процесс итеративный, поэтому после каждой итерации система должна получить ответ на вопрос: "Зафиксировать новый результат конструирования или оставить старый?" В автоматическом режиме на этот вопрос система автоматизированного конструирования отвечает сама исходя из заложенных при ее разработке критериев оценки качества, в автоинтерактивном режиме право ответа предоставляется конструктору. Это требует от системы предоставления конструктору следующих возможностей:

проведения сравнения характеристик нового и старого вариантов конструкции;

выдачи перечня изменений, произведенных при переходе от старого варианта конструкции к новому (перемещение элементов или проводников, изменение ориентации или конфигурации, удаление элементов или проводников и т. п.);