Автоматизация проектных работ

Бакалавриат 2020/2021

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)

Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Лушпа Игорь Леонидович, Новиков Константин Викторович, Полесский Сергей Николаевич, Тумковский Сергей Ростиславович

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 88

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Автоматизация проектных работ» является изучение основных принципов и методологий современного автоматизированного проектирования при создании электронных средств, овладение основными методами и приемами решения задач по основным разделам дисциплины с использованием средств автоматизации проектирования. В процессе изучения курса студент должен изучить: - современные системы автоматизированного проектирования (САПР), алгоритмы и формальные процедуры решения основных задач схемотехнического проектирования и моделирования на ЭВМ цифровых и аналоговых электронных схем ЭС; - современные САПР, алгоритмы и формальные процедуры решения основных задач конструкторского проектирования ЭС – автоматизированного синтеза чертежей конструкций и деталей, расчета основных режимов конструкций (тепловых, механических и др.), автоматического проектирования конструкций печатных плат (компоновка элементов, размещение элементов, трассировка соединений), автоматизированного выпуска конструкторской документации; - современные автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП), задачи и маршруты технологических процессов, методы решения основных задач технологического проектирования ЭС – моделирование иерархических уровней технологического проектирования, синтеза технологических процессов, подготовки управляющих программ для станков. В результате освоения дисциплины студент осваивает компетенции: - способен получать новые знания, умения, в том числе в области, отличной от профессиональной области; - способен выявлять научную сущность проблем в профессиональной области; - способен организовать и провести экспериментальные исследования на объектах профессиональной деятельности по заданной методике; - способен разработать и исследовать математические модели в задачах проектирования и технологического обеспечения объектов профессиональной деятельности; - способен обосновать принимаемое проектное решение, применить критерии оценки эффективности проектного решения при проектировании отдельных программно-аппаратных компонентов автоматизированных систем сбора, обработки, передачи, хранения информации и управления, компьютерных сетей и информационных систем в соответствии с техническим заданием; - способен подготовить график выполнения проектных работ, рабочие чертежи, принципиальные схемы, исходные тексты программ, наборы тестов и методики испытаний при разработке объектов профессиональной деятельности, оформить перечень конструкторской и программной документации по законченным проектным и конструкторским работам. Дисциплина относится к вариативной части дисциплин и является частью профессионального учебного цикла в структуре ОП «Информатика и вычислительная техника» подготовки бакалавров.

Цель освоения дисциплины

Изучение основных принципов и методологий современного автоматизированного проектирования при создании электронных средств.
Овладение основными методами и приемами решения задач по основным разделам дисциплины с использованием средств автоматизации проектирования.

Планируемые результаты обучения

Рассмотрение основных этапов и задач автоматизированного проектирования ЭС.
Иерархическое и сквозное проектирование ЭС.
Задачи автоматизированного проектирования ЭС на системном уровне.
Методы моделирования цифровых и аналоговых ЭС на системном уровне проектирования: аналитический, событийный и имитационный.
Задачи автоматизированного проектирования ЭС на функциональном уровне.
Модели сигналов. Методы моделирования цифровых и аналоговых ЭС на функциональном уровне проектирования: аналитический, простой итерации, Зейделя и событийный.
Задачи проектирования ЭС на схемотехническом уровне.
Алгоритмы моделирования электронных схем на основе метода узловых потенциалов и метода расширенного неоднородного координатного базиса.
Автоматизированный синтез конструкций ЭС: основные задачи и методы.
Процедуры синтеза геометрической структуры из примитивов.
Математические модели в задачах конструкторского проектирования: монтажно- коммутационных пространств (дискретные, графовые, мультиграфовые), конструкций (взвешенные графовые, мультиграфовые, теплообмена, прочностные).
Критерии и алгоритмы компоновки конструктивных модулей (для покрытия - покрытия графа и линейного программирования, для разрезания- последовательный и итерационный).
Критерии и алгоритмы размещения конструктивных модулей (последовательный, итерационный, силовой, назначения).
Критерии и алгоритмы трассировки проводных соединений и печатного монтажа в ЭС (алгоритм Прима, лучевой, волновой и его модификации, эвристический).
Методы анализа и верификации конструкций: методы конечных элементов и конечных разностей и их применение для расчета тепловых и механических режимов конструкций.
САПР сквозного конструирования печатных плат Altium Designer и организация в ней технологического проектирования.
Основные задачи автоматизированного проектирования при технологической подготовке производства: проектирование технологических процессов, проектирование технологической оснастки, проектирование управляющих технологических программ для станков с ЧПУ.
Маршрутный и операционный иерархические уровни технологического проектирования. Структура АСТПП
Информационное обеспечение АСТПП: структура базы данных АСТПП, описание детали и перехода, формализация задачи базирования, унификация описаний технологической информации.
Синтез технологических процессов: принципы и алгоритмы автоматизированного синтеза технологических процессов изготовления деталей и сборки изделий, математические модели технологических процессов.
Синтез технологических процессов: параметрическая и структурная оптимизация технологических процессов, формирование индивидуального и группового технологического процесса по типовому, таблицы решений, разработка оптимального технологического маршрута.
Формирование управляющих программ для станков с ЧПУ: закон движения привода, методы подготовки УП.
Формирование управляющих программ для станков с ЧПУ: принципы построения и процесс проектирования управляющей программы, препроцессор и постпроцессор.
Автоматизация подготовки и выпуска конструкторско-технологической документации: системы SolidWorks, Компас 3D, Altium Designer, T-Flex CAD и др.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Классификация задач автоматизированного схемотехнического, конструкторского и технологического проектирования ЭС. Автоматизированное проектирование ЭС на системном уровне
Тема 2. Проектирование ЭС на функциональном уровне и схемотехническом уровне: основные задачи и методы
Тема 3. Математические модели в задачах автоматизированного конструкторского проектирования
Тема 4. Алгоритмы геометрического и топологического синтеза конструкций
Тема 5. Анализ и верификация конструкций
Тема 6. Примеры конструкторских САПР и их взаимосвязь с системами технологического проектирования. Иерархические уровни технологического проектирования.
Тема 7. Информационное обеспечение АСТПП
Тема 8. Синтез технологических маршрутов и операций обработки деталей и сборки изделий
Тема 9. Подготовка управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ. Автоматизация подготовки и выпуска конструкторскотехнологи ческой документации.

Элементы контроля

Домашнее задание
По темам самостоятельной работы
Самостоятельная работа
Выполнение группового проекта
Лабораторные работы
Выполнение лабораторных работ согласно темам лекций
Проект
Презентация из 15 слайдов, отчет по групповому проекту
Экзамен
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi Meet в формате видеоконференц-связи. К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию экзаменационной сессии. Заранее при необходимости студент может у преподавателя запросить примерный перечень вопрос (также он продублирован в программе учебной дисциплины), который преподаватель высылает на корпоративные почты студентов накануне экзамена по запросу. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi Meet. Студенту выдается билет, содержащий 2 вопроса. Предварительно студенту сообщается его накопленная оценка за работу по дисциплине. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.18 * Домашнее задание + 0.12 * Лабораторные работы + 0.2 * Проект + 0.1 * Самостоятельная работа + 0.4 * Экзамен

Программа дисциплины