Методология построения распределенных АСУПО совокупности производственно-экономических показателей качества

1. Программы расчета целевой функции (6) и выбора ее минимального значения для заданных вариантов электромонтажа и ограничений на их оптимизируемые и фиксируемые параметры.

2. Программы расчета и анализа стоимостей (трудоемкостей) проектирования, подготовки производства и непосредственно производства вариантов электромонтажа, если допустимые значения этих показателей качества вводятся разработчиком в систему ограничений математической постановки задач синтеза (5) и (6).

3. Программы расчета и анализа множества показателей и параметров внешних и внутренних дестабилизирующих воздействий, в том числе электромагнитных, тепловых и механико-прочностных.

4. Программы расчета и анализа определяющих структурных и геометрических параметров вариантов внутриблочного, межблочного и внешнего электромонтажа (ширины печатных проводников и расстояний между ними, числа слоев и площади металлизации КП; размещения ИЭТ и соединителей; структуры и параметров кабельных изделий; материалов, конструктивного исполнения и координат установки экранов и радиаторов, и многих других).

5. Программы расчета и анализа для выбора эффективных вариантов конструктивно-технологического исполнения электромонтажа ЭМ различного уровня структурной иерархии перспективных АСУ с использованием метода экспертной оценки.

6. Программы, обеспечивающие множество организационных и сервисных процедур (например, ввода и вывода информации, управления базами данных, обеспечения интерфейса между пользователем и прикладными программами, контроля результатов синтеза).

Разработанные комплексные программы, входящие в специальное программное обеспечение синтеза электромонтажа, прошли экспериментальную апробацию, используются в НИОКР на ведущих предприятиях различных отраслей промышленности и в учебном процессе ВУЗов, и обладают следующими свойствами: универсальностью - могут быть синтезированы варианты электромонтажа ЭМ всех уровней структурной иерархии АСУ различного назначения; быстродействием - благодаря применению эффективных методов обработки информации и рационализации вычислительных процедур; доступностью - состав входной и выходной информации понятен пользователям, программы написаны на широко распространенном языке C⁺⁺ и приспособлены к ЭВМ современного типа; сервисностью - результаты синтеза выдаются на принтер, снабжены необходимыми комментариями и имеют общепринятые привычные обозначения.

Специальное программное обеспечение имеет модульную структуру и может по желанию разработчика использоваться как в пакетном, так и в диалоговом режимах, а также дополняться при изменении, например, схемотехнической, конструктивной или технологической базы синтеза структуры и параметров вариантов электромонтажа при создании перспективных и модернизации существующих АСУ.

На основе специального программного обеспечения проведены экспериментальные исследования различных вариантов конструктивно-технологического исполнения наиболее трудоемкого и занимающего наибольший объем АСУ многоуровневого межблочного электромонтажа с использованием двух разработанных методик: экспертной балльной оценки по множеству качественных показателей и математического синтеза по критерию стоимости производства. При этом исследовались следующие виды и методы электромонтажа: жгутовой - пайкой; отдельными проводниками - накруткой; комбинированный (кроссплатами и жгутами) - пайкой; комбинированный (кроссплатами и отдельными проводниками) - накруткой; комбинированный (кроссплатами и ЛК) - пайкой и врезанием; комбинированный (кроссплатами и ГПК) - пайкой и прижимом, а также разные технологии производства электромонтажа.

В целом экспериментальные исследовании показали существенные преимущества математического синтеза по сравнению с эвристическим (инженерным) синтезом аналогичных вариантов электромонтажа, подтвердили адекватность разработанных математических моделей и эффективность автоматизированного синтеза структурных и геометрических параметров электромонтажа, что, в конечном счете, выразилось в снижении стоимости и сокращении сроков построения, подготовки производства, непосредственно производства и в улучшении других показателей качества вариантов межблочного электромонтажа в среднем на 30% в зависимости от схемотехнического и эксплуатационного назначения АСУ. Например, показатели технологичности различных вариантов конструкций электромонтажа повысились на 25 - 40%, масса и объем - снизились на 20 - 35%, плотность компоновки - увеличилась до 30%. Результаты экспериментальных исследований в виде таблиц, графиков и практических рекомендаций, по оценке разработчиков различных классов АСУ специального и народнохозяйственного назначения, облегчили поиск оптимальных решений и позволили повысить производственно-экономический уровень изделий новой техники.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Тема диссертации находится в русле актуального и важнейшего направления, отвечающего запросам большинства отраслей народного хозяйства страны и требованиям повышения ее обороноспособности, а также имеющего своей целью создание принципиально новых и эффективных элементов и устройств автоматизированных систем управления различного назначения. В настоящей работе в научном плане решена и на практическом уровне реализована крупная научная проблема, имеющая важное народно-хозяйственное значение и связанная с созданием перспективных технических средств больших распределенных АСУ с высокими технико-экономическими характеристиками. Это, в существенной мере, достигается на основе проведенных исследований, обобщения, разработки и внедрения методов и средств анализа, синтеза и оптимизации практически возможных вариантов электромонтажа РЭС как сложных иерархических систем, занимающих ключевое положение среди различных классов технических средств АСУ.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы, полученные лично автором, заключаются в следующем.

1. Определены перспективные способы электромонтажа на основе новой концепции выбора конструкторско-технологической реализации и наиболее эффективных вариантов широко применяемого многоуровневого межблочного электромонтажа больших распределенных АСУ.

2. Разработана методология параметрического синтеза электромонтажа как технической системы - оптимизация на базе использования достижений теории математического программирования.

3. Разработана общесистемная классификация качественных показателей прогрессивных способов электромонтажа и унифицированная система перспективных количественных производственно-экономических показателей вариантов (видов, методов, структуры, параметров) электромонтажа больших распределенных АСУ.

4. Построена целевая функция оптимизации структуры и параметров электромонтажа, включающая в себя стоимость (трудоемкость) его производства, разработана методология структурного и параметрического синтеза многоуровневого межблочного электромонтажа с учетом практически вероятных схемотехнических, конструкторских и технологических критериев и ограничений.

5. Разработан комплекс статистически обоснованных аналитических зависимостей для расчета, анализа, оптимизации и прогнозирования стоимостных и конструктивных показателей качества и параметров перспективных вариантов электромонтажа. Построена математическая модель, адекватно отражающая функционирование любого варианта электромонтажа как системного объекта.

6. Разработана методология структурного и параметрического синтеза системы многоуровневого электромонтажа, основанная на применении метода целочисленного программирования - метода отсечения, на ранжировании ряда фиксируемых и управляемых параметров, использовании автоинтерактивного режима обработки информации и разработке оригинальных эвристических приемов, обеспечивающих решение системных задач синтеза с учетом реализации всей совокупности предъявляемых к электромонтажу требований за практически приемлемое время.

7. Разработаны общесистемные алгоритмы моделирования механико-прочностных, теплофизических и электромагнитных процессов для структурного и параметрического синтеза системы электромонтажа, обеспечивающие расчет и анализ множества показателей (параметров) надежности, входящих в систему ограничений математической постановки задач синтеза электромонтажа: деформаций, напряжений, коэффициентов перегрузки в условиях внешних динамических воздействий в виде вибраций и ударов, особенно, сейсмических; температурных полей перегревов в зависимости от плотности компоновки ЭМ, классов и групп эксплуатации РЭС; емкостей и индуктивностей паразитных связей, времени задержки распространения информационного сигнала, и многих других.

8. Разработаны принципы организации и состав специального программного обеспечения структурного и параметрического синтеза практически вероятных вариантов электромонтажа многоуровневых и многофункциональных АСУ различного схемотехнического назначения и широкого диапазона условий эксплуатации.

9. На основе разработанного и внедренного специального программного обеспечения проведены экспериментальные исследования перспективных вариантов электромонтажа, которые подтвердили преимущества математического синтеза по сравнению с существующим инженерным (эвристическим) синтезом, а именно: стоимость (трудоемкость) и сроки построения, подготовки производства и непосредственно производства электромонтажа уменьшились в среднем на 30%, а плотность его компоновки увеличилась на 20 - 30% в зависимости от функционального назначения и условий эксплуатации больших распределенных АСУ.

10. Практические результаты работы, также как и экспериментальные исследования, подтвердили эффективность разработанных методов и средств математического программно реализованного структурного и параметрического синтеза вариантов электромонтажа как технических систем.

Теоретические и практические результаты работы используются в НИОКР, которые проводятся в рамках федеральных программ: «Координация деятельности в области промышленной автоматизации и системостроения», «Российская электроника» и «Российские верфи»; программы Госстандарта РФ «Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж стандартных электронных модулей»; «Межотраслевой программы комплексной унификации, стандартизации и развития БНК РЭС»; программы Минобороны РФ «Разработка концепции комплексной унификации типоразмеров и компоновочных схем БНК для перспективных изделий РЭС». Результаты диссертационной работы внедрены на четырех ведущих предприятиях различных отраслей промышленности и используются в учебном процессе трех ВУЗов.

Теоретические и практические результаты работы в виде математических моделей, алгоритмов и специального программного обеспечения структурного и параметрического синтеза электромонтажа РЭС предлагается использовать в НИОКР, проводимых ФГУП ЦНИИ «Автоматической аппаратуры» им. акад. В.С. Семинихина, ФГУП ЦНИИ «Систем управления», ОАО «ЦНИИ «Техномаш», ОАО «ЦНИИ «Технологии судостроения», ЗАО «ЦНИИ «ТрансЭлектроПрибор» и на других предприятиях, занимающихся созданием новых поколений АСУ различного назначения (в том числе с использованием перспективного волоконно-оптического электромонтажа, особенно, в многоканальных системах передачи и обработки информации).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Буров И.В. Проблемы разработки несущих конструкций нестандартных радиоэлектронных средств оборудования морской техники // Системы и средства передачи и обработки информации: Труды 1?й международной НПК. - Одесса, 1997. - С. 113.

2. Буров И.В. Моделирование процессов разработки базовых несущих конструкций радиоэлектронных средств // Системы и средства передачи и обработки информации: Труды 2?й международной НПК.-Одесса, 1998.- С. 127.

3. Буров И.В. Формализация синтеза конструкций РЭС производственных нестандартных АСУ. - СПб.: Политехника, 2000. - 138 с.

4. Буров И.В. Перспективы регулирования электромагнитного поля на судах и кораблях различного назначения // Полигоны ВМФ контроля физических полей объектов, их состояние и развитие: Труды межотраслевой НПК. - Санкт-Петербург, 2003. - С. 211.

5. Буров И.В. Расчет трудоемкости производства конструктивных модулей базовых несущих конструкций радиоэлектронных средств технологического назначения // Технологии приборостроения. - 2005. - № 4. - С. 23 - 25.

6. Буров И.В. Статистические оценки трудоемкостей производства коммутационных плат // Технологии приборостроения.-2005.-№ 4. -С. 26-28.

7. Буров И.В. Целевая функция многокритериального синтеза базовых несущих конструкций РЭС АСУ // Технологии приборостроения.-2005.- № 4. - С. 29 - 31.

8. Буров И.В. Математическая постановка задач многокритериального синтеза базовых несущих конструкций РЭС АСУ // Технологии приборостроения. - 2005. - № 4. - С. 32 - 36.

9. Буров И.В. Общесистемный алгоритм анализа критериев электромагнитной совместимости электромонтажа РЭС АСУ широкого назначения // Технологии электромагнитной совместимости. - 2005. - № 4. - С. 58 - 61.

10. Буров И.В. Общесистемный алгоритм механико-прочностного проектиро- вания электромонтажа радиоэлектронных средств производственно-технологического назначения // Надежность. - 2006. -№ 1. - С. 53 - 57.

11. Буров И.В. Аналитические зависимости для расчета и прогнозирования показателей качества несущих конструкций РЭС //Современные информационные и электронные технологии: Труды 7-й международной НПК. Тез. доклада. - Одесса, 2006. - С. 115.

12. Буров И.В. Методика расчета показателей технико-экономического уровня разработки несущих конструкций РЭС // Современные информационные и электронные технологии: Труды 7-й международной НПК.-Одесса, 2006.-С.116.

13. Буров И.В. Системная постановка и решение основных задач синтеза многоуровневого электрического монтажа РЭС и АСУ по обобщенному критерию стоимости их создания. Учебное пособие. Часть I. - СПб.: СПб.ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2006. - 99 с.

14. Буров И.В. Структурно-параметрический синтез многоуровневого электромонтажа радиоэлектронных средств АСУ по совокупности показателей качества. - СПб.: Политехника, 2007. - 96 с.

15. Буров И.В. Методы расчета механической прочности и устойчивости многоуровневых конструкций систем управления // Современные информационные и электронные технологии: Труды 8-й международной НПК. - Одесса, 2007. - С. 156.

16. Буров И.В. Основные математические модели синтеза многоуровневого электромонтажа автоматизированных систем управления как сложных технических объектов. Учебное пособие. Часть II. - СПб.: СПб.ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2007. - 113 с.

17. Буров И.В. Методы, модели и алгоритмы многокритериального синтеза электромонтажа автоматизированных систем управления. - СПб.: Политехника, 2008. - 172 с.

18. Буров И.В. Перспективы применения современных видов и методов электромонтажа в конструктивных модулях радиоэлектронных средств как сложных систем // Технологии приборостроения. - 2008. - № 3. - С. 11 - 13.

19. Буров И.В. Сравнительная характеристика перспективных видов и методов электромонтажа многоуровневых радиоэлектронных средств различного назначения по совокупности качественных показателей // Технологии приборостроения. - 2008. - № 3. - С. 14 - 31.

20. Буров И.В. Результаты исследования видов и методов многоуровневого электромонтажа радиоэлектронных средств на основе экспертного метода расчета показателей качества.//Технологии приборостроения.-2008.-№ 3. - С.32-35.

21. Буров И.В. Комплекс программного обеспечения синтеза многоуровневых несущих конструкций систем управления как сложных технических объектов. Учебное пособие. Часть III. - СПб.: СПб.ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2008. - 106 с.

Размещено на Allbest.ru