Методология построения распределенных АСУ по совокупности производственно-экономических показателей качества (01.06.2009)

Автор: Буров Игорь Вячеславович

– комбинированный электромонтаж (кроссплаты, соединяемые жгутами)

– комбинированный электромонтаж (кроссплаты, соединяемые накруткой)

где С обозначает различные стоимости: СП – изготовления перемычек, СН – накрутки перемычек, СМП – материалов перемычек, СШ – изготовления и установки шин питания, СМШ – материалов шин питания, СР – установки соединителей, СК – изготовления и установки кабелей, СМК – материалов кабелей (жгутов), С1 – материалов и выполнения операций для электромонтажа одной цепи, CМ – электромонтажа жгутов, СМЖ – материалов жгутов и припоя, СПЖ – пошива жгутов, СС – изготовления кроссплат, СУ – сборки и установки кроссплат, СМС – материалов кроссплат, С2 – материалов и выполнения операций для электромонтажа одного контакта соединителя; K1, … , K3 – коэффициенты, зависящие от числа цепей N; N1 – количество контактов соединителей.

Системные исследования видов, методов, структуры и параметров электромонтажа, которому присущи все необходимые и достаточные факторы (системопорождающие, системообразующие и системообусловливающие), характеризующие его как системный объект, а также показателей качества электромонтажа с учетом общеизвестных принципов количественной оценки эффективности системных технических средств и перспективных тенденций развития АСУ различного назначения позволили построить единую целевую функцию и сформулировать общую задачу структурного и параметрического синтеза оптимального электромонтажа. При этом обоснована наиболее естественная и практически целесообразная математическая постановка задач структурного и параметрического синтеза многоуровневого межблочного электромонтажа АСУ, компонуемых в системе БНК (см. рис. 1, табл. и рис. 2).

При следующих заданных ограничениях на множества структур и параметров межблочного электромонтажа, в которые входят:

– множество допустимых к применению типов кабельных изделий, которые могут использоваться для межблочного электромонтажа;

– множество допустимых к применению диаметров кабельных изделий, которые могут использоваться для межблочного электромонтажа;

– множество допустимых к применению типов соединителей, которые могут использоваться для межблочного электромонтажа;

– множество контактов в соединителях, допустимых к применению;

– множество размеров соединителей, допустимых к применению;

– множество геометрических размеров, характеризующих расположение соединителей по высоте и ширине стоечной конструкции, расположение кабельных каналов в БНК АСУ, расположение точек крепления жгутов и кабелей в БНК;

– граф, определяемый таблицей соединений межблочного электромонтажа и задающий связи (множеством ребер L) между контактами соединителей (обозначенными вершинами графа P) и проводом Li , который реализует указанную связь,

структурных и геометрических параметров многоуровневого межблочного электромонтажа, где

при системе оговоренных выше ограничений на структуру, материалы, конструктивные размеры и на обеспечение электрических соединений межблочного электромонтажа согласно таблице соединений. Следует подчеркнуть, что в систему ограничений входит также группа параметров и показателей качества: стоимости (трудоемкости) создания электромонтажа, электромагнитной совместимости, нормального теплового режима, механической прочности и других, которые характеризуют эффективность и надежное функционирование РЭС и создаваемых на их основе АСУ. Особенностью параметров и показателей этой группы является нецелесообразность их отклонения в допустимую сторону от установленных граничных значений, если это приводит к ухудшению величины целевой функции (6).

– функциональная зависимость стоимости (трудоемкости) выполнения многоуровневого межблочного электромонтажа от его структуры и конструктивных параметров.

Таким образом, в предлагаемой математической постановке задач синтеза оптимальных видов, методов, структуры и параметров электромонтажа комплексно учтены все практически необходимые параметры и показатели качества, отражающие важнейшие требования к многоуровневым и многофункциональным перспективным АСУ, которые обусловлены постоянной необходимостью повышения экономической эффективности изделий новой техники при одновременном обеспечении их конкурентоспособного технического уровня и надежной работы.

??????M

???????????"

???$??M

?????th???????

???$??E

?x?F????#?

????l????

?????????g

???????????o

*перспективных вариантов электромонтажа, каждый из которых является технической системой и в различных сочетаниях вариантов входит в создаваемые АСУ как сложные иерархические системы. В связи с этим разработан комплекс математических моделей для расчета, анализа, оптимизации и прогнозирования стоимостных показателей и конструктивных параметров перспективных вариантов электромонтажа АСУ различного схемотехнического и эксплуатационного назначения.

На основе статистического анализа цифровых ЭМ разработанных АСУ различного назначения, компонуемых в БНК (см. рис. 1 и табл.) получены аналитические зависимости для расчета и анализа трудоемкостей синтеза электромонтажа системы ЭМ разного уровня иерархии АСУ, прогнозируемые значения которых входят в систему ограничений математической постановки задач синтеза электромонтажа (5) и (6).

На основе статистического анализа ЭМ АСУ различного назначения, проведенного с помощью методов наименьших квадратов и факторного планирования эксперимента, получены аналитические выражения для расчета, анализа, оптимизации и прогнозирования трудоемкостей производства коммутационных плат (КП) с широко применяемым печатным электромонтажом в зависимости от числа коммутационных слоев, класса плотности проводящего рисунка и плотности размещения электромонтажных отверстий.

В результате проведенных статистических исследований цифровых ЭМ первого уровня иерархии АСУ получена удобная для практического применения аналитическая зависимость трудоемкости производства внутриблочного электромонтажа от суммарного числа выводов ИЭТ, размещаемых на КП блоков (ячеек) с учетом обеспечения схемотехнических, конструкторских, технологических и эксплуатационных требований, предъявляемых к ЭМ АСУ.

Получены статистические зависимости для расчета, анализа, оптимизации и прогнозирования трудоемкостей производства различных прогрессивных вариантов (видов, методов, структуры, параметров) межблочного электромонтажа многоуровневых АСУ, которые учитывают применение перспективных кабельных изделий, низкочастотных и высокочастотных соединителей, кроссплат и других компонентов электромонтажа, а также непосредственно входят в целевую функцию (6).

Получена совокупность статистических оценок значений множества конструктивных параметров эффективного электромонтажа методом накрутки и перспективных вариантов комбинированного электромонтажа (количества соединителей, количества перемычек в соединительных кабелях, количества шин питания и заземления, количества контактов на кроссплатах и многих других), которые включены в математическую постановку задач синтеза электромонтажа АСУ как сложных систем (5) и (6). Здесь приведены важнейшие статистические зависимости для различных конструктивных параметров наиболее применяемых и эффективных вариантов электромонтажа:

R = [ 2,5 + 0,06 N ] ; D1 = [ 22,7 + 0,39 N ] ;

K = [ 0,3 + 0,06 N ] ; D2= [ 15,4 + 0,27 N ] ; (7)

S = [ 1,1 + 0,02 N ] ; T = [ 115 + 1,12 N ] ,

где R – количество соединителей; K – количество перемычек в соединительных кабелях; S – количество шин питания и заземления; D1 (D2 ) – количество цепей между кроссплатами одноэтажных (соответственно многоэтажных) кассет и шинами питания и заземления; T – количество контактов на кроссплатах; N – общее количество электрических цепей межблочных соединений; [ ] – обозначает выбор большего целого числа.

Таким образом, на основе проведенных статистических исследований около 3000 цифровых АСУ различного назначения, разработанных ведущими предприятиями, в основном оборонных отраслей промышленности, получены простые аналитические зависимости для расчета, анализа, оптимизации и прогнозирования стоимости (трудоемкости) проектирования, подготовки производства и производства электромонтажа, а также основных структурных и геометрических параметров практически значимых конструктивно-технологических вариантов исполнения электромонтажа, которые включены в математическую постановку задач синтеза (5) и (6). При этом вышеперечисленные зависимости вместе с разработанными и выбранными математическими моделями (механико-прочностными, теплофизическими, электромагнитной совместимости и другими) обеспечили общесистемную взаимосвязь критерия оптимальности, управляемых параметров и ограничений синтеза электромонтажа при построении АСУ.

В четвертой главе разработан комплекс методик и алгоритмов расчета, анализа и синтеза структуры и параметров различных перспективных вариантов электромонтажа АСУ как сложных иерархических систем, пригодных для решения задач оптимального синтеза электромонтажа при построении больших распределенных АСУ. Разработана общая методика для расчета полной стоимости и трудоемкости производства наиболее сложных и перспективных вариантов электромонтажа многоуровневых АСУ. При этом полная стоимость учитывает стоимость конструкционных и технологических материалов всех вариантов конструктивно-технологического исполнения перспективного электромонтажа: объемного (накруткой, жгутами), печатного (кроссплатами) и комбинированного, который включает в себя различные сочетания вариантов объемного и печатного электромонтажа. С учетом использования формул (1) – (4) и (7) основные зависимости для расчета эффективности электромонтажа по критериям стоимости приобретают следующий вид.

Электромонтаж накруткой

Полная стоимость составляет

где S, R и K – конструктивные параметры электромонтажа накруткой (7).


загрузка...