Разработка современных РЭС в настоящее время рассматривается как выполнение сложных инновационных проектов. Важными особенностями этих проектов являются высокая степень неопределенности и риска, большие затраты материальных и временных ресурсов, необходимость привлечения высоко-квалифицированных специалистов. Основным направлением повышения эф-фективности разработок является решение задач анализа и синтеза проекти-руемых РЭС в автоматизированном режиме.

Задачи проектирования

Проектирование РЭС в большинстве случаев заключается в разработке в течение заданного времени и с минимальными затратами конструкции и техно-логических процессов производства новых конкурентоспособных электронных средств, которые с требуемой эффективностью выполняют предписанные им функции в допустимых условиях. В процессе проектирования выполняется комплекс исследовательских и расчетно-конструкторских работ, в результате выполнения которых создается документация на разрабатываемое изделие, необходимая для его производства. По степени новизны создаваемых объектов выделяют следующие задачи проектирования.

1. Частичная модернизация существующего объекта (прототипа), обеспечивающая незначительное улучшение функциональных характеристик и показателей качества, например: повышение надежности, точности работы, дальности действия, уменьшение габаритов, энергопотребления и т. д. В зависимости от вида РЭС под незначительным улучшением понимается изменение характеристик от нескольких процентов (например, точности работы) до нескольких десятков процентов.

2. Существенная модернизация прототипа, в результате которой происходит значительное улучшение показателей качества РЭС (от нескольких десятков до сотен процентов, т. е. в несколькораз). Это может достигаться серьезными изменениями конструкции и принципа действия.

3. Создание новых РЭС, использующих новые принципы действия, решающих новые задачи и изготовляемых по новым технологиям. При сопоставлении с прототипами и аналогами отдельные показатели качества новых РЭС могут увеличиваться на несколько порядков. Основные пути достижения новизны проектируемых РЭС:

• использование новых физических явлений и принципов действия;

• применение новых материалов, в том числе наноматериалов, более совершенной элементной базы и структуры;

• применение в РЭС современных информационных технологий, методов искусственного интеллекта, средств обеспечения отказоустойчивости и т.п.;

• улучшение производственных процессов на основе прогрессивных и энергосберегающих технологий, автоматизации процессов, внедрения методов контроля качества и др. В общем случае проектирование следует рассматривать как один из этапов жизненного цикла РЭС. Укрупненно это можно представить в виде замкнутого цикла обновления.

Данный цикл содержит пять последовательно повторяющихся этапов:

1) формирование цели; здесь на основе накопленного опыта эксплуатации и проектирования РЭС, требований заказчика, характеристик продукции конкурентов, последних достижений науки и техники формулируются основные цели модернизации или создания новой РЭС;

2) анализ объекта проектирования и предметной областипредусмат-ривает определение (изыскание) общих идей и концепций, которые могут быть использованы для достижения поставленных целей;

3) проектирование, т. е. непосредственное выполнение всех этапов про-ектных работ (на основе решения задач синтеза и анализа);

4) производствона основе разработанной технологии;

5) эксплуатация в различных условиях, сопровождающаяся сбором сведений о том, насколько достигнуты сформулированные цели, какие имеются пожелания пользователей для дальнейшего совершенствования изделий.

Наиболее часто в качестве основной цели процесса проектирования рас-сматривается создание малогабаритных, надежных и высокоэффективных РЭС, которые при производстве и эксплуатации требуют минимального расхода энергетических, трудовых и материальных ресурсов. Эта цель достигается решением широкого комплекса задач, наиболее важными из них являются комплексная миниатюризация, энергетическая эффективность и высокая технологичность. При проектировании обычно выделяют два широких класса задач: задачи синтеза и задачи анализа.

1. Задачи синтезазаключаются в разработке проектных решений по заданным требованиям, свойствам и ограничениям к функционированию системы (блока, узла), например разработка электрической схемы узла по заданным характеристикам. Различают задачи синтеза структурного и параметрического.

1.1. При структурном синтезесоздается структура схемы, т. е. определяются состав элементов и способы их соединения.

1.2. В случае параметрического синтезанаходятся числовые значения параметров элементов, от которых зависят общие характеристики схемы. Обычно задачи синтеза решаются как оптимизационные.

2. Задачи анализа связаны с определением свойств проектируемого объекта, например, расчетом динамических характеристик (частотных, временных) электрических схем. По результатам анализа оценивается степень соответствия проектных решений задаваемым требованиям. При проектировании РЭС задачи синтеза и анализа взаимосвязаны, каждое синтезируемое проектное решение сопровождается этапом анализа его характеристик.

Проектирование называют автоматизированным, если отдельные преобразования описаний осуществляются при взаимодействии человека и ЭВМ, и автоматическим, если все необходимые преобразования выполняются на ЭВМ без участия человека.