Інформаційне та програмне забезпечення структурного синтезу мікроелектромеханічних систем

Abstract

У диретаційній роботі розв’язано наукову задачу розроблення інформаційного та програмного забезпечення структурного синтезу мікроелектромеханічних систем (МЕМС). Розроблено архітектуру конструкторської бази даних для збереження інформації про структурні складові МЕМС, яка, на відміну від існуючих, включає чотири ієрархічні рівні складових МЕМС та забезпечує виконання проектних процедур автоматизованого синтезу на кожному з ієрархічних рівнів. Інформаційна модель конструкторської бази даних грунтується на блочно-ієрархічному підході, універсальній інформаційній моделі ієрархічного рівня та принципах об’єктно-орієнтованого програмування і дає змогу підвищити рівень автоматизації та швидкодію опрацювання інформації про структурні елементи МЕМС. Вдосконалено програмну модель представлення МЕМС в конструкторській БД, яка грунтується на базових сутностях шаблонів, об’єктів, властивостей МЕМС та компонентів. Вперше застосовано метод автоматизованого синтезу структур МЕМС на основі ситуативно-базованої аргументації (СБА) для розв’язання задач синтезу складних мікроелектромеханічних систем. Теоретичні та практичні результати дисертаційної роботи використано при розробці системи автоматизованого проектування структурних схем МЕМС. Запропоновані моделі відзначаються ефективністю та універсальністю. Це дозволяє використовуючи розроблені моделі підвищити ефективність автоматизованого проектування МЕМС на структурному рівні. В диссертационной работе впервые решено задачу разработки информационного и программного обеспечения структурного синтеза микроэлектромеханических систем (МЭМС). Впервые разработана информационная модель конструкторской базы данных (КБД), для построения которой использована универсальная информационная модель иерархического уровня и блочно-иерархический принцип. Разработанная информационная модель КБД повышает уровень автоматизации и скорость обработки информации о структурных элементах МЭМС. С помощью вышеупомянутой информационной модели можно обеспечить сохранение в КБД информации о МЭМС любого типа и сложности. Также разработанная информационная модель позволяет сохранять информацию о решениях которые были приняты при помощи конкретных МЭМС. Для решения задачи синтеза сложных МЭМС впервые использован метод автоматизированного синтеза в основе которого лежит ситуативно-базированая аргументация (СБА). Использование СБА дает возможность учитывать существующие проектные решения и улучшить уровень автоматизации проектных процедур синтеза микросистем. Разработана архитектура конструкторской базы данных для сохранения информации о структурных составляющих микроэлектро-механических систем, которая в отличии от существующих, состоит из четырех иерархических уровней составляющих МЭМС, типичных шаблонов структур микросистем и обеспечивает исполнение проектных процедур автоматизированного синтеза на каждом из уровней иерархии. Наличие в КБД структур для сохранения шаблонов МЭМС позволяет создавать шаблоны МЭМС, определять их свойства и даже значения этих свойств. С помощью шаблонов повышается скорость создания новых МЭМС и анализа существующих. Разработано программную модель МЭМС в КБД, которая основана на базовых сущностях шаблонов, объектов, свойств МЭМС и компонентов микросистем, а также обеспечивает возможность автоматизации процесса преобразования модели МЭМС в XML формат. При помощи XML система способна осуществлять обмен информацией между подсистемами или обеспечить представление информации пользователю в удобном для него виде. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при разработке системы автоматизированного проектирования структурных схем МЭМС. Предложенные модели отличаются эффективностью и универсальностью, что делает возможным используя разработанные модели повысить эффективность автоматизированного проектирования МЭМС на структурном уровне. This thesis provides solution for scientific task of data- and software design for structure synthesis of microelectromechanical systems (MEMS). In this thesis engineering database architecture was developed, which will store information about structural elements of MEMS. If compared with the existing database architectures, the proposed one consists of four hierarchical levels of MEMS components, typical templates for microsystems structures and ensures accomplishment of computer-aided synthesis design procedure on each of the hierarchical levels. Data model of engineering database is based on block-hierarchical approach, universal data model of hierarchical level and principles of object-oriented programming. This model makes it possible to level up automation and increase speed of processing information about MEMS structural elements. For the first time software model for MEMS representation in the engineering DB was developed. The model is grounded on basic entities of templates, objects, MEMS properties and microsystem components and makes it possible to automate the synthesis process of MEMS model representation in XML format. Computer-aided MEMS structures synthesis method based on case-based reasoning was further developed in this thesis. It helps to take into account existing design solutions and to level up effectiveness and automation of microsystems synthesis project procedures. Theoretical and practical results of the PhD thesis were applied in the process of computer-aided system development for MEMS structural schemes design. Suggested models are effective and universal. This allows to increase effectiveness of computer-aided MEMS design on structural level using developed models.