Методология системотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств (в двух частях)

1 ЧАСТЬ

1 ОБОСНОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ

И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

1.1 Общая характеристика электронных и радиоэлектронных средств 10

1.1.1 Основные понятия и определения 10

1.1.2 Иерархия электронных и радиоэлектронных средств и их положение

в общей классификации систем 13

1.1.3 Иерархия описаний электронных и радиоэлектронных средств 22

1.1.4 Жизненный цикл технической системы 30

1.1.5 Задачи проектирования электронных и радиоэлектронных средств 46

1.1.6 Законы развития технических систем 51

1.1.7 Программные системы электронных и радиоэлектронных средств 72

1.2 Определение и классификация потребностей в проектной деятельности 86

1.3 Выявление и исследование потребностей в проектной деятельности 99

1.3.1 Анализ дихотомии существования технической системы и потребности

в её проектировании 99

1.3.2 Исследование окружения технической системы 106

1.3.3 Перечни контрольных вопросов Мэтчетта 108

1.3.4 Перечни контрольных вопросов Холла 109

1.3.5 Маркетинговое исследование 114

1.3.6 Патентное исследование 123

1.3.7 Прогнозирование будущих потребностей 126

1.4 Формализованное описание назначения технической системы 138

1.5 Формализация научно-исследовательских и проектных задач системотехники 142

1.6 Обобщённый алгоритм обоснования потребности в проектировании 147

Выводы 152

Контрольные вопросы 154

Упражнения 156

Рекомендуемая литература 159

Список литературы 160

2 ФОРМУЛИРОВКА ТРЕБОВАНИЙ К ОБЪЕКТУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1 Постановка задачи 165

2.2 Элементы инженерии требований 171

2.2.1 Понятие «инженерия требований» 171

2.2.2 Роль инженерии требований в проектной деятельности 172

2.2.3 Понятие «требование» 175

2.2.4 Понятие «заинтересованная сторона» 177

2.2.5 Требования к требованиям 177

2.2.6 Требования и жизненный цикл технической системы 179

2.2.7 Требования в области проблем и в области решений 180

2.2.8 Исходные требования и производные требования 184

2.3 Источники требований к объекту проектирования и формулировка требований 185

2.3.1 Формулировка требований с позиции эволюции потребностей

и законов развития технических систем 185

2.3.2 Формулировка требований с позиций участников стадий

жизненного цикла технических систем 186

2.3.3 Формулировка требований с позиции уровней иерархии описания технической системы 192

2.4 Классификация требований и их характеристика 194

2.4.1 Свойства технических систем 194

2.4.2 Категории свойств технических систем 196

2.4.3 Ключевые требования 200

2.4.4 Критерии развития, показатели качества и недостатки технических объектов 201

2.4.5 Классификация общих технических требований к электронным

и радиоэлектронным средствам 210

2.5 Обеспечение выполнения требований 216

2.5.1 Установление свойств и отношений между ними 216

2.5.2 Прослеживание требований 219

2.5.3 Анализ функционирования и проектирование 233

2.6 Оформление и представление требований к объекту проектирования 236

Выводы 239

Контрольные вопросы 241

Упражнения 241

Рекомендуемая литература 244

Список литературы 245

3 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОДЕЛЬЮ «ЧЕРНОГО ЯЩИКА»

3.1 Постановка задачи 246

3.2 «Черный ящик» как элементарная модель технической системы 247

3.2.1 Определение «черного ящика» 247

3.2.2 Целевая и техническая функции «черного ящика» 254

3.2.3 Классификация входов и выходов «черного ящика» 258

3.2.4 Интерфейсы «черного ящика» 275

3.2.5 Типология задач «черного ящика» 290

3.2.6 Типы и характеристики избранных технических систем 298

3.3 Математические методы описания и представления процессов в системах 322

3.3.1 Классификация процессов 322

3.3.2 Способы описания процессов 329

3.4 Математические методы описания и представления систем 339

Выводы 348

Контрольные вопросы 350

Упражнения 351

Список рекомендуемой литературы 352

Список литературы 352

Список сокращений 355

Приложение 1. Уровни готовности технологии (TRL) 359

Приложение 2. Стадии разработки программ и программной документации 362

Приложение 3. Требования к содержанию и оформлению программных документов 363

Приложение 4. Перечень электронных и радиоэлектронных средств 368

Приложение 5. Пример оформления технического задания 374

Приложение 6. Характеристика и отличительные признаки операций Коллера 379

2 ЧАСТЬ

4 ДЕКОМПОЗИЦИЯ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ «ЧЕРНОГО ЯЩИКА». СТРУКТУРНЫЙ И

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

4.1 Постановка задачи 5

4.2 Основания декомпозиции «черного ящика» 6

4.2.1 Анализ и синтез в исследовании систем 6

4.2.2 Компромиссы между полнотой и простотой анализа «черного ящика» 7

4.2.3 Типы сложности в анализе «черного ящика» 8

4.2.4 От модели «черного ящика» к структурной схеме системы 9

4.2.5 Основные физические операции 12

4.2.6 Основные математические операции 15

4.2.7 Основные логические операции 16

4.3 Модель состава системы 17

4.3.1 Компоненты модели состава системы 17

4.3.2 Классификация функциональных узлов электронных и радиоэлектронных средств 19

4.3.3 Условно-графические обозначения функциональных узлов

на структурных электрических схемах электронных и радиоэлектронных средств 27

4.3.4 Пример разработки модели состава электронных и радиоэлектронных средств 34

4.4 Модели структуры системы 36

4.4.1 Понятие структуры системы 36

4.4.2 Отношения, свойства и структура системы 38

4.4.3 Способы соединения функциональных узлов 39

4.4.4 Пример разработки модели структуры электронных и радиоэлектронных средств 41

4.4.5 Структурные электрические схемы электронных и радиоэлектронных средств 43

Выводы 95

Контрольные вопросы 96

Упражнения 97

Рекомендуемая литература 100

Список литературы 103

5 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ.

СИСТЕМНЫЙ УРОВЕНЬ

5.1 Постановка задачи 106

5.2 Требования и моделирование систем 108

5.3 Определение, цели и задачи моделирования электронных

и радиоэлектронных средств на системном уровне 110

5.3.1 Значение моделирования 110

5.3.2 Структура стадии моделирования 113

5.3.3 Структурно-функциональное моделирование 118

5.4 Введение в моделирование сложных технических систем 120

5.4.1 Языки системного моделирования 120

5.4.2 Математическое моделирование систем 135

5.5 Краткий обзор САПР в области системотехники электронных и радиоэлектронных средств 138

5.5.1 Пакеты прикладных программ компьютерного математического

моделирования электронных и радиоэлектронных средств 138

5.5.2 Пакеты прикладных программ компьютерного схемо-

и системотехнического моделирования электронных и радиоэлектронных средств 140

5.5.3 Особенности технологии автоматизированного проектирования 153

Выводы 155

Контрольные вопросы 156

Упражнения 157

Рекомендуемая литература 157

Список литературы 158

6 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМОТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОННЫХ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

6.1 Факторы развития технических систем 160

6.2 Сферы применения системотехнического инженерного подхода 164

6.3 Образование для системотехников будущего 167

6.4 Перспективы развития теоретической системотехники 169

6.4.1 Организация комплексного теоретического исследования в системотехнике 169

6.4.2 Проблема построения системотехнической теории 182

Выводы 195

Контрольные вопросы 195

Упражнения 196

Рекомендуемая литература 197

Список литературы 198

Список сокращений 200