Методология системноинженерного проектирования электронных и радиоэлектронных средств

Предисловие 3 Часть I 1. ОБОСНОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ 10 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 14 1.1.3. Иерархия описаний электронных и радиоэлектронных средств 25 1.1.4. Жизненный цикл технической системы 36 1.1.5. Задачи проектирования электронных и радиоэлектронных средств 55 1.1.6 Законы развития технических систем 62 1.1.7. Программные системы электронных и радиоэлектронных средств 90 1.2. Определение и классификация потребностей в проектной деятельности 109 1.3. Выявление и исследование потребностей в проектной деятельности 128 1.3.1. Анализ дихотомии существования технической системы и потребности в её проектировании 128 1.3.2. Исследование окружения технической системы 137 1.3.3. Перечни контрольных вопросов Мэтчетта 140 1.3.4. Перечни контрольных вопросов Холла 142 1.3.5. Маркетинговое исследование 148 1.3.6. Патентное исследование 161 1.3.7. Прогнозирование будущих потребностей 166 1.4. Формализованное описание назначения технической системы 182 1.5. Формализация научно-исследовательских и проектных задач системотехники 188 1.6. Обобщённый алгоритм обоснования потребности в проектировании 194 Выводы 200 Контрольные вопросы 203 Упражнения 205 Рекомендуемая литература 209 Список литературы 211 2. ФОРМУЛИРОВКА ТРЕБОВАНИЙ К ОБЪЕКТУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 216 2.1. Постановка задачи 216 2.2. Элементы инженерии требований 224 2.2.1. Понятие «инженерия требований» 224 2.2.2. Роль инженерии требований в проектной деятельности 226 2.2.3. Понятие «требование» 230 2.2.4. Понятие «заинтересованная сторона» 232 2.2.5. Требования к требованиям 233 2.2.6. Требования и жизненный цикл технической системы 235 2.2.7. Требования в области проблем и в области решений 236 2.2.8. Исходные требования и производные требования 241 2.3. Источники требований к объекту проектирования и формулировка требований 242 2.3.1. Формулировка требований с позиции эволюции потребностей и законов развития технических систем 242 2.3.2. Формулировка требований с позиций участников стадий жизненного цикла технических систем 244 2.3.3. Формулировка требований с позиции уровней иерархии описания технической системы 253 2.4. Классификация требований и их характеристика 256 2.4.1. Свойства технических систем 256 2.4.2. Категории свойств технических систем 258 2.4.3. Ключевые требования 264 2.4.4. Критерии развития, показатели качества и недостатки технических объектов 265 2.4.5. Классификация общих технических требований к электронным и радиоэлектронным средствам 277 2.5. Обеспечение выполнения требований 285 2.5.1. Установление свойств и отношений между ними 285 2.5.2. Прослеживание требований 290 2.5.3. Анализ функционирования и проектирование 308 2.6. Оформление и представление требований к объекту проектирования 312 Выводы 316 Контрольные вопросы 318 Упражнения 319 Рекомендуемая литература 322 Список литературы 323 3. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОДЕЛЬЮ «ЧЕРНОГО ЯЩИКА» 325 3.1. Постановка задачи 325 3.2. «Черный ящик» как элементарная модель технической системы 326 3.2.1. Определение «черного ящика» 326 3.2.2. Целевая и техническая функции «черного ящика» 335 3.2.3. Классификация входов и выходов «черного ящика» 341 3.2.4. Интерфейсы «черного ящика» 363 3.2.5. Типология задач «черного ящика» 384 3.2.6. Типы и характеристики избранных технических систем 394 3.3. Математические методы описания и представления процессов в системах 426 3.3.1. Классификация процессов 426 3.3.2. Способы описания процессов 436 3.4. Математические методы описания и представления систем 449 Выводы 461 Контрольные вопросы 464 Упражнения 465 Рекомендуемая литературы 466 Список литературы 466 ПРИЛОЖЕНИЕ К ЧАСТИ 1 Приложение 1 Уровни готовности технологии (TRL) 470 Приложение 2 Стадии разработки программ и программной документации 475 Приложение 3 Требования к содержанию и оформлению программных документов 477 Приложение 4 Перечень электронных и радиоэлектронных средств 483 Приложение 5. Пример оформления технического задания 490 Приложение 6. Характеристика и отличительные признаки операций Коллера 496 Часть II 4 ДЕКОМПОЗИЦИЯ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ «ЧЕРНОГО ЯЩИКА». СТРУКТУРНЫЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ 502 4.1. Постановка задачи 503 4.2. Основания декомпозиции «черного ящика» 504 4.2.1. Анализ и синтез в исследовании систем 504 4.2.2. Компромиссы между полнотой и простотой анализа «черного ящика» 505 4.2.3. Типы сложности в анализе «черного ящика» 507 4.2.4. От модели «черного ящика» к структурной схеме системы 508 4.2.5. Основные физические операции 512 4.2.6. Основные математические операции 515 4.2.7. Основные логические операции 517 4.3. Модель состава системы 518 4.3.1. Компоненты модели состава системы 518 4.3.2. Классификация функциональных узлов электронных и радиоэлектронных средств 521 4.3.3. Условно-графические обозначения функциональных узлов на структурных электрических схемах электронных и радиоэлектронных средств 532 4.3.4. Пример разработки модели состава электронных и радиоэлектронных средств 540 4.4. Модели структуры системы 543 4.4.1. Понятие структуры системы 543 4.4.2. Отношения, свойства и структура системы 547 4.4.3. Способы соединения функциональных узлов 548 4.4.4. Пример разработки модели структуры электронных и радиоэлектронных средств 550 4.4.5. Структурные электрические схемы электронных и радиоэлектронных средств 552 Выводы 621 Контрольные вопросы 622 Упражнения 623 Рекомендуемая литература 628 Список литературы 632 5. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ. СИСТЕМНЫЙ УРОВЕНЬ 634 5.1. Постановка задачи 634 5.2. Требования и моделирование систем 636 5.3. Определение, цели и задачи моделирования электронных и радиоэлектронных средств на системном уровне 640 5.3.1. Значение моделирования 640 5.3.2. Структура стадии моделирования 644 5.3.3. Структурно-функциональное моделирование 651 5.4. Введение в моделирование сложных технических систем 652 5.4.1. Языки системного моделирования 652 5.4.2. Математическое моделирование систем 672 5.5. Краткий обзор САПР в области системотехники электронных и радиоэлектронных средств 677 5.5.1. Пакеты прикладных программ компьютерного математического моделирования электронных и радиоэлектронных средств 677 5.5.2. Пакеты прикладных программ компьютерного схемо- и системотехнического моделирования ЭРЭС 680 5.5.3. Особенности технологии автоматизированного проектирования 696 Выводы 699 Контрольные вопросы 701 Упражнения 701 Рекомендуемая литература 702 Список литературы 703 6. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМОТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОННЫХ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ 705 6.1. Факторы развития технических систем 705 6.2. Сферы применения системотехнического инженерного подхода 710 6.3. Образование для системотехников будущего 715 6.4. Перспективы развития теоретической системотехники 717 6.4.1 Организация комплексного теоретического исследования в системотехнике 717 6.4.2. Проблема построения системотехнической теории 734 Выводы 752 Контрольные вопросы 753 Упражнения 754 Рекомендуемая литература 755 Список литературы 756 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 758