Из ГОСТ Р 70607-2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Состав и структура системы автоматизированного проектирования печатных узлов

ГОСТ Р 70607—2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Состав и структура системы автоматизированного проектирования печатных узлов. Electronics automated design systems. Composition and structure of the computer—aided design of printed circuit assemblies. УДК 621.865:8:007.52:006.354 ОКС 31.020 29.100.01. Редакция от 16.10.2023.

1 Область применения ГОСТ Р 70607-2022

1.1 Настоящий стандарт предназначен для применения предприятиями промышленности и организациями при использовании цифровых двойников электроники и CALS—технологий на ранних этапах проектирования, изготовления и испытаний ПУ ЭА, а также на всех последующих этапах жизненного цикла ПУ ЭА [из 1.1 ГОСТ Р 70607—2022]

1.2 САПР ПУ ЭА применяется на ранних этапах проектирования ПУ ЭА следующего назначения: промышленная, для энергетики, оборонно—промышленного комплекса, аэрокосмической отрасли, судостроения, медицинская, автомобильная, для навигации и радиолокации, потребительская, фискального и торгового оборудования, связи (телекоммуникации), вычислительной техники, автоматизации и интеллектуального управления, систем безопасности, светотехники, автоматизированного транспорта и движущейся робототехники [из 1.2 ГОСТ Р 70607—2022]

1.4 На ПУ ЭА оказывают влияние внешние дестабилизирующие факторы — электрические, тепловые, механические, климатические, биологические, радиационные, электромагнитные, специальных сред и термические. Внешние дестабилизирующие факторы могут приводить к несоответствиям ЭКБ и ПУ ЭА требованиям к их прочности и устойчивости к ВВФ. Настоящий стандарт устанавливает состав и структуру САПР ПУ ЭА на основе математического моделирования и виртуальных испытаний ПУ ЭА на ВВФ при проектировании [из 1.4 ГОСТ Р 70607—2022]

2 Сокращения ГОСТ Р 70607-2022

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

[из 2 Сокращения ГОСТ Р 70607—2022]

3 Общие положения ГОСТ Р 70607-2022

3.1 САПР ПУ ЭА — инструментарий проектировщика, предназначенный для автоматизации проектирования ПУ ЭА, включая создание схемы, топологии и конструкции, схемотехническое и конструкторское моделирование и виртуальные испытания на внешние воздействующие факторы, создание КРР ЭКБ, анализ показателей надежности ПУ ЭА и создание цифрового двойника ПУ ЭА, на конкретном предприятии на всех этапах — от выдачи технического задания до передачи проекта предприятию-изготовителю, включающий в себя семь видов обеспечения: техническое, математическое, лингвистическое, программное, информационное, методическое, организационное [из 3.1 ГОСТ Р 70607—2022]

4 Основные принципы создания САПР ПУ ЭА ГОСТ Р 70607-2022

4.4 Принцип типизации заключается в ориентации на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР ПУ ЭА.

Типизации подлежат элементы, имеющие перспективу многократного применения. Типовые и унифицированные элементы периодически проходят экспертизу на соответствие современным требованиям САПР ПУ ЭА и модифицируются по мере необходимости.

Создание САПР ПУ ЭА с учетом принципа типизации должно предусматривать:

  • разработку базового варианта КСАП ПУ ЭА и (или) его компонентов;
  • создание модификации КСАП ПУ ЭА и (или) его компонентов на основе базового варианта.

[из 4.4 ГОСТ Р 70607—2022]

4.5 Принцип развития должен обеспечивать пополнение, совершенствование и обновление составных частей САПР ПУ ЭА, а также взаимодействие и расширение взаимосвязи с автоматизированными системами различного уровня и функционального назначения [из 4.5 ГОСТ Р 70607—2022]

5 Состав и структура САПР ПУ ЭА ГОСТ Р 70607-2022

5.1 Составными структурными частями САПР ПУ ЭА, жестко связанными с организационной структурой проектной организации, являются подсистемы, в которых при помощи специализированных комплексов средств решается функционально законченная последовательность задач САПР ПУ ЭА [из 5.1 ГОСТ Р 70607—2022]

5.2 По назначению подсистемы разделяют на проектирующие и обслуживающие [из 5.2 ГОСТ Р 70607—2022]

5.2.1 Проектирующие подсистемы имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап (стадию) проектирования или группу непосредственно связанных проектных задач.

Примеры проектирующих подсистем:

[из 5.2.1 ГОСТ Р 70607—2022]

5.2.2 Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и обеспечивают поддержку функционирования проектирующих подсистем, а также оформление, передачу и выдачу полученных в них результатов.

Примеры обслуживающих подсистем:

[из 5.2.2 ГОСТ Р 70607—2022]

5.2.3 Системное единство САПР ПУ ЭА обеспечивается наличием комплекса взаимосвязанных моделей, определяющих ПУ ЭА в целом, а также комплексом системных интерфейсов, обеспечивающих указанную взаимосвязь.

Системное единство внутри проектирующих подсистем обеспечивается наличием единой информационной модели той части ПУ ЭА, проектное решение по которой должно быть получено в данной подсистеме [из 5.2.3 ГОСТ Р 70607—2022]

5.3 Формирование и использование моделей ПУ ЭА в прикладных задачах осуществляется КСАП системы или подсистемы [из 5.3 ГОСТ Р 70607—2022]

5.3.1 Структурными частями КСАП в процессе его функционирования являются ПМК и ПТК (далее — комплексы средств), а также компоненты организационного обеспечения.

Комплексы средств могут объединять свои вычислительные и информационные ресурсы, образуя локальные вычислительные сети подсистем или систем в целом [из 5.3.1 ГОСТ Р 70607—2022]

5.4 Эффективное функционирование КСАП и взаимодействие структурных частей САПР ПУ ЭА всех уровней должно достигаться за счет ориентации на стандартные интерфейсы и протоколы связи, обеспечивающие взаимодействие комплексов средств.

Эффективное функционирование комплексов средств должно достигаться за счет взаимосогласованной разработки (согласования с покупными) компонентов, входящих в состав комплексов средств [из 5.4 ГОСТ Р 70607—2022]

5.6 Структурная схема САПР ПУ ЭА показана на рисунке 5.1.

В процессе проектирования в соответствии с требованиями CALS-технологий на базе подсистемы управления данными при моделировании (PDM-системы) с использованием подсистем моделирования происходит формирование электронной модели. С помощью специального графического редактора вводится электрическая схема, которая сохраняется в базе данных проектов в подсистеме управления данными и передается в виде файла в системы анализа электрических схем, а также в системы размещения и трассировки печатных плат. Выходные файлы системы размещения и трассировки печатных плат в формате IDF либо сохраняются в подсистеме управления моделированием, либо направляются в системы ЗD-моделирования для создания чертежей и сохраняются в подсистеме управления моделированием.

В подсистему управления моделированием также передаются ЗD-модели ПУ, созданные в системах ЗD-моделирования в форматах IGES и STEP.

Чертежи ПУ и спецификации к ним, а также файлы в форматах PDIF и IDF передаются из подсистемы управления моделированием в подсистему для комплексного анализа тепловых и механических процессов в ПУ (1). В процессе импорта ПУ из файлов в форматах PDIF и IDF геометрические, физикомеханические, усталостные, теплофизические, электрические и надежностные параметры ЭКБ автоматически считываются из интегрированной базы данных ЭКБ и материалов (2). Полученные в результате моделирования температуры и ускорения ЭКБ сохраняются в подсистеме управления моделированием (3). Результаты усталостного анализа, полученные в подсистеме анализа усталостной прочности, также сохраняются в подсистеме управления моделированием (4).

Перечень ЭКБ, файлы с электрическими характеристиками ЭКБ (5), температурами и ускорениями ЭКБ (6) передаются из подсистемы управления моделированием в подсистему формирования КРР ЭКБ. Полученные в результате КРР сохраняются в подсистеме управления моделированием (7).

Перечень ЭКБ (8), файлы с электрическими характеристиками ЭКБ (9), температурами, ускорениями ЭКБ и результатами усталостного анализа (10) передаются из подсистемы управления моделированием в подсистему анализа показателей надежности электроники. Полученные в результате показатели надежности электроники сохраняются в подсистеме управления моделированием (11).

Описанная интеграция дает возможность развития и внедрения CALS-технологий на предприятиях. Интеграция программных продуктов позволяет выполнить сквозное автоматизированное проектирование ПУ ЭА на основе комплексного моделирования физических процессов.

- Рисунок 5.1 - Структурная схема САПР ПУ ЭА

Рисунок 5.1 — Структурная схема САПР ПУ ЭА

[из 5.6 ГОСТ Р 70607—2022]

6 Требования к компонентам видов обеспечения ГОСТ Р 70607-2022

6.1 Требования к компонентам программного обеспечения ГОСТ Р 70607-2022

6.1.2 Программный модуль должен: регламентировать функционально законченное преобразование информации; быть написанным на одном из стандартных языков программирования; удовлетворять соглашениям о представлении данных, принятым в САПР ПУ ЭА [из 6.1.2 ГОСТ Р 70607—2022]

6.1.3 Монитор предназначен для управления функционированием набора программных модулей ПМК, включая контроль последовательности и правильности исполнения; реализации общения пользователя с ПМК и программных модулей с соответствующими БД; сбора статистической информации [из 6.1.3 ГОСТ Р 70607—2022]

6.2 Требования к компонентам информационного обеспечения ГОСТ Р 70607-2022

6.2.1 Основной формой реализации компонентов информационного обеспечения являются БД в распределенной или централизованной форме, организация данных в которых обеспечивает их оптимальное использование в конкретных применениях [из 6.2.1 ГОСТ Р 70607—2022]

6.2.3 Независимо от логической организации данных БД должны обеспечивать:

[из 6.2.3 ГОСТ Р 70607—2022]

6.2.4 Создание, поддержка и использование БД, а также взаимосвязь между информацией в БД и обрабатывающими ее программными модулями осуществляются системой управления базами данных, являющейся, как общесистемный ПМК, частью одной из обслуживающих подсистем [из 6.2.4 ГОСТ Р 70607—2022]

6.3 Требования к компонентам методического обеспечения ГОСТ Р 70607-2022

6.3.1 К компонентам методического обеспечения относят: утвержденную документацию инструктивно-методического характера, устанавливающую технологию автоматизированного проектирования; правила эксплуатации КСАП, ПТК и ПМК; нормативы, стандарты и другие руководящие документы, регламентирующие процесс и ПУ ЭА [из 6.3.1 ГОСТ Р 70607—2022]

6.3.2 Компоненты методического обеспечения должны размещаться на машинных носителях информации, позволяющих осуществлять как долговременное хранение документов, так и их оперативный вывод в форматах, установленных соответствующими стандартами [из 6.3.2 ГОСТ Р 70607—2022]

6.4 Требования к компонентам математического обеспечения ГОСТ Р 70607-2022

6.4.1 К компонентам математического обеспечения относят методы математического моделирования ПУ ЭА и процессов проектирования, математические модели ПУ ЭА и процессов проектирования, алгоритмы решения задач в процессе проектирования [из 6.4.1 ГОСТ Р 70607—2022]

6.5 Требования к компонентам лингвистического обеспечения ГОСТ Р 70607-2022

6.5.2 Компоненты лингвистического обеспечения должны быть согласованными с компонентами обеспечения других видов, быть относительно инвариантными к конкретному содержанию баз данных, предоставлять в компактной форме средства для описания всех объектов и процессов заданного для систем класса с необходимой степенью детализации и без существенных ограничений на объект описания, быть рассчитанными в основном на диалоговый режим их использования [из 6.5.2 ГОСТ Р 70607—2022]

6.5.3 ЯП должны базироваться на терминах, принятых в конкретной системе, обеспечивать описание, управление и контроль процесса проектирования, быть ориентированными на пользователей с различным уровнем профессиональной подготовки (в том числе не имеющих специальной подготовки в области программирования), обеспечивать однозначное представление информации, стандартное описание однотипных элементов и высокую надежность идентификации описания [из 6.5.3 ГОСТ Р 70607—2022]

6.5.4 ЯП должны представлять собой набор директив, используя которые пользователь осуществляет процесс формирования модели ПУ ЭА и ее анализ, обеспечивать возможность эффективного контроля заданий пользователя, иметь средства выдачи пользователю справок, инструкций и сообщений об ошибках, предусматривать возможность использования механизма выбора альтернативных директив из определенного набора (функциональная клавиатура и др.) [из 6.5.4 ГОСТ Р 70607—2022]

6.5.5 ИПЯ должны включать словари, правила индексирования входной информации и правила формирования поисковых предписаний. Словари ИПЯ должны содержать термины (в том числе стандартизованные) соответствующей области электроники и другие лексические единицы, необходимые для индексирования и поиска проектной информации с высокой точностью и полнотой [из 6.5.5 ГОСТ Р 70607—2022]

6.6 Требования к компонентам технического обеспечения ГОСТ Р 70607-2022

6.6.1 К компонентам технического обеспечения относят устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их сочетания, обеспечивающие функционирование ПТК и КСАП, в том числе диалоговый, многопользовательский и многозадачный режимы работы, а также построение иерархических и сетевых структур технического обеспечения [из 6.6.1 ГОСТ Р 70607—2022]

6.6.2 В качестве предпочтительной для САПР ПУ ЭА следует использовать двухуровневую структуру технического обеспечения, включающую центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места (терминальные станции) [из 6.6.2 ГОСТ Р 70607—2022]

6.6.3 Компоненты технического обеспечения должны представлять возможность кодирования и ввода информации с ее визуальным контролем и редактированием; передачи информации по различным каналам связи; хранения, контроля и восстановления информации; загрузки, хранения и исполнения программного обеспечения; оперативного предоставления запрашиваемой информации на устройства вывода [из 6.6.3 ГОСТ Р 70607—2022]

6.7 Требования к компонентам организационного обеспечения ГОСТ Р 70607-2022

6.7.1 Компоненты организационного обеспечения должны устанавливать организационную структуру системы и подсистем, включая взаимосвязи ее элементов; задачи и функции службы САПР ПУ ЭА и связанных с нею подразделений проектной организации; права и ответственность должностных лиц по обеспечению создания и функционирования САПР ПУ ЭА; порядок подготовки и переподготовки пользователей САПР ПУ ЭА [из 6.7.1 ГОСТ Р 70607—2022]

Приложение А (справочное) - Пример состава и структуры САПР ПУ ЭА ГОСТ Р 70607-2022

На рисунке А.1 представлена структурная схема САПР ПУ ЭА, построенная на базе российской автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры ACOHИKA (asonika-online.ru), предназначенной для анализа и обеспечения стойкости ЭА и ЭКБ к комплексным тепловым, механическим, электромагнитным воздействиям, усталостной прочности к тепломеханическим воздействиям, создания КРР ЭКБ, анализа показателей надежности ЭА и создания цифровых двойников ЭА и ЭКБ.

ACOHИKA — это замена натурных испытаний опытных образцов ЭА и ЭКБ виртуальными испытаниями на внешние механические, тепловые, электромагнитные и другие воздействия еще до их изготовления. Это значительная экономия денежных средств и сокращение сроков создания ЭА и ЭКБ при одновременном повышении качества и надежности за счет сокращения количества натурных испытаний.

Используют следующие подсистемы системы ACOHИKA:

  • ACOHИKA—БД: подсистема управления базами данных ЭКБ и материалов по геометрическим, физико-механическим, усталостным, теплофизическим, электрическим и надежностным параметрам;
  • ACOHИKA—ИД: подсистема идентификации физико-механических и теплофизических параметров моделей ЭА и ЭКБ;
  • ACOHИKA—ТМ: подсистема анализа конструкций ПУ ЭА на тепловые и механические воздействия;
  • ACOHИKA—УСТ: подсистема анализа усталостной прочности конструкций печатных плат и ЭКБ при механических и тепловых воздействиях;
  • ACOHИKA—Р: подсистема автоматизированного заполнения КРР ЭКБ;
  • ACOHИKA—Б: подсистема анализа показателей надежности ЭА с учетом реальных режимов работы ЭКБ и расчета комплектов «Запасные части, инструменты и принадлежности»;
  • ACOHИKA—ЦДЭ: подсистема управления виртуальными испытаниями ЭА и ЭКБ при проектировании и создании цифровых двойников ЭА и ЭКБ.

Система ACOHИKA включает в себя следующие конверторы с известными САПР:

  • для передачи перечня ЭКБ и геометрии печатной платы и ЭКБ в стандартном формате (IDF) из систем проектирования печатных плат;
  • для передачи геометрии произвольной конструкции в стандартном формате (STEP, IGES) из CAD—системы.

- Рисунок А. 1 - Структурная схема САПР ПУ ЭА, построенная на базе российской автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры ACOHИKA

Рисунок А. 1 — Структурная схема САПР ПУ ЭА, построенная на базе российской автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры ACOHИKA

[из Приложение А (справочное) — Пример состава и структуры САПР ПУ ЭА ГОСТ Р 70607—2022]

Библиография ГОСТ Р 70607-2022

[1] Шалумов А.С. Дорожная карта развития «САПР электроники выше мирового уровня». Ковров: ООО «НИИ «ACOHИKA», 2020. 24 с. — Режим доступа: asonika-online.ru/news/432/

[2] Автоматизированная система ACOHИKA для моделирования физических процессов в радиоэлектронных средствах с учетом внешних воздействий/ Под ред. А.С. Шалумова. М.: Радиотехника, 2013. 424 с.

[3] Шалумов М.А., Шалумов А.С. Виртуальная среда проектирования РЭС на основе комплексного моделирования физических процессов. — Владимир: Владимирский филиал РАНХиГС, 2016. 87 с.

[из Библиография ГОСТ Р 70607-2022]