Системный подход при проектировании радиосистем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Системный подход при проектировании радиосистем

Бурное развитие радиоэлектроники связано с тем, что на её основе возможны:

-- передача информации на большие расстояния с максимально возможной скоростью, равной скорости света;

-- высокая достоверность передачи информации независимо от погодных условий и времени суток;

-- обеспечение эффекта присутствия в пространственно разнесенных и труднодоступных местах;

-- существенное увеличение коммуникабельности, физического и умственного потенциала человека.

Радиоэлектронные средства обеспечивают решение таких задач, как

-- передача речи, музыки, изображений, команд управления, данных от ЭВМ, телеметрической и другой информации (связь);

-- хранение, поиск, обработка и отображение информации (информатика);

-- обнаружение, опознавание, определение координат и параметров движения различных объектов на основе излучаемой или отражаемой этими объектами энергии электромагнитных волн (радиолокация);

-- управление движением самолетов, вертолетов, космических аппаратов, надводных и подводных судов и других движущихся объектов (радиоуправления, радионавигация);

-- исследование небесных тел и космического пространства (радиоастрономия);

-- научные и инженерные исследования различных физических явлений и объектов (радиоизмерения).

Радиоэлектронные средства (РС) подразделяются на радиоэлектронные устройства, радиосистемы, радиолинии, радиоканалы, радиосети.

PC, также как и другие технические системы возникают не сразу и проходят следующие этапы развития:

-- замысел,

--проектирование,

-- изготовление,

-- эксплуатация,

-- снятие с эксплуатации.

Замысел создания новой PC возникает в результате несоответствия современного уровня развития радиоэлектронных средств и потребностью конкретных отраслей народного хозяйства с учетом прогнозирования путей развития PC.

В процессе проектирования PC проводят теоретические и экспериментальные исследования, которые завершаются выпуском технической документации, по которой PG может быть изготовлена в промышленных условиях.

При серийном производстве PC возникает необходимость в доработке технической документации с привлечением проектировщиков, поскольку технология опытного производства, осуществляемого на этапе проектирования, как правило, отличается от технологии серийного производства.

С точки зрения потребителя эксплуатация PC является основным этапом её жизни, и поэтому усилия проектировщиков должны быть направлены на безусловное обеспечение PC заданных технических характеристик, встроенный контроль её работоспособности, высокие уровни готовности и ремонтопригодности.

Снятие с эксплуатации PC связано с её моральным старением и неэффективностью дальнейшей эксплуатации.

Особое место в процессе подготовки радиоинженеров по специальности «Радиоэлектронные системы» занимает изучение задач и методов проектирования PC.

По степени новизны проектируемой PC различают следующие типичные задачи проектирования:

-- частичная модернизация существующей PC,

-- существенная модернизация существующей PC,

-- построение новой PC, основанной на новых принципах действия.

В зависимости от конечного результата проектирование подразделяют на предварительное, эскизное, и техническое. На этапе предварительного проектирования обычно решаются следующие задачи:

-- изыскание и разработка принципов построения PC, отвечающих заданным требованиям;

-- разработка и оптимизация структуры PC по основным критериям эффективности;

-- определение путей технической реализации наиболее сложных устройств, входящих в PC;

-- разработка методов оптимизации основных характеристик PC;

-- разработка методов проектирования PC, обеспечивающих достижение технических характеристик с наименьшей затратой ресурсов.

На этапе предварительного проектирования исследуются как математические, так и физические модели. Результатом этого этапа являются технические предложения (аван-проект), отражающие теоретические исследования и результаты испытаний лабораторных макетов.

На этапе эскизного проектирования производятся дальнейшее уточнение и конкретизация структурной схемы PC. Определяется детальный приборный состав PC, формулируются требования ко всем блокам и приборам, широко развертываются работы по физическому моделированию отдельных составляющих и PC в целом с целью получения достоверной информации о заложенных в PC принципов. Разрабатывается и выпускается эскизная техническая документация, включающая схемную, конструкторскую, монтажную и текстовую документацию. По этой документации производится изготовление экспериментальных образцов, на основе которых проводятся детальные экспериментальные исследования составляющих и PC в целом.

Этап эскизного проектирования завершается выпуском и защитой эскизного проекта. На этапе технического проектирования уточняются основные технические решения, корректируются все виды эскизной технической документации и выпускается технологическая документация, необходимая для изготовления опытной партии PC в заводских условиях. На этапе технического проектирования проводятся детальные испытания PC и её устройств по оценке надежности, начинаются натурные испытания опытных образцов PC и завершаются они испытанием серийных образцов.

Наилучшее решение задачи проектирования возможно лишь на основе всестороннего целостного рассмотрения проектируемой PC и её поведения в процессе взаимодействия с окружающей средой. Такой подход, получивший название системного, обеспечивает проектирование PC на уровне новаторских решений, изобретений, вплоть до научных открытий.

В основе системного подхода лежат следующие принципы:

1. Учет всех этапов «жизненного цикла» разрабатываемой PC: проектирования, производства и эксплуатации с целью обеспечения соответствия между закладываемыми принципами построения PC и возможностями их реализации и использования.

2. Учет прогнозов развития PC данного класса с целью использования при проектировании перспективных принципов, методов, технических решений, элементной базы, обеспечивающих определенную гарантию исключения морального старения PC после завершения её разработки.

3. Учет взаимодействия данной PC с другими системами, входящими в более общую систему, предназначенную для решения совместной более сложной задачи.

4. Учет тактических, экономических, экологических, социальных и других факторов.

5. Учет электромагнитной обстановки.

6. Учет внешних (климатических, механических, радиационных и других) воздействий на PC.

7. Учет основных видов взаимодействий внутри системы между её частями функционального, конструктивного, динамического информационного и энергетического.

8. Влияние элементной базы на принципы построения РС.

9. Проверка устойчивости выбранных принципов, методов, технических решений при вариации исходных данных.

10. Поиски обеспечения, возможно большей универсальности проектируемой РС.

11. Выделение нескольких характеристик РС при формировании оценки эффективности.

12. Разбиение РС на несколько уровней (подсистем устройств), блоков, узлов с целью упрощения не только ее проектирования, но и производства и эксплуатации.

13. Вскрытие основных узких мест, недостатков в РС, препятствующих повышению ее эффективности, а также отыскания приемов их преодоления.

14. Правильное сочетание различных методов при проектировании РС и обеспечение четкого взаимодействия специалистов различного профиля.

Процесс проектирования PC представляет собой многошаговый итерационный процесс, состоящий из этапов:

-- выбора и обоснования цели проектирования,

-- обоснования исходных данных, определения принципов построения PC,

-- определение путей технической реализации PC,

-- определение путей технической реализации PC,

-- конструирования PC,

-- разработки технологии изготовления PC.

При выборе и обосновании цели проектирования конкретизируется замысел по созданию PC в виде технического задания на проектирование PC, в котором формулируются следующие положения:

-- назначение PC;

-- условия эксплуатации PC (режимы и срок эксплуатации, климатические и механические условия, требования к обслуживанию и ремонту и т.д.);

-- требования к техническим характеристикам (точности, быстродействию и т.д.),

-- требования к надежности работы;

-- требования к габаритам и массе;

--требования к энергопотреблению;

-- условия производства;

-- сроки и стоимость проектирования.

Помимо изложенных требований техническое задание может содержать специфические требования, определяемые особенностями назначения или применения PC.

При обосновании исходных данных необходимо учесть назначение PC; условия функционирования; все основные виды её взаимодействия с окружающей средой; ограничения, накладываемые на PC; сформулировать критерий технико-экономической эффективности и обеспечить количественную формулировку задачи проектирования.

В ходе определения принципов построения PC должно быть обосновано деление её на устройства, сформулированы исходные данные этих устройств и определены их принципы действия. Данный этап завершается анализом технических критериев эффективности (точности, пропускной способности и т.д.).

При определении путей технической реализации принципов построения PC выбирают элементную базу, обосновывают принципиальную схему PC с более точным учетом не только технических, но и экономических критериев эффективности.

На этапе конструирования РС ее оптимизируют по конструктивно технологическим и экономическим показателям и разрабатывают техническую документацию на разработку опытных образцов.

Этап разработки технологии изготовления PC предназначен для подготовки производства к изготовлению опытных и промышленных образцов PC.

Первые три этапа проектирования PC часто называют системотехническими, поскольку при этом основное внимание уделяется функционированию и характеристикам системы в целом. Этап определения путей технической реализации PC можно считать схемотехническим в связи с тем, что значительный объем работ направлен на обоснование принципиальных схем узлов, устройств и PC в целом.

С учетом вышеизложенного процесс проектирования можно свернуть в три этапа: системотехнический, схемотехнический и конструкторско-технологический. Соответственно инженеров, осуществляющих проектирование PC, делят на четыре группы: радиоинженеров -- системотехников, радиоинженеров-схемотехников, инженеров-конструкторов и инженеров-технологов.

Студенты, обучающиеся по специальностям 210304 «Радиоэлектронные системы» и 210402 «Средства связи с подвижными объектами» получают системотехническую подготовку по проектированию PC, а студенты, обучающиеся по специальности «Радиотехника» получают схемотехническую подготовку по проектированию PC.

В процессе проектирования PC используются математические, экспериментальные и эвристические методы.

При применении математических методов составляется математическое описание условий работы PC, ограничений накладываемых на структуру PC и значения её параметров, частных и общего критериев эффективности, затем на основе методов синтеза и анализа отыскиваются алгоритмы работы и параметры PC, обеспечивающие выполнение поставленной задачи. Значительное место при таком проектировании занимает моделирование.

Под моделью понимается такая мысленно представленная (абстрактная) или материально реализованная (физическая) система, которая отображая или воспроизводя объекты исследования, способна замещать его так, что её изучение дает необходимую информацию об этом объекте.

Физическая модель имеет ту же природу, что и оригинал, а математическая модель основывается на идентичности математического описания процессов в модели и оригинале. Модель должна отражать основные особенности PC, быть чувствительной к характеристикам влияющим на её эффективность, и в то же время не быть чрезмерно сложной и загроможденной мало существенными для анализа параметрами. При проектировании PC широко используются математическое моделирование, при котором уравнения, описывающие поведения PC и все приложенные к ней воздействия, а также ограничения и критерии эффективности вводят в ЭВМ.

Математические методы, включая математическое моделирование и расчеты на ЭВМ являются мощным инструментам проектирования. Однако математические методы проектирования должны дополняться экспериментальными и эвристическими, в силу их недостаточной строгости и ограниченности применения на этапах проектирования, не поддающихся математической формализации.

Экспериментальные методы проектирования подразделяются на полунатурное моделирование, лабораторные исследования, различные виды натурных и регламентных испытаний.

Полунатурные моделирования отличаются от математического лишь тем, что часть звеньев включают в состав модели в виде натурных макетов. Лабораторные исследования проводятся на этапах предварительного, эскизного и технического проектирования на натурных макетах с целью оценки правильности функционирования, точностных характеристик, устойчивости к вариациям исходных данных, надежности и т.д. Регламентные испытания проводятся с целью оценки состояния PC на изменение условий окружающей среды и проверки принципов и устройств технического обслуживания.

Натурные испытания делятся на полевые, летные, пробные запуски и т.д. в зависимости от назначения PC. Натурные испытания обеспечивают приближение исходных условий близких к тем, что имеют место в процессе эксплуатации PC и обеспечивают окончательную отработку технических решений. математический физический радиоэлектронный системный

Эвристические методы проектирования основываются творческом подходе к использованию имеющегося опыта в разработке подобных PC и результатов теоретических и экспериментальных исследований, проводимых в процессе проектирования. Необходимость использования эвристических методов проектирования возникает при выборе и формулировке целей проектирования, выборе физических принципов действия PC, обосновании математической модели PC., выборе элементной базы, интерпретации результатов и принятии окончательных решений. Исключительная важность эвристических методов проектирования состоит в их определяющем влиянии на степень новизны и перспективности используемых принципов и методов построения PC и соответствии уровню мировых достижений науки и техники.

При проектировании новых сложных PC неизменным является стремление достижения характеристик лучших, чем у подобных ранее созданных PC, что приводит к необходимости поиска и изобретения новых принципов, методов, технических решений при проектировании PC, изобретение отличает два основных признака: новизна и полезность. С целью повышения эффективности эвристической деятельности радиоинженеров можно использовать совокупность организационных и методических мер и приемов. Организационные меры и приемы направлены на улучшения организации труда проектировщиков, а методические меры и приемы направлены на повышение производительности творческого труда проектировщиков.

Сущность методических мер и приемов состоит в обобщенной формулировке задач, проектирования, PC анализе прототипов PC, в составлении гипотетического образа проектируемой PC, определении технических противоречий, препятствующих переходу от лучшего прототипа PC к его гипотетическому образу, эвристический поиск совокупности приемов, обеспечивающих полное или частичное преодоление технических противоречий.

Усложнение проектируемых PC предъявляет высокие требования к квалификации радиоинженеров. Современный радиоинженер должен обладать глубокими знаниями в области математики, физики, в своей узкой профессиональной области и быть эрудированным в смежных областях радиоэлектроники. Он должен умело сочетать теоретические методы исследования с экспериментальными, работу на ЭВМ с личным творчеством, обладать качествами ученого, инженера и организатора.

Эффективность является важнейшей и наиболее общей характеристикой различных радиосистем (PC), Оценка эффективности осуществляется с помощью специальных критериев. Выбор критериев является одним из основных моментов при решении любых задач, основанных на количественной оценке эффективности технических средств и методов их использования.

Эффективность любых PC - определяется назначением, а также результатами использования по назначению и затратами на их создание и эксплуатацию. В этой связи показателя, предназначенные для использования в качестве критериев эффективности PC, должны в общей случае содержать в своем составе параметры или характеристики, описывающие назначение, результаты применения, а также затраты на их создание и эксплуатацию.

При формировании критериев эффективности широкое распространение получила концепция задачи об оптимальном распределении ресурсов, разработанная в теории потенциальной эффективности. Две модификации этой задачи (прямая и обратная) позволяют охватить самые разнообразные случаи оптимизации PC и на их основе сформировать критерии общей эффективности в следующей редакции:

а) максимизация технической эффективности W при фиксированных затратах С

W > W_max; C ? C_доп.;

б) минимизация затрат С при фиксированной технической аффективно сти

C > C_max; W ? W_доп.

Пригодность того или иного представления критерия эффективности зависит от степени его адекватности реальной обстановке.

С целью обеспечения высокого уровня адекватности критерия технической эффективности РС современным требованиям, предъявляемым при их проектировании, воспользуемся для его формирования известными принципами оценки эффективности радиоэлектронных средств.

Для детального представления критерия W необходимо учитывать характер функционирования исследуемых PC. В наиболее общем виде показатель W характеризуется результатами выполненных операций

W = K₀W₀,

где W₀ -- среднее значение результата применения PC в операции (сеансе наблюдения);

K₀ -- количество выполненных операций (сеансов наблюдения).

Количество выполняемых в РС операций может быть определено из соотношения

K₀ = ,

где K_ис -- коэффициент использования РСПОИ по назначению;

T_оп -- технический ресурс РС;

Т_р -- продолжительность выполнения одной операции (например, оценки j-го параметра сигнала);

K_ис = ,

где Т_и -- продолжительность использования РС по назначению; T_п -- продолжительность работы РС при проведении профилактических мероприятий.

При фиксированном количестве выполняемых в РС операций (K₀ = const) величина показателя W может изменяться только за счет изменения среднего результата отдельной, операции W₀.

В ходе дальнейшего изложения основное внимание уделяется обсуждению показателя W₀. При этом правомерно критерий W₀ оценивать внешними параметрами, характеризующими результаты применения РС в операции.

Выбор внешних операций определяющих W₀, а следовательно и W, для каждого вида РС имеет свои особенности. Вместе с тем, можно указать и ряд общих положений, которые могут быть использованы при определении критерия эффективности для различных PC. К числу исходных данных, определяющих состав и значения показателя W различных PC, следует отнести наличие схемных и конструктивных особенностей, обусловленных специфичностью плана использования их по назначению и совокупностью условий, в которых они применяются.

Для количественной оценки эффективности функционирования PC используются технические характеристики {l₁; l; l_n}.

Для описания результатов использования средств в соответствующих условиях применяются характеристики, называемые тактическими {А₁, А₂, …, A_j, …, А_n}.

Любая j-я тактическая характеристика описывает некоторую совокупность свойств PC в тех или иных условиях

A_j = A_j(l_j1; l_jn; b_j1; …; b_jk; g_j1; …; g_jm),

где {--b_j1; …; b_jk} -- совокупность характеристик, описывающих план использования PC;

{--g_j1; …; g_jm} -- совокупность характеристик, описывающих условия использования РС.

Совокупность тактических характеристик полностью описывает результат использования PC в заданных условиях, и при этом показатель W различных PC в общем виде может быть определен как

W = W(l₁, …, l_n; b₁, …, b_k; g₁, …, g_m)

Исходя из вышеизложенного следует, что все виды критериев технической эффективности автономных PC могут быть определены с помощью характеристик, описывающих назначение и результаты использования их по назначению.

В связи с тем, что радиосистемы первичной обработки информации (РСПОИ) являются составной частью различных РС, их следует отнести к группе неавтономных технических средств РС, как правило, предназначенных для решения совокупности задач, которые является компонентами более сложных задач, выполняемых комплексами или станциями т.e. РСПОИ является элементами различных радиосистем обработки информации (РСОИ).

Принципы определения и использования критериев эффективности неавтономных средств, входящих в состав РСОИ (комплексов или станций), имеют некоторые особенности. Эти особенности обусловлены тем, что технические и тактические характеристики неавтономных средств, являются недостаточными для объективной оценки критериев W₀, и W, а следовательно, и для решения тех задач, в которых есть необходимость их использования.

Связано это с тем, что критерия W₀ и W неавтономных средств зависят не только от параметров, характеризующих непосредственные результаты их использования по назначению, но и от результата использования системы более высокого ранга, в состав которой они входят. Техническая эффективность РСПОИ при этом характеризуется ее вкладом в успешное решение задачи, стоящей перед РСОИ. Для оценки этого вклада могут быть использованы различные параметры РСПОИ.

РСПОИ характеризуется внешними и внутренними параметрами. Внешние параметры описывают РСПОИ как подсистему комплекса радиоконтроля (РК) и к ним относятся:

n_ф -- количество оцениваемых в РСПОИ информационных параметров сигналов;

a_i -- нормированная информативность i-го информационного параметра сигнала, которая выбирается из условия

= 1;

-- нормированная дисперсия полной погрешности при оценивании i-го информационного параметра сигнала;

Р_по -- вероятность правильного обнаружения;

М_р -- пропускная способность РСПОИ;

Р_н -- уровень надёжности РСПОИ;

K_г -- коэффициент готовности РСПОИ.

Внутренние параметры описывает РСПОИ с точки зрения проектировщика и сюда относятся:

N_ш -- коэффициент шума РСПОИ;

Р_с -- реальная чувствительность РСПОИ;

D_РСПОИ -- динамический диапазон РСПОИ;

Dl_pi -- разрешающая способность при оценивании i-го параметра РИ;

-- нормированная дисперсия методической погрешности i-го функционального преобразования;

-- нормированная дисперсия флюктуационной погрешности i-го функционального преобразования;

-- нормированная дисперсия аппаратурной погрешности i-го функционального преобразования;

Dq_а, Db_у, f_н, f_в, Df_вт, Df_н, DZ -- рабочие диапазоны изменений исходных данных, в частности, сектор по азимуту Dq_а, сектор по углу места Db_у, границы рабочего частотного диапазона f_н и f_в, ширина рабочего частотного диапазона по входу BT Df_вт и выходу ВТ Df_н, диапазон изменения поляризации принимаемых РИ DZ;

М -- количество ожидаемых РИ в зоне действия РСПОИ;

-- среднее время существования РИ;

Т_р -- быстродействие РСПОИ;

Т_нр -- среднее время наработки РСПОИ на один отказ;

T_об -- среднее время технического обслуживания РСПОИ.

Внутренние параметры играют роль независимых переменных и при проектировании влияют на значения внешних параметров, которые, в свою очередь, определяют эффективность РСПОИ.

Техническая эффективность РСПОИ может быть достаточно полно охарактеризована совокупностью перечисленных выше внешних и внутренних параметров.

В настоящее время при, многокритериальной оценке эффективности радиосистем используются различные формы представления векторного критерия: аддитивные, мультипликативные, ранжированные и т.д.

Выбор формы представления векторного критерия определяется спецификой исходных условий и ограничений, постоянной его вычисления и интерпретации, возможностями приведения к скалярному вида и установления взаимосвязи с принципами оптимизации радиосистем.

Использование при проектировании РСПОИ модульного принципа создает предпосылки для формирования критерия нормированной технической эффективности в мультипликативной форме, поскольку при этом может быть обеспечена важность и независимость внешних параметров, используемых в качестве скалярных критериев, а также независимость исходных данных, используемых на различных шагах оптимизации структуры РСПОИ.

Анализ концептуального описания РСПОИ и особенностей ее структуры при модульном построении показывает, что

1) уровень функциональности, характеризующийся параметрами n_ф, {a₁, …, a_i, …, a_nф}, зависит от состава и целевого назначения модулей,, входящих в каталог;

2) уровень готовности зависит от внутренних параметров специальностей модулей, определяющих состав средств встроенного контроля (СВК) и их взаимосвязей при организации технического обслуживания;

3) уровень надежности зависит от количества и надежности используемых модулей и их взаимосвязей при организации резервирования;

4) вероятность правильного обнаружения определяется внутренними параметрами модулей, которые используются во входном тракте (ВТ) и обнаружителе (Об), а также принципами их композиции при построении структуры РСПОИ;

5) нормированная дисперсия полной погрешности определяется внутренними параметрами модулей, которые используются в ВТ и устройстве оценивания (УОц) i-го информационного параметра сигнала, а также принципами их композиции при построении структуры РСПОИ;

6) пропускная способность определяется принципами построения таких подсистем РСПОИ, как ВТ и ИП, и внутренними параметрами модулей, используемых при построении указанных подсистем.

Для обеспечения максимальной простоты мультипликативного критерия технической эффективности РСПОИ необходимо осуществить преобразование совокупности внешних параметров в минимально возможное количество скалярных критериев эффективности.

Совокупность внешних параметров РСПОИ, характеризующих многофункциональность n_ф, {a₁, …, a_i, …, a_nф } и достоверность обработки информации {, …, , …, } можно заменить таким внешним параметром комплекса РК, как вероятность правильного распознавания радиоизлучений (РИ)

Р_рас = ? 1 при = 1

Поскольку принципы оптимизации надежности и готовности базируются на исходных данных, не оказывающих существенного влияния на другие внешние параметры РСПОИ, то это позволяет вводить в состав мультипликативного критерия уровень надежности Р_н и коэффициент готовности K_г в виде скалярных критериев.

Пропускная способность РСПОИ характеризуется количеством РИ М_р, которое может быть обслужено в единицу времени при допустимом уровне правильного обнаружения Р_по. При анализе технической эффективности РСПОИ целесообразно пользоваться нормированной пропускной способностью

Р_пр = ? 1 при Р_по ? Р_{по доп},

где М_с -- количество РИ, существующих в единицу времени в зоне действия РСПОИ;

Р_{по доп} -- допустимый уровень вероятности Р_по.

Между пропускной способностью и характеристиками помехоустойчивости при обнаружении имеются взаимосвязи, что не позволяет использовать эти внешние параметры РСПОИ в качестве скалярных критериев эффективности в составе мультипликативного критерия без дополнительного рассмотрения.

Для преодоления указанной трудности целесообразно вместо нормированной пропускной способности ввести в РСПОИ понятие вероятности установления контакта с РИ.

Вероятность установления контакта соответствует нормированной пропускной способности в случае идеальной помехоустойчивости РСПОИ при решении задач обнаружения

Р_ук = ? 1 при Р_по = 1.

Использование вместо параметра Р_пр вероятности Р_ук обеспечивает независимость исходных данных и принципов оптимизации вероятностей Р_ук и Р_по, что позволяет использовать их в качестве скалярных критериев эффективности в составе мультипликативного критерия.

Необходимым условием успешного выполнения РСПОИ стоящих перед ней задач является сохранение ее в исправном состоянии, как перед использованием, так и в процессе использования по назначению. Успешность выполнения этого условия зависит от надежности и условий эксплуатации.

Вероятность успешного выполнения РСПОИ решаемой задачи и показатель, характеризующий уровень надежности и готовности, входят мультипликативно в критерий W₀, поскольку при нулевой оценке этих параметров использовать ее по назначению невозможно.

На основе вышеизложенного все внешние параметры РСПОИ, определяющие ев нормированную техническую эффективность, могут быть объединен мультипликативным критерием

W₀ = Р_ук Р_по Р_рас Р_н K_г ? 1

Нормированная техническая эффективность РСПОИ W_н соответствует вероятности успешного решения задачи Р_р.

Результат использования РСПОИ в операции можно представить в следующем виде:

W₀ = W_0у Р_р,

где W_0у -- результат использования РСПОИ в операции при условии ее успешного выполнения.

На этапе эскизного проектирования, в связи с. возможностью применения относительных оценок эффективности, из состава критерия W₀ следует исключить показатель W_0у, так как его величина одинакова для различных проектов РСПОИ с одинаковыми исходными данными, а для расчета нет достаточной информации.

При проектировании РСПОИ, как и других средств новой техники, экономическая эффективность может быть охарактеризована следующими показателями:

-- капитальными вложениями, требуемых для реализации мероприятий по внедрению новых средств;

-- сроками окупаемости капитальных вложений;

-- производительностью труда (в расчете на одного работающего);

-- себестоимость» проектируемых средств;

-- суммой годового экономического эффекта*

На основе перечисленных показателей можно сформулировать большое количество критериев экономической эффективности. В настоящее время широкое применение в качестве таких критериев получили приведенные затраты и оптовая цена.

Полные приведенные затраты представляют денежные затраты на проектирование, производство и эксплуатацию проектируемой системы в течение определенного промежутка времени (например, года).

Оптовая цена определяется себестоимостью изделия и рентабельность производства. Наилучшим вариантом проектируемой системы при равных значениях технической эффективности является тот, для реализации которого требуются наименьшие приведенные затраты или который обладает наименьшей оптовой ценой.

Определение приведенных затрат при проектировании РШОИ с однородной структурой может производиться в соответствии с методикой оценки стоимости разработки и изготовления агрегатных комплексов. Величина экономической эффективности агрегатных комплексов зависит от серийности изготовляемых ФУ и возрастает с увеличением массовости их изготовления в связи с ограниченностью номенклатуры. При выпуске большое серий унифицированных ФУ приведенные затраты различных РШОИ будут определяться в основном стоимостью их изготовления С_из, которая по аналогии с соотношением для агрегатного комплекса средств статистических измерений может быть определена следующим образом:

C_из = a(W)[bC_(x) + C₀ + C_n(W)],

где a(W) -- среднее число унифицированных ФУ, входящих в состав РСПОИ;

b -- коэффициент, характеризующий средний сложность выполнения отдельного ФУ;

W -- среднее число компонентов, входящих в отдельный ФУ;

С_(х) -- среднее значение первоначальных затрат на один ФУ с учетом затрат на проектирование и величины изготовляемой серии;

С₀ -- затраты на сборку, настройку, проверку и другие вспомогательные операции, необходимые при изготовлении РСПОИ в пересчете на один номенклатурный ФУ;

С_n(W) -- средняя стоимость изготовления отдельного ФУ.

Для оценки составляющих C_(x), С₀, С_n(W) необходимо разработать методики с учетом специфических особенностей различных РСПОИ, например таких, как назначение, конструктивные и эксплуатационные требования.

При проектировании РСПОИ, как и других средств новой техники, экономическая эффективность может быть охарактеризована следующими показателями:

-- капитальными вложениями, требуемых для реализации мероприятий по внедрению новых средств;

-- сроками окупаемости капитальных вложений;

-- производительностью труда (в расчете на одного работающего);

-- себестоимость» проектируемых средств;

-- суммой годового экономического эффекта*

На основе перечисленных показателей можно сформулировать большое количество критериев экономической эффективности. В настоящее время широкое применение в качестве таких критериев получили приведенные затраты и оптовая цена.

Полные приведенные затраты представляют денежные затраты на проектирование, производство и эксплуатацию проектируемой системы в течение определенного промежутка времени (например, года).

Оптовая цена определяется себестоимостью изделия и рентабельность производства. Наилучшим вариантом проектируемой системы при равных значениях технической эффективности является тот, для реализации которого требуются наименьшие приведенные затраты или который обладает наименьшей оптовой ценой.

Определение приведенных затрат при проектировании РШОИ с однородной структурой может производиться в соответствии с методикой оценки стоимости разработки и изготовления агрегатных комплексов. Величина экономической эффективности агрегатных комплексов зависит от серийности изготовляемых ФУ и возрастает с увеличением массовости их изготовления в связи с ограниченностью номенклатуры. При выпуске большое серий унифицированных ФУ приведенные затраты различных РШОИ будут определяться в основном стоимостью их изготовления С_из, которая по аналогии с соотношением для агрегатного комплекса средств статистических измерений может быть определена следующим образом:

C_из = a(W)[bC_(x) + C₀ + C_n(W)],

где a(W) -- среднее число унифицированных ФУ, входящих в состав РСПОИ;

b -- коэффициент, характеризующий средний сложность выполнения отдельного ФУ;

W -- среднее число компонентов, входящих в отдельный ФУ;

С_(х) -- среднее значение первоначальных затрат на один ФУ с учетом затрат на проектирование и величины изготовляемой серии;

С₀ -- затраты на сборку, настройку, проверку и другие вспомогательные операции, необходимые при изготовлении РСПОИ в пересчете на один номенклатурный ФУ;

С_n(W) -- средняя стоимость изготовления отдельного ФУ.

Для оценки составляющих C_(x), С₀, С_n(W) необходимо разработать методики с учетом специфических особенностей различных РСПОИ, например таких, как назначение, конструктивные и эксплуатационные требования.

Определение вышеприведенных критериев экономической эффективности возможно только не основе учета этапов реализации системы (проектирования, производстве и эксплуатации). Это существенно затрудняет использование данных критериев на этапе эскизного проектирования в связи с отсутствием полной информации об особенностях последующих этапов жизни системы. При этом возникает необходимость и формировании критерия экономической эффективности, учитывающего более общие свойства системы, например, характеристики сложности, связанные с основными особенностями структуры системы.

Однако непременным требованием, предъявляемым к такому критерий, должно быть наличие функциональной связи с конкретными критериями, например, на основе приведенных затрат или оптовой цены, что позволит по мере накопления информации при реализации системы использовать их в полный мере.

Достоинством использования сложности в.. качестве критерия эффективности является прямой или косвенный учет целого ряда внешних параметров системы, таких как надежность, стоимость, конструирование и эксплуатационные характеристики и т.д. S = f(н, с, к, э).



Литература

1. Ровдо А.А. Схемотехника усилительных каскадов на биполярных транзисторах; Додэка XXI - Москва, 2008. - 256 c.

2. Селф Дуглас Схемотехника современных усилителей; ДМК Пресс - Москва, 2013. - 528 c.

3. Титов А.А., Ильюшенко В.Н. Схемотехника сверхширокополосных и полосовых усилителей мощности; Радиотехника - Москва, 2007. - 208 c.

4. Титце У. Полупроводниковая схемотехника; Книга по Требованию - Москва, 2008. - 942 c.

5. Титце Ульрих, Шенк Кристоф Полупроводниковая схемотехника (комплект из 2 книг); Додэка XXI - Москва, 2008. - 313 c.

6. Топильский В.Б. Схемотехника измерительных устройств; Бином. Лаборатория знаний - Москва, 2006. - 232 c.

7. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника; БХВ-Петербург - Москва, 2002. - 518 c.

8. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника; БХВ-Петербург - Москва, 2007. - 782 c.

9. Фути К., Судзуки Н. Языки программирования и схемотехника СБИС; ЧАО И К° - Москва, 1988. - 800 c.

10. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Книга 3. Преобразователи напряжения; Альтекс, Додэка XXI - Москва, 2007. - 192 c.

11. Шустов М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах; Наука и техника - Москва, 2013. - 352 c.

Размещено на Allbest.ru