CC BY
32
Целевая функция структурнопараметрического синтеза конструктивной системы модулей радиоэлектронных средств
Ключевые слова:
Структурно-параметрический синтез, радиоэлектронные средства
Кондрашов А.С.,
Для современных многоуровневых несущих конструкций (НК) радиоэлектронных средств (РЭС) характерна иерархическая структура построения, в которой модули нижестоящих уровней размещаются в модулях вышестоящих уровней [1]. Выбор варианта реализации проектируемой системы конструктивных модулей на ранних стадиях проектирования удобно проводить на основании сравнения стоимости изготовления того или иного варианта системы и коэффициента использования объема синтезированной совокупности конструктивных модулей различных уровней конструктивной иерархии. Именно стоимость изготовления позволяет комплексно учесть уровень техники и технологии производства и объективно выбрать тот вариант системы НК, который обеспечит наименьшие затраты и большую конкурентоспособность изделия в целом. А коэффициент использования объема конструктивного модуля позволяет достаточно объективно судить о достигнутом уровне функциональной плотности РЭС, размещаемых в проектируемых НК.
Предлагаемая в настоящей статье практически целесообразная целевая функция, пригодная для структурного и параметрического синтеза системы НК, имеет следующий вид.
Р(ХД) = аК + а2Кс И тіп, (1)
где
К
0 д(к ) ^к-1тк-1вк-1„к-1 О
ко» Ш ^,Ьч,Вч,Нч,ое
V Ш я = 1 0
Ш тквкН ®
к =1 я=1 Ш ЬяВяНя о
Ш О
° В
Кс =
0(к-1)
Ш
Ш
с
к-1 к-1 ся' О
о
СО
о о В
Я (тах)
(3)
Целевая функция Р(Х,2) с весовыми коэффициентами а1,а2 , [0,1], выбираемыми пользователем в зависимости от конкретных условий синтеза, объединяет два показателя качества: ^ и КС представляющими из себя суммированные по всем уровням конструктивной иерархии и видам типоразмеров модулей НК коэффициенты использования объема конструктивных модулей и нормализованных затрат на их изготовление для всего синтезированного ряда модулей НК. Таким образом, ^ определяется как сумма разностей единицы и отношений суммарного объема совокупности конструктивных модулей различных типоразмеров к-1 уровня конструктивной иерархии, размещаемых в проектируемом модуле НК к-го уровня конструктивной иерархии к общему объему этого модуля НК. При этом уровень конструктивной иерархии обозначен через к , [1,К], а индекс типоразмера конструктивного модуля к-го уровня конструктивной иерархии через я , [1,0(к)]. Через я' , [1,0'(к)] обозначен индекс типоразмера совокупности конструктивных модулей к-1 уровня конструктивной иерархии, а через Ы^-1 число этих модулей НК, размещаемых в проектируемом модуле к-го уровня конструктивной иерархии. При этом объем конструктивного модуля определяется исходя из его габаритных размеров, обозначенных через 1ч'к-1, Н^-1, В^-1 для конструктивного модуля я'-го типоразмера к-1 уровня конструктивной иерархии и 1.^, Н^к, В^к для конструктивного модуля я-го типоразмера к-го уровня конструктивной иерархии.
Показатель качества Кс обозначает затраты на разработку и производство синтезируемой системы конструктивных модулей. Затраты
представлены в виде дроби где в числителе суммируются затраты на разработку и производство конструктивного модуля я-го типоразмера к-го уровня конструктивной иерархии (С^к) и суммарные затраты на разработку и производство совокупности размещаемых в нем конструктивных модулей я'-го типоразмера к-1 уровня конструктивной иерархии (Ся'к-1). При этом суммирование затрат для размещаемых модулей проводится по всей номенклатуре их типоразмеров я' , [1,0'(к-1)], с учетом числа конструктивных модулей я'-го типоразмера (Ыч'к-1). В знаменателе, исходя из условий проектирования и производства, задается максимальный уровень затрат на разработку и производство конструктивного модуля я-го типоразмера к-го уровня конструктивной иерархии (Ся(тах)к). Выбор в качестве одного из показателей качества целевой функции стоимостной зависимости обусловлен актуальным требованием обеспечения уменьшения затрат и повышения конкурентоспособности РЭС в целом.
Анализируя приведенную целевую функцию (1), можно сделать вывод, что результат, выдаваемый целевой функцией, является безразмерным. И, кроме этого, значения ^ и КС для каждого из конструктивных модулей я-го типоразмера к-го уровня конструктивной иерархии, без учета величин весовых коэффициентов, лежат в диапазоне от 0 до 1. Критерии ^ и КС наиболее эффективны при одновременном синтезе совокупности структурных модулей НК в условиях существования ограничений на параметры конструктивного модуля высшего уровня конструктивной иерархии (например, на габаритные размеры стойки, устанавливаемые стандартами МЭК). При отсутствии подобных ограничений синтез НК предпочтительно осуществлять, начиная с оптимизации модуля НК первого (блок, ТЭЗ) или нулевого (КП) уровня конструктивной иерархии. Для случая КП, в качестве размещаемых конструк-
К
Я
Т-Сотт #6-2009
47
тивных модулей, выступают входящие в ее состав ИЭТ. Площадь КП и максимальная высота, располагаемых на ней ИЭТ, определяют объем этого модуля.
Данная целевая функция приведена для случая синтеза перспективной конструктивной системы НК. В случае (для производителя РЭС, а не НК) если требуется с ее помощью оценить целесообразность применения той или иной покупаемой конструктивной системы в качестве затрат должны фигурировать затраты на закупку соответствующих конструктивных модулей и максимально допустимый уровень этих затрат.
Весовые коэффициенты, присутствующие в целевой функции, необходимы для достижения желаемого баланса между стоимостью изготовления и компоновочной емкостью проектируемых НК. С точки зрения затрат на производство, для производителя изготовляющего НК серийно на специализированном производстве, выгодно иметь ограниченный ряд типоразмеров [2,3]. При этом, чем меньшее количество типоразмеров модулей НК различных уровней конструктивной иерархии будет иметь синтезируемая конструктивная система, тем выше серийность изготовления входящих в ее состав модулей, а значит и себестоимость их изготов-
ления. Однако при этом, из-за несовпадения требуемых типоразмеров и имеющихся в наличии, неизбежно снижение коэффициента использования объема конструктивных модулей при размещении в них функциональных устройств РЭС. И наоборот, чем больше типоразмеров модулей НК имеет конструктивная система, тем выше вероятность подобрать типоразмер адекватный объему, необходимому для размещения функционального устройства РЭС. Однако, при этом происходит рост стоимости изготовления такой конструктивной системы НК.
Таким образом, в предлагаемая целевая функция позволяет комплексно учесть наиболее общие и емкие показатели качества принимаемого технического решения по синтезу конструктивной системы многоуровневых НК. В частности, комплексный коэффициент использования объема всего ряда конструктивных модулей перспективных НК, определяет качество принятого решения по размещению в них планируемой техническим заданием совокупности функциональных устройств РЭС. А коэффициент приведенной стоимости позволяет в существенной мере напрямую учитывать конкурентоспособность и рентабельность производства системы НК еще на ранних стадиях проектиро-
вания. Проведение автоматизированного структурно-параметрического системного синтеза многоуровневых НК РЭС, на основе предлагаемой целевой функции отвечает постоянной тенденции постоянного повышения функциональной емкости размещаемых в НК РЭС при одновременном обеспечении надежности работы и минимизации затрат на разработку и производство.
Литература
1. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов. — М.: Высш. шк., 1990. — 432 с.
2. Кондрашов А.С. Алгоритм выбора оптимальных типоразмеров коммутационных плат при разработке несущих конструкций для аппаратуры связи // Синтез и анализ алгоритмов оптимальной обработки сигналов: Сб. науч. тр. учеб. завед. связи / СПб. ГУТ. — СПб, 1993. — №158. — С.94-99.
3. Кондрашов АС Математическая постановка задачи выбора оптимальных габаритов типовых элементов замены стоечной аппаратуры связи // Синтез и анализ алгоритмов оптимальной обработки сигналов: Сб. науч. тр. учеб. завед. связи / СПб. ГУТ. — СПб, 1993. — №159. — С.94-99.
25 прогнозов главного футуролога Cisco
В связи с 25-летием Оюо главный футуролог консалтингового подразделения Обсо 1ВБС Дэйв Эванс обнародовал свой прогноз дальнейшего развития технологий. Дэйв — частый гость телевизионных каналов и радиостанций США, его прогнозы охотно публикуют такие издания, как газета "Файненшл таймс" и журнал "Форбс".
По его мнению:
• К 2029 г. за 100 долл. можно будет купить систему хранения емкостью в 11 петабайт. Такого объема электронной памяти будет достаточно, чтобы круглосуточно проигрывать видео DVD-качества в течение 600 с лишним лет.
• В предстоящие 10 лет скорость передачи данных в домашних сетях увеличится в 20 раз.
• К 2013 г. ежемесячный объем трафика в беспроводных сетях составит 400 петабайт (сегодня весь мировой сетевой трафик составляет 9 экзабайт в месяц).
• К концу 2010 г. на каждого жителя планеты будет приходиться по миллиарду транзисторов стоимостью одна миллионная американского цента каждый.
• Интернет эволюционирует до такой степени, что сможет поддерживать мгновенные коммуникации независимо от расстояния.
• Первый коммерческий квантовый компьютер появится к середине 2020 г.
• К2020 г. персональный компьютер стоимостью в 1 тыс. долл. по своей вычислительной мощности сравняется с человеческим мозгом.
• К 2030 г. вычислительная мощность персонального компьютера стоимостью в 1 тыс. долл. будет равна мыслительной способности населения целого поселка.
• К 2050 г., если к тому времени население нашей планеты составит 9 млрд людей, мощность вычислительного устройства стоимостью в 1 тыс. долл. будет равна вычислительной мощности всего человечества.
• Сегодня мы знаем 5% того, что нам станет известно через 50 лет. Другими словами, 95% знаний, которые будут доступны людям к 2060 г., станут результатом открьлий, сделанных в предстоящие 50 лет.
• В ближайшие 2 года объем информации в нашем мире будет ежегодно уве-
личиватъся в шесть раз, а объем корпоративных данных в тот же период будет ежегодно возрастать в 50 раз.
• К 2015 г. Google проиндексирует примерно 775 млрд. страниц контента.
• К 2015 г. человечество будет ежегодно создавать контент, объем которого в 92,5 млн. раз превышает объем информации, хранящейся в библиотеке Конгресса США .
• К 2020 г. каждый житель нашей планеты будет в среднем хранить 130 терабайт персональных данньк (сегодня этот объем равен 128 гигабайтам).
• К 2015 г. объем скачиваемых кинофильмов и файлов, которыми обмениваются между собой пользователи, возрастет до 100 экзабайт, что в 5 млн. раз превышает объем информации, хранящейся в библиотеке Конгресса США.
• К 2015 г. повсеместно распространится видеосвязь, и она будет генерировать 400 экзабайт трафика, что в 20 млн. раз превышает объем информации, хранящейся в библиотеке Конгресса США.
• К 2015 г. объем данных, которые будут генерировать телефонная связь, Интернет, электронная почта, фото- и музыкальные файлы, составит 50 экзабайт.
• В течение двух следующих лет объем информации во Всемирной сети будет удваиваться каждые 11 часов.
• К началу 2010 г. к Сети окажутся подключены 35 млрд. различных устройств, т.е почти по 6 устройств на каждого жителя нашей планеты.
• К 2020 г. в Интернете будет работать больше устройств, чем людей.
• С внедрением протокола IPv6 в Интернете появится такое количество электронных адресов, что каждую из известных человечеству звезд во вселенной можно будет снабдить 4,8 триллионами адресов.
• К2020 г. каждое электронное устройство будет иметь универсальное приложение для перевода с других языков.
• Через 5 лет любая поверхность сможет выполнять функции дисплея.
• К 2025 г. появятся первые случаи телепортации на уровне частиц.
• К 2030 г. станет возможным вживление искусственной ткани в человеческий мозг.
48
T-Comm #6-2009
