Введение к работе
Актуальность проблемы. Создание линий связи, обеспечивающих
надежность, достоверность, защищенность, - быстродействие и другие
прогрессивные требования к передаче информации, является одной in ключевых
проблем интенсификации развития больших автоматизированных систем
управления (АСУ). Практически всем этим важнейшим требованиям, а также
длительному сроку эксплуатации отвечают подводные (особенно волоконно-
оптические) линии связи, которые в настоящее время по оценке отечественных и
зарубежных специалистов обеспечивают около 60% объема передаваемой
информации. В то же время аппаратура подводных линий связи отличается
значительной длительностью и стоимостью процессов проектирования и
производства. > >
Наиболее успешно разработкой и внедрением аппаратуры подводных линий связи занимаются зарубежные фирмы: ATT (American Telephone and Telegraph) -США, STC (Standait Telephones and Cables) - Великобритания, KDD (Kokiisai Deushin Denwa) - Япония. Alcatel - Франция. Аппаратура подводных линий связи, разрабатываемая отечественными предприятиями, уступает лучшим зарубежным аналогам по ряду схемотехнических, конструктивных, технологических и эксплуатационных характеристик, а также по срокам и стоимости проектирования и серийного производства.
.Анализ перспективных направлений развития общей теории и практики создания технических средств АСУ показал, что радикальное повышение эффективности и качества аппаратуры подводных линий связи возможно только на основе целенаправленной разработки и внедрения новых методов и средств ав гоматіпированного проектирования.
Решение этой актуальной проблемы непосредственно связано с программой Госстандарта РФ "Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж стандартных электронных модулей" и с программой Российского
Агентства по системам управления "Межотраслевая программа комплексной унификации и стандартизации базовых несущих конструкций и разработки стандартных электронных модулей радиоэлектронной аппаратуры", в рамках которых реализуется комплекс НИОКР с учетом требований перспективных международных стандартов и развития технических средств АСУ.
Цель и задачи работы. Целью диссертации является разработка математических моделей и алгоритмов для автоматизированного проектирования аппаратуры линий связи перспективных АСУ. В соответствии с этим в диссертационной работе ставились и решались следующие основные задачи:
системный анализ специфических требований, предъявляемых к аппаратуре линий связи АСУ, и выработка перспективных направлений их проектирования с учетом тенденций развития отечественных и зарубежных разработок;
разработка математических моделей для расчета, анализа и оптимизации определяющих параметров и показателей качества конструктивно-функциональных модулей (КФМ) подводных ретрансляторов (ПР) как сложных иерархических систем;
разработка экономичных алгоритмов для автоматизированного проектирования КФМ и ПР в целом с учетом схемотехнических, конструкторских, технологических и эксплуатационных требований;
разработка пакета прикладных программ и его внедрение при создании нового отечественного ПР с применением разработанных методов и средств автоматизированного проектирования.
Методы исследований. Теоретические исследования диссертационной работы строятся на основе методов анализа сложных систем, исследования операций, математического моделирования, линейного программирования и современных методов вычислительной математики. В работе используются элементы теории множеств, теории алгоритмов, а также общие вопросы теории и методов проектирования и технологии производства радиоэлектронных средств (РЭС).
Научная новизна. В диссертационной работе впервые предложены, разработаны и внедрены специализированные математические модели', алгоритмы и программы автоматизированного проектирования таких сложный технических " средств АСУ, как ПР линий связи. Научная нови sua работы заключается в следующих основных результатах, полученных лично автором:
1. Впервые разработана система перспективных направлений проектирования аппаратуры линий связи АСУ с учетом фактически значимых схемотехнических, конструктивно-технологических и эксплуатационных характеристик их развития на ближайшие 7-10 лет. Даны конкретные рекомендации по практической реализации коли чес івенньїх оценок этих характеристик при разработке новых образцов аппаратуры линий связи.
Впервые разработан комплекс математических моделей, обеспечивающих выбор компоновочной схемы комплекта блоков ПР; расчет числа изделий электронной техники (ИЭТ), размещаемых на шестиугольных, восьмиугольных и круглых коммутационных платах (КП); расчет структурных и метрических параметров кабельных изделий и зон электрической комм\ ташш круглой и прямоугольной формы; расчет числа контактов э.текфосоедшштелси КФМ эазличных структурных уровней; параметрический синтез комплекта блоков ПР.
Впервые разработаны формализованные алгоритмы расчета, анализа и эптимизацпи параметров и показателей качества КФМ и ПР в целом с учетом эбеспечения комплекса требований по 100%-ой трассировке межсоединений ГУТ, электромонтажу кабельных изделий, злектромаї нитноіі совместимости, юрмальному тепловому режиму, механической прочности, технологичности и фугим условиям качественного функционирования аппаратуры линий связи.
На защиту выносятся следующие новые научные положенні!.
1. Перспективные направления проектирования аппаратуры линий связи \СУ, - обладающие количественными оценками практически значимых хемотехнических, конструктивных, технологических и эксплуатационных
характеристик с возможностью их прогнозирования, создают предпосылки для разработки новых образцов аппаратуры линий связи с высокими технико-экономическими характеристиками.
2. Комплекс математических моделей, позволяющих взаимоувязать
параметры и показатели качества КФМ всех структурных уровней IIP с учетом
практически необходимых требований проектирования, производства и
эксплуатации, обеспечивает возможность автоматизированного проектирования
высокоэффективной аппаратуры линий связи АСУ.
3. Формализованные алгоритмы расчета, анализа и оптимизации КФМ и ПР
как сложного технического объекта, отличающиеся высокой размерностью
решаемых задач и разработанные с применением методов линейного
программирования и оригинальных эвристических приемов повышения
быстродействия, обеспечивают решение задач автоматизированного
проектирования за практически приемлемое время на современных ЭВМ.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в создании новых методов и средств (машинных программ) автоматизированного проектирования аппаратуры линий связи для перспективных АСУ. Применение разработанных и программно реализованных методик и алгоритмов позволило на 20-40% повысить функциональную емкость, сократить сроки и затраты на проектирование и производство перспективной аппаратуры линий связи АСУ.
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Санкт- Петербургского государственного электротехнического университета и Северо-Западного заочного политехнического института.
Реализация в промышленности. Результаты диссертационной работы использованы при создании отечественного ПР нового поколения, не уступающего по своим характеристикам лучшим зарубежным аналогам. На основе результатов диссертационной работы создаются РЭС различного схемотехнического и эксплуатационного назначения, отличающиеся нестандартным конструктивным исполнением и, в частности, КП
непрямоугольной формы. Это подтверждается актами внедрения на предприятиях Российских Агентств оборонных отраслей промышленности.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на межотраслевой научно-практической конференции (ТТЛК) ''Реализация программы "Интенсификация-90" (г. Ленинград, 25-28 мая 1987 г.); на межотраслевой научно-технической конференции (НТК) "Проблемы создания и внедрения перспективных систем передачи и обработки информации" (Т. Ленинград, 18-22 апреля 1988 г.); на 17-ой НТК "Конструирование РЭА с учетом электромагнитной совместимости" (г. Москва, 26-28 ноября 1993 г.); на межотраслевой НТК "ІІаучно-іехнический прогресс систем передачи информации" (г. Пермь, 6-11 сентября 1996 г.); на 2-ой международной ШТК "Системы и средства передачи и обработки информации" (г. Одесса, 7-Ю сентября 1998 г.); на 3-ей международной выставке-конгрессе "Высокие технологии. Инновации. Инвестиции" (г. С.-Петербург, 17-19 июля 1998г); на международной НПК "Современные информационные и электронные технологии" (г. Одесса, 23 - 26 мая 2000 г.); на отраслевых Hi К. проходивших в г. Одессе 22-24 сентября 1993 г., в г. С.-ІІеіербурге 15-19 апреля 1993 г. и 23-27 марта 1994 г., в г. Москве 30 сентября - 1 ноября 199f> г.; на НТК профессорско-преподавательского состава СПб. Государственного университета, СПб. Государственного электротехнического университета и СПб. Государственной академии азрокосмического приборостроения (1989-2000 г.г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ (в том числе, получены три авторских свидетельства на изобретения).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и двух приложений. Основной текст изложен на 92 страницах. Работа содержит 5 таблиц и 16 рисунков. Список литературы включает 95 наименований отечественных и зарубежных публикаций.
