автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка концепции и методологии адаптивного человеко-машинного проектирования микроэлектронных устройств на ПЭВМ

РГ6

- 3 ^вмчикюшя кшгкхнгшсгай ивсгпстут

На правах рукописи

сахаров №м скммкяич

разработка концепции и ывтодолоп« адаптивного

чыовшымжнного проектирования мккроолясгройных ' усткяств на пэвм

Специальность Об. 1а 12. - Системы автоматизации проектирования

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Вороне* - 1993 г.

- ? -

Работа выполнена в Московском энергетическом институте

Официальные оппоненты

Доктор технических наук,

профессор БАГИЩЕВ Д. И.

Доктор технических наук,

профессор ГЛЭРИОЭОВ Е-Л

Доктор технических наук,

с. н. с. ТАТАРНИКОВ Л А.

Ведутая организация - НИИП (г. Москва)

Зашита состоится 26 марта 1993 года в 14.00 на васеДании специализированного Совета Д 063.81,02 Воронежского политехнического института по адресу: 394026, Воронеж, Мэсковский проспект, 14.

С диссертацией в форме научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Воронежского полите мдаческого института.

Диссертация разослана ".вт?" февраля 1993 года.

Ученый секретарь специализированного Совета Д 063. 81.02 д. т. н.. проф. ■' Я Е. Львович

общая характеристика работы

Лкту&тность тем*. Повышение конкурентоспособности микроэ-гктронных устройств (МЭУ) связано с резким повышением их качест-а и надежности, а также уменьшением сроков проектирования. Вы-элнение этих противоречивых требований невозможно без применения процессе разработки средств автоматизации, и прежде всего истем автоматизированного проектирования (САПР). Современное эстояние САПР характеризуется их широким внедрением в практику рюектирования МЭУ. Однако, во многих случаях, созданные САПР не эзволяют получить проект, сравнимый по качеству с разработкой тытного проектировщика. Это объясняется прежде всего тем, что /•шествующие САПР часто не учитывают особенностей как конкретного пасса устройств и процесса их проектирования, так и индивидуаль-jx особенностей проектирование, ибо ориентированы на "усреднен-эго" разработчика и "усредненный" объект проектирования.

Недостаточно разработанным, хотя и наиболее важным, явля-гся вопрос развития и совершенствования самой технологии проек-крования МЭУ на баче новых возможностей, предоставляемых современными аппаратными средствами и прежде всего ПЭВМ.

Применение системного подхода, совершенствование на чтоЯ :нове процесса проектирования, моделирование проектных ситуаций, цаптация к технологии проектирования и особенностям стиля дея-»льности человека дают возможность получить решение широкого 1ектра проектных задач как за счет установления, структурных и эичинно-следственных свявей этапов и задач проектирования, так и 1 счет создания "дружественного" интерфейса для взаимодействия эоектировщика с программными средствами.

Настоящая работа посвящена созданию концепции и принципов звого подхода к человеко-машинному проектирование ЮУ. реализую-?го управляемую стратегию проектирования, которая связана с раэ-аботкой методов совместного решения задач проектирования на :нове непрерывной оценки проектной ситуации по совокупности подателей качества в среде диалоговой оболочки САПР, адаптивной к 1дивидуальным особенностям проектировщика.

Исследования выполнялись автором в Московском энергети-;ском институте с 1975 по 1992 гг. в соответствии с Целевой -'МИЛексной программой ГКНТ. СМ и АН СССР N О. Ц. 27, Целевой

Комплексной программой ГКНГ и АН СССР N 026 (задание 03.05 А), координационными планами Минвуза СССР и Гособразования СССР ш проблемам высшей школы на 1981 -85 гг., 1986 - 00 гг.. Программо! Государственного комитета РСФСР по делам науки и высшей школ: "Высшая школа России" на 1991 г., Республиканской научной программой Комитета по выспей школе Миннауки России "Высшая шкод России" на 1992 г., открытым планом института.

Цель» работы является разработка и практическая реаливацш нового подхода к создании интерактивных САПР 1СУ, включаадэп моделирование проектной деятельности человека и формирование совокупности моделей и методов, адаптированных к процессу и объект} проектирования и к особенностям деятельности проектировщика, чтс позволяет существенно повысить качество проектируемых изделий, снизить трудовые и временные затраты.

Для достижения указанной цели решены следующие задачи:

1. Разработан подход, концептуальная модель и методология человеко-машинного проектирования микроэлектронных устройств к построения интерактивных САПР, основанных на стратегии минимизации пути достижения наилучших показателей качества ИЭУ с учетоь индивидуальных особенностей и предпочтений пользователя.

2. Созданы методы формирования моделей МЭУ, ориентированные на решение задач синтеза структур и параметров.

3. Разработан комплекс методов проектирования ПЗУ, базирующихся на моделировании проектных приемов разработчика и интегрированных с процессом подготовки производства.

4. Предложена и развита модель процесса проектирования, которая соответствует дереву проектных решений и учитывает не только особенности проектируемых ЮУ, но и индивидуальные особенности пользователя.

5. Предложенные принципы, модели и методы программно реализованы в виде программно-методического обеспечения САПР ЮУ как промышленного, так и учебно-исследовательского назначения.

Метода исследован» основываются на теории системного анализа, теории оптимальных стохастических систем, методах многокритериальной оптимизации, аппарате нечетких множеств, теории марковских процессов, а также на новых информационных,технологиях.

Научим кяввша Решена важная научно-техническая проблема -повышения эффективности проектирования интерактивных САПР ЮУ, основанных на моделировании проектной деятельности разработчика с непрерывным анализом проектной ситуации и адаптации системы к индивидуальным особенностям как проектировщика, так и процесса и объекта проектирования.

При этом получены следующие научно-технические результаты:

1. Гфедложены и развиты принципы, методология построения и структура интегрированной, интерактивной САПР ЮУ, обеспечивающей эффективность действий разработчика с целью достижения им наилучших показателей качества проектируемого объекта;

2. Построена вероятностная квазимарковская модель процесса проектирования, соответствующая дереву решений и позволяющая на основе накопленной информации о статике и динамике действий проектировщика с учетом его квалификации корректировать модель проектируемого устройства и определять его основные управляющие состояния, на основе которых формируется алгоритм диалоговой оболочки адаптивной САПР;

3. Разработаны модели и методы построении адекватных математических моделей КЭУ в виде полиномов любой степени на базе комбинированных и Д-опт шальных ортогональных планов с учетом особенностей МЭУ ;

Предложены и программно реализованы методы совместного решения задач синтеза этапов схеютехнического и конструкторского проектирования ЮУ, реализующие управляемую стратегию проектирования на основе непрерывной оценки проектной ситуации по совокупности критериев. Для задач конструкторского проектирования созданы:

- комплекс алгоритмов компоновки, позволяющий проводить параллельное формирование ядер сильно-связанных элементов на основе использования наилучших дополнений;

- метод проектирования коммутационных плат, осуществляющий параллельно-последовательное проектирование с управляемой стратегией и совмещенный с современной технологией подготовки производства на базе лазерного гравировального автомата;

- метод обеспечения теплового режима, основанный на обратном решении аппроксимирующей функции распределения температурного поля на поверхности микроплат и поннолямглй до начала этапа размещения элементов определять их тепловые взаимовлияния, что да^т возможность в процессе синтеза топологии размещать элементы с од-

ней итерации и обеспечивать допусти»*:« взаимовлияние их друг н

друга.

5. Разработан метод выбора структуры и параметров диалого вой оболочки САПР, основанный на учете особенностей КЭУ и индиви дуальных стратегий проектировщика при решении тестовых инженерны задач в условиях неопределенности.

Практическая ценность рабом и результат тедрения В ре

эультате проведению исследований Под научным руководством автор и с его непосредственным участием разработано методическое, алго ритмическое, программное и информационное обеспечение интерактив ных систем автоматизированного проектирования ПЗУ на ПЭВМ тип IBM PC для решения задач схемотехнического и конструкторской проектирования с одновременной подготовкой информации для техно логической подготовки производства, а именно:

- система обеспечения надежности МЭУ по внезапным и посте пенным отказам;

- система синтеза топологии микроплат с обеспечением их теп лового режима;

- система проектирования и технологической подготовки проиэ водства коммутационных плат;

- диалоговая учебно-исследовательская САПР радио- и микроэ лектронных устройств и систем ;

Программно-методические комплексы внедрены более чем в 2> организациях и в 8 вузах. Элементы технического обеспечения внед рены в 10 организациях.

За разработку диалоговых комплексов по обучению элемента САПР РЭУС и КЭУ автор отмечан золотой и серебрянной медалью ВДНХ

Суммарный экономический эффект от внедрения разработанны систем составляет более 1 млн. руб., что подтверждено актами < внедрении.

Апробация работы Основные положения и результаты диссерта штоиной работы обсуждались на следующих симпозиумах, конферении ях, школах-семинарах и совещаниях: всесоюзной конференции "Авто матиэация конструирования РЭА" (Махачкала, 1980 г.), мевдународ ном семинаре по планированию эксперимента и идентификации пара метров (Москва, 1980 г.), всесоюзном семинаре "Теория и практик конструирования и обеспечения надежности и качества электронно

лпаратуры" (Москва. 1984 г.), всесоганом семинаре "Автоматизация радиоэлектронике и ВТ" (Москва, 1984 г.), республиканской науч-о-технической конференции "Автоматизация технического проектиро-ания цифровой аппаратуры" (Каунас, 1984 г.), научно-техническом еминаре "Применение микро-ЭВМ для проектирования и исследования лектронных устройств" (Москва, 1985 г.), республиканской конфе-енции "Теория и практика проектирования РЭА" (Махачкала,1985 .), всесоюзной сессии, посвященной Дно радио (Москва, 1987 г.), сесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы адиоэлектроники" (Москва, 1988 г.), 2 и 3 всесоюзных научно-тех-ических- конференциях "Интеграция систем целевой подготовки кад-ов, автоматизации проектирования и гибкого производства РОС" Ереван, 1988 г., Алушта, 1988 г.), научно-техническом семинаре Применение персональных РБМ для автоматизации проектирования и сследования радиоэлектронных устройств" (Москва, 1988 г.), науч-о-техническом семинаре "Проблемы конструирования, производства и беспечения качества интегральных радиоэлектронных устройств" Москва, 1989 г.), республиканском научно-техническом семинаре -опещднии "Проблемы автоматизации функционального проектирования ЗА" (Таганрог, 1989 г.). всесоюзном совещании - семинаре "Равра-отка и оптимизация САПР и ГАЛ изделий электронной техники на 6а-е высокопроизводительных мини- и микроЭВМ" (Воронеж, 1989 г.), сесоюэном семинаре "Проблемы конструирования, производства и беспечения качества интегральных радиоэлектронных устройств" Москва, 1989 г.),всесоюзном семинаре "Современные методы обеспе-ения качества и надежности электронных приборов',* (Москва, 1990 .), международной конференции "Интеграция систем целевой подго-овки специалистов и автоматизированных технических систем" Алушта, 1990г.), всесоюзном совещании-семинаре "Интерактивное роектирование технических устройств и автоматизированных систем а персональных ЭВМ" (Воронеж, 1991 г.), международной конферен-ии "Инженерное образование на рубеже 21 века" (Алушта, 1991 г.), оссийском совещании-семинаре "Оптимальное проектирование техни-еских устройств и автоматизированных систем" (Воронеж, 1992 г.).

Цублмкацш! По теме диссертации опубликовано более 80 работ, том числе 3 учебных пособия.

г ••»»■■ ■

1. анализ н пугн псшжнля экэсгаэдхтн СЮГКМ пгоатсровАИИя юу /19. го. гз,/

В настоящее время повышение эффективности САПР МЭУ осущест-вляетсн главным образом за счет разработки более совершенных моделирующих и оптимизационных программ или использования более мощных вычислительных средств. В то же время инженерное проектирование (ИП) - это специфический вид человеческой деятельности, раскрывающий природные творческие способности и возможности инженера как личности. По сути дела ИП - это методология реализации знаний, навыков и умений личности для удовлетворения как социальных потребностей, так и для самовыражения и самореализации. Для ИП характерны следующие основные черты: сочетание и взаимодействие обликового (структурного) и параметрического описания объекта проектирования, многокритериальная (а не скалярная) постановка задач оптимизации, выявление и преодоление технических противоречий проектной задачи путем поиска новых обликов (структур) объекта проектирования.

Очевидно, что качество проекта (МЭУ) б САПР всегда определяется, наряду с проектными возможностями системы, опитом и квалификацией проектировщика В то же время функционирующие в насто-яшэе время САПР ориентированы главным образом на выполнение проектной технологии (проектных процедур), в которой человеку отводится роль постановщика задач и эксперта подученных в процессе проектирования решений.

Существующие пути совершенствования САПР: проблемная адаптация САПР (выбор программных средств, наиболее подходящих для решения проектной задачи ь последовательности их использования): разработка более совершенных моделирующих и оптимизирующих программ; создание более высокопроизводительных средств вычислительной техники - уже явно недостаточны.

Анализ особенностей построения САПР на ПЭВМ (таких как широкое использование принципов имитации и погружения в проектную среду, имитационного моделирования, развитие многоуровневого диалога, динамической графики, регулируемая цикличность обмена информацией, регулируемая интерактивность процесса проектирования и т. д.) показывает пути повышения эффективности процесса проектирования как за счет совершенствования технологии проектирования, так и за счет построения всей системы проектирования с учетом

ориентировочно-прогнозирующей деятельности разработчика аппаратуры.

Таким образом, все более усиливается интерес к теоретическим и методологическим основам развития и совершенствования технологии автоматизированного проектирования. В последнее время наметился переход от достаточно "жестких", алгоритмических способов проектирования к человеко-машинному проектированию, в котором созданы наиболее благоприятные условия для творческой деятельности разработчика. Речь идет о создании новой,.гибкой технологии человеко-машинного проектирования, адаптированной как к особенностям объекта.и процесса проектирования, так и к психофизиологическим, социально-психологическим и инякнерно-техничёским возможностям проектировщика.

Итак, новым этапом в проектировании систем стала социотех-ническая парадигма, главной особенностью которой является гуманизация проектировочной сферы и "проектирование проектирования", т. е. в качестве объекта проектирования выступает само проектирование. Становится насущной задача создания такой технологии проектирования М")У, в которой проектировщик будет главным определяющим звеном человеко-машинной системы.

2. КОНЦЕПЦИЯ К ПРИНЦИПЫ АДШИШЮГО «ЕЖШГО ИЛППШОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЫЭУ /17,.23,25,26.32,37,39,13/

Для создания интегральных адаптивных САПР МЗУ предлагается подход, основанный на технологии человеке-машиннрго проектирования, базирующейся на моделировании проектной деятельности разработчика и адаптации к процессу и объекту проектирования, к особенностям проектировщика (рис. 2.1.).

Основными принципами при разработке структуры САПР, ее математического и программного обеспечения на основе моделирования проектной деятельности являются:

1. Управляемая, гибкая и ветвящаяся стратегия проектирования с ведущей ролью проектировщика и непрерывным анализом текущей проектной обстановки на основании оценок значений множества пока-вателей качества (ПКЯ при соблюдении ограничений и условий (0^ У]), характеризующих статику и динамику состояния проектируемого МЭУ.

?,. Л'вмиетное решение многих ключевых задач проектирования

МОНТИРОВАНИЕ

ПРОЕКТНОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

СХНОШ ТЕХНОЛОГИИ ЧЕДОБЕКО-ШЯШЮГО ОРОНСГИРОВАНП М Э У ппэвм

Гибкая диалоговая оболочка

ЕЫЕОР ОБЛИКА С УЧЕТОМ ИНДЕИДУАЛЬ-

ных пгедпочтэш

Ь:

УПРАВЛЯЕМАЯ СТРАТЕГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Н>

¿ЕЙ1СТИЧЕСКИЕ МЕТОДУ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1_

ЧР

СОЧЕТАНИЕ ТВОРЧЕСКИХ И «0В1АЛИ30ВАН-

кых процедур

--

СОВМЕСТНОЕ

РЕ2Ш01Е

ЧАСТНЫХ

ПРОЕКТНЫХ

с

V—

Регулирование итеративности и интерактивности процесса проективрвания

К

1

К ПРОЕКТУ

К ПРОЦЕССУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ГЯ>

ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПРСИСТИРОВАНИЯ

I ПРОЦЕСС

Непрерывный анализ проект-

)ной ситуации (векторный анализ промежуточных целей) ■--ггг-4^

ШОШ «ОВШРОБА-НИЯ ПОЛИНОМИАЛШЫХ МОДЕЛЕЙ М Э У

К М Э У

ь

ОСОБЕННОСТИ М Э У

i?

адаптация систел шшпирсбания I

К ПРОЕКТИРОЬШЮ'

К ИНДИВИД)' АЛЬН050

шлю дашьйосги

£

МЕТОД ОЦЕНКИ СТИЛЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

К КВАЛИФИКАЦИИ

3>

Метоп оценки квалификап»' на основе контекстного решения инженерных задач

шшшрования

д

ИНЖЕНЕР-ПРОЕКТИРОВЩИК

о т

- и -

ИЭУ (таких как анализ и обеспечение надежности по внезапным и постепенным отказам, компоновка, размещение и трассировка с учетом тепловых режимов и др.) на основе пофрагментного, поэтапного решения обшей задачи за счет эвристического чередования решения отдельных подзадач с выбором частоты чередования на базе совокупности независимых оценок в интерактивной проектной среде.

3. Использование достаточно простых и "быстрых" моделей МЭУ, позволяющих решать на 1РВМ задачи синтеза структуры и параметров эа приемлемое в{>емя и учитывать большее число факторов при проектировании, тем самым повышая качество проектных решений.

4. Создание "дружественного" интерфейса с целью раскрытия творческих способностей проекти^вщика. Это требует не только широкого набора сервисного обеспечения, включающего обычные способы наиболее комфортного представления информации, Не1р-функций, системных сервисных функций , но и, это самое главное, адаптации к особенностям проектировЕика, процессу и объекту проектирования.

Г. "Раскрепощение" познавательной деятельности проектировщика за счет создания наилучших условий для сочетания творческих и формализованных процедур, широкого использования эвристических методов оптимизации, глубокой регулируемости итеративности и интерактивности процесса проектирования и т. д.

б. Применение гибкой диалоговой оболочки САПР, позволягдей в соответствии с разработанной вероятностной моделью проектирования и особенностями МЭУ создать меняющуюся проектную среду, наиболее приспособленную для решения конкретной проектной задачи данным проектировщиком с учетом его стиля деятельности и квалификации.

Адаптация систем человеко-машинного проектирования МЯУ (рис. 2.2) осуществляется к проектировщику и проекту. При адаптации к проектировщику путем формирования гибкой диалоговой оболочки учитывается его квалификация и особенности индивидуального стиля деятельности. Для этого разработаны методы оценки квалификации и деительностного стиля проектировщика на основе контекстного решения тестовых инженерных аадач. Адаптация САПР МЭУ к проекту производится путем учета особенностей МЭУ и процесса проектирования ва счет усечения альтернатив проектных ситуаций, а такяе усечения при выборе структур и параметров объекта проектирования. Тем самым создается гибкая проектная среда

Для адаптации к объекту и процессу проектирования предлага-

к квалификации

к ИНДИВИДУ '

альн. особе! деятельн.

учетй^едпоч-тений проектировщика

метод оценки квалификации на основе контекстного решения инженерных задач

метод оценки деятельностного стиля с помощью тестовых задач

. к процессу {проектирования

коррекция модели процесса проектирования

низкая

гЯЯ

высока;

кя

гельный

поэна-

ватель-

ный

модель процесса проектирования

усечение альтернатив при выборе

л

X о

м

а з к

8II

«> К ег

аи .

о;? аи О- 'О с* «543 »1

о к м о С .4 О-СС о

структур

параметрое

Адаптируемая диалоговая

Гибкие проектные процедуры

оболочка

л

Г

Г

создание комфортной сргды для проектиро£{-

Повышение качества объекта проектирования_

Сокращение трудоемкости проекта

Рис. 2.2.

ется вероятностная модель процесса проектирования. Вероятностная трактовка процесса проектирования определяется творческим характером процедур решения проектных задач, их многовариантностью, а также сложной, ветвящейся структурой процесса с большим числом итераций и переходов. Так как направление следующего шага вьйира-ется на основании анализа предыдущей проектной ситуации, то модель процесса проектирования представляет квазимарковскую цепь события. При этом элементарное событие - есть факт варьирования параметрами структуры МЭУ, сопровождаемое одновременным анализом показателей качества и выбором направления дальнейшего шага.

Граф состояний процесса проектирования при этом выглядит следующим образом.

Преобразованный граф состояний

8,, ^ ... - анализируемые варианты структуры ЮУ.

В интегрированной форме модель ?тала параметрического синтеза проектируемого МЭУ мо/яо представить матрицей переходных вероятностей 1! , элементы которой определяются следующим образом

Р<

Я

и

л ¿V

где - число переходов из состояния в состояние 3/.

Марковская цепь является неоднородной, т. к. вероятности перехода могут изменяться от шага к шагу в процессе проектирования. Это происходит как из- за эффекта обучения проектировщика, так и ва счет возможного появления у него гипотез относительно реакции проектируемого МЗУ на его воздействия. Вероятности перехода зависят также от квалификации и индивидуальных стилевых особенностей проектировщика.

В обшем случае, при работе с одной из структур, вероятность выхода в область экстремума (завершение структурного или параметрического синтеза) через к шагов мояет быть выражена рекуррентной ФОРМУЛОЙ А/'! Уд-у

Р»., (к).

- 2 Р/ («-<;■

У

(¿* О, /V*/ ),

где Р/х] - вероятность n+1 -го состояния после к шагов;ве-роятность j-ro состояния на к-1-м шаге;Pj¿ - переходная вероятность, зависящая от номера тага и соответствующая возможности перехода из j-ro в i-e состояние на к-м шаге.

Переход от модели низшего уровня иерархии к модели более высокого уровня может бьггь сделан следующим образом

Ртп P~>¡ («), < И! Pmí Pj(«-<)P¿.- ,

c e (m) ye fmj._

/ /6" /, A/J

где Pmi(«)- вероятность пребывания процесса проектирования в 1-м состоянии для nt-й структуры в случае выполнения к шагов; P¿ ík-- вероятность пребывания процесса проектирования в состоянии S после (k-l)-ro шага; P/¡ fK> - вероятность перехода из S, в Sy на k-м шаге. С точки зрения модели высшего уровня иерархии (при синтезе структуры) вероятность перехода на то же самое состояние выступает как переходная вероятность, а с точки врения модели низшего уровня (при синтеве параметров) - как вероятность состояния, соответствующего процедуре синтеза N первичных параметров m-й структуры.

После приведения модели к форме дерева ревений преобразованному графу состояний соответствует матрица переходных вероятностей ЦА/L. элементы которой определяются следующим образом:

* " __А/

PJJ» - Pjj , J' рс/п - & ; Рус» • Pjj ,

пс

где число переходов из состояния S,b состояние 5>,при 1-ÍTÑ; п£- общее число состояний при решении проектной задачи; Sjj, Р¡j число переходов Sy-» s/ и их вероятность.

Для преобразованного графе вероятности состояний процесса с учетом времени пребывания в различных состояниях определяются как

/>, . -Р°<--/ , (¿в

¿¿a 'Pío je Po¡_

у»/ fifo

где Р/ - вероятность 1-го состояния (l - TTÑ); Р<4-, ?,о - вероятности перехода из состояния Se в состояние 3, и ив в Sp ,соответственно; Ав/ , - интенсивности перехода из состояния 5© а состояние и из S/ в 5 3 , соответственно.

Интенсивности перехода Д^ и могут быть получэны ssq матри-

цы интервалов переходов ||Тц{| .построенной аналогично матрице переходных вероятностей || Р-у |[ . Бе элементы представляют собой суммарные затраты времени на переходы из 3, В 3 / . (1,3 - 1 ,М)

" * о '■ о

2Г 3 с/ - <У{/~ О)'/

З^оСп - —'А/- > -Л. 1М ' *\у"~ ' .......

Г та £ Г,у - 7 и

где 3,у - элементы матрицы переходов ¡¡5,у;|, соответствующие числу переходов 3, -»- "у в процессе реиения проектной задачи; Т,у-суммарное время пребывания в состоянии 3 / перед переходом в Зу ; ^<■7 ~ суммарное число шагов, при кото{«)м система осталась в состоянии 3/(1 -1,То; - суммарное Ь[х.-мя пребывания системы в состоянии 3.

Вероятностная модель учитывает особенности проектируемого РЭУ. выражаемые в изменении вероятностей состояний процесса в ач висимости ог влияния первичных параметров проектируемого ЮУ .

Для построения гибких про-кпшх п{>оцедур создан метод выбора проектных ревуний с учетом индивидуальных предпочтений проектировщика, имеющих ВИД лингвистических переменных.

В качестве модели индивидуальных особенностей проектировщика на осноье анадила существующих в психологии характеристик индивидуальных особенностей человека, относящихся к интеллектуальной деятельности, выбрана характеристика индивидуального стиля деятельности. й/5ор обоснован ее кор^ли[овннностмо с другими характеристиками. используемыми в психологии. Индивидуальный дея-. тельностный стиль (исполнительный или познавательный) свяаан с индивидуальными познавательными ст|>атегиями пользователей в условиях неопределенности.

Для оценки индивидуального стиля деятельности разработан м^тод, основанный на решении тестовых задач и кластерном анализе гистограммы распределения щодоллительнооти шага поиска решения.

Таким образом, на базе вероятностной модели процесса проектирования и оценки индивидуального деятельностного стиля с учетом особенностей ЮУ может быть организовано яднптивн'» взаимодействие пользователя и САПР, что позволяет пост|юить гибкую диалоговую среду. Учет психологических фнкто1*>» щ**Л№ чтения проектировщика дает возможность органин^нать гибкую щч^ктную стратегию с использованием вероятное гной модели п[**'кти[«*рания путем усечения альтернатив пр^ктных ситуаций, структур и параметров обгектч пн^ктирования.

3. разработка жтодов «оршрования моделей. ориентированных н использование в адаптивных сапр мэу /1,3,9,21/

Одной из центральных задач проектирования является задач) синтеза При проектировании МЭУ она решается в процессе выбор! облика (структуры), оптимизации параметров по нескольким показателям качества, обеспечении надежности устройства и его технологичности и т. д. Как правило, для автоматизированного решения задачи синтеза организуется итерационная процедура многократной многопараметрического анализа математической модели МЭУ, используемой на конкретном этапе проектирования. Поэтому важное значение приобретают не только адекватность и универсальность модели, но и ее экономичность, т.е. затраты вычислительных ресурсов. Именно экономичность часто оказывается решающим фактором при выборе модели. В дальнейшем для оценки адекватности модели объект; использовалась характеристика точности ( 8/, Яуто* , <£>*■ ), а для оценки экономичности - вычислительная сложность. В качеств« меры вычислительной сложности принято количество длинных операций, необходимых для реализации модели на ЭВМ. Для сравнения различных моделей, реализованных на одной и той же ЭВМ, принято время моделирования.

Показано, что при автоматизированном проектировании наиболее целесообразным является следующая последовательное^ действ

ий. Сначала традиционными методами строится некоторая первичная модель, достаточно полно и точно описывахлцая интересующие разработчика процессы. Затем проводятся преобразования первично! модели в полиномиальную, направленные на повышение эффективное™ моделирования, т. е. обеслечивахщие резкое уменьшение вычислительной сложности модели при достаточной точности результатов.

Полиномиальная модель обладает рядом особенностей. Наиболее важные из них, с точки зрения проектировщика, следующие. Во-первых, аддитивность полинома позволяет повышать точность модели, добавляя к ней новые члены, как степенные (повышение степени полинома) , так и содержащие новые переменные, что невозможно сдо-лать при других видах модели. Во-вторых, по полиному легко оценить степень влияния любого из первичных параметров на ёшодю! параметр. В-третьих, можно формировать полиномиальную модель, дм некоторой, специально выделенной совокупности параметров, представляющих интерес для разработчика МЭУ. И, наконец, полино

миальная модель экономична, она требует существенно меньших вычислительных затрат по сравнению с другими моделями.

Для получения полиномиальных моделей использованы методы планирования эксперимента (МПЗ). Рассматривается активный вычислительный эксперимент, который проводится на первичной математической модели МЭУ, полученной любым из традиционных методов.

Известно, что теория планирования эксперимента предлагает для получения полиномиальных моделей степени d композиционные планы (ОЦКП и РЦКП) и планы полных факторных экспериментов ГШ С " , где п - число факторов -первичных параметров, варьируемых в ходе эксперимента, с - d И ■ число уровней варьирования каждого фактора. Планы ПОТ,ортогональны и D- оптимальны, т.е. экономичны при обработке, ко объем их резко возрастает как при увеличении размерности задачи, так и при росте степени полинома. Значительно сократить объем эксперимента позволяет переход к дробному секторному эксперименту (ДКЭ), теория которого разработана для

/7-Л

планирования на двух уровнях, т.е. для планов типа Д10 2 , где pt - степень дробности плана (реплики). Однако с позиций проектирования ЮУ такие планы имеют крупный недостаток: оценки полиномиальных коэффициентов оказываются смешанными и теряют физический смысл, модель превращается в интерполяционную формулу. Поэтому возникли две задачи: разработке» иа основе ДХО 2Г1"Р' двухуровневых планов с практически несмешанными оценками для получения моделей в виде неполных.квадратичных полиномов и. разработка планов многоуровневых Д<Ю Cn"Pi для получения полиномов степени D - с. - 1.

При решении первой задачи было показано, что одной из характерных особенностей микроэлектронннх устройств является наличие сильных эффектов парных взаимодействий ¿¿j между первичными параметрами при практически незначимых эффектах взаимодействий третьего ^¿jK и более высокого порядков ( 8ijK*0, Uj.f,,; О и т.д.). Это свойство позволяет считать оценки полиномиальных коэффициентов, смешанные с оценками эффектов взаимодействий третьего и более высоких порядков, практически несмешанными.

Показано, что неполный квадратичный полином с практически несмешанными оценками может быть получен при Р, £ Рц, = -¡— - L , где к - наивысший порядок несмешанных оценок, и определенной структуре генерирующих соотношений, которые должны содержать не *»нее "к членов, а при pt> 1 к или (к» 1) общих членов и не менее

к различных. Таким образом, приняв допущение о негначимости эффектов взаимодействия порядка (к + 1), полно подучить требуемую полиномиальную модель.

Для дальнейшего сокращения объема эксперимента предложено использовать априорную информацию о незначимости ряда эффектов парных взаимодействий (что имеет место в устройствах с развязанными каскадами) и свойство аддитивности полинома, которое позволяет разделить факторы на группы и работать автономно с каждой группой. Показано, что при росте степени дробности реплики р{> р^ сначала появляются смешанные оценки для /¿у при А ^ . а

затем и для при < Р* £ Р*тя* • . где - макси-

мально возможная степень дробности реплики определяется условием ее насыщенности. Априорные данные о незначимости г эффектов парных взаимодействий используются для получения реально несмеванных оценок в диапазоне Ргр< Р„ ^ ■ При этом границы области

несме ванных оценок расширяются на величину аР'/т-З при п^ 20 (сокращение числа опытов в 2-8 раз). Определена связь между д р и необходимым числом незначимых оценокгДр>[ск*.0др

На основе свойства аддитивности полинома разработаны три комбинированных плана, позволягаих сократить общий объем эксперимента. Эти планы давг возможность получить модель в виде неполного квадратичного полинома путем синтеза нескольких частных моделей. построенных для отдельных групп факторов. Планы различаются объемом и величиной дисперсии модели (что вахво при реализации физического эксперимента). г

Комбинированный план вида /г?, • 2 ~ т* ^ состоит их ю4 планов 0X0 2л'~/>*' и я2 планов 1мэ 2 .Ори составлении плана все факторы разбиваются на я ± групп по п ± факторов в каждой. В зависимости от общего числа факторов п группы формируется с перекрытием по составу или без перекрытия. Определены соответствующие минимальному объему эксперимента вначения пА и тд .Совокупность планов ■ 2** поаволяет найти оценки всех линейных эффектов и эффектов парных взаимодействий внутри групп. Для оценки межгрупповых парных взаимодействий используется планы 2 3 Выигрыш в объеме увеличивается с ростом числа факторов п от 1,3 раза при п - 9 до 26 раз при п - 20.

Комбинироваьный план вида 2 2 ' ***

состоит из двух дробных реплик. Первая предусматривает эксперимент по всем п факторам, но. так как р>р„ , появятся смешанные

оценки для некоторых коэффициентов модели. Выявляется п, факторов. с которыми связаны эти смешанные оценки, и для них проводится дополнительный эксперимент 2 ' , позволяюиий получить раздельные оценки всех коэффициентов этой частной модели. . План целесообразно применять тогда, когда переход от Д<Лв 2/>~/>'* к комбинации двух ДГО дает выигрьи в объеме эксперимента. Определены значения п. соответствующие этим условиям, и рекомендуемые параметры планов: л P. nt . р„4.

Комбинированный план вида 2 ' /77 • -

Дополнительные планы ГИО Z3 используются для определения тех п эффектов взаимодействия факторов, оценки которых в основном плане оказались смешанным. Определены условия (п и & р) целесообразного применения комбинированного плана.

Для получения полиномиальных моделей более высоких порядков (d>2) предлагается использовать планы многоуровневых дробных факторных экспериментов ДЮ С n'Pj . при разработке таких планов вовникли проблемы обеспечения их D- оптимальности, ортогональности, а так» формализации правил их построения, т. е. формирования генерирутаих соотношений. D- оптимальность была обеспечена выбором уровней варьирования факторов. Структура генерирующих соотношений, применяема при двухуровневом планировании, не обеспечиваю ортогональности плана Поэтому в качестве генерирующее соотношений были использованы ортогональные латинские квадраты размером о» с. Это определило структуру предлагаемого плана, в котором два фактора (например х, и х,) варьируется по плану ГОДЭ С*, а ваконы изменения остальных определяется генерирующими соотношениями. Каждому элементу латинского квадрата ставится в соответствие определенный уровень варьирования фактора, а затем квадрат считывается по строкам или по столбцам. Полученный план ортогонален относительно факторов, т.е. относительно линейных эффектов.

Для всех разработанных планов, предназначенных для получения моделей в виде полиномов разных порядков,

* ¿Г £ Xt *

Я-' t.'

было проверено наличие свойств ортогональности и D- оптимальности. С этой целью для каждого плана найдены и проанализированы матрицы Фипера М - N F 7 F и проверено выполнение условий D- оптимальности: л Г т у- I Г/-)

mnx D («)• / . -f(x)*m + /

■ ' ХСЛ/.Х

где гн1 число оцениваемых коэффициентов модели, -О.Х - область планирования.

Для получения модели в виде, наиболее удобном для проектировщика, и содержащей все возможные'значимые эффекты

и. /о + 2 £ £" ///Л/ X/-

^ Л," ■ иу ' '

предлагается использовать комбинированные планы вида ДХЭ с + + ДТО 2 п ~ Рг , в которых вторая часть предназначена для наховде-ния коэффициентов парных взаимодействий . Для увеличения

размерности решаемой задачи (п > (1 > 2) предлагается, используя свойства аддитивности полинома, разбивать факторы на группы и для каждой группы проводить отдельный эксперимент.

4. разработка методов шюшггкроамвш изу н технологнческо« 1юягогши5 пгашодстпа для реакоации в адаптиишх шпег-ЛКШШХ САПР НЭУ /2,3.4,5,6,7,8,10.11,12,20,27.28,20,33,40/

В целях реализации предложенных принципов и создания адаптивных человеко-машинных систем проектирования МЭУ на ПЭВМ был разрг1ботан ряд методов схемотехнического и конструкторского проектирования, основные из которых показаны на рис. 4.1.

Для решения задачи компоновки МЭУ (разрезания гиперграфа на части) предложен настраиваемый комбинированный алгоритм, который, в отличие от известных, позволяет получить субоптимальное решение (по выбранному критерию) за ограниченное число шагов.

Задача состоит в том, чтобы при заданном гиперграфе ¿¡¡Х, V,найти такое ^ сами разбиения, входящие в О -множество таких разбиений), для которого С($')- где О^ - число всех ребер, разрезаемых при разбиении Части, получаемые при разбиении у", обозначим Н*... Ик . а множество вершин, в них входящих, через -Х,*... . Введем функцию £/{{',,¡/¿1 где С .^.Определим как число ребер, соединяющих вершины множеств су, с вершинами множества .

у назовем наилучшим дополнением *у до £ вершин, если ПУ^У содержит вершин. /..„-г

метода, рбллизущ® гадаю, управляемую стратегию проектирования

длсембль

иах и сделай

функционаро-

заняя

степени /

Г"

"К У

сов-

ЧйСТНСГО

обеспечения налетшоста по 1н?запиьм и постепенным отказам

псмпяеяс

КрКТврпвБ

■обеспечения надгяноста

Модифицированная матрица инииаенияй в виде Ситовой структуры у

££

НастраиваеыыГ комбинированный алгоритм компоновки пзу

КРИТЕРИЙ СЦЕНКИ ТЕКУШ- ПРОЕКТНОЙ СИТУАЦИИ

Модель

проектных

решений

2£

ГУ

Метод синтеза топологии ыикрсплат

Г

7

Комплекс критериев синтеза топологии

Комплекс ыакроячеечных мозаичных неделе'

Аппроксимирующая функция

Метод обеспечения теплового режима в

процессе размещения^

и

летод проектирования КГ. с гибкг/ страте-гие? сзЕмест-ногс размен ния и трас'

"етец

интегрирование? гибкой подготовки производства на бале лга

I

м

рис. 4.1.

' " 1 #

Справедлива следуищя теорема: Если АГ, С /У,... С Xх и наилучшие дополнения X!... X* до £ вершин не пересекаются, то

Х.иХ,'... *ХКиХк.Таким образом, присоединяя к каждому X X1 его наилучшее дополнение, получим субоптимальное разбиение. ^ ?

Пусть связанный гиперграф // допускает субоптимальное разбиение на связанные части //,"... .. . Определим {расстояние

с/ (, ) между вершинами ^ -Яу' . как длину

наименьшего пути, связывающего вершины и . Пусть с/сХ Назовем окрестностью ^ множества всех вершин, каждая из которых расположена от какой-либо вершины из е/ на расстояние, меньшее или равное .'>. В силу сделанного ранее предположения расстояние между любыми двумя вершинами одной части при разбиении £ не превосходит Поэтому все рершины одной такой части содержатся в -окрестности любой точки. В этом и состоит суть п^длагаемого алгоритм« компоновки МЭУ. в котором все части формируются одновременно и результат практически не зависит от выбора начальной точки.

Для синтеза топологии тонкопленочных микроплат с существенной нерегулярностью предложен метод, заключающийся в совместном решении задач размещения и трассировки одновременно с обеспечени- . ем теплового режима Реализуется пофрагментное наращивание топологии путем чередования этапов размещения - трассировки в интерактивной проектной среде, которая характеризуется совокупностью независимых оценок. Для реализации метода разработаны:

- математическая модель проектных решений, основанная-на совокупности промежуточных критериев оценки текущей ситуации при совмещении этапов размещения и трассировки и позволяющая прогно-вировать качество всего проекта;

. - совокупность показателей, позволяющие оценить качество выполнения отдельной процедуры, вскрывающих противоречия конкретных ситуаций и показывающих т-нденции развития процесса синтеза топологии:

- комплекс алгоритмических процедур, реализуются управляемую стратегию проектирования с непрерывной оценкой проектной ситуации по совокупности показателей качества и обеспечивающий совместное решение задач размеорнии компонентов на микроплате, определения конфигураций пленочных элементов и трассировки цепей;

- процедуры редактирования топологии, позволяющие кор[»-кти-

ровать местоположение элементов на плате, положение монтажных плошадок, конфигурацию проложенных трасс и использующие подсистему сервисных функций, которая обеспечивает эффективное выполнение процедур и комфортную работу инженера;

- модифицированный лучевой алгоритм трассировки, использующий оригинальную дискретно-цветовую модель монтажного поля и отличающийся гибкой подстройкой направлений распространения лучей.

При синтезе топологии микроплат с высокой степенью интеграции элементов приходится постоянно преодолевать противоречие между характеристиками теплового режима и конструктивными показателями качества из-за большой теплонагруженности. Дм разрешения этого противоречия предложен новый метод, интегрирующий этапы теплового проектирования и топологического синтеза и базирующийся на недопущении выхода теплового режима эа пределы ограничений на каждом этапе размещения элементов на основе обратного решения аппроксимирующей функции распределения температурного поля на поверхности микроплаты. Объектом аппроксимации является стационарное температурное поле, которое моделируется дифференциальным уравнением теплопроводности. Тепловая модель имеет вид двухслойного параллепипеда, на верхней поверхности которого размещен прямоугольный источник тепла. Разработанный на этой основе метод позволяет до этапа размещения определять тепловые взаимовлияния элементов, что дает возможность размещать'их с одной итерацией и допустимым влиянием друг на друга.

Синтев топологии, совмещающий процедуры размещения элементов, трассировки и обеспечения теплового режима состоит ив трех последовательно выполняемых этапов:

- проверки возможности обеспечения теплового режима при существующих исходных данных;

- ограничения тепловых взаимодействий элементов в процессе их размещения на микроплате.;

- собственно синтеза топологии.

Для учета теплового взаимовлияния элементов определяют по обратному решению аппроксимирующей функции "зоны влияния", т.е. фрагменты подложи, за пределами которых перегревы, создаваемые рассматриваемыми элементами, не превышают некоторой достаточно малой величины и могут не приниматься во внимание.

Таким образом, предлагаемый метод позволяет на каждом шаге размещения обеспечивать тепловой режим, не внося в процесс проек-

тирования топологии МЭУ теплового критерия, тем самым упрошая процесс проектирования. .

Учитывая важность коммутационных плат (КП) для узлов и блоков иЭУ, разработан метод их проектирования, заключающийся в совместном решении задач размещения и трассировки на базе управляемой стратегии проектирования с широкими возможностями для разработчика по выбору требуемой процедуры на основе анализа совокупности показателей качества проектной ситуации.

■ С целью ускорения и. повышении эффективности процесса проектирования КП по каждой плате производится выделение групп сильно связанных элементов с помощью вышеприведенного алгоритма.

Совместное решение задач размещения элементов и трассировки соединений КП осуществляется с помощью созданного параллельно-последовательного алгоритма. Сначала_ разработчик выбирает группу Сс-, с" -V , элементов Нг - число элементов в

группе) для размещения .исходя из особенностей проектируемой КП (наличие разъемов, конфигурация платы и т.д.). Затем проводится размещение каждого элемента ; с 6с с одновременной трассировкой его соединений. Чтобы не сковывать действия разработчика »четкими рамками алгоритма, предлагаются широкие возможности для выбора требуемой процедуры - проводить трассировку установлеиного элемента 'или разместить еще один элемент, проводить автотрассировку соединения или разработчик сам проведет соединение интерактивными графическими средствами и т. д.

Дпя предлагаемого метода совместного решения задач размещения и трассировки полагаем, что при установке элемента у £"<?., вновь появляется множество соединений ЭЛим^нта

С установленными ранее элементами. Каждое соединение_

может иметь множество возможных конфигураций ^^у*

где п^'к -количество возможных конфигураций соединения элемента^,-. Тогда в качестве основных ПК, оценивающих качество конфигурации соединения Мук элемента <?,/. могут выступать:

- длина 1-й конфигурации; ^

/* - количество пово1>отон 1-й конфигурации;

- количество переходных отве[ютий 1-й конфигурации и т.д..

Для количественной оценки показателей качества каждую

конфигурашюЛ^.*-/соединения представим как множество А{ ,

{' /, ¿*е .состоящее из [.^одинаковых по размеру элементов (ячеек, участков КП) - . Тогда,

/", * \Ае \ •!-./.

где |А £|- /, / определяется в процессе прокладки 1-го варианта

соединения '//>.-

Поставим в соответствие каждому элементу с А/, А < -V логическую переменную {Ozi / , двоичный код которой определяет текущее состояние элемента . Тогда,

. Л.Г , Г ШС*« УГОН)'р

</** * £ О [ан) , о {о л) -- Л V, ' Л

эдесь Р, О - логические константы, двоичный код которых соответствует повороту трассы и отверстию.

С целью формирования множества конфигураций соединений и выбора из них нехудших по совокупности показателей качества в режиме реального времени разработан комплексный алгоритм трассировки. Перед прокладкой трасс с целью улучшения результатов трассировки производится классификация соединений по типам "вывод-вывод", "вывод-трасса" и "трасса-трасса".

Созданный метод "деформации прямоугольника" (основанный на лучевом алгоритме) используется для соединений типа "вывод-вывод" и осуществляет поиск возможных путей по граням и внутри охватыва-щего прямоугольника, в противоположных углах которого располагаются соединяемые выводы. Если пути не найдены, или производится трассировка соединений типа "трасса-трасса", то используется модифицированный волновой алгоритм. Особенностью этого алгоритма является существенное повышение скорости прокладки соединений эа счет изменения правила распространения волны в модели монтажного пространства. Для реализации алгоритма предложен комплекс микроячеечных моваичных моделей, в основе которого лежит интеграция точечных и топологических моделей.

Повышение качества МЭУ связано не только с улучиением качества проектных решений на основе использовашя САПР, но и с качеством технологической подготовки производства Предложен и разработан метод гибкой подготовки производства КП на базе лазерного гравировального автомата (ЛГА), дающий возможность получить точность 33,3 мкм на простейших носителях (металлы, бумага, пластик и др.) с легко наносимыми тонкими неметаллическим покрытиями.

- 26 -

& разработка пгограмиых и аппаратных средств сапр пзу

/14.15,16,18,22.24,30,31, .34,.Т.,38/

На основании предложенных концепций, принципов и методов разработаны алгоритмическое, программно-методическое, информационное обеспечение следующих пакетов программ и систем адаптивного человеко-машинного проектирования, обеспечивающих реализацию многих основных задач и процедур обобщенного маршрута проектирования МЭУ:

Б. 1. Система обеспечения надежности и моделирования микроэлектронных узлов и блоков "Симона", предназначенная для схемотехнического проектщювания МЯУ, оптимальных по критериям надежности. Она позволяет решать следующие задачи:

- анализ электрического режима по постоянному и переменному

току;

- моделирование с Целью получения математических моделей в виде полиномов 1-6 степени;

- расчет точности выходных параметров и надежности по постепенным отказам;

- расчет надежности по внезапным отказам;

- расчет стоимости изделия;

- обеспечение заданного или экстремального уровня показателей качества на основе непрерывного анализа текущей проектной ситуации н временного и имитационного моделирования. '

6.2. Система синтеза топологии микроплат с обеспечением их теплового режима на основе управляемой стратегии проектирования.

Б. 3, Интегрированная система проектирования и технологической подготовки производства коммутационных плат, основанная на использовании ПЭВМ, ЛГА, разработанных блоков сопряжения ГРВМ и ЛГА и контроллеров для управления перфоратором, фотосчитывающим устройством и НМЛ.

6. 4. Диалоговая оболочка интерактивных САПР МЭУ, адаптивная к особенностям объекта проектирования и индивидуальному деятель-иостному стилю и квалификации проектировщика, реалиэуквдя стратегии гибкости и «встраиваемости САПР.

Б. Б. Пакет программ определения деятельностного стиля проектировщика на основе метода кластерного анализа гистограмм распределения временных интервалов, полученных при решении проектировщиком тестовых инженерных задач.

Б. в. Лабораторный комплекс для диалогового обучения элемен-

там теории и практики применения САПР радио- и микроэлектронннх блоков с максимальным использованием творческих способностей студентов. решающих реальные проектные задачи.

Б. 7. Лабораторный вычислительный комплекс, предназначений для обучения студентов и инженеров элементам интерактивного автоматизированного проектирования на основе сочетания формализованных и творческих подходов с многокритериальной постановкой задач проектирования.

Основные разработанные методологические и методические принципы и методы реализованы в созданных автором или под его руководством с начала 80-х годов адаптивных системах автоматизированного проектирования МЭУ, радиоэлектронной аппаратуры, аппаратуры передачи и обработки информации, которые внедрены в более чем 20 НИИ и промышленных предприятиях и в 8 высших учебных заведениях.

змшчвпв

Представленная диссертация в форме научного доклада отражает результаты многолетних исследований автора, направленных на разработку эффективных человеко-машинных систем проектирования микроэлектронных устройств.

Рассмотрена и решена важная народно-хозяйственная проблема связанная с созданием адаптивных, интерактивных САПР, имеющих большое значение для повышения качества,- надежности и уменьшения сроков проектирования ПЗУ.

В диссертации получены следующие научно-технические результаты:

1. Разработаны концепция, принципы и методология человеко-машинного проектирования ЮУ на ПЭВМ, являющихся основой для построения структур интегрированных, интерактивных, адаптивных САПР ЫЭУ.

2. Развита методология планирования вычислительного эксперимента и создан ансамбль наиболее экономичных. О оптимальных, ортогональных и комбинационных планов на базе двух-и многоуровневых реплик, которые с учетом особенностей ПЗУ позволяют получать математические модели в виде полиномов любой степени, наиболее приспособленных для решения задач синтеза в процессе человеко-машинного проектирования на ГОШ.

3. Разработан пакет методов совместного, параллельно-последовательного решения ряда ключевых задач схемотехнического и конструкторского проектирования, реализующих управляемую по совокупности критериев стратегию, в том числе:

- метод синтеза топологии микроплат МЭУ, реализующий совмещение процедур размещения и трассировки на основе гибкой стратегии проектирования;

- метод проектирования коммутационных плат МЭУ, осуществляющий параллельно-последовательное размещение и трассировку на основе моделирования проектной деятельности разработчика с одновременной подготовкой информации для технологической подготовки производства на базе лазерного гравировального автомата.

- метод обеспечения теплового режима КРУ, встроенный в общий процесс автоматизированного проектирования и заключающийся в оперировании теплофизическими координатами через конструктивные координаты путем обратного решения аппроксимирующей Функции распределения температурного поля на поверхности микроплаты и реализующий одношаговую стратегию проектирования путем совмещения процедур размещения и теплового расчета.

4. Предложена и обоснована вероятностная квазимарковская модель процесса проектирования, позволяющая на основании статистики реализации проектных процедур,- статики и динамики действий проектировщика, оценки его квалификации формировать гибкую диалоговую оболочку, соответствующую наилучшему дереву решений и придавать гибкость проектным процедурам.

С. Сформирована совокупность алгоритмов компоновки, позволявших осуществлять параллельно-последовательное, экономичное формирование группы элементов.

6. Создан метод оценки индивидуального стиля деятельности проектировщика, базирующийся на кластерном анализе процесса решения проектировщиком тестовых инженерных задач.

7. Предложена и обоснована модель выбора проектных решений, основанная на упорядочении по вь*5ранным критериям нечетких оценок проектируемых устройств, отражающих индивидуальные п^дпочтения проектировщика и ааданных в форме как числовых значений так и интервалов.

8. Разработаны и прошли экспериментальную проверку 3 САПР по проектированию микроплат, коммутационных плат, обеспечению надежности, более 10 покатов п{*)грамм ну автоматизации мр< "»сгирова-

ния радио- и микроэлектронной аппаратуры, 2 диалоговых комплекса по обучении элементам САПР РЭУС, а также созданы и доработаны более 5 различных технических устройств САПР.

Основной содержание диссертационной работы опубликовано более чем в 80 публикациях, основные из которых следующие:

1. Снхн[юв КХ С. , Старовойтова Е. М. Анализ условий эффективного применения регулярных дробных реплик при исследовании радиоэлектронных устройств. //В кн.: Применение планирования эксперимента в радиоэлектронике и смежных областях техники. М.: МДНТП, 1975. с. 13-16.

2. Колуков В. К , Сахаров КХ С. , Скворцов Е. А. Выбор радиоэлектронных схем, наилучшим образом удовлетворяющих заданным техническим требованиям. //В кн.: Актуальные вопросы схем-но-конструкторского проектирования и обеспечения надежности радиоэлектронной аппаратуры. n.: МИЭМ, 1975, С. 60-52.

3. Сахаров КХ С. , Колуков В а Об одном из способов оптимизации радиоэлектронных устройств по их полиномиальным моделям. //В кн.: Применение планирования эксперимента в радиоэлектронике и смежных областях техники. М.: КОИТП, 1975, с. 65-69.

4. Сахаров К1 С., Колуков В Е , Скворцов Е. А. Один из способов, применения теории математического обучения к задачам проектирования РЭА. //Труды МЭИ, вып. 290. К.: МЭИ, 1976, с. 40-42.

5. Сахаров КХ С., Скворцов Е. А. Метод автоматизации выбора схемотехнических решений радиоэлектронной аппаратуры. //Сб. материалов семинара "Новые методы разработки аппаратуры", М.: МШТП, 1977.

6. Сахаров Л С., Колуков В, В О новых возможностях при решении одной из задач конструирования РЭА в рамках САПР. //Труды МЭИ. вып. 349, М.: МЭИ, 1977.

7. Сахаров XX С., Колуков Е Е Специально организованное вариантное проектирование - основа оптимального проектирования. //В кн.: Проблемы повышения качества и эффективности производства радиоэлектронной аппаратура И : ВЗМИ, 1980, с. 142-151.

8. Сахаров КХ С., Колуков Е Е Оптимизация конструкции МЗЛ в процессе компоновки. //Труды КАИ, Сб. "Микроэлектроника", 19В0.

9. Сахаров К1 С. Применение методов планирования эксперимента при исследовании радиоэлектронных устройств. И.:МЭИ, 1980.-84с.

10. Сахаров КХ С., Павлоцкая Л.М., Маслов А. Т. Об одном настраиваемом алгоритме синтеза конструкции МЭА. М.: Труды МРИ,

вып. ЬЬ7, 1982, с. 186-192.

11. Сахаров IÜ С. , Колуков R Е , Павлоцкая Л Ы. Об одном способе решения задачи компоновки РЭА. // Труды МЭИ, вып. 555, М.: ЮИ, 1981, с. 167 - 174.

12. Сахаров К1 С. , Павлоцкая Л М., Маслов А. Т. Об одном алгоритме оптимальной компоновки микроэлектронной аппаратуры. //В кн.: Устройства, элементы и методы комплексной микроминиатюризации РЭА. Казань, 1983. с. 24-28.

13. Сахаров ПС. Особенности проектирования высоконадежных радиоэлектронных уст!Юйетв. М. : ЬРИ, 1983. -04 с.

14. Сахаров Ш. С. , Артамонов С. R , Соловьев ЕМ. Структура и особенности автоматизированного комплекса для исследования диэлектрических интегральных схем. //Межвузовский тематический сборник N 19, М.:КЗИ, 1983. с. 140-146.

16. Сахаров О. С. , Назаров А. Е, Смирнов la К. Диалоговая система щюектирования радиоэлектронных блоков на микро-ЭВМ. //В кн.: Автоматизация в радиоэлектронике и ВТ, М.: МДНТП, 1984, С. 140-146.

16. Сахаров IQC. . Назаров А. В. , Смирнов КХ К. Многопроцессорная 'диалоговая учебно-исследовательская САПР на микро-ЭВМ. //В кн.: Всесоюзная НТК "Теория и практика конструирования и обеспечения надежности и качества электронной аппаратуры и приборов", М.: Радио и свявь, 1084, с. БЗ-54.

17. Сахаров КХ с., Смирнов К1 К. Использование персональных ЭВМ для автоматизированного проектирования РЭА. //В кн. ¡Управление качеством РЭА и робототехника М.: ВЭМИ, 1985, с. 27-34.

18. Сахаров К1С. , Назаров А. В.. Смирнов КХ К. . Горичев А. Б. . Кочетков А. Ю. , Шатилов В. И. . Гусев R М. , Артамонов С. Н.. Кандырин ИХ В. Лабораторный комплекс по диалоговому обучению элементам САПР радиоэлектронных устройств. //Проспект ВДНХ СССР: 1ГГП-85. -Ы.: ЮИ. 1985. -4с

19. Сахаров КХС. , Взятышев В.Ф. Роль САПР в проектной деятельности и подготовке радиоинженеров. //В кн.: Медвуз, тематич. сб. N 79. м.: МЭИ. с. 3-9.

20. Сахаров КХ С. .Колуков RE Bbtfop наилучших пространственных структур радиоэлектронной аппаратуры. -М.:МЭИ, 1985.-81 с.

21. Сахаров КХ С. . Старовойтова Е. М. . Назаров А. Е Комплексный подход к построению математических моделей при проектировании РЭУ на персональных ЭВМ. //В кн.: Прогрессивные методы

конетруи!>Ойнния и гибкое автоматизированное производство микроэлектронной аппаратуры. Материалы семинара, И : кдаГГП, 1980,с. 45-50.

22. Сахаров И С., Назаров А. Е , Смирнов Ю. К. , Горичев А. Б. , Кочетков А. К1 , Шатилов й И. , Гусев К М. , Артамонов С. Я , Точилкин И. А. Персональный вычислительный комплекс для обучения автоматизированному проектированию электронных устройств. //Проспект ВДНХ СССР: НТТМ-86, -М.:ИЭИ, 1986. -4 С.

23. Сахаров К1 С. Применение персональных ЭШ для диалогового проектирования радиоэлектронных устройств. // В кн.: Прогрессивные методы конструирования и гибкое автоматизированное производство микроэлектронной аппаратура И:ЧШП. 1986, с. 22-34.

24. Сахаров в С. .Смирнов К1 К. .Шатилов ЕИ. Интегрированная система проектирования и подготовки производства печатных плат с лазерной технологией. //Проспект ВДНХ СССР: Достижения ученых выспей школы в научно-исследовательской работе. -К : МЭИ, 1988.-4 с

25. Сахаров & С. Концепция и методология автоматизации проектных процедур при разработке РЭА на ППЭВМ. //В кн.: ВНТК "Современные проблемы радиоэлектроники", и., 1988, с. 161-162.

26. Сахаров Л С., Горичев А Б. Разработка системы автоматизированного проектирования радиоэлектронных узлов и блоков на ПЭВМ с учетом психологических особенностей проектировщика //Сб. научных ТРУДОВ, N188, Ы.:ЮИ, 1988.

27. Сахаров Ю1 С., Смирнов 10. К., Шатилов Е К. Интеграция систем автоматизированного проектирования и производства на ППЭВМ. // В кн.: Разработка и эксплуатация САПР в радиоэлектронике. -Челябинск, 1989, с. 123-124.

28. Сахаров К1 С. Реализация методологии инженерного проектирования в учебном процессе. // В кн.: Перспективные системы управления качеством подготовки специалистов в высших учебных заведениях: исследование, проектирование, внедрение. Каунас, 1989,с. 49.

29. Сахаров К1 С., Кочетков А. Ю. Метод проектирования топологий РЭУ с динамическим чередованием этапов. //В кн.: Проблемы конструировании, производства и обеспечения качества интегральных радиоэлектронных устройств. Материалы семинара, -М.: МДНТП, 1989.

30. Сахаров Ю. С., Смирнов КХ К.. Шатилов К И. Интегрированная система конструирования и подготовки производства печатных плат на ПЭВМ. // В кн.: Проблемы конструирования, производства и обеспечения качества интегральных радиоэлектронных устройств. Ы.: ВДНТП, 1989, с. 48 - 53.

31. Сахаров КХ С., Артамонов С. Я , Иааарон А. В., Скириоь Ю. К , Старовойтова Е. U. Автоматизированный комМь-ш по обучении элементам проектирования изделий новой техники. // Научные груш "Процедуры и методы инженерного проектирования": Межвувовский тематический сборник. -М.: ИЭИ, 1989.

32. Сахаров KL С., Смирнов КХ К. Концепции и методология человеко-машинного взаимодействия при выполнении проектных процедур. // Научные труды "Процедуры и методы штекерного проектирования": Межвузовский тематический сборник. -Ы.: МЭИ, 1969.

33. Сахаров Ю. С., Смирнов KL К.. Шатилов В. И. Метод проектирования топологии печатных плат на основе ыоааичиой модели монтажного пространства. //Автоматизация проектирования в радиоэлектронике и вычислительной технике. Ц : ЫДНГП, 1990.

34. Сахаров КХ С., Смирнов КХ К., Шатилов Е И. Interact ive designing of printed circuits on base of Joint geiving tha problems for lokating and tracing. // В кн.: "Thio integration of plrpose specialists tralng systems and automation technical systems of varlonse". li , ШГК, 1990, C. 84.

35. Сахаров ia С., Кочетков A.KX, Ковалева E. В. Design enviromenffor tediorislty problems. // В кн.: "The integration of pi гроз« specialists trains systore; and aulorat ion teclinical systems of varlonse". Ы. , ШТК, 1990, c. 85.

36. Сахаров КХ С. , Бургомистров С. А. АЕтоматиэйровшпюе рабочее место' на ППЭВЫ по обеспечении надежности радиоэлектронной аппаратуры. // В кн.: Современные методы обеспечения качества и надежности электронных приборов. 1L: ШШТП, 1990, с. 11-17.

37. Сахаров Ю. С. Развитие творческих каза-юз с прот^ссэ обучения радиоинженера.// В кн.: Интеграция систэ^ цз:.езо'< подготовки специалистов и автоматизированные тэгккчгс:е« сксоэ:; различного назначения. М.: РадиоВТУЗ ЫАК, 1СС0, с. 11.

38. Сахаров КХС. .Бургоикстров С. А. .йеэелоз А.В. ,Яас:»а Л. В. Система моделирования и обеспечения надетое?:; • Скао.ча". //3 is: Методы оценки и повышения надежности РЭС. Пз::зь, 1СС1,с. 103-103.

39. Горичев А. Б., Сахаров й С., Пээц=?яке еойрг:сгизкостк проектирования РЭА на базе модели проектной с.чтуацки. // В кк.: Материалы международной конференции "Интегрань-иэ «;стэ:ы вдлззоЯ подготовки специалистов и автоматизировании: тгхкк^есклх систем раеличного назначения". Алушта, 1991, с. ео-81.

40. Сахаров КХС., Кочетков А. И, Рзэзата задач проект лрова-

иия гайуутэциониых плат с помощью встроенной экспертной системы. // В кн.: ИЬтериалы международной конференции "Интегральные системы целевой подготовки специалистов и автоматизированных технических систем различного назначения". Алуита, 1991, с. 89-90.

41. Сахаров Ю. С. Обучение творчеству при многоуровневом инженерном образовании. //Б кн.: Материалы международной конференции "Интегральные системы целевой подготовки специалистов и автоматизированных технических систем различного назначения", Алушта, 1991, с. 66-67.

|иок П'-чати Л - .

Тираж /СО 3».. е?/^

Гипограф., Кр-«'1.<л„„;,мг„„аЯ1 „