Файл: САПР СУПЕР.doc

Такой процесс проектирования требует структурирования описаний и расчленения представлений о проектируемых объектах на иерархические уровни и аспекты. Этот подход к проектированию называется БЛОЧНО-ИЕРАРХИЧЕСКИМ. Он содержит иерархические уровни (уровни абстрагирования) в представлениях о проектируемом объекте.

Сложный объект S рассматривается как система S из n взаимосвязанных и взаимодействующих элементов Si . Каждый из элементов в описании уровня 1 представляет собой также довольно сложный объект, который, в свою очередь, рассматривается как система Si на уровне2. Элементами системы Si являются объекты Sij.

S

-----------------------------------------------------------------

1 S1 S2 … Sn

----------------------------------------------------------------

2 S11 … S1m1 S21 … S2m2

----------------------------------------------------------------

Таким образом, на самом верхнем уровне используется наименее детализированное представление, отражающее только общие черты проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности рассмотрения возрастает, при этом система рассматривается не в целом, а отдельными блоками. Это позволяет на каждом уровне формулировать и решать задачи приемлемой сложности, поддающиеся уяснению и пониманию человеком и решению с помощью имеющихся средств проектирования. Разделение на блоки должно быть таким, чтобы документация на блок любого уровня была обозрима и воспринимаема одним человеком.

При проектировании сложных систем выделяют следующие

уровни проектирования:

- системный,

- структурный,

- функциональный,

- схемотехнический,

- функциональный.

На системном уровне формулируются требования к проектируемому объекту как системе, взаимодействующей с элементами системы более высокого уровня. На структурном уровне объект проектирования разбивают на структурные блоки. Например, персональная ЭВМ разбивается на системный блок, устройства ввода – вывода информации. Согласуются параметры сигналов между блоками.

На функциональном уровне системные блоки разбиваются на функциональные модули, и их функционирование описывается математическими соотношениями. На схемотехническом уровне описание функционального модуля детализируют до уровня компонентов и проводят расчет сигналов с учетом их временных характеристик. На компонентном уровне решают задачу замещения компонентов, полученных в результате схемотехнического проектирования на серийно выпускаемые компоненты.

Составные части этапа проектирования называют проектными процедурами. Более мелкие составные части процесса проектирования, входящие в состав проектных процедур, называют проектными операциями.

При блочно-иерархическом подходе к проектированию задача большой размерности – проектирование сложной системы – разбивается на группы задач малой размерности, причем внутри групп разные задачи могут решаться параллельно. На каждом уровне имеются свои представления о системе и элементах. То, что на более высоком i - м уровне называлось элементом, на следующем (i-1) – м уровне становится системой. Часто элементы самого низшего из уровней называются базовыми элементами или компонентами. Разработчики, участвующие в проектировании, имея дело со сложными системами некоторого уровня; всегда решают задачу проектирования простых элементов, которые входят в состав сложных систем.

В процессе проектирования сложных объектов, как правило, приходится оперировать описаниями, в которых одновременно представлены два иерархических уровня, например, i и ( i +1). В таких случаях применяют термины система, подсистема и элементы, относя их соответственно к системе i - го уровня, системам и элементам (i +1) – го уровня.

Совокупность описаний некоторого уровня вместе с постановками задач и методами получения этих описаний называют иерархическим уровнем проектирования.

1.5. Аспекты проектирования

Аспектами проектирования называются группы родственных задач, решаемых на нескольких иерархических уровнях, совместно с используемыми для их решения моделями, методами, формами документации.

Поэтому описания объектов разделяются не только по степени подробности отражения свойств объекта, но и по различным аспектам. Среди аспектов проектирования систем управления выделяют функциональный, конструкторский, технологический, тестовый (контроля). Решение задач, связанных с преобразованием или получением описаний, относящихся к этим аспектам, называют соответственно функциональным, конструкторским, технологическим проектированием, проектированием тестов.

Функциональный аспект описывает функционирование объекта, характер физических и информационных процессов, протекающих в объекте, на различных иерархических уровнях и отражается в структурных, функциональных, принципиальных схемах и сопровождающих их документах.

Конструкторский аспект определяет геометрические формы объекта и его элементов, их взаимное расположение в пространстве с учетом тепловых, механических, прочностных характеристик проектируемого объекта.

Технологический аспект описывает способы и средства изготовления объекта и его элементов, в частности, с подготовкой программ для станков с числовым программным управлением (СЧПУ).

Тестовый аспект состоит в проектировании тестов при производстве и применении БИС, разработке методов входного, пооперационного и выходного контроля.

Возможно более дифференцированное описание свойств объекта с выделением ряда подсистем и соответствующего числа аспектов. Например, функциональный аспект можно разделить по физическим основам описываемых явлений на аспекты электрический, механический, гидравлический и так далее.

Внутри каждого аспекта возможно специфическое выделение иерархических уровней. Так, функциональный аспект может включать в себя иерархические уровни принципиальных, функциональных и структурных схем.

1.6. Нисходящее и восходящее проектирование

Задачи процесса проектирования могут строиться в нисходящем и восходящем направлении. Нисходящее проектирование (проектирование «сверху вниз») характеризуется тем, что решение задач более высоких иерархических уровней предшествует решению задач нижних уровней. При этом исходные данные для проектирования представляются в виде ТЗ для высшего иерархического уровня.

Восходящее проектирование (проектирование «снизу вверх») – проектирование, при котором вначале разрабатываются элементы, а затем система из этих элементов. Объекты, проектируемые на каждом уровне восходящего проектирования, должны стать типовыми, предназначенными для многих применений. На практике при проектировании сложных систем обычно используют черты как нисходящего, так и восходящего проектирования. Использование типовых и унифицированных проектных решений приводит также к упрощению и ускорению проектирования: так, типовые элементы разрабатываются однократно, но в различных проектах применяются многократно. Унификация целесообразна только в таких классах объектов, в которых из сравнительно небольшого числа разновидностей элементов предстоит проектирование и изготовление большого числа разнообразных систем. Целесообразна не унификация изделий, а унификация средств их проектирования и изготовления.

1.7. Базовые проектные процедуры

Решение общей задачи проектирования – получения описания объекта, сводится к решению частных задач. В зависимости от важности и сложности частных задач, весь процесс делится на этапы проектирования, проектные процедуры и операции.

Этапы проектирования – это условно выделенная часть проектирования, сводящаяся к выполнению одной или нескольких проектных процедур, объединенных по признаку принадлежности получаемых проектных решений к одному иерархическому уровню и аспекту описаний. Этап проектирования включает в себя формирование всех требующихся описаний объекта. Часто название этапов совпадает с названиями соответствующих иерархических уровней или аспектов. Так, проектирование технологических процессов разбивают на этапы разработки принципиальных схем технологического процесса маршрутной технологии, операционной технологии и получения управляющей информации на машинных носителях для программно-управляемого технологического оборудования.

Проектная процедура – формализованная совокупность действий (проектных операций), выполнение которых заканчивается проектным решением. Каждой проектной процедуре соответствует некоторая задача проектирования, решаемая в рамках данной процедуры.

Проектная операция - действие или формализованная совокупность действий, составляющих часть проектной процедуры.

Задачи проектирования на различных этапах и стадиях следует решать путем чередования трех базовых проектных процедур: синтеза, анализа и оптимизации. В общем случае синтезом называется создание исходного варианта устройства, включая его структуру (структурный синтез) и значения внутренних параметров (параметрический синтез). Результатом выполнения синтеза является создание структуры объекта, то есть описание его элементов, связей между элементами, и соотношений, заданных на связях, и определение области изменения параметров.

Анализ – определение изменения выходных параметров и характеристик устройства в зависимости от изменения его внутренних и входных параметров. Результатом выполнения анализа является определение многомерной области изменения параметров, описывающих объект проектирования, внутри которой он является работоспособным. Каждой точке этой области, называемой областью работоспособности, соответствует проектируемый объект.