Проектирование, технология и эксплуатация радиоэлектронных средств

1.

Центр дистанционного обучения
Проектирование, технология и
эксплуатация
радиоэлектронных средств
Раевский Георгий Петрович:
e-mail: [email protected]
Online-edu.mirea.ru
online.mirea.ru

2.

Центр дистанционного обучения
Л2-1
Лекция 2. Принципы системного
подхода к проектированию РЭС.
2.1. Жизненный цикл изделий.
2.2. Этапы проектирования
2.3. Принципы системного подхода.
2.4. Блочно-иерархический подход
2.5.Проектные процедуры
online.mirea.ru

3.

Центр дистанционного обучения
Л2-2
2.1. Жизненный цикл изделий.
Жизненный цикл продукции: от разработки ТС до ее
утилизации включает два основных периода.
Первый – разработка новой продукции.
Второй – освоение производства и реализация
продукции до прекращения выпуска и утилизации.
online.mirea.ru

4.

Центр дистанционного обучения
Л2.3
Первый период жизненного цикла изделия:
1. Научно-исследовательская разработка (НИР): генерация и
отработка решения научных проблем, включая изобретения (эскизное
проектирование), апробация решений - в ходе опытноэкспериментальных работ (ОЭР).
2. Опытно-конструкторская разработка (ОКР): создание опытных
образцов, испытание и составление на них технической документации.
3. Конструкторская подготовка производства (КПП):
проектирование конструкции нового изделия, составление рабочих
чертежей и технической документации.
4. Технологическая подготовка производства (ТПП): разработка
технологии изготовления и оборудования для производства.
5. Организационная подготовка производства (ОПП): определяются
методы перехода на выпуск новой продукции, потребности в материалах
и комплектующих изделиях, размеры партий и пр.
6. Отработка изделия в опытном производстве (ООП): выпуск
опытного образца (партии), отладка новых технологических процессов.
online.mirea.ru

5.

Центр дистанционного обучения
Л2-4
Второй период жизненного цикла включает освоение изделия в
серийном производстве (ОСП).
Завершающим этапом жизненного цикла является эксплуатация
новой продукции, когда продукция используется в соответствии с
ее назначением и приносит экономический эффект. Новая
продукция с момента ее появления обеспечивает социальноэкономический эффект до определенного времени, после
которого она морально стареет.
Предметом изучения данного курса является рассмотрение
первых четырех этапов: научно-исследовательская
разработка (НИР), опытно-конструкторская разработка
(ОКР), конструкторская подготовка производства (КПП) и
технологическая подготовка производства (ТПП) изделия,
объединенных общим понятием процесс проектирования.
online.mirea.ru

6.

Центр дистанционного обучения
Л2-5
2.2. Этапы проектирования
Процесс П разбивают на следующие этапы:
системотехническое П: определяются принципы построения системы,
формируется структура проектируемого объекта, его составных частей
(функциональных блоков), определяются энергетические и
информационные связи между составными частями, формулируются
частные ТЗ на составные части объекта;
функциональное (схемотехническое) П: аппаратурную реализацию
составных частей системы (комплексов, устройств, узлов) –
составление принципиальной схемы, выбор элементной базы,
оптимизация параметров с учетом конструкторско-технологических
требований;
online.mirea.ru

7.

Центр дистанционного обучения
Л1-6
конструирование (техническое проектирование): решает
задачи компоновки схем и размещения элементов и узлов,
осуществления печатных и проводных соединений для РЭС
всех уровней (модулей, ячеек, блоков, шкафов), задачи
механической и электрической прочности, теплоотвода,
защиты от внешних воздействий и т. п.; разработка
технической документации для изготовления и
эксплуатации РЭС;
технологическая подготовка производства: обеспечивает
разработку технологических процессов изготовления
отдельных блоков и всей системы в целом; создание
технологической документации.
online.mirea.ru

8.

Центр дистанционного обучения
Л2-7
Классификация по виду задач, решаемых
при проектировании РЭС
Системотехничес
кий уровень
Схемотехнический
уровень
Конструкторский
уровень
Технологически
й уровень
Выбор принципа
аобработки
сигнала и помех,
выбор структуры
объекта ОП
Выбор схемы
соединения и
радиоэлементов,
обеспечивающих
требования ТЗ по
обработки сигнала
и помех
Пространственно
-материальное
воплощение
функциональных
элементов схемы
Разработка и
изготовление
при обеспечении
всех требований
к качеству ОП
online.mirea.ru

9.

Центр дистанционного обучения
Л2-8
На всех этапах «жизненного цикла» разработки (проектирования,
производства, эксплуатации, утилизации) основу процесса
проектирования составляет поиск технического решения по
совокупности показателей качества с учетом условий и
ограничений.
К основными ПК РЭС обычно относятся чувствительность,
помехоустойчивость, защита передаваемой информации,
электромагнитная совместимость, энергопотребление, надежность,
масса, объем, стоимость. Окончательный выбор проектного решения
(техническая система) определяется наилучшим сочетанием ПК. Такое
проектное решение считается оптимальным.
online.mirea.ru

10.

Центр дистанционного обучения
Л2-9
В процессе проектирования РЭС учитываются:
.
1. требования
всех этапов «жизненного цикла» разрабатываемой РЭС:
проектирования, производства, эксплуатации, утилизации.
2. всестороннего взаимодействия РЭС с внешней средой, включая:
–экологических, экономических, социальных, политических и других
факторов;
–воздействия на РЭС температуры, влажности, давления, механических
нагрузок, радиации и т. п.;
– взаимодействие с другими РЭС системы более высокого
иерархического уровня;
– электромагнитное взаимодействие;
3. взаимодействия внутри РЭС (между ее частями): функционального,
информационного, энергетического и др.
4. Зависимость системотехнического решения от выбора элементной
базы.
online.mirea.ru

11.

Центр дистанционного обучения
Л2-10а
Проблемы проектирования РЭС
online.mirea.ru

12.

Центр дистанционного обучения
2.3. Принципы системного подхода
Л2-10
Суть системного подхода к проектированию РЭС состоит в
обязательном учете параметров всех ее составляющих, их взаимосвязей
и воздействий внешних факторов с последующим выбором наилучшего
варианта (по результатам многофакторной оптимизации).
Проектирование сложной системы, может быть упрощено путем
сведения задачи к несколько более простым задачам проектирования ее
отдельных частей (подсистем, элементов) – декомпозиции системы.
1. Разбиение на подсистемы (элементы) производится по
функциональным или конструктивным признакам, по виду решаемых
при проектировании задач и т.п. И наоборот, сам ОП можно
рассматривать как часть более сложной системы.
При этом подсистема должна быть полной (замкнутой), т.е. связи
между элементами, входящими в систему, должны быть более
сильными, чем связи с внешними элементами.
online.mirea.ru

13.

Центр дистанционного обучения
Л1-11
2. Свойства, которыми обладает система в целом, не есть
простая сумма свойств ее элементов. Система всегда
обладает новыми свойствами, не присущими ни одному из
элементов. Это свойство называют свойством
эмерджентности.
Эмердже́нтность (от англ. Emergent - «возникающий,
неожиданно появляющийся») в теории систем —
появление у системы свойств, не присущих её элементам в
отдельности; несводимость свойств системы к сумме
свойств её компонентов
online.mirea.ru

14.

Центр дистанционного обучения
Л1-12
2.4. Блочно-иерархический подход
Деление по функциональным признакам.
Радиоэлектронный узел (РЭУз) – отдельный функциональный элемент сборки.
Радиоэлектронное устройство (РЭУ) – это РЭС виде функционально
законченной сборочной единицы, которая выполнена на несущей конструкции
и реализует функции приема, преобразования и передачи информации.
Радиоэлектронный комплекс (РЭК) – это РЭС в виде совокупности
функционально связанных РЭУ, обладающим свойством изменения
структуры в целях сохранения работоспособности при выходе из строя
одного из РЭУ
Радиоэлектронная система (РЭ система) – это РЭС в виде совокупности
функционально взаимодействующих автономных РЭК и РЭУ, обладающая
свойством изменения структуры в целях наиболее полного использования
входящих в нее средств нижних уровней
online.mirea.ru

15.

Центр дистанционного обучения
Иерархическая структура РЭС
Л2-13
Радиоэлектронная (РЭ) система
РЭ
комплекс 1
РЭ
комплекс 2
РЭ
комплекс K
РЭ
устройство 1
РЭ
устройство 2
РЭ
устройство М
РЭ
функциональ
ный узел 1
РЭ
функциональ
ный узел 2
РЭ
функциональ
ный узел N
online.mirea.ru

16.

Центр дистанционного обучения
Л2-14
Деление по конструктивным признакам
Нулевой конструктивный уровень сложности (нулевой
уровень) составляют изделия электронной техники (ИЭТ) и
электротехнические изделия (ЭТИ) – микросхемы.
Первый уровень – радиоэлектронные ячейки или кассеты
(типовые элементы замены (ТЭЗ) на ПП или ячейки).
Второй уровень – радиоэлектронные блоки или рамы, которые
могут включать в себя и ячейки (кассеты), ИЭТ, ЭТИ.
Третий уровень – радиоэлектронные шкафы, пульты и стойки,
в которые входят конструкции как второго, так и первого
online.mirea.ru

17.

Центр дистанционного обучения
Л2-15
Технологические системы разбивают на элементы двумя
способами:
1) по организационному признаку: отдельные технологические
агрегаты, автоматические линии, участки производства, цехи и т.д.,
например, автоматическая линия подготовки ЭРЭ к монтажу
включает в себя отдельные станки-автоматы для обрезки,
формовки и лужения ЭРЭ, транспортные и загрузочные устройства
и т.п.;
2) по функциональному признаку: технологический процесс
включает в себя метод обработки, применяемое оборудование,
последовательность технологических операций (ТО), режимы
обработки, методы контроля
online.mirea.ru

18.

Центр дистанционного обучения
2.5. Проектные процедуры
Л2-16
На каждом из этапов процесс П для получения наилучших
(оптимальных) результатов осуществляются операции, называемые
проектными процедурами. Они включают процедуры синтеза, анализа,
оценки и принятия решения.
Процедура оптимизации состоит в формировании (синтезе) новых
технических решений (моделей, сочетаний параметров и т.п.), их оценке,
испытании (анализе) с последующим целенаправленным изменении
параметров объекта (схемы) до удовлетворительного приближения к
заданным в ТЗ характеристикам.
При решении частных задач П часто приходится рассматривать несколько
вариантов решения. Выбор наилучшего (оптимального) требует
неоднократного применения процедур синтеза, анализа и оценки результатов
(принятия решения) с принятием решения по выбору наилучшей модели.
Такой подход называется эвристическим многовариантным анализом.
online.mirea.ru

19.

Центр дистанционного обучения
Л2-17
Маршруты проектирования
В процессе конструирования и разработки технологии может
потребоваться коррекция принципиальных схем, структуры системы и
даже исходных данных. Поэтому процесс проектирования является не
только многоэтапным, но и многократно корректируемым по мере его
выполнения, т. е. проектирование носит итерационный характер.
Проектные процедуры и операции выполняются в определенной
последовательности, называемой маршрутом проектирования.
Основные принципы построения маршрутов проектирования заключаются в
расчленении сложной задачи на более простые, чередовании процедур
синтеза и анализа, итерационности проектирования, повышения точности
анализа по мере приближения к окончательному варианту проектного
решения.
Маршруты проектирования могут начинаться с нижних иерархических
уровней (восходящее проектирование) либо с верхних (нисходящее
проектирование).
online.mirea.ru

20.

Центр дистанционного обучения
Л2-18
Блок
k+1 уровня
k+1
k
…
k
K-1
…
K-1
k
Блок
k уровня
Блок
K-1 уровня
Нисходящее проектирование
Восходящее проектирование
Два подхода к проектированию
online.mirea.ru

21.

Центр дистанционного обучения
Л1-19
При восходящем подходе П начинают с рассмотрения самых простых
блоков (блоков нижнего уровня), а затем из них составляют блоки более
высоких уровней. Однако при этом приходится формировать ТЗ на
разработку этих простейших блоков ОП, что невозможно сделать с хорошей
точностью. В этом случае получение удовлетворительного результата
требует большого чиста итераций, хотя при автоматизированном процессе
П такой подход оказывается вполне допустимым.
При нисходящем подходе начинают проектирование с блоков самого
высокого уровня (ОП в целом). На основе моделирования блока высшего
уровня получают ТЗ на блоки следующего уровня и так далее. Но при
рассмотрении блоков высших уровней, приходится использовать
упрощенные (приближенные) модели. При этом возможны ошибочные
решения. Однако здесь меньше риск ошибки (ведь если в восходящем
проектировании нужно по ТЗ на весть ОП получить ТЗ на самые простые
его блоки (нулевого уровня), то в нисходящем проектировании решается
более простая задача.
online.mirea.ru

22.

Центр дистанционного обучения
Спасибо за внимание!
online.mirea.ru