Автоматизация процессов выбора видов, методов и параметров электромонтажа радиоэлектронных средств по критериям стоимости

Производство радиоэлектронных средств (РЭС) относится к числу важнейших областей человеческой деятельности, обеспечивающих научно-технический прогресс. Эффективность создания РЭС во многом зависит от конструкторско-технологической реализации электрического монтажа (в дальнейшем — электромонтажа), который занимает 25−30% объема электронных модулей и РЭС в целом и составляет до 30% трудоемкости их изготовления. При этом электромонтаж играет значительную роль в обеспечении ключевых требований качественного и надежного функционирования РЭС. Например, требований высокой скорости и защищенности передаваемой информации, микроминиатюризации, электромагнитной совместимости, нормального теплового режима, механической прочности, технологичности, сокращения сроков и стоимости разработки и производства.

Анализ современных видов, методов и конструктивно-технологических характеристик электромонтажа и перспектив его развития показал, что комплексное решение задач проектирования и производства электромонтажа возможно только на основе разработки и внедрения методов и средств автоматизированного проектирования.

Однако системному исследованию и разработке этой актуальной проблемы не уделялось достаточное внимание, что подтверждается малым количеством публикаций.

Необходимость создания методов и средств автоматизированного проектирования электромонтажа нашла отражение в программе Госстандарта РФ «Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж стандартных электронных модулей» и программе Российского агентства по системам управления «Межотраслевая программа комплексной унификации и стандартизации базовых несущих конструкций общей техники и разработки стандартных электронных модулей радиоэлектронных средств» .

Целью диссертации является разработка математических моделей, методик и алгоритмов для автоматизированного выбора оптимальных видов, методов и параметров электромонтажа РЭС по критериям стоимости его производства. В соответствии с этим в диссертационной работе ставились и решались следующие основные задачи: определение и системные исследования перспективных видов и методов электромонтажа и общесистемная классификация его параметров и показателей качества с учетом тенденций развития РЭСформирование и системный анализ структуры затрат на производство различных видов и методов электромонтажа и математическая постановка задачи выбора его оптимального вариантаразработка математических моделей и методик для расчета, анализа и оптимизации стоимостных и конструктивных параметров и показателей качества различных вариантов электромонтажаразработка эффективных общесистемных и частных алгоритмов и прикладных программ для автоматизированного выбора оптимальных видов, методов и параметров электромонтажа по критериям стоимости его производстваэкспериментальные исследования перспективных видов и методов электромонтажа и методик их выбора на основе разработанных прикладных программ.

В диссертационной работе впервые предложен, разработан и внедрен комплекс математических моделей, методик, алгоритмов и программ автоматизированного выбора оптимального варианта электромонтажа для перспективных РЭС как сложных иерархических систем.

Научная новизна работы заключается в следующих основных результатах, полученных лично автором.

1. Впервые разработана общесистемная классификация параметров и показателей качества перспективных видов и методов электромонтажа с учетом схемотехнических, конструктивных и технологических тенденций развития РЭС.

2. Впервые разработана математическая постановка задачи выбора оптимального вида, метода и параметров электромонтажа, обеспечивающая минимизацию стоимости его производства.

3. Впервые разработан комплекс математических моделей и методик для расчета, анализа и оптимизации стоимостных и конструктивных параметров и показателей качества перспективных видов и методов электромонтажа.

4. Впервые разработаны формализованные общесистемные и частные алгоритмы, обеспечивающие автоматизацию процессов выбора видов, методов и параметров электромонтажа многоуровневых РЭС по критериям стоимости.

На защиту выносятся следующие новые научные положения.

1. Общесистемно я классификация параметров и показателей качества перспективных видов и методов электромонтажа, учитывающая направления развития РЭС, дает реальную возможность комплексно и эффективно осуществить автоматизацию процессов выбора оптимального варианта электромонтажа.

2. Математическая постановка задачи выбора оптимального вида, метода и параметров электромонтажа, целевой функцией которой является минимизация стоимости его производства, создает предпосылки для создания РЭС с высокими технико-экономическими характеристиками.

3. Комплекс математических моделей и методик для расчета, анализа и оптимизации стоимостных и конструктивных параметров и показателей качества перспективных видов и методов электромонтажа позволяет построить эффективные алгоритмы автоматизированного решения сформулированных задач, характеризуемых высокой размерностью и недостаточностью априорной информации.

4. Формализованные общесистемные и частные алгоритмы автоматизации процессов выбора видов, методов и параметров электромонтажа иерархической системы РЭС по критериям стоимости пригодны для разработки прикладных программ, решающих поставленные задачи за практически приемлемое время на современных ЭВМ.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в создании новых методов и средств (машинных программ) для автоматизации процессов выбора оптимальных вариантов электромонтажа перспективных электронных модулей различного уровня иерархии и системы РЭС по критериям стоимости его производства. Практические результаты работы использовались при создании нового государственного стандарта «Стандартные электронные модули первого и второго уровней РЭС». Результаты работы используются в учебном процессе Северо-Западного государственного заочного технического университета и Одесского государственного политехнического университета.

Результаты диссертационной работы используются при создании перспективных РЭС на ряде предприятий различных отраслей промышленности, что подтверждается актами внедрения. При непосредственном участии автора диссертации ОАО «ЦНИИРЭС» и ОАО «Авангард» Российского агентства по системам управления разработаны 7 проектов государственных стандартов (ГОСТ 26 765.20— ГОСТ 26 765.21-, и другие), в которых использовались результаты диссертационной работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на 15-ой межотраслевой научно-технической конференции (НТК) «Теоретические и прикладные вопросы разработки, внедрения и эксплуатации РЭА» (г.Уфа, 16−17 марта 1993 г.) — на межотраслевой НТК «Научно-технический прогресс систем передачи информации» (г.Пермь, 6−11 сентября 1996 г.) — на 2-ой международной НТК «Системы и средства передачи и обработки информации» (г.Одесса, 7−10 сентября 1998 г.) — на межотраслевой НТК «Разработка и внедрение стандартных электронных модулей РЭС» (г.Москва, 18−20 октября 1999 г.) — на 2-ой международной НПК «Современные информационные и электронные технологии» (г. Одесса 28−31 мая 2001 г.) — на НТК профессорско-преподавательского состава СПб. ВУЗов.

1995;2000г.г.).

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 2 книги [57−64].

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложения. Основной текст работы изложен на 115 страницах. Работа содержит 5 таблиц и 23 рисунка.

Список литературы

включает 64 наименования отечественных и зарубежных публикаций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Тема диссертации находится в русле актуального направления, отвечающего запросам многих отраслей промышленности (в том числе, предприятий Российских агентств оборонных отраслей промышленности) и имеющего своей целью создание эффективных методов и средств для автоматизации процессов проектирования РЭС по критериям стоимости их производства.

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

1. На основе системных исследований современных видов и методов электромонтажа и тенденций развития РЭС как сложных иерархических систем определены перспективные виды и методы электромонтажа и разработана конструкторско-технологическая реализация наиболее эффективных вариантов широко применяемого межблочного электромонтажа.

2. Впервые разработаны общесистемная классификация параметров и показателей качества различных видов и методов электромонтажа и математическая постановка задачи выбора его оптимального варианта с учетом перспективных требований проектирования, производства и эксплуатации РЭС.

3. Впервые разработан комплекс математических моделей и методик для расчета, анализа и оптимизации стоимостных и конструктивных параметров и показателей качества перспективных видов и методов электромонтажа, позволяющий реализовать процесс автоматизации в условиях высокой размерности задач и недостаточности априорной информации.

4. Впервые разработаны формализованные общесистемные и частные алгоритмы для автоматизации процессов выбора оптимального вида, метода и параметров электромонтажа на различных стадиях создания перспективных многоуровневых БНК, электронных модулей и РЭС в целом, проектируемых на их основе.

5. На основе разработанных и внедренных прикладных программ проведены экспериментальные исследования перспективных видов, методов и параметров электромонтажа и методик их выбора, которые подтвердили эффективность теоретических и практических результатов диссертационной работы.

Результаты диссертационной работы достаточно широко используются на предприятиях различных отраслей промышленности и в учебном процессе ВУЗов.