ГОСТ Р 70608—2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Состав и структура системы автоматизированного проектирования электронной компонентной базы. Electronics automated design systems. Composition and structure of the computer—aided design of electronic component base. УДК 621.865:8:007.52:006.254 ОКС 31.020 29.100.01. Редакция от 16.10.2023.
1 Область применения ГОСТ Р 70608-2022
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 ЭКБ, а также на всех последующих этапах жизненного цикла ЭКБ [из 1.1 ГОСТ Р 70608—2022]
1.2 САПР ЭКБ применяется на ранних этапах проектирования ЭКБ 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 70608—2022]
1.3 ЭКБ — это микросхемы, транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и т. д.) [из 1.3 ГОСТ Р 70608—2022]
1.4 На ЭКБ оказывают влияние внешние дестабилизирующие факторы — электрические, тепловые, механические, климатические, биологические, радиационные, электромагнитные, специальных сред и термические. Внешние дестабилизирующие факторы могут приводить к несоответствиям ЭКБ требованиям к их прочности и устойчивости к ВВФ. Настоящий стандарт устанавливает состав и структуру САПР ЭКБ на основе математического моделирования и виртуальных испытаний ЭКБ на ВВФ при проектировании [из 1.4 ГОСТ Р 70608—2022]
2 Сокращения ГОСТ Р 70608-2022
В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:
- БД — база данных;
- ВВФ — внешние воздействующие факторы;
- ИПЯ — информационно-поисковый язык;
- КСАП — комплекс средств автоматизации проектирования;
- ПМК — программно-методический комплекс;
- ПТК — программно-технический комплекс;
- САПР — система автоматизированного проектирования;
- ЭКБ — электронная компонентная база;
- ЯП — язык проектирования.
[из 2 Сокращения ГОСТ Р 70608—2022]
3 Общие положения ГОСТ Р 70608-2022
3.1 САПР ЭКБ — инструментарий проектировщика, предназначенный для автоматизации проектирования ЭКБ, включая создание схемы, топологии и конструкции, схемотехническое и конструкторское моделирование и виртуальные испытания на внешние воздействующие факторы и создание цифрового двойника ЭКБ, 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 70608—2022]
3.2 Взаимодействие подразделений проектной организации с КСАП регламентируется организационным обеспечением [из 3.2 ГОСТ Р 70608—2022]
3.3 Основная функция САПР ЭКБ состоит в выполнении автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования ЭКБ [из 3.3 ГОСТ Р 70608—2022]
4 Основные принципы создания САПР ЭКБ ГОСТ Р 70608-2022
4.1 При создании САПР ЭКБ и ее составных частей следует руководствоваться следующими основными принципами:
[из 4.1 ГОСТ Р 70608—2022]
4.2 Принцип системного единства должен обеспечивать целостность системы и системную связность проектирования отдельных элементов и всего объекта проектирования в целом (иерархичность проектирования) [из 4.2 ГОСТ Р 70608—2022]
4.3 Принцип совместимости должен обеспечивать совместное функционирование составных частей САПР ЭКБ и сохранять открытую систему в целом [из 4.3 ГОСТ Р 70608—2022]
4.4 Принцип типизации заключается в ориентации на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР ЭКБ.
Типизации подлежат элементы, имеющие перспективу многократного применения. Типовые и унифицированные элементы периодически проходят экспертизу на соответствие современным требованиям САПР ЭКБ и модифицируются по мере необходимости.
Создание САПР ЭКБ с учетом принципа типизации должно предусматривать:
- разработку базового варианта КСАП ЭКБ и (или) его компонентов;
- создание модификации КСАП ЭКБ и (или) его компонентов на основе базового варианта.
[из 4.4 ГОСТ Р 70608—2022]
4.5 Принцип развития должен обеспечивать пополнение, совершенствование и обновление составных частей САПР ЭКБ, а также взаимодействие и расширение взаимосвязи с автоматизированными системами различного уровня и функционального назначения [из 4.5 ГОСТ Р 70608—2022]
4.6 Работы по развитию САПР ЭКБ, модернизации составных частей САПР ЭКБ выполняют по техническому заданию [из 4.6 ГОСТ Р 70608—2022]
5 Состав и структура САПР ЭКБ ГОСТ Р 70608-2022
5.1 Составными структурными частями САПР ЭКБ, жестко связанными с организационной структурой проектной организации, являются подсистемы, в которых при помощи специализированных комплексов средств решается функционально законченная последовательность задач САПР ЭКБ [из 5.1 ГОСТ Р 70608—2022]
5.2 По назначению подсистемы разделяют на проектирующие и обслуживающие [из 5.2 ГОСТ Р 70608—2022]
5.2.1 Проектирующие подсистемы имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап (стадию) проектирования или группу непосредственно связанных проектных задач.
Примеры проектирующих подсистем:
- подсистема схемотехнического моделирования;
- подсистема проектирования ЭКБ.
[из 5.2.1 ГОСТ Р 70608—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:
- автоматизированный банк данных;
- подсистема документирования;
- подсистема графического ввода/вывода.
[из 5.2.2 ГОСТ Р 70608—2022]
5.2.3 Системное единство САПР ЭКБ обеспечивается наличием комплекса взаимосвязанных моделей, определяющих ЭКБ в целом, а также комплексом системных интерфейсов, обеспечивающих указанную взаимосвязь.
Системное единство внутри проектирующих подсистем обеспечивается наличием единой информационной модели той части ЭКБ, проектное решение по которой должно быть получено в данной подсистеме [из 5.2.3 ГОСТ Р 70608—2022]
5.3 Формирование и использование моделей ЭКБ в прикладных задачах осуществляется КСАП системы или подсистемы [из 5.3 ГОСТ Р 70608—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 70608—2022]
5.3.2 Структурными частями комплексов средств являются компоненты следующих видов обеспечения: программного, информационного, методического, математического, лингвистического и технического [из 5.3.2 ГОСТ Р 70608—2022]
5.4 Эффективное функционирование КСАП и взаимодействие структурных частей САПР ЭКБ 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 70608—2022]
5.5 КСАП обслуживающих подсистем, а также отдельные ПТК этих подсистем могут использоваться при функционировании всех подсистем [из 5.5 ГОСТ Р 70608—2022]
5.6 Структурная схема САПР ЭКБ 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 вводят электрическую схему, которая сохраняется в базе данных проектов в подсистеме управления данными и передается в виде файла в системы анализа электрических схем, а также в системы проектирования конструкции ЭКБ. Выходные файлы системы проектирования конструкции ЭКБ либо сохраняют в подсистеме управления моделированием, либо направляют в системы ЗD-моделирования для создания чертежей.
На этапе эскизного проектирования в подсистему управления моделированием передают чертежи ЭКБ, для которых еще не созданы ЗD-модели (1), которые затем используют для анализа тепловых характеристик ЭКБ без ЗD-модели (2).
В процессе моделирования используют теплофизические параметры материалов, которые считываются из интегрированной базы данных ЭКБ и материалов (3).
В подсистему управления моделированием передаются ЗD-модели ЭКБ, созданные в системах ЗD-моделирования в форматах IGES и STEP, которые далее направляются в подсистему анализа тепловых и механических характеристик ЭКБ, в том числе усталостных (4).
В процессе моделирования используют физико-механические, усталостные, теплофизические параметры материалов, которые считываются из интегрированной базы данных ЭКБ и материалов (3).
Полученные в результате моделирования температуры в конструкциях ЭКБ, не имеющих ЗD-модели, сохраняются в подсистеме управления моделированием (5).
Полученные в результате моделирования напряжения, перемещения, ускорения, время до усталостного разрушения и температуры в конструкциях ЭКБ, имеющих ЗD-модели, сохраняются в подсистеме управления моделированием (6).
Описанная интеграция дает возможность развития и внедрения CALS-технологий на предприятиях. Интеграция программных продуктов позволяет выполнить сквозное автоматизированное проектирование ЭКБ на основе комплексного моделирования физических процессов.
Рисунок 5.1 — Структурная схема САПР ЭКБ
[из 5.6 ГОСТ Р 70608—2022]
6 Требования к компонентам видов обеспечения ГОСТ Р 70608-2022
6.1 Требования к компонентам программного обеспечения ГОСТ Р 70608-2022
6.1.1 Компоненты программного обеспечения, объединенные в ПМК, должны иметь иерархическую организацию, в которой на верхнем уровне размещается монитор управления компонентами нижних уровней программными модулями [из 6.1.1 ГОСТ Р 70608—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 ЭКБ [из 6.1.2 ГОСТ Р 70608—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 70608—2022]
6.2 Требования к компонентам информационного обеспечения ГОСТ Р 70608-2022
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 70608—2022]
6.2.2 Совокупность БД САПР ЭКБ должна удовлетворять принципу информационного единства, т. е. использовать термины, символы, классификаторы, условные обозначения, способы представления данных, принятые в САПР ЭКБ [из 6.2.2 ГОСТ Р 70608—2022]
6.2.3 Независимо от логической организации данных БД должны обеспечивать:
- информационную совместимость проектирующих и обслуживающих подсистем САПР ЭКБ;
- независимость данных на логическом и физическом уровнях, в том числе инвариантность к программному обеспечению. Возможность одновременного использования данных из различных БД и различными пользователями;
- возможность интеграции неоднородных БД для совместного их использования различными подсистемами САПР;
- возможность наращивания БД;
- контролируемую избыточность данных.
[из 6.2.3 ГОСТ Р 70608—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 70608—2022]
6.3 Требования к компонентам методического обеспечения ГОСТ Р 70608-2022
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 ЭКБ [из 6.3.1 ГОСТ Р 70608—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 70608—2022]
6.4 Требования к компонентам математического обеспечения ГОСТ Р 70608-2022
6.4.1 К компонентам математического обеспечения относят методы математического моделирования ЭКБ и процессов проектирования, математические модели ЭКБ и процессов проектирования, алгоритмы решения задач в процессе проектирования [из 6.4.1 ГОСТ Р 70608—2022]
6.4.2 Взаимосвязи между компонентами математического обеспечения должны обеспечивать формализацию процесса проектирования и его целостность [из 6.4.2 ГОСТ Р 70608—2022]
6.5 Требования к компонентам лингвистического обеспечения ГОСТ Р 70608-2022
6.5.1 К компонентам лингвистического обеспечения относят ЯП, ИПЯ и вспомогательные языки, используемые в обслуживающих подсистемах и для связи с ними проектирующих подсистем [из 6.5.1 ГОСТ Р 70608—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 70608—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 70608—2022]
6.5.4 ЯП должны представлять собой набор директив, используя которые пользователь осуществляет процесс формирования модели ЭКБ 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 70608—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 70608—2022]
6.6 Требования к компонентам технического обеспечения ГОСТ Р 70608-2022
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 70608—2022]
6.6.2 В качестве предпочтительной для САПР ЭКБ следует использовать двухуровневую структуру технического обеспечения, включающую центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места (терминальные станции) [из 6.6.2 ГОСТ Р 70608—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 70608—2022]
6.7 Требования к компонентам организационного обеспечения ГОСТ Р 70608-2022
6.7.1 Компоненты организационного обеспечения должны устанавливать организационную структуру системы и подсистем, включая взаимосвязи ее элементов; задачи и функции службы САПР ЭКБ и связанных с нею подразделений проектной организации; права и ответственность должностных лиц по обеспечению создания и функционирования САПР ЭКБ; порядок подготовки и переподготовки пользователей САПР ЭКБ [из 6.7.1 ГОСТ Р 70608—2022]
Приложение А (справочное) - Пример состава и структуры САПР ЭКБ ГОСТ Р 70608-2022
На рисунке А.1 представлена структурная схема САПР ЭКБ, 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 карт рабочих режимов 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 ЭКБ;
- ACOHИKA—Т: подсистема анализа и обеспечения тепловых характеристик произвольных конструкций электронной аппаратуры и ЭКБ (3D-модель которых еще не создана, с возможностью ускоренного создания модели в специализированном интерфейсе);
- ACOHИKA—ЦДЭ: подсистема управления виртуальными испытаниями электронной аппаратуры и ЭКБ при проектировании и создании цифровых двойников электронной аппаратуры и ЭКБ.
Система ACOHИKA включает в себя конвертор с известными САПР для передачи геометрии произвольной конструкции в стандартном формате (STEP, IGES) из CAD-системы.
Рисунок А.1 — Структурная схема САПР ЭКБ, построенная на базе российской автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры ACOHИKA
[из Приложение А (справочное) — Пример состава и структуры САПР ЭКБ ГОСТ Р 70608—2022]
Библиография ГОСТ Р 70608-2022
[1] Шалумов А.С. Дорожная карта развития «САПР электроники выше мирового уровня». Ковров: ООО «НИИ «ACOHИKA», 2020. 24 с. - Режим доступа: https://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 70608-2022]