Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Учет всех этих требований, часто противоречивых, например повышения плотности компановки и снижения рабочей температуры, уменьшения габаритов и обеспечения электромагнитной совместимости, снижения массы и обеспечения механической прочности конструкции в условиях действия механических нагрузок, требует системного подхода при решении поставленной задачи. Определение числа типоразмеров блоков в конкретном ряду конструкций — наиболее трудная задача.
Решать ее следует на основе метрических рядов предпочтительных чисел (Кб, ИО, ц20). Если экономический анализ показывает, что выгоден параметрический ряд с градацией, не соогветствуюшей рядам предпочтительных чисел, то возможно, как исключение, применение и такого ряда. Основным критерием при разработке параметрического ряда блоков радиоэлектронной аппаратуры должен быть минимум суммарных народнохозяйственных затрат, включающих в себя затраты проектировщиков, изготовителей и потребителей. При разработке любого параметрического ряда изделий, в том числе и блоков радиоаппаратуры, всегда встает вопрос.
какой показатель считать основным параметром блока. Если аппаратура разрабатывается для различных условий эксплуатации, различных носителей, то найти и обосновать такой критерий оказывается еще труднее. Предположим, что различными организациями, занятыми разработкой и выпуском аппаратуры, были спроектированы и изготовлены различные варианты блоков.
Эти блоки отличаются по объему, конструктивному исполнению, способу изготовления и т. д. Если поставить задачу разработать некоторый параметрический ряд блоков, то в пер- 232 вую очередь надо статистически обработать все типоразмеры выпускаемых блоков и все типоразмеры блоков, находя- шихся в эксплуатации. Тогда может быть построена функция потребности от некоторого аргумента; интегральная Р(х) или дифференциальная ф(к). Например, можно получить функцию потребности от глубины блока ч~((), от объема блока ф($') и т.
д. Пусть дана стоимость производства одного типа блоков в функции этого аргумента Сс(х), стоимость разработки, испытаний и запуска в производство нового типа блока Сг(х) и стоимость эксплуатации блока в единицу времени С,(х). Ставится задача определить такое оптимальное число блоков и такие значения их параметров, при которых суммарные затраты будут наименьшими (201 Пусть выбрано )У типов блоков, параметры которых хь хз, ..., х . Каждый блок й-го типа применяется в диапазоне параметра от ха 1 до хм Тогда выражение для суммарных . Ф„-' затрат будет 5 э -- ~~~~~ ~(Р (хьь~) — Р (хь))я Со (хьь|) + "~Р Ср (хьь~) + ь=ю в=в г и + ~ '~ С,(х,ь,) Г(х,~.1) — Р(х„)) й, (5-1) о м=а где Т вЂ” время эксплуатации блока.
Требуется определить такой набор параметров хм в том числе и число выпускаемых типоразмеров У, который минимизирует 5н. В такой постановке задача является одномерной, поскольку здесь налицо только один аргумент. Если кроме объема блока ввести дополнительный параметр— его длину или высоту, то задача значительно усложнится. В ряде случаев могут быть фиксированы типоразмеры отдельных блоков (например, эти блоки уже освоены и широко используются в аппаратуре).
Тогда задача состоит в нахождении дополнительных типоразмеров блоков Выбор оптимального ряда блоков. В задачах выбора оптимального ряда могут учитываться дополнительные условия, например связанные со стандартизацией. В этом ,""'-': случае может накладываться дополнительное ограничение "„;;,',:..иа выбранное значение хх. Требование стандартизации мо- 4~!:'жет быть связано с построением параметрического ряда блоков, подчиненного ряду предпочтительных чисел.
При этом 233 х„= а (~/ 10 ) и а =— 1оя (хх/х ) В такой постановке одномерная задача свелась к выбору одной переменной Й, минимизирующей функционал (5-1). Еще больше упрощается задача, если наложено ограничение на выбор значений аргументов, например задано выбрать их из ряда предпочтительных чисел (1110 и Й20). Тогда задача сводится к расчету суммарных затрат Зн в зависимости от хр/хр. Однако наложение дополнительных условий может привести к увеличению суммарных затрат 5р. Поэтому во всех случаях необходимо решать задачу без дополнительных условий, сравнивать суммарные затраты при введении их и только потом принимать окончательное решение, вводить эти условия нли нет. Рассмотрим простейший пример.
Пусть стоимость производства несущей конструкции блока пропорциональна аргументу, Ср — — ах. При этом функция потребности будет ) Ь (х — х,) при х, ««х «( хх, Е(Ф 0 при х(х;, Ь(хм — х,) при х) хн. Примем, что стоимость разработки блока пропорциональна аргументу Ср(х) =сх. Расходами на эксплуатацию пренебрегаем. Примем, что а=1. Решение поставленной задачи состоит в следующем: задается число типов блоков, выбирается оптимальное значение аргументов для этого случая и подсчитываются затраты. Проведем подобные расчеты для разного числа блоков, в каждом случае определим суммарные затраты, а потом по минимуму затрат выберем число типоразмеров блоков. Если тнп блока один, а значение его аргумента хн, то суммарные затраты в этом случае будут Я =- Ь(х,„— х)ахи+ сх .
Представим это уравнение в безразмерном виде, для чего разделим его на величину аЬхн. Тогда Я вЂ” 1хр+й аахх где к„с х, = —,ю й=-— аах Если имеются два типоразмера блоков, то суммарные ,.затраты будут 5 --. х, (х, — х1) + (1 — х,) + йх1 + й. Здесь через хс и х1 обозначены отношения этих величин к хм. Приравнивая первую производную от 5 нулю и решая полученное уравнение относительно х1, находим 1+к,— Д К1 2 ~3:,'!:„: Затраты в этом случае вычисляются по формуле 3 — 2к„— х~,+а Зь ~..ьх Л1 4 5.— ' + 2 Первый член представляет собой затраты на производство (5 ), а второй — аатраты на разработку (Зг). В табл.
5-1 представлены расчетные выражения для оп;~",... ределения относительных затрат на производство и разра- ботку для различного числа типоразмеров А1. Проведя со',',-.:: ответствующие вычисления, можно определить суммарные затраты и по минимуму этих затрат найти число типораз- ~;;::, меров блоков. Если в качестве аргумента был выбран объем, то соответственно можно найти объем блоков. Ряд отраслей промышленности, занятых разработкой и выпуском РЭА, первоначально создавали и выпускали базовые конструкции высгних структурных уровней только ',-"',; для своей отрасли. Такие конструкции и созданные на их основе типоразмеры были предназначены только для опре;::,;::,:; деленных условий эксплуатации.
Например, конструкции РЭА, предназначенные для установки на корабле, не использовались самолетостроителями, и т. п. По мере усложч1 пения РЭА н расширения ее функций задачи, решаемые РЭА на различных носителях, часто оказывались одинаковыми. Так, аппаратура, предназначенная для определения местонахождения объекта, нужна и на самолете, и ня морь ских судах, и на наземных носителях. Поэтому возникла по'!';.. требность создания аппаратуры, способной решать в различ::,, ных условиях и на различных носителях одни и те же зада;,:" чи.
Кроме того, увеличивающиеся объемы выпуска РЭА ;~': приводят к необходимости унифицировать базовые конст- Рукции. Такая работа сперва начала проводиться внутри ';",одной отрасли, а затем в ряде смежных отраслей промыш- ленности. Чаще всего ряды базовых конструкций создава Таблица 5-У тку РВА Число метьрааиероа И Затраты на порыл. полотно 3 Затраты на раар»- ботку Зр — ! 3 — 2хп — х +а о 4 3+хо 6 — Зхп — Эх~~+95 6+Зхо — 6!т й 3 3 2+ко Зй 3 1 1+Зли 6!т 2+2хо Зтт 1Π— 4хо — бхо+405г ! О+бхо — 205 4 А 4 3+х,— 65 4 ! 16 5 2+Зхо 1бтт 15 — 5хо — 1 Охот 125 Аг 5 3+2хо — 1 бй ! б+10хо — 50й 5 й 5 4+хо — ! ОЗ 5 ! 1+5хо — 11З 6 2гс 4хо 24З 6 3+Зх,— 27й 21+! 5хо — 105й й 21 — бх — 15хпг+315зг 6 4+2хо — 244 6 5+хо 155 6 1 236 Формула затрат ва производство и разрабо Оптниааьное тначе- ~,:,6 еие артуи итон 1 1+х — й 2 1 1+2хо — ЗЗ Рис.
й-!. Несущие конструкции наземной стационарной РЭА у — иоиплехтный вставной блок. .2 — частнчные вставные блохи; 3 — «ожух ллн частичных вхолных блоков; е — кожух ллн «оиплехпгаго вставного блоха; и— блочйый аарнвс; б — стпйха; 7 — щнт ;-;::,'. лись иа основе имеющихся разработок разных предприятий одной отрасли. В свое время это было оправданно, так как заводы уже имели технологическую оснастку для выпуска несущих конструкций блоков и шкафов. При переходе к массовому выпуску РЭА одного функциоиальиого назначения для различных условий эксплуатации ориентация иа имеющиеся базовые конструкции чаще всего оказывалась экономически неоправданной. Необходимо иметь экономически обоснованный ряд типоразмеров несущих конструкций. В этом случае предложенная меточй!- дика определения числа типоразмеров блоков РЭА, иесмотря иа ее некоторую сложность, дает неоспоримые преиму- ~!,.-',щества и значительно сокращает суммарные затраты иа аппаратуру Базовые несущие конструкции различных уровней РЭА.
Унификация блоков и базовых конструкций приводит к со. лзт, крашению номенклатуры изделий в пределах устройства пли группы устройств и неразрывно связана с одинаковымп или кратными установочными и присоединительными размерамн. Все базовые несущис конструкции (БНК) можно разделить по уровням. Каждый уровень БНК имеет своп характеристики, а элементы конструкции, входящие в этот уровень, — вполне определенные признаки ;:4~,';:> На рис.
5-1 — 5-3 представлены несущие конструкция разных уровней различных РЭЛ. Из этих примеров видно, что блок РЭА, его форма и размеры играют наибольшую роль прн компоновке стоек и шкафов, т.е. элементов высших структурных уровней. Степень сложности БНК одного и того >ке уровня может быть различной и зависит от используемого элементного базиса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
