Система шумовой автоматической регулировки усиления для аналогово-цифровых приёмников РЛС

1.

Введение

В нынешней экономической ситуации у предприятий появляются большие возможности для выбора типа деятельности, дальнейшего совершенствования, развития выхода на мировой рынок и т. п. Но для того, чтобы в условиях свободного рынка продукция предприятия пользовалась повышенным спросом, она должна содержать в себе множество различных свойств и удовлетворять большому числу требований как внутри страны (стандарт ГОСТ Р ИСО 9001−96), так и международным стандартом (ISO — 9000). На сегодняшний день только такие предприятия являются благополучными.

При создании нового прибора или устройства исследователи и конструкторы всегда должны учитывать не только техническую, но и экономическую сторону проводимой разработки. Экономический анализ дает возможность выбрать наиболее эффективный вариант новой техники, способствует внесению в создаваемые конструкции таких улучшений, которые позволили бы получить нужные результаты при наименьших материальных, трудовых и денежных затратах. Оптимальным вариантом достижения таких решений является прогрессивная форма планирования — бизнес-план.

Бизнес-план — это краткое, точное и ясное описание целей нового или действующего бизнеса, а также средств и способов их достижения.

Бизнес-план позволяет сделать оценку текущего состояния экономики, сильных и слабых сторон производства, показать достоинства и выгоду предполагаемого проекта и привлечь инвестора, который вложит свои средства в тот проект, который с достаточной вероятностью гарантирует ему получение максимальной прибыли.

Данный бизнес-план посвящен разработке цифрового устройства шумовой автоматической регулировки усиления для аналогово-цифровых приёмников РЛС.

2. Предприятие и отрасль, в котором оно занято

Всероссийский научно-исследовательский институт радиотехники (ВНИИРТ) является основоположником отечественных РЛС обнаружения, наведения и целеуказания. ВНИИРТ занимается разработкой различных образцов военной техники и вооружения в интересах Сухопутных войск, Военно-Морского Флота и Военно-Воздушных Сил, специализируясь на военной радиотехнике, телемеханике, спецрадиосвязи и автоматике. Эта отрасль промышленности относится к военно-промышленному комплексу.

3. Описание организации работ

Данная работа относится к классу ОКР с элементами НИР, поскольку помимо основной части работ — разработки конструкторской документации, рассматривается так же и разработка технического проекта .

4. Описание продукта Радиолокация сама по себе, есть область радиотехники, обеспечивающая радиолокационное наблюдение различных объектов, то есть их обнаружение, измерение координат и параметров движения, а также выявление некоторых структурных или физических свойств путем использования отраженных или переизлучённых объектами радиоволн либо их собственного радиоизлучения. Источником радиолокационной информации является радиолокационный сигнал. Именно его распознавание на фоне шумов и даёт возможность установить некоторые характерные признаки цели. Именно цифровое устройство шумовой автоматической регулировки усиления, разработка которого и будет производиться, поможет нам в получении необходимой информации. Само устройство предназначено для оценки в стробе ШАРУ мощности огибающей шума на выходе каждого из двух каналов аналого-цифрового приёмника на каждой из десяти рабочих частот и последующей компенсации мощности огибающей шума до эталонного значения. Таким образом на выходе устройства получается одинаковое по мощности распределение шумов в каналах.

Необходимость разработки вызвана тем что аналог имел устаревшую элементную базу, а так же то, что увеличение вычислительных мощностей позволили доработать и оптимизировать алгоритм. В качестве современной элементной базы в данном устройстве используются ПЛИС. Основными преимуществами ПЛИС при применении в средствах обработки сигналов являются:

· высокое быстродействие;

· возможность реализации сложных параллельных алгоритмов;

· наличие средств САПР, позволяющих провести полное моделирование системы;

· возможность программирования или изменения конфигурации непосредственно в системе;

· совместимость при переводе алгоритмов на уровне языков описания аппаратуры (VHDL, AHDL, Verilog и др.);

· совместимость по уровням и возможность реализации стандартного интерфейса;

· наличие библиотек мегафункций, описывающих сложные алгоритмы;

· архитектурные особенности ПЛИС как нельзя лучше приспособлены для реализации таких операций, как умножение, свертка и т. п.

Использование современной элементной базы повышает надёжность, ремонтопригодность, уменьшая габариты устройства и затраты на его производство.

Основным заказчиком ОАО «ВНИИРТ» является государство, а именно, Министерство Обороны РФ. В выпускаемой нами продукции заказчика привлекает высокое качество, современность технологий, специализация предприятия.

Источником финансирования является договор. Исполнителями является группа разработчиков НИО-4.

В рамках договора исполнители обязуются разработать устройство в срок и в полном объёме. Приём продукта осуществляет представитель заказчика.

5. Оценка рынка и конкурентоспособности Рынок подобного оборудования в России, в основном, является закрытой, секретной, оборонной областью и финансируется целиком Государственным бюджетом, поэтому можно сказать, что разрабатываемый прибор не имеет серьезных конкурентов, как на российском, так и на зарубежном рынке

6. Маркетинг

Разрабатываемое изделие — цифровой компенсатор активных помех входит в состав различных радиолокационных комплексов, в устройстве применена современная электрорадиоэлектронная база, что повысило надежность, точность, а так же уменьшило габаритные параметры. Применение дорогих материалов и технологий обеспечивает повышенные технологические и покупательские требования, предъявляемые к данному виду продукции, что и обуславливает высокую цену изделия.

Существует два пути продвижения изделия — это напрямую внутреннему клиенту, как уже говорилось выше Министерству обороне, либо в третьи страны через посредника, которыми с большой вероятностью станет «Рособоронэкспорт» ввиду специфики продукции. Главное достоинство аппаратуры — ее надежность и низкая стоимость (по сравнению с зарубежными аналогами), это то, на чем необходимо акцентировать внимание возможного клиента, также необходимого его убедить в том, что фирма производитель берет на себя все обязательства связанные с гарантийным и пост-гарантийным обслуживанием в течение всего срока службы изделия.

Для дальнейшего развития данной отрасли предприятия необходима модернизация производства (закупки новых технологий и оборудования), а так же используя огромный научный потенциал коллектива, что дает возможность создания новых, более современных и конкурентоспособных радиоэлектронных устройств. В условиях рыночной экономики это условие является гарантом обеспечения будущего для предприятия.

7. Организация производства

ВНИИРТ на данный момент можно отнести к опытному или мелкосерийному производству, годовой выпуск продукции не превышает нескольких единиц в год, но это нельзя назвать низким показателем, так как институт считается проектной организацией и в его задачи не входит промышленный выпуск данной продукции, а лишь ее разработка.

Основными поставщиками материалов являются различные предприятия радиоэлектронной промышленности, производящие радиоэлектронные компоненты. Также поставщиками являются некоторые заводы по металлам и сплавам для несущих конструкций. Связи со всеми этими предприятиями налажены.

Для изготовления продукции ВНИИРТа используется оборудование станкостроительных заводов, заводов специальных приборов. При внедрении прогрессивных технологий, необходима закупка новых типов оборудования, как в России, так и за рубежом. Для работы на новом оборудовании и с новыми технологиями, будет необходимо повышение квалификации персонала, увеличение заработной платы, привлечение консультантов, которые помогут внедрить новые технологии на наше предприятие, а также менеджеров высокого звена из экономических структур, способных организовать производство.

Так же важным аспектом для предприятия является кадровый вопрос, в связи с низким уровнем зарплат, вызванным экономическим кризисом в стране и недостаточным финансированием госпредприятий, произошла утечка высококвалифицированных кадров. Для восстановления кадрового состава необходимо привлечение опытных специалистов, при условии предоставления соответствующей зарплаты.

Необходимо отметить, что во ВНИИРТе есть базовая кафедра, где ведущие специалисты предприятия преподают на высоком уровне основные дисциплины студентам, которые могли бы восполнить кадровый дефицит. При условии обеспечения соответствующих окладов большинство из них могли бы остаться на нашем предприятии, так как ВНИИРТ может предоставить молодым специалистам интересную и перспективную, а с учетом переоборудования, и современную работу.

8.Этапы разработки

1. Согласно ГОСТ 15.001−73 установлены следующие этапы выполнения ОКР:

1) разработка ТЗ на ОКР;

Составление проекта ТЗ заказчиком. Проработка проекта ТЗ исполнителем.

Согласование и утверждение ТЗ.

2) техническое предложение;

Выявление дополнительных или уточненных требований к изделию, его техническим характеристикам и показателям качества, которые не могут быть указаны в ТЗ:

· проработка результатов НИР;

· проработка результатов прогнозирования;

· изучение научно-технической информации;

· предварительные расчеты и уточнение требований ТЗ.

3) эскизное проектирование;

Разработка принципиальных технических решений:

· выполнение работ по этапу технического предложения,

· выбор элементной базы разработки;

· выбор основных технических решений;

· разработка структурных и функциональных схем изделия;

· выбор основных конструктивных элементов;

· разработка и испытание макетов.

4) техническое проектирование;

Окончательный выбор технических решений по изделию в целом и его составным частям:

· разработка принципиальных электрических, и других схем;

· уточнение основных параметров изделия;

· проведение конструктивной компоновки изделия и выдача данных для его размещения на объекте;

· разработка проектов ТУ на поставку и изготовление изделия;

· испытание макетов основных приборов изделия в натурных условиях.

5) разработка рабочей документации для изготовления и испытаний опытного образца;

Формирование комплекта конструкторских документов:

· разработка полного комплекта рабочей документации;

· согласование ее с заказчиком и заводом-изготовителем серийной продукции;

· проверка конструкторской документации на унификацию и стандартизацию;

· изготовление в опытном производстве опытного образца;

· настройка и комплексная регулировка опытного образца.

6) изготовление и испытание опытного образца;

Проверка соответствия опытного образца требованиям ТЗ:

· стендовые испытания;

· предварительные испытания на объекте;

· испытания на надежность.

2. Формирование рабочей группы.

К организационной части проекта относится анализ подразделения, участвующего в проведении данной работы и его состава. Структура отделаразработчика представляет собой совокупность подразделений, объединенных единым направлением научно-технических работ.

Рис. 1. Состав рабочей группы

Этапы и трудоёмкость проведения ОКР Таблица 1

В соответствии с данными, приведенными в таблице 1, построен график Ганта, приведенный на рис. 2.

Рис. 2. График Ганта

9. Финансовый план Все работы финансируются из государственного бюджета, прямым сметным финансированием.

10. Расчет сметной стоимости ОКР При разработке устройства ШАРУ расходы осуществляются по следующим статьям:

· Покупные комплектующие изделия.

· Транспортно-заготовительные расходы.

· Основная заработная плата исполнителей ОКР.

· Дополнительная заработная плата исполнителей ОКР.

· Отчисления в фонды.

· Накладные расходы.

· Расходы на научные и производственные командировки

1). Покупные комплектующие изделия (ПКИ).

К этой статье относится стоимость покупных изделий, комплектующих изделий, расходуемых непосредственно в процессе ОКР :

Таблица 2.1

Таблица 2.2

2). Транспортно-заготовительные расходы (ТЗР) составляют 15% от общей стоимости материалов, покупных и комплектующих изделий:

а) ТЗР = 73 739 0,15 = 11 060,85 руб.

б) ТЗР = 2270 0,15 = 340,5 руб.

3). Основная заработная плата исполнителей опытно-конструкторских работ.

На данную статью относится основная заработная плата научных сотрудников, участвующих в выполнении конкретной ОКР. Размер основной заработной платы устанавливается исходя из численности различных категорий исполнителей, трудоёмкости, затрачиваемой ими на выполнение отдельных видов работ, и их средней ставки за один рабочий месяц.

Основная заработная плата (ОЗП) разработчиков рассчитывается по следующей формуле где: МО — должностной оклад разработчика;

ТФ — количество фактически отработанных дней;

ТРД — число рабочих дней в месяце (ТРД = 22 дня).

Основная заработная плата исполнителей ОКР Таблица 3.

4). Дополнительная заработная плата (ДЗП) исполнителей ОКР.

К ней относятся выплаты, предусмотренные законодательством за не проработанное время: оплата очередных и дополнительных отпусков, выплаты вознаграждений за выслугу лет и др.

В научных учреждениях дополнительная заработная плата составляет 20% от основной:

ДЗП = 186 400 0,2 = 37 280 руб.

Фонд оплаты труда вычисляется как сумма ОЗП и дзп:

5). Отчисления в фонды Отчисления в фонды (СН) определяются в процентном отношении (35.6%) от суммы основной и дополнительной заработных плат, т. е от ФОТ.

ЕСН = 0.356 ФОТ ЕСН = 0,356 223 680 = 79 630,08 руб.

6). Накладные расходы.

Здесь учитываются расходы на управление и хозяйственное обслуживание, заработная плата аппарата управления и общехозяйственных служб, затраты на содержание и текущий ремонт зданий, сооружений, оборудования и инвентаря, амортизационные отчисления на их полное восстановление и ремонт, расходы по охране труда. 4]

Накладные расходы (НР) составляют 250% от основной заработной платы:

НР = 2,5 ОЗП = 2,5 186 400 = 466 000 руб.

7). Расходы на научные и производственные командировки Величину расходов на научные и производственные командировки принимаются равными 10% от суммы основной заработной платы научного и производственного персонала:

К = 0,1*ОЗП = 0,1*225 406 = 22 540,6 руб.,

где К — расходы на научные и производственные командировки.

8) Договорная цена.

Рассчитаем сначала норматив прибыли (НП). Он составляет 30% от стоимости разработки (СР) НП = СР х 30% = 957 980,08×0,3 = 287 394 руб.

Договорная цена (ДЦ) может быть найдена как:

ДЦ = СР + НП = 957 980 + 287 394 = 1 245 374 руб.

В итоге:

Сметная стоимость (СС) ОКР представлена в таблице 4:

Таблица 4

11. Расчет экономической целесообразности проектируемого изделия Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле :

ЭГ= [(Uа + Eн Kа) — (Uпр + Eн Кпр)] N > 0

где: Uа и Uпр — годовые эксплуатационные расходы по аналогичному и проектируемому изделию;

Eн — коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (0,2);

Kа и Кпр — цена аналогичного и проектируемого изделия;

N = 10 — число потенциальных потребителей.

Эксплуатационные расходы аналогичного и проектируемого изделий примерно равны, поэтому можно пользоваться формулой интегрального экономического эффекта:

ЭГ = (Kа — Кпр) N

ЭГ = (1 265 000 — 1 245 374) 10 =196 260 руб.

В результате выполнения организационно-экономической части дипломного проекта было доказано, что внедрение в производство новой модификации устройства несёт выгоды.

Сравнительные показатели по базовому и новому вариантам представлены в Таблице 5.

Таблица 5.

В результате сравнения новой разработки и базового варианта обнаруживается ряд существенных преимуществ в пользу новой разработки. Повышается надежность, быстродействие, точность новой разработки устройства шумовой автоматической регулировки усиления за счет применения современной, более быстродействующей элементной базы, а именно использование ПЛИС, которая позволяет так же снизить энергопотребление и уменьшить габариты конечного устройства.

В связи с постоянным обновлением элементной базы, а также появлением новых быстродействующих микросхем с меньшей потребляемой мощностью электроэнергии возникает возможность модернизации. Одним из главных же преимуществ использования ПЛИС является возможность программирования или изменения конфигурации устройства непосредственно в системе, что позволяет корректировать работу ячейки.

Новая разработка данного устройства, входящего в наземную РЛС увеличит ее быстродействие, точность, надежность, что повысит ее конкурентоспособность на рынке.

12. Использование программно-аппаратных средств.

Персональный компьютер:

Intel Pentium 4 CPU 2,8GHz, RAM 512 MB, HDD 200 Gb.

Программные стредства:

1. Quartus II v9.1.

2. MathWorks Matlab 10 & Simulink 10.

3. Microsoft Office 2010.

4. Microsoft Visio 2010.

приёмник шумовой автоматический регулировка

13. Общие выводы

Экономической часть контрольной направлена на описание нового устройства шумовой автоматической регулировки усиления, доказывая, что новая элементная база несёт в себе не только обновления модификации по последнему слову техники, но и позволяет уменьшить габариты устройства и упростить его настройку, а так же является более выгодной и целесообразной с экономической точки зрения. В этом разделе были рассмотрены этапы опытно-конструкторских работ (ОКР) продукта и наиболее вероятные сроки их выполнения. Проведён расчёт сметной стоимости (СС) ОКР, которая составила 1 245 374 рублей. Годовой экономический эффект составил 196 260 рублей, что говорит о целесообразности изготовления проектируемого изделия.

Также в результате проделанной работы было произведено технико-экономическое обоснование данной разработки, приведен график сроков выполнения работ, по которому определено время изготовления изделия, составившего порядка 150 дней.

Обновление элементной базы даст повод задуматься о разработке новых схемных решений, позволяющих получить новое цифровое устройства, мало того, что не уступающие, а возможно и выигрывающие в таких параметрах как увеличение надежности устройств и их производительности, тем самым увеличив обработку более быстрых и объемных потоков информации, а значит и к упрощению технологии производства и экономии мощности потребления.

Благодаря полученным представлениям о программируемых логических интегральных схемах можно сделать предположение о том, что модернизация данного семейства устройств со временем будет набирать всё большее объёмы, что может привести к более простым в процессе сборки вариантам устройства подобного функционирования, но не уступающим в характеристиках.

Все выше сказанное означает, что в случае востребованности данного продукта определённым заказчиком — возрастёт интерес к его разработке, а значит перспективный рост предприятия, что станет гарантом обеспечения его будущего и интерес к нему со стороны потенциальных клиентов.

14. Список литературы

1. Сергеев И. В. Экономика организации предприятия. — М.: Финансы и статистика, 2007. — 574 с.

2. Грибов В. Д., Грузинов В. П. Экономика предприятия. — М.: Финансы и статистика, 2007. — 336 с.

3. Маниловский Р. Г. Бизнес-план. Методические материалы. 3-е издание. — Финансы и статистика, 2000.

4. Г. М. Батишева, М. В. Забродина, Р. Р. Курганова, Н. Д. Николаева, И. А. Нуль, И. Р. Никорук, Вл.И. Солнцев, В. И. Солнцев. Экономика предприятия и основы предпринимательства — М.: МИРЭА, 2001. — 20с.

5. Экономика предприятия: Учебник; под ред. О. И. Волкова. — М.: ИНФРА М, 2004. — 520с.