Автоматизация проектных работ

Бакалавриат 2022/2023

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

Охват аудитории: для всех кампусов НИУ ВШЭ

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

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 70

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

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

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 в виде теста по темам семинаров
По темам семинаров и группового проекта
Самостоятельная работа в виде тестов по темам лекций
Тесты организуются в SmartLMS по каждой теме лекции
Лабораторные работы
Выполнение лабораторных работ согласно темам лекций
Самостоятельная работа в виде тестов по темам лекций
Выполнение тестов по темам лекций
Лабораторные работы
Выполнение четырех лабораторных работ, из которых две лабораторные работы выполнение экспериментов.
Групповой проект
Электронная модель устройства, презентация из 15 слайдов и пояснительная записка по групповому проекту
Экзамен
Домашнее задание в виде теста по темам семинаров

Промежуточная аттестация

2022/2023 учебный год 4 модуль
0.045 * Самостоятельная работа в виде тестов по темам лекций + 0.045 * Домашнее задание в виде теста по темам семинаров + 0.045 * Самостоятельная работа в виде тестов по темам лекций + 0.3 * Групповой проект + 0.06 * Лабораторные работы + 0.045 * Домашнее задание в виде теста по темам семинаров + 0.4 * Экзамен + 0.06 * Лабораторные работы

Список литературы

Авторы

Тумковский Сергей Ростиславович
Полесский Сергей Николаевич

Программа дисциплины