4.3.1 Обоснование методики экспериментальных исследований

После того, как составлена модель равносигнального курсового радиомаяка перейдем к расчету его характеристик. Для этой цели используем имеющийся в программе схемотехнического моделирования Micro-Cap анализ типа Transient - расчет переходных процессов. С его помощью можно вывести на экран сам сигнал и рассчитать его характеристики:

гармоники сигнала - HARM(u);

сопряженный комплексный спектр - CONJ(s);

собственный спектр сигнала - AS(s);

взаимную корреляционную функцию сигналов - CC(u, v);

автокорреляционную функцию сигнала - AC(u) и другие.

После перехода в режим анализа переходных процессов программа Micro-Cap проверяет правильность составления схемы. При наличии ошибок выводится информационное сообщение. При отсутствии ошибок в схеме программа составляет ее топологическое описание, выполняет подготовку к численному расчету переходных процессов и открывает окно задания параметров моделирования Transient Analysis Limits.

В окне задания параметров расчета переходных процессов, показанном на рис.16, имеются следующие разделы.

Команды:

Run -- начало моделирование;

Add -- добавление еще одной строки спецификации вывода результатов после строки, отмеченной курсором. На этой строке устанавливается способ отображения результатов и аналитические выражения для построения графиков. При наличии большого количества строк, не умещающихся на экране, появляется линейка прокрутки;

Delete -- удаление строки спецификации вывода результатов, отмеченной курсором;

Expand -- открытие дополнительного окна для ввода текста большого размера при расположении курсора в одной из граф, содержащих выражения, например Y Expression;

Stepping -- открытие диалогового окна задания вариации параметров;

Properties -- открытие диалогового окна, имеющего 6 закладок:

Plot -- управление выводом графиков на экран и на принтер, Scales and Formats -- выбор масштабов по осям координат, Colors. Fonts and Lines -- выбор цвета объектов, параметров шрифта и типа линий, Header -- нанесение заголовков в выходных числовых данных, Save Waveforms -- выбор одной или нескольких переменных для сохранения в файлах User source, Tool Bar -- нанесение пиктограмм команд на панель инструментов;

Help -- вызов раздела Transient Analysis системы помощи.

Числовые параметры:

Time Range -- спецификация конечного и начального времени расчета переходных процессов по формату Tmax[,Tmin]; по умолчанию назначается Tmin=0 (отрицательные значения моментов времени недопустимы).

Maximum Time Step -- максимальный шаг интегрирования. Расчет переходных процессов ведется с выбираемым автоматически переменным шагом, величина которого определяется допустимой относительной ошибкой RELTOL; максимальная величина шага равна заданному значению. Если этот шаг не задан (или задан равным нулю), то максимальный шаг интегрирования полагается равным (Ттах - Tmin)/50;

Number of Points -- количество точек, выводимых в таблицы, т.е. количество строк в таблице вывода результатов, по умолчанию принимается 51, минимальное значение 6.

Рис.16. Задание параметров расчета переходных процессов

Temperature -- диапазон изменения температуры в градусах Цельсия; при выборе параметра Linear имеет формат High[,Low[,Step]}; если параметр Step (шаг) опущен, то выполняется анализ при двух значениях температуры Low (минимальной) и High (максимальной), если опущены оба параметра Low и Step, то расчет проводится при единственной температуре, равной High; при выборе параметра List указывается список температур, разделяемых запятыми. При изменении температуры изменяются параметры компонентов, имеющие ненулевые температурные коэффициенты ТС, а также ряд параметров полупроводниковых приборов. Значение установленной здесь температуры может использоваться в различных выражениях, она обозначается как переменная TEMP.

Вывод результатов моделирования:

Ниже раздела "Числовые параметры" и слева от раздела "Выражения"

расположена группа пиктограмм. Нажатие каждой пиктограммы определяет характер вывода данных, задаваемых в той же строке. Имеются следующие возможности:

Х Log/Linear Scale -- переключение между логарифмической и линейной шкалой по оси X. При выборе логарифмической шкалы диапазон изменения переменной должен быть положительным;

Y Log/Linear Scale -- переключение между логарифмической и линейной шкалой по оси Y. При выборе логарифмической шкалы диапазон изменения переменной должен быть положительным;

Color -- вызов меню для выбора одного из 16 цветов для окрашивания графиков. Кнопка окрашивается в выбранный цвет;

Numeric Output -- при нажатии этой кнопки в текстовый выходной файл заносится таблица отсчетов функции, заданной в графе Y Expression;

Plot Group -- в графе Р числом от 1 до 9 указывается номер графического окна, в котором должна быть построена данная функция. Все функции, помеченные одним и тем же номером, выводятся в одном окне. Если это поле пусто, график функции не строится.

Выражения:

Х Expression -- имя переменной, откладываемой по оси X. Обычно при анализе переходных процессов по этой оси откладывается время (переменная Т), однако, это не всегда так. Так при расчете спектра сигнала с помощью преобразования Фурье по оси Х откладывается частота (переменная F), а при расчете петли гистерезиса ферромагнетика -- напряжённость магнитного поля;

Y Expression -- математическое выражение для переменной, откладываемой по оси Y. Это может быть простая переменная типа напряжения в узле V(5), падения напряжения на двухполюсном компоненте V(L1) или тока ветви I(2,3), I(L1) или математическое выражение. После щелчка правой копки мыши при расположении курсора в любой графе Y Expression, открывается всплывающее меню, позволяющее выбрать из предлагаемых списков переменные и константы, размещаемые в этих графах;

Х Range -- максимальное и минимальное значение переменной Х на графике по формату High[Low]. Если минимальное значение Low равно нулю, его можно не указывать. Для автоматического выбора диапазона переменных в этой графе указывается Auto. В этом случае сначала выполняется моделирование, в процессе которого графики строятся в стандартном масштабе и затем автоматически перестраиваются;

Y Range -- максимальное и минимальное значение переменной Y на графике; если минимальное значение равно нулю, его можно не указывать. Для автоматического выбора диапазона переменных в этой графе указывается Auto.

Опции:

Run Options -- управление выдачей результатов расчетов:

Normal -- результаты расчетов не сохраняются, Save -- сохранение результатов расчетов в бинарном дисковом файле, Retrieve -- считывание последних результатов расчета из дискового файла.

State Variables -- установка начальных условий:

Zero -- установка нулевых начальных условий для потенциалов всех аналоговых узлов и токов через индуктивности и неопределённых логических состояний "X" для цифровых узлов, Read -- чтение начальных условий из бинарного дискового файла,

Leave -- установка в качестве начальных условий значений, полученных при окончании расчета предыдущего варианта.

Operation Point --включение режима расчета по постоянному току перед началом каждого расчета переходных процессов. Данные этого режима заменяют значения всех начальных условий, если они были установлены;

Operation Point Only -- расчет только режима по постоянному току (расчет переходных процессов не производится);

Auto Scale Ranges -- присвоение признака автоматического масштабирования "Auto" по осям X, Y для каждого нового варианта расчетов. Если эта опция выключена, то принимаются во внимание масштабы, указанные в графах Х Range, Y Range.

Для расчета частотных характеристик сигналов можно использовать анализ типа АС. В режиме АС сначала рассчитывается режим схемы по постоянному току, затем линеаризуются все нелинейные компоненты и выполняется расчет комплексных амплитуд узловых потенциалов и токов ветвей. При линеаризации цифровые компоненты заменяются их входными и выходными комплексными сопротивлениями, передача сигналов через них не рассматривается. Для подробного знакомства с имеющимися в программе Micro-Cap видами анализов следует обратиться к [17].

По завершении моделирования в графическом окне выводятся графики характеристик. Дальнейшая обработка графиков может выполняться в нескольких режимах.

Cursor - режим электронного курсора для считывания координат одной или двух точек на графике, имя переменной которой подчеркнуто.

Point Tag - нанесение на график значений координат выбранной точки.

Horizontal Tag - нанесение расстояния по горизонтали между двумя выбранными точками графика.

Vertical Tag - нанесение расстояния по вертикали между двумя выбранными точками графика.

Peak - перемещение курсора к следующему пику, расположенному слева или справа от текущего положения курсора.

Valley - перемещение курсора к следующей впадине, расположенной слева или справа от текущего положения курсора.

High - перемещение курсора нажатием клавиш к наиболее высокой точке.

Low - перемещение курсора нажатием клавиш к наиболее низкой точке.

Для расчета характеристик курсового радиомаяка в окне задания параметров моделирования Transient Analysis Limits задаются следующие параметры:

В строке Time Range указывается длительность интервала времени, в течение которого будет проводиться анализ переходных процессов - 20 мс. В графе Operating Point указывается на необходимость перед расчетом переходных процессов выполнить расчет режима по постоянному току. В строке Maximum Time Step указывается максимальный шаг интегрирования - 0,1 мкс. В нижней части окна указываются имена переменных, графики которых нужно построить. Имена переменных, откладываемых по оси Y графиков, указывается в графе Y Expression.

После выполнения команды Run начинается расчет характеристик, и в процессе получения результатов на экран выводятся графики.

4.3.2 Исследование идеальной модели равносигнального радиомаяка

После создания модели равносигнального курсового радиомаяка проверяется ее работоспособность. Для изучения свойств работы радиомаяка необходимо снять следующие эпюры:

напряжения в контрольных точках;

спектров сигналов.

Для получения характеристик зададим значения управляемых параметров. Первым управляемым параметром является коэффициент (индекс) амплитудной модуляции.

АМ-сигналы с малой глубиной модуляции в радиоканалах нецелесообразны ввиду неполного использования мощности передатчика. В то же время 100 %-ная модуляция вверх (mв=1) в два раза повышает амплитуду колебаний при пиковых значениях модулирующего сообщения. Дальнейший рост этой амплитуды, как правило, приводит к нежелательным искажениям из-за перегрузки выходных каскадов передатчика.

Не менее опасна слишком глубокая амплитудная модуляция вниз (mв>1). В этом случае возникает так называемая перемодуляция, при которой форма огибающей перестает повторять форму модулирующего сигнала.

Для исследований примем индекс модуляции равный 80% (m=0,8).

Угловое отклонение направления на точку приема относительно равносигнального направления и примем равным нулю, что соответствует заданной линии курса.

Проведем анализ переходных процессов и получим эпюры напряжений в контрольных точках 6 и 7, т.е. с выхода парциальных диаграмм направленностей g1(и) и g2(и) (рис.17.).



Рис.17. Эпюры напряжений парциальных диаграмм направленности ДН1 (v(6)) и ДН2 (v(7))

На приведенных графиках можно наблюдать однотональные АМ-колебания. На графике v(6), который соответствует значению ДН1, частота модуляции равна 90 Гц, а на графике v(7), соответствующий парциальной диаграмме направленности g2(и), частота модуляции равна 150 Гц.

Далее, снимем характеристики сигнала (эпюр напряжения и спектральный состав) в контрольной точке 8, т.е. на борту воздушного судна (рис.18.).

Рис. 18. Эпюр напряжения (v(8)) и спектр (harm(v(8)) сигнала в точке приема (на борту воздушного судна)

На графике v(8) изображен сложномодулированный (многотональный) АМ-сигнал. Характер полученного сигнала объясняется тем, что на борту воздушного судна суммируются сигналы от антенн радиомаяка, которые имеют разные частоты модуляции. График спектра данного сигнала как раз показывает нам боковые гармоники, соответствующие частотам модуляции 90 и 150 Гц.

Изменяя угловое отклонение направления на точку приема относительно равносигнального направления и можно наблюдать изменения, которые претерпевает исходный сигнал на борту воздушного судна. При отклонении на и=0,3 от равносигнального направления, получаем:

Рис. 19. Эпюр напряжения (v(8)) и спектр (harm(v(8)) сигнала в точке приема (на борту воздушного судна) при и=0,3

Из полученного графика видно, что при отклонении от линии курса (равносигнального направления) на и=0,3 возникает разность между боковыми гармониками в спектре сигнала. Величина по амплмтуде левой боковой гармоники, которая соответствует частоте модуляции 150 Гц, равна 0,395, а велина правой боковой гармоники, соответствующей частоте модуляции 90 Гц, равна 0,164. Вычисляем разность:

0, 395 - 0,164 = 0,231.

Значения разности, т.е. ошибок, нам необходимо для того, чтобы построить пеленгационную характеристику равносигнального радиомаяка. Такую операцию проведем для нескольких значений углового отклонения и.

При отклонении на и=0,5 от равносигнального направления эта разность растет

Рис. 20. Эпюр напряжения (v(8)) и спектр (harm(v(8)) сигнала в точке приема (на борту воздушного судна) при и=0,5

Здесь, величина левой боковой гармоники 0,410, а величина правой - 0,108, получим разность:

0,410 - 0,108 = 0,302.

При отклонении на и=0,7 от линии курса, разность между боковыми гармониками достигает максимума



Рис. 21. Эпюр напряжения (v(8)) и спектр (harm(v(8)) сигнала в точке приема (на борту воздушного судна) при и=0,7

Величина левой боковой гармоники равна 0,384, величина правой боковой гармоники - 0,066, их разность:

0,384 - 0,066 = 0,318.

В случае отклонения от линии курса в обратном направлении (отрицательном) можно увидеть, что как и предыдущем случае возникает разность между боковыми гармониками сигнала, но в этом случае преобладают гармоники частоты модуляции 90 Гц над гармониками частоты модуляции 150 Гц.

Для наглядного представления проведем анализ переходных процессов для нескольких значениях и.

При отклонении на и= -0,3 от равносигнального направления, получим:



Рис. 22. Эпюр напряжения (v(8)) и спектр (harm(v(8)) сигнала в точке приема (на борту воздушного судна) при и= -0,3

Рассчитаем разность между боковыми гармониками. Здесь, величина левой боковой гармоники 0,164, а величина правой равна 0,395, их разность:

0,164 - 0,395 = - 0,231.

При отклонении на и= -0,5 от равносигнального направления, получим

Рис. 23. Эпюр напряжения (v(8)) и спектр (harm(v(8)) сигнала в точке приема (на борту воздушного судна) при и= -0,5

Здесь, значение левой боковой гармонки равно 0,108, значение правой боковой гармоники равно 0,410, их разность будет равна:

0,108 - 0,410 = - 0,302.

При отклонении на и= -0,7 от равносигнального направления, получим

Рис. 24. Эпюр напряжения (v(8)) и спектр (harm(v(8)) сигнала в точке приема (на борту воздушного судна) при и= -0,7

Как и предыдущих испытаниях при отклонении и= -0,7 разность между боковыми гармониками достигает максимального значения. А именно, левая боковая гармоника имеет амлитуду равную 0,066, а правая - 0,384, соответственно разность:

0,066 - 0,384 = 0,318.

По полученным результатам построим график пеленгационной характеристики равносигнального радиомаяка. По оси абсцисс откладываем значения углового отклонения от линии курса и, а по оси ординат откладываются значения полученных разностей между боковыми гармониками в спектре сигнала в точке приема. Пересечение значения разности боковых гармоник со значением углового отклонения от линии курса соответствующей данному значению разности, дает нам точку пеленгационной характеристики. Для удобства построения графика пеленгационной характеристики можно снять еще больше значений разности боковых частот, уменьшая шаг углового отклонения.

График пеленгационной характеристики равносигнального радиомаяка (рис.25.) проходит через нулевое значение системы координат, что соответствует нулевому значению углового отклонения, и симметричен относительно нулевого значения в положительной и отрицательной областях.

4.3.3 Исследование влияние помех на модель равносигнального радиомаяка

Как известно, недостатком системы посадки метрового диапазона является влияние на положение линии курса сигналов, отраженных от местных сигналов. Такие сигналы принято называть помехами.

По характеру взаимодействия с сигналом все помехи можно разделить на два вида:

- аддитивные, т.е. суммирующиеся с полезным сигналом. Они присутствуют независимо от полезного сигнала, а в результате их взаимодействия с сигналом можно представить в виде алгебраической суммы

y(t) = s(t) + x(t)

s(t) - полезный сигнал,

x(t) - помеха;

- мультипликативные (модулирующие), действие которых проявляется в виде случайных изменений параметров полезного радиосигнала. Результат их взаимодействия с сигналом в простейшем случае можно представить в виде произведения y(t) = s(t) * x(t).

Помеха за счет переотражения от местных объектов относится к классу аддитивных помех.

Для исследований создадим иммитацию помехи путем добавления к схеме замещения радиолинии функционального источника напряжения, описав его алгебраическим выражением:

Е9=Е8+(Е4*(e-1,38(ип+ 0,5)І)+ Е5*(e-1,38(ип- 0,5)І))

Исследования проведем при нескольких значениях ип (0,1; 0,3;), при этом угловое отклонение самих диаграмм направленности будет равно нулю, что соответствует равносигнальному направлению

Рис. 26. Эпюр напряжения (v(9)) и спектр (harm(v(9)) сигнала в точке приема при подаче помехи за счет переотражений (при значении ип= 0,1)

На приведенном выше графике можно наблюдать при воздействии помехи за счет переотражений от местных объектов происходит рост амплитуды сигнала, что является нежелательным. Подавление влияния помех происходит на борту воздушного судна, а именно бортовыми приемниками.

Для того, чтобы исследовать влияние помехи на отклонение от линии курса необходимо найти разность между боковыми гармониками в спектре сигнала в точке приема, и полученную разность отложить на графике пеленгационной характеристики, где в точке пересечения значения разности с характеристикой можно найти значение угла отклонения от линии курса, а затем перевести полученный результат в градусы.

На рис.26 значение левой боковой гармоники спектра сигнала равно 0,657, а значение правой боковой гармоники равно 0,493, следовательно, их разность:

0,657 - 0,493 = 0,164.

На графике пеленгационной характеристике значению 0,164 соответствует угловое отклонение 0,2. Переведя полученное угловое отклонение в градусы получим, что при воздействии помехи за счет переотражения от местных объектов положение самолета отклоняется от линии курса на 4є.

При угловом отклонении помехи ип= 0,3 получим следующий график

Рис. 27. Эпюр напряжения (v(9)) и спектр (harm(v(9)) сигнала в точке приема при подаче помехи за счет переотражений (при значении ип= 0,3)

Найдем разность между боковыми гармониками спектра сигнала. Значение левой гармоники равно 0,707, а значение правой боковой гармоники равно 0,427. Следовательно, имеем разность:

0,707 - 0,427 = 0,28.

Откладываем полученное значение на графике пеленгационной характеристики и в точке пересечения получили значение углового значения равное 0,45. Переведем полученное значение углового отклонения от линии курса в градусы и видим, что самолет отклонится от линии курса на 9є.

Из проведенных исследований следует, что помехи за счет переотражений от местных объектов сильно влияют на положение линии курса. Если ширина диаграммы направленности равна 20є, то отклонение от линии курса на 9є может почти в два раза отклонить идущий на посадку самолет от равносигнального направления, что может иметь плачевные последствия.

4.4 Анализ полученных результатов и их использование в учебном процессе

В данном разделе было проведено моделирование радиомаячной системы посадки, в результате которого получены:

- схемы замещения основных функциональных узлов равносигнального радиомаяка;

- макромодели основных узлов радиомаяка;

- модель равносигнального радиомаяка;

В последствии выполнено моделирование равносигнального радиомаяка на основании созданной его модели. В результате моделирования получены:

- графики характеристик напряжений сигналов с выходов антенн А1 и А2;

- графики характеристик напряжения и спектрального состава сигнала с выхода точки приема сигнала, т.е. борта воздушного судна;

- графики характеристик напряжения и спектра сигнала с выхода борта воздушного судна при различных значениях углового отклонения и от линии курса (равносигнального направления);

- графики характеристик напряжения и спектра сигнала с выхода борта воздушного судна при подаче помехи за счет переотражений от местных объектов (при нескольких значениях углового отклонения ип помехи).

Проведенные исследования предполагается использовать в учебном процессе для постановки лабораторных работ по изучению принципов работы радиомаячной системы посадки метрового диапазона.

В лабораторной работе предполагается использовать для исследований принципов формирования и обработки сигналов созданную модель равносигнального радиомаяка. Также студентами должна быть исследованы схемы замещения модели и характеристики сигналов в контрольных точках, соответствующих выходам основных функциональных узлов радиомаяка. А также исследовать:

- влияние изменений управляемых параметров на форму выходного сигнала на борту воздушного судна;

- влияние помех за счет переотражений от местных объектов на характеристики выходного сигнала.

Данная работа имеет перспективу для развития. По такой же методике можно построить радиомаяк с «опорным нулем». В принципе, такая работа уже проводится, но из-за своей незавершенности не вошла в настоящую дипломную работу.

Существенным отличием в разработке модели радиомаяка с «опорным нулем» от равносигнального радиомаяка является способ описания диаграмм направленности радиомаяка с «опорным нулем», которые не пересекаются на оси ВПП, а одна диаграмма направленности имеет максимум в направлении ВПП, а другая - минимум (нуль) в этом направлении (отсюда и название радиомаяка - с «опорным нулем»).

Помимо этого, настоящая работа является отличной перспективой для более подробного исследования систем посадки дециметрового и сантиметрового диапазонов. Как известно, данные системы посадки широко применяются в настоящее время в авиации и обладают рядом преимуществ, не уступающих системе посадки метрового диапазона, а где-то и преобладающих над ней. В следствии чего, их изучение будет не только познавательным, но и интересным для студентов.

5. Технико-экономическая часть

5.1 Сетевое планирование

Быстрый прогресс науки и техники, новизна и сложность научно-технических разработок требуют непрерывного совершенствования существующих, а также разработки новых методов и систем планирования и управления. Значительным достижением в этой области является создание систем сетевого планирования, основанных на использовании сетевых комплексов работ. В этом разделе рассматривается сетевое планирование комплекса работ по разработке макромоделей устройств формирования и обработки сигналов равносигнального радиомаяка.

Система сетевого планирования (СП) - это система, предназначенная для управления комплексами работ на основе построения, анализа, оптимизации и обновления их сетевых моделей [11].

Наиболее целесообразными областями применения СП в радиопромышленности являются:

комплексные целевые научно-технические программы, включающие научно-исследовательские работы (НИР), опытно-конструкторские работы (ОКР), проектирование, опытное производство, испытание сложных систем, в которых участвуют различные научно-исследовательские институты (НИИ), конструкторские бюро (КБ) и предприятия;

основная деятельность НИИ и КБ, проектных институтов, предприятий опытного, единичного и мелкосерийного производства;

подготовка и освоение выпуска новых видов продукции.

Комплекс работ (КР) - это конечная совокупность взаимосвязанных работ, направленных на достижение одной или нескольких конечных целей. Основным элементом КР является работа. Под термином "работа" понимается:

действительная работа - трудовой процесс, требующий затрат времени и ресурсов;

ожидание - процесс, требующий затрат только времени;

фиктивная работа - чисто логическая связь между работами, не требующие затрат времени и ресурсов, но обусловливающая возможность начала одной работы только после непосредственного получения результата другой работы.

Каждая работа характеризуется определенными количественными показателями: продолжительностью, трудоемкостью, стоимостью, необходимыми материальными ресурсами. Однако часто в качестве основной характеристики работы выбирается ее продолжительность, измеряемая в часах, днях, неделях и т.д.

Другим важнейшим элементом КР является событие, под которым понимается:

факт наступления условий, позволяющих начать одну или несколько работ. Эти работы называются непосредственно следующими за данным событием, а событие называется начальным;

факт окончания одной или нескольких работ. Эти работы называются непосредственно предшествующими данному событию, а событие называется конечным.

Событие в отличие от работы не является процессом и не имеет продолжительность. Оно не может наступить, пока не закончатся все предшествующие ему работы. Поэтому момент наступления события соответствует моменту окончания последней из непосредственно предшествующих ему работ.

КР имеет следующие виды событий:

исходное событие - оно не имеет непосредственно предшествующих ему работ и представляет собой факт наступления условий для начала выполнения КР;

завершающее событие - оно не имеет непосредственно следующих за ним работ и представляет собой факт завершения всего КР;

промежуточное событие - не является ни исходным, ни завершающим и представляет собой факт окончания непосредственно предшествующих ему работ и наступление условий для начала непосредственно следующих за ним работ.

Функционирование всех систем СП основано на использовании сетевых моделей, главной составной частью которых является сеть комплекса работ. Сеть комплекса работ - это ориентированный граф, отображающий состав и порядок выполнения работ комплекса.

Существуют различные формы представления сети комплекса: списочная, матричная, графическая в виде сетевого графика. Наиболее распространенной формой представления сети комплекса является сетевой график. Сетевой график - это графическое изображение комплекса, отражающее состав, взаимосвязи и порядок выполнения всех его работ.

Элементы КР изображаются на сетевом графике стрелками и кружками. Наибольшее распространение получил способ, при котором действительная работа изображается сплошной стрелкой, фиктивная работа - пунктирной стрелкой, а событие - кружком с соответствующим номером. При этом каждая работа на сетевом графике кодируется упорядоченной парой номеров (i,j) так, чтобы выполнялось условие i<j, где i - номер начального, а j - номер конечного события этой работы. Над стрелкой, изображающей работу, проставляется ее продолжительность.

Путем сетевого графика называется любая упорядоченная последовательность работ, в которой конечное событие каждой работы совпадает с начальным событием непосредственно следующей за ней работы.

По своей структуре пути сетевого графика делятся на следующие виды:

полный путь, т.е. путь, начало которого совпадает с исходным, а конец - с завершающим событием сетевого графика. Продолжительностью пути сетевого графика называется сумма продолжительностей всех принадлежащих ему работ;

полный путь, имеющий максимальную продолжительность - критический.

Построим сетевой график, который представляет собой наглядную логико-математическую модель, отражающую логическую последовательность, взаимосвязь и длительность выполнения комплекса работ по разработке макромоделей устройств формирования и обработки сигналов равносигнального радиомаяка (рис.28.). График строится с учетом последовательности выполнения работ, указанных в таблице 5.1.1.

Таблица 5.1.1 Перечень работ по разработке макромоделей устройств формирования и обработки сложных сигналов

Код работ	Перечень работ	Время выполнения работы количество исполнителей
0-1	Постановка задачи	1/2
1-2	Обзор литературы	30/1
2-3	Изучение возможностей программы Micro-Cap	20/2
3-4	Разработка функциональных схем	5/2
4-5	Синтез схем замещения ГНЧ1 и ГНЧ2	3/1
4-6	Синтез схемы замещения генератора высоких частот	4/1
5-7	Синтез схем замещения модуляторов М1 и М2	5/1
6-7	Синтез схемы замещения радиолинии	5/1
7-8	Анализ переходных процессов	2/2
8-9	Составление списка варьируемых параметров	1/1
9-10	Создание условно графических обозначений функциональных узлов	1/2
10-11	Добавление в библиотеку макромоделей основных узлов (ГНЧ1, ГНЧ2 и ГВЧ)	1/1
10-12	Добавление в библиотеку макромоделей основных узлов (модуляторы М1, М2 и радиолиния)	1/1
11-13	Указание списка управляемых параметров с помощью директивы .PARAMETERS	3/1
12-13	Моделирование равносигнального радиомаяка	2/1
13-14	Анализ результатов моделирования	3/2
14-15	Разработка методики выполнения лабораторных работ	14/2

5.2 Расчет параметров сетевого графика

Расчет параметров сетевого графика можно осуществить табличным или графическим способом. Табличный способ заключается в последовательном заполнении таблицы 5.2.2. по определенным правилам.

Графы 1 и 2 заполняются на основе исходных данных (перечня работ и их продолжительности).

Ранние сроки начала и окончания работ (гр. 3 и 4) определяются для каждой работы последовательно от исходного до завершающего события. Раннее начало работ, выходящих из исходного события равно нулю, а раннее окончание этих работ равно их продолжительности, так:

t0-1рн = 0, а t0-1ро = t0-1рн +tож0-1

Раннее начало работ, выходящих из любого события равно раннему окончанию работ, заканчивающихся этим событием, т.е.

t1-2рн = t0-1ро, и далее t1-2ро = t1-2рн +tож1-2

Таким способом и в соответствующей последовательности рассчитывают все ранние параметры работ до завершающего события. Если несколько работ завершаются каким-либо одним событием, то раннее начало последующих работ определяется путем выбора максимального из сроков раннего окончания предшествующих работ:

ti-kрн = max tc-iро

Количество сравниваемых сроков окончания работ равно количеству предшествующих работ.

При выполнении расчетов необходимо учесть, что нельзя определить раннее начало последующих работ не найдя раннего окончания предшествующих. Полученные данные ранних параметров заносятся в соответствующие графы таблицы 5.2.2.

Нахождение поздних параметров работ (гр. 5 и 6). Расчет ведется от завершающего события к начальному (исходному), т.е. по таблице снизу вверх. Позднее начало любой работы определяется как разность между поздним окончанием работы и ее продолжительностью.

ti-kпн = ti-kпо - tожi-k

Максимальное значение раннего окончания какой-либо из работ, входящих в завершающее событие, является одновременно и поздним окончанием данной работы.

Если из какого-либо события выходит несколько работ, то позднее окончание предшествующей данному событию работы будет равно минимальному значению позднего начала из числа работ, выходящих из данного события.

ti-kпо = min tk-qпн

Определение остальных поздних параметров проводится аналогичным способом до исходного события. При этом поздние начала последующих работ определяют поздние окончания предшествующих. Найденные поздние параметры заносятся в соответствующие графы таблицы 5.2.2.

После определения ранних и поздних параметров работ находят величину продолжительности критического пути (tкр). На критическом пути находятся работы, у которых раннее начало равно позднему началу и раннее окончание равно позднему окончанию.

ti-kрн = ti-kпн и ti-kро = ti-kпо

Определяется полный (общий) резерв времени работы Rп (гр. 7), который представляет собой максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность данной работы или перенести срок ее начала, не изменив позднего срока последующих работ и не изменив при этом продолжительности критического пути. Он определяется:

Ri-kп = ti-kпо - ti-kро или Ri-kп = ti-kпн - ti-kрн

Свободный (частный) резерв времени работы ri-k (гр. 8) представляет собой максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность работы или сместить срок ее начала, не изменяя при этом ранних сроков начала последующих работ.

ri-k = tk-qрн - ti-kро

Резервами времени располагают работы, лежащие на некритическом пути.

Резерв времени события Ri (гр. 9) представляет собой такой промежуток времени, на который может быть отсрочено наступление этого события без нарушения сроков завершения разработки в целом:

Ri = ti-jпо - tj-kрн

События с нулевым резервом времени лежат на критическом пути.

Таблица 5.2.2 Расчет временных параметров

Код работ	Продолжительность выполнения работ, tож	Раннее начало работ, tрн	Раннее окончание работ, tро	Позднее начало работ, tпн	Позднее окончание работ, tпо	Полный резерв времени работы, Rп	Свободный резерв времени работы, ri-j	Резерв времени события, Ri
0-1	1	0	1	0	1	0	0	0
1-2	30	1	31	1	31	0	0	0
2-3	20	31	51	31	51	0	0	0
3-4	5	51	56	51	56	0	0	0
4-5	3	56	59	57	60	1	0	1
4-6	4	56	60	56	60	0	0	0
5-7	5	59	64	60	65	1	1	0
6-7	5	60	65	60	65	0	0	0
7-8	2	65	67	65	67	0	0	0
8-9	1	67	68	67	68	0	0	0
9-10	1	68	69	68	69	0	0	0
10-11	1	69	70	69	70	0	0	0
10-12	1	69	70	70	71	1	0	1
11-13	3	70	73	70	73	0	0	0
12-13	2	70	72	71	73	1	1	0
13-14	3	73	76	73	76	0	0	0
14-15	14	76	90	76	90	0	0	0

Распределение ресурсов (исполнителей) по времени выполнения работ осуществляется на основе построения линейной диаграммы проекта (ЛДП) и графика потребности ресурсов для соответствующих работ. Построение ЛДП и графика ресурсов осуществляется следующим образом. На ось абсцисс наносится равномерная шкала времени Т. Каждая работа изображается линией, параллельной оси абсцисс длиной равной продолжительности работы из табл. 5.2.2., гр. 2. Работы наносятся снизу вверх одна над другой, в порядке возрастания индекса работ по ранним срокам свершения. Для наглядности под линейной диаграммой располагается график потребности ресурсов, который строится следующим образом. На оси абсцисс наносится шкала времени аналогичная шкале времени линейной диаграммы, а по оси ординат наносится количество исполнителей. Суммируя число исполнителей на работах по отдельным интервалам времени линейной диаграммы, получим их потребное количество. Эти величины отложим по оси ординат графика потребности ресурсов в соответствующих интервалах времени. Получим график потребности ресурсов (исполнителей) по определенным интервалам времени. Определим коэффициент использования ресурсов по формуле

где m - количество работ, на которые необходимо распределить ресурс;

tожi-k - продолжительность каждой работы; Pi-k - количество ресурса (исполнителей) соответственно по каждой работе; Pmax - максимальная суммарная величина ресурса в каком-либо интервале времени.

На рис.29. приведены ЛДП и график потребности ресурсов при коэффициенте использования ресурсов Кир = 0,82.

5.3 Социально-экономический эффект мероприятий по совершенствованию организации труда

В результате осуществления мероприятий по совершенствованию организации труда создается определённый социально-экономический эффект. В общем значении понятие «эффект» -- это следствие, или результат, каких-либо действий либо причин. В данном случае под эффектом от реализации мероприятий в области организации труда подразумеваются любые изменения, как в социальной, так и в экономической сфере.

Следует отметить, что эффект как результат изменений в организации труда может быть позитивным или негативным. Это особенно важно учитывать в такой сложнейшей области деятельности, как организация труда. То же можно сказать и о собственно организации учебного процесса со всеми ее требованиями к организации и оснащению рабочих мест студентов, их планировке, обслуживанию, режимам рабочего времени, а также к санитарно-гигиеническим и психофизиологическим условиям труда. На материально-техническую сферу организации труда накладываются еще и социальные проблемы: отношение студентов к учебному процессу, удовлетворенность или неудовлетворенность учебным процессом и его содержанием, взаимоотношения студентов в процессе обучения и сложившийся в данном коллективе «социальный климат», возможные изменения которого также необходимо учитывать при всесторонней оценке эффективности любого мероприятия.

Практика организации учебного процесса свидетельствует о том, что наряду с позитивными результатами в одном направлении могут проявляться и негативные последствия -- в другом. Поэтому судить об общей социально-экономической эффективности сложного комплекса организационно-технических мероприятий по одному или даже по нескольким отдельным показателям нельзя. Наряду с производственными и экономическими результатами того или иного мероприятия уже на стадии проектирования необходимо предвидеть и социальные последствия его внедрения. Это тем более важно, что любой экономический эффект создается в конечном итоге за счет реализации эффекта социального.

Социальная цель труда определяется его содержанием, условиями трудовой деятельности, возможностями профессионального совершенствования и повышения квалификации, межличностными, социальными взаимоотношениями в трудовых коллективах.

Социальная эффективность различных мероприятий в области совершенствования организации труда определяется с помощью следующих укрупненных показателей:

содержательность труда, характеризующаяся уровнем сложности и разнообразия трудовых функций, производственной самостоятельностью и насыщенностью умственной, творческой деятельностью;

профессиональный, культурно-технический уровень студентов;

санитарно-гигиенические условия труда и условия безопасности труда;

социально-психологический климат;

общий жизненный уровень студентов;

отношение к труду как обобщающий показатель, отражающий связь между студентами и учебным процессом.

Сущность названных социальных показателей, позволяющая оценить их эффективность с социальных позиций, заключается в следующем.

1. Содержательность труда. Мероприятия в области совершенствования организации труда не всегда однозначно приводят к повышению его содержательности. Основным направлением, обеспечивающим повышение содержательности учебного процесса и всестороннее развитие студентов, является преобразование технической и методической основы учебного процесса -- его автоматизация. За счет чего у студентов простые исполнительские, энергетические трудовые функции заменяются более содержательными интеллектуальными -- контрольными, наладочными, регулирующими и управленческими.

2. Повышение профессионального и культурно-технического уровня студентов. Совершенствование и развитие материально-вещественных факторов учебного процесса и, прежде всего разработка, внедрение и освоение новых технологий требуют систематического повышения как общего культурно-технического и профессионального уровня работников, так и повышения квалификации в пределах конкретных трудовых функций, которые насыщаются все более сложными техническими элементами. В таком повышении заинтересованы и преподаватели, и сами студенты, поскольку требования к качеству образования постоянно повышаются.

3. Санитарно-гигиенические условия и условия безопасности труда. Улучшение, санитарно-гигиенических условий труда -- важное направление организационной работы. Оно имеет не только экономическое (повышение производительности труда, лучшее использование рабочего времени и т.п.), но и огромное социальное значение. Обеспечение благоприятных условий труда создает почву для сохранения здоровья студентов, сокращения общих и профессиональных заболеваний, увеличения периода активной трудоспособности учащихся. Одновременно у студентов в лучшую сторону меняется отношение к учебному процессу, так как повышается его привлекательность, формируется чувство удовлетворенности трудом, его содержанием и результатами.

При оценке организационных мероприятий, направленных на повышение производительности труда, нередко упускаются из виду факторы, ухудшающие условия труда. Например, с внедрением новой и более мощной техники могут усиливаться шумы, возникать ультразвуковые волны и т.д., что может отрицательно отражаться на здоровье студентов, если своевременно не принять меры по защите организма человека от этих вредных влияний. Помимо сохранения здоровья и жизни студентов улучшение санитарно-гигиенических условий труда и обеспечение его безопасности позволяет устанавливать нормальный режим рабочего времени. Здесь социальная эффективность мер по оздоровлению условий труда соединяется уже с экономической эффективностью.

4. Социально-психологический климат в трудовых коллективах. При оценке социальной эффективности организационных мероприятий важно определить как они повлияют на социально-психологический климат в трудовых коллективах, в первую очередь в контактных, т.е. постоянно работающих совместно.

Под психологическим климатом в трудовых коллективах понимается общее, характерное для всей группы совместно работающих, психологическое, эмоциональное состояние, преобладающее во всех взаимоотношениях и взаимодействиях студентов.

Хотя социально-психологический климат носит субъективный характер, его влияние на деятельность коллектива довольно существенно и включает три важных аспекта:

деятельностный (характер взаимодействия студентов друг с другом в процессе совместного труда, степень сработанности и взаимопомощи);

эмоциональный (отношения между членами трудового коллектива, выражающиеся в формах симпатий или антипатий и интенсивности общения между членами коллектива, как во время совместного труда, так и в быту);

моральный (наличие или отсутствие общих моральных норм, ценностей и установок, влияющих на характер совместной трудовой деятельности и на конечные результаты труда).

Социально-психологический климат в каждом первичном трудовом коллективе, включая учебную группу, складывается по-разному. Это зависит и от состава его членов, и от свойств их характеров, и от внешней обстановки, и от особенностей трудовых процессов.

Формированию позитивного социально-психологического климата в первичных трудовых коллективах содействует развитие социального планирования: в планах социального развития предусматриваются мероприятия, направленные на сплочение и развитие трудовых коллективов.

5. Экономическая эффективность организации труда. Показателями экономической эффективности мероприятий по совершенствованию организации труда являются:

изменения (повышение или снижение) производительности труда;

относительное сокращение или увеличение численности работающих либо уменьшение или увеличение трудоемкости сравнимого объема работ;

повышение или снижение качества продукции (образования);

изменения удельного веса брака продукции или работ;

Рассчитаем снижения трудоемкости учебного процесса в связи с реализацией организационного мероприятия. Расчет ведется непосредственно по показателю снижения трудоемкости в нормо-часах по каждому мероприятию. Расчет выполняется по формуле

где ТБ и ТП - базовая и планируемая (после осуществления мероприятия) трудоемкость работы, нормо-часы;

ФРВ - плановый фонд рабочего времени на одного студента, человеко-часы;

JВНВ - индекс планового или ожидаемого выполнения норм выработки.

Рассчитаем плановый фонд рабочего времени на одного студента:

ФРВ = (4 ч. * 4 л/р. + 8 ч.) * 45 мин. = 1080 мин.

Рассчитаем базовую и планируемую трудоемкость работы:

ТБ = (4 ч. * 4 л/р.) * 45 мин. = 720 мин.

ТП = (3 ч. * 4 л/р.) * 45 мин. = 540 мин.

Следовательно:

Таким образом, в результате осуществления мероприятий по совершенствованию организации учебного процесса происходит снижение трудоемкости на 13%.

6. Техника безопасности и гигиена труда при работе с компьютером

При работе с компьютером необходимо соблюдать ряд правил техники безопасности.

Проверка напряжения сети. Перед первым включением компьютера следует проверить, соответствует ли напряжение в сети тому, на которое рассчитан компьютер (многие компьютеры могут работать при нескольких значениях входного напряжения, например при 220 и 110В). При необходимости надо установить переключатель напряжения на компьютере в правильное положение. Во многих населенных пунктах нашей страны напряжение в сети может сильно колебаться. Для компьютера такие изменения напряжения являются нежелательными (особенно вредны резкие понижения напряжения), поэтому лучше включать компьютеры через стабилизаторы. Наиболее надежную защиту от неприятностей, связанных с нестабильностью электропитания осуществляют специальные устройства непрерывного питания (UPS), которые не только обеспечивают строго постоянное напряжение питания, но и дают возможность работы компьютеров при полном выключении электропитания в течение от 5 мин до нескольких часов (в зависимости от мощности устройства). За это время можно, во всяком случае, полностью завершить ведущиеся на компьютере работы, чтобы при его выключении не произошло потери информации.

Включение компьютера. Для включения компьютера необходимо:

включить стабилизатор напряжения, если компьютер подключен, через стабилизатор напряжения;

включить монитор компьютера;

включить компьютер (переключателем на корпусе компьютера).

Системный блок компьютера желательно поставить в таком месте, чтобы он не подвергался толчкам и вибрациям. Все кабели, соединяющие системный блок компьютера с другими устройствами, следует вставлять и вынимать только при выключенном компьютере. В помещении, где стоят компьютеры, не следует курить. Один раз в несколько месяцев следует открывать системный блок компьютера и удалять пылесосом накопившуюся там пыль и грязь.

Использование монитора. Важнейшее значение для эффективной работы с компьютером имеет правильное использование монитора. Ниже даются некоторые рекомендации по этому поводу.

1. Учтите, что монитор -- это хрупкий прибор, и если вы уроните его со стола, то Вам потребуется покупать новый. Так что монитор надо поставить так, чтобы он стоял надежно, не на край стола.

2. Надо установить монитор так, чтобы на него было удобно смотреть. Поверните монитор, таким образом, чтобы вы смотрели на экран под прямым углом, а не сбоку. Лучше, чтобы вы смотрели на экран немножко сверху вниз, так что экран должен быть слегка наклонен. Нижний его край должен быть ближе к вам.

3. Надо правильно задать регулировки изображения. Ведь на экран монитора вы, может быть, будете смотреть много часов подряд, и если он неправильно отрегулирован, вы скоро испортите глаза. Сначала надо отрегулировать яркость и контрастность монитора. Не следует делать изображение слишком ярким, от этого у вас быстро устанут глаза. Проверьте это так: черный цвет на экране должен быть действительно черным, а не белесым. Если на вашем мониторе есть ручки фокусировки, подкрутите ее так, чтобы изображение было максимально четким.

4. Монитор всегда быстро загрязняется пылью. Надо регулярно стирать эту пыль с экрана мягкой тряпочкой. Рекомендуется иметь специальное протирочное средство для мониторов, которое не только очищает экран от грязи и пыли, но и покрывает его антистатическим слоем.

5. Если монитор установлен так, что от экрана отсвечивают блики, не портите глаза. Либо установите монитор так, чтобы бликов не было, либо приобретите фильтр для монитора. Фильтры из металлической или нейлоновой сетки использовать нежелательно, так как сетка приводит к искажениям (интерференции) изображения. Фильтры из обычного тонированного стекла не устраняют блики, хотя и несколько повышают контрастность изображения. Наилучшее качество изображения обеспечивают стеклянные поляризационные фильтры. Они устраняют практически все блики, делают изображение более четким и контрастным.

6. Кинескоп, находящийся внутри монитора, использует очень высокое напряжение, поэтому ни в коем случае не следует открывать крышку монитора и тем более трогать находящиеся под этой крышкой детали. Это должны делать только обученные специалисты по ремонту мониторов.

Использование клавиатуры. Хотя клавиатура является достаточно надежным и неприхотливым устройством, всё же этим не следует злоупотреблять. В частности, не следует класть на клавиатуру бутерброды и ставить рядом с ней чай. Крошки и жидкости могут вывести ее из строя. Заканчивая работу с компьютером, закройте клавиатуру крышкой. Это предотвратит попадание туда пыли.

Использование дискет. Дискеты требуют бережного обращения: их надо аккуратно вставлять в дисковод, нельзя их гнуть, сдавливать, трогать руками открытые участки магнитного покрытия. Следует не допускать попадания пыли и жидкостей на дискету. Желательно хранить дискеты в вертикальном положении в специальных закрытых коробках.

Организация рабочего места. При выполнении любой работы немалую роль играет комфортная обстановка, которая создается из факторов и деталей, на первый взгляд не имеющих большого значения. В этом смысле работа за компьютером не является исключением. Эргономичная мебель, различные приспособления, средства коммуникаций (переключатели, кабели, адаптеры) и многое другое не только создают условия для высокопродуктивной работы, но и в ряде случаев могут предотвратить профессиональные заболевания тех, кто много и часто пользуется компьютером.

С точки зрения эргономических требований для работы с компьютером необходим стол с регулировкой высоты рабочей поверхности и выдвижной подставкой для клавиатуры. Такой стол, как правило, установлен на роликах, а его полые ножки приспособлены для прокладки кабелей. Наращивать рабочую поверхность стола можно как слева, так и справа. Так же с любой из сторон можно закрепить кронштейн для установки системного блока, а между ножками стола -- выдвижную платформу для принтера, которая оборудована приемным и подающим лотками для бумаги.

Заметим, что монитор должен размещаться выше поверхности, на которой установлена клавиатура. Специальные кронштейны для мониторов (вместе с подставками для системных блоков) позволяют использовать обычный письменный стол как для работы с компьютером, так и по его прямому назначению.

Корпус типа desktop может занимать на столе меньше места, если использовать специальную стойку для вертикального расположения системного блока. Заметим, что поскольку толщина корпусов может быть различной, то именно этот размер стойки обычно и регулируется.

Планшет под мышку должен удовлетворять нескольким критериям. Во-первых, он должен хорошо держаться на поверхности стола, ведь не дело, если планшет будет "кататься" вместе с мышкой. Во-вторых, материал верхней поверхности планшета должен обеспечивать хорошее сцепление с шариком и позволять самой мышке легко по нему двигаться. Дешевые планшеты, сделанные из синтетических материалов и различных отходов, как правило, не удовлетворяют этим требованиям. Стоит отметить, что высококачественные планшеты имеют обычно каучуковую основу и покрыты специальной тканью. Подкладка под запястья при работе с клавиатурой позволит избежать болезни кистей.