Пример выполнения ФСА предлагаемого инженерного решения

1. Оцениваются экспертным методом показатели качества (табл. 37).

Например, для З_Н1: .

Таблица 37

Оценка показателей качества

Эксперты	Оценка i -го показателя j -м экспертом, Bij		Значимость эксперта, ЗЭj
Семенов С.С.
Евгеньев Е.Е.									4.8
Значимость показателей качества Знi	0.175	0.159	0.158	0.105	0.105	0.158	0.14

Обоснование оценок каждого показателя.

Диапазон измерений – 5, так как увеличение диапазона измерения ограничено в большей степени габаритным показателем, чем показателем точности, к значению которого предъявляются большие требования. Поэтому требуемый диапазон измерения легко реализуется путем изменения длины звукопровода. Погрешность измерений – 5, так как применение более быстродействующих элементов и другого принципа построения первичного датчика позволят увеличить данный показатель качества.

Быстродействие – 4, применение быстродействующих элементов не вызовет сильного изменения этого показателя, так как он в большей степени определяется быстродействием первичного датчика, которое в свою очередь определяется скоростью распространения ультразвуковых волн.

Диапазон рабочих температур – 3, этот показатель характеризуется материалами и элементами применяемыми в устройстве, применение других, с лучшими температурными характеристиками, либо невозможно из-за отсутствия таковых и из-за увеличения материальных затрат.

Габариты – 3, этот показатель напрямую связан для данного типа первичных датчиков с первым показателем качества, так как невозможно уменьшить габариты без уменьшения диапазона измерений.

Напряжение питания – 4, для достижения хороших точностных показателей необходимо применение микросхем выбор которых в основном обуславливается требованиями к температурному диапазону и к точности измерения, поэтому будет затруднительно реализовать питание всей схемы от одного источника питания. При появлении таких микросхем это станет возможным.

Количество измеряемых уровней – 4, увеличение количества измеряемых уровней, во-первых, не является столь необходимым, во-вторых, это ведет к усложнению схемы пропорционально числу измеряемых уровней.

2. Выделяются и описываются функции и строится функциональная схема (рис. 20). Определяется значимость функций (табл. 38).

Главная функция разрабатываемого устройства – измерение уровня. Основные функции:

F1 – управление, синхронизация и вычисление результатов;

F2 – усиление и формирование сигнала записи;

F3 – первичное измерение уровня;

F4 – прием, усиление и формирование опорных импульсов;

F5 – прием, усиление и формирование измерительных импульсов;

F6 – генерирование счетных импульсов;

F7 – подсчет счетных импульсов;

F8 – фиксация кодов;

F9 – запоминание кодов;

F10 – вывод результатов в порт;

F11 – вывод результатов на индикатор.

Рис. 20. Функциональная схема

Таблица 38

Значимость функций

Аaв	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10	F11		УВЗН,%
F1		1.5	0.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5		12.4
F2	0.5		0.5	0.5	0.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5		9.9
F3	1.5	1.5		1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5		13.2
F4	0.5	1.5	0.5		0.5	0.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5		10.7
F5	0.5	1.5	0.5	1.5		1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5		11.6
F6	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5		1.5	0.5	1.5	1.5	1.5		8.3
F7	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5		0.5	0.5	1.5	1.5		6.6
F8	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	1.5	1.5		1.5	1.5	1.5		9.1
F9	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	1.5	0.5		1.5	1.5		7.4
F10	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5		0.5		5.0
F11	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	1.5			5.8

Обоснование расстановки оценок значимости функции F5.

F5 – это функция приема, усиления и формирования измерительных импульсов. Она менее значима, чем функция управления, синхронизации и обработки результатов F1, так как последняя не участвуя непосредственно в процессе измерения, может повысить точность за счет статистической обработки. F2 менее значима, чем F5, так как участвует только в процессе усиления и формирования импульса записи. F3 более значима. Она выполняет первичное измерение уровня, то есть преобразование положения поплавков во временной интервал, обуславливая наличие большинства погрешностей. F4 выполняет ту же роль, что и F5, но для опорных импульсов, поэтому она проще и менее значима. Функция F6 менее значима, так как вносит наименьшие погрешности и выполняет роль образцовой меры. Ее реализация достаточно проста. F7 также менее значима, чем F5. Она использует выходные данные F6. F8 и F9 – функции фиксации и сохранения кодов, они выполняют промежуточную роль между измерением и обработкой, поэтому менее значимы. Функции F10 и F11 не участвуют ни в процессе измерения, ни в процессе обработки. Они предназначены для передачи информации в порт и на индикаторы.

3. Выбирается вариант реализации каждой функции (табл. 39).

Пример расчета для первого варианта F1.

Q_kf (F1)=5 0.175+4 0.159+5 0.158+4 0.105+4 0.105+5 0.158+4*0.14=4,468

Таблица 39

Оценка вариантов реализации по каждой функции

Функция	Варианты реализации	Оценки вариантов реализации по i -му показателю качества, Bi k	Значимость варианта реализации, Qkf .
№	Описание
F1		Реализация блока с использованием микросхемы КР1830ВЕ51								4.468*
		Реализация блока с использованием микросхемы КР580ВМ86								3.826
F2		На ОУ								4.421*
		На транзисторах								3.927
F3		С использованием датчика типа МЛЗ								3.931*
		С использованием эхолокационного датчика на пьезоизлучателе								3.549
F4		На ОУ								4.386*

Окончание табл. 39

		На дискретных элементах								3.7.87
F5		На ОУ								4.228*
		На дискретных элементах								3.282
F6		На логических элементах								4.241*
		На дискретных элементах								3.437
F7		Полностью на счетчиках								4.508*
		Частично используя КР1830ВЕ51								3.634
F8		На регистрах								3.997*
		Сразу в ОЗУ								4.402
F9		ОЗУ статическое								3.826*
		ОЗУ динамическое								4.142
F10		На ключе КР590КН4								4.089*
		На транзисторах								3.879
F11		На светодиодных индикаторах								4.294*
		На ЖКИ								3.774

* – обозначены те варианты реализации, которые выбраны.

Обоснование выбора варианта по функции F3.

Первичное измерение уровня может быть выполнено либо на датчике типа магнитострикционной линии задержки, либо на эхолокационном ультразвуковом пьезоизлучателе. В графе диапазон измерения проставляем для первого варианта 4 для второго 5. Это объясняется тем, что МЛЗ для больших диапазонов реализуется простым наращиванием звукопровода, но это сложнее чем для второго варианта, для которого достаточно увеличить мощность излучаемого импульса. В графе погрешность измерения 5 и 3 соответственно. Погрешность измерения в МЛЗ обусловлена только параметрами схемы и датчика, когда у второго варианта на точность влияет и состояние среды. Для графы быстродействия 5 и 3, так как скорость распространения в твердых телах выше, чем в жидких и газообразных. В графе диапазона температур 4 и 3. Температура по ходу излучения ультразвуковой волны может меняться, следовательно, характеристика будет отличаться от линейной, что снизит точность. Габариты МЛЗ невозможно уменьшить, не уменьшая диапазон измерений, поэтому оцениваем на 2. Габариты во втором варианте не связаны с диапазоном измерения, поэтому оцениваем на 5. Напряжение питания для датчика МЛЗ не требует передачи больших мощностей, и схема выполняется на стандартных напряжениях питания, для второго варианта необходим подвод большей мощности, что потребует увеличения напряжения питания, соответственно для первого и второго вариантов 4 и 3. Реализация двух измеряемых уровней требует для первого варианта добавления второго поплавка и схемы анализа измерительных импульсов, для второго варианта необходимо увеличение числа первичных преобразователей при заданной точности, соответственно 4 и 3.

4. Строится совмещенная схема (рис. 21).

Измерение уровня

Рис. 21. Совмещенная схема

5. Определяется стоимость реализации выбранных вариантов реализации функций (табл. 40) и строится функционально-стоимостная диаграмма (рис. 22).

Таблица 40

Стоимость реализации выбранных вариантов реализации функций

Функция	Материальные носители	Количество, шт.	Цена, руб.	Стоимость, руб.	Удельный вес стоимости, УВС ,%
F1	КР1830ВЕ51				3.2
	……..
	Кнопка
F2	КР574УД3А				7.2
	……..
	Кабель, м
F3	Датчик				68.8
F4	КР140УД26				8.7
	………
	Конденсатор
F5	КР140УД26				9.6
	……..

Окончание табл. 40

	Резистор подстр.
F6	КР1533ЛА3	0.5			0.53
	……
	Кварц
F7	КР1533ИЕ13				0.2
	Резиcтор
F8	КР555ИР23				0.11
F9	КР537РУ10А				0.55
F10	КР590КН4	0.5			0.23
	Резитор
F11	КР514ИД4				0.88
	АЛС324
			Итого		100%

Рис. 22. ФСД – функционально-стоимостная диаграмма

6. Выводы по ФСД

Из функционально-стоимостной диаграммы видно, в основном удельный вес значимости всех функций больше удельного веса стоимости, что говорит о правильном выборе вариантов реализации конкретной функции. Выявленное противоречие для функции F3 объясняется тем, что при высоких затратах и габаритах данная реализация наиболее приемлема для выполнения требований точности измерений, хорошей линейности выходной характеристики, простоты регулировки и возможности одновременно измерять уровни двухфазных сред.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Пример применения сетевых методов планирования НИОКР

По перечню событий и работ по проектированию ПО, представленному в разделе 5.5 строится сетевой график (рис. 23).

Рис. 23. Пример расчета параметров сети графическим методом

На представленном сетевом графике имеются шесть полных путей:

1) 0,1,4,6,7 – его продолжительность 0+18+5+15=38;

2) 0,1,3,4,6,7 – его продолжительность 0+9+11+5+15=40;

3) 0,1,2,3,4,6,7 – его продолжительность 0+4+2+11+5+15=37;

4) 0,1,2,5,6,7 – его продолжительность 0+4+8+6+15=33;

5) 0,2,3,4,6,7 – его продолжительность 5+2+11+5+15=38;

6) 0,2,5,6,7 – его продолжительность 5+8+6+15=34.

Расчеты показали, что на этом графике критическим путем является 2-й (0,1,3,4,6,7) с максимальной продолжительностью 40 дней (выделен жирными стрелками); подкритических путей два – 1-й и 5-й с продолжительностью 38 дней; остальные полные пути – ненапряженные с меньшими продолжительностями.

Вычисление параметров сети графическим методом (см. рис. 23). Вначале в верхних секторах проставляются номера событий, а над стрелками, обозначающими работы, – продолжительности работ. Затем определяются и записываются в левом секторе ранние сроки свершения событий (РССС). В левом секторе исходного (нулевого) события записывается 0. В левом секторе события 1 тоже записывается 0, так как продолжительность мнимой работы (0,1) равна нулю. В левом секторе события 2 записываем 5, так как это событие свершится только тогда, когда будут выполнены все работы, предшествующие этому событию. В примере это сумма продолжительностей работ (0,1) и (1,2), равная 0+4=4 и параллельная работа (0,2), продолжительность которой равна 5. Событие 2 свершится после выполнения этих работ, т.е. РССС 2 = 5. Событию 3 предшествуют три пути, каждый из которых состоит из двух или трех работ:

- (0,1), (1,3) с продолжительностью, равной 0+9=9;

- (0,1), (1,2), (2,3) с продолжительностью 0+4+2=6;

- (0,2), (2,3) с продолжительностью 5+2=7.

Выбираем максимальное значение 9. Не обязательно просматривать все пути. Достаточно просуммировать продолжительности работ, заканчивающихся рассматриваемым событием с ранними сроками свершения начальных событий этих работ. Например, для события 4 выбираем 20 (9+11), а не 18 (0+18), и для события 6 выбираем 25 (20+5), а не 19 (13+6). Для завершающего события 7 полученное значение РССС, равное 40, является продолжительностью критического пути и поздним сроком свершения события (ПССС).

Для определения ПССС расчет производится в обратном порядке, справа налево. В правом секторе завершающего события 7 записывается 40 – продолжительность критического пути. Для определения ПСС события 6 из этого числа (40) вычитается продолжительность работы (6,7), равная 15, и результат (25) записывается в правый сектор события 6. ПСС события 5 определяется вычитанием из этого числа (25) продолжительности работы (5,6), равной 6: 25–6=19. Записываем в правый сектор события 5 и т.д. ПСС события 4 определяется как 25–5=20. ПСС события 3 – как 20–11=9.

Но если после события начинается несколько параллельных работ, при определении ПСС этого события надо выполнить расчеты по всем этим работам и в качестве ПССС выбрать минимальное значение. Например, ПСС события 2 будет 7, как минимальное значение из двух разностей: 19–8=11 и 9–2=7. ПСС события 1 будет 0, как минимальное значение из трех разностей: 20-18=2, 9-9=0 и 7-4=3.

Резервы времени свершения событий определяются вычитанием из числа, записанного в правом секторе соответствующего кружка, числа, записанного в левом секторе этого же кружка, и результаты заносятся в нижний сектор. Убедились еще раз, что события, находящиеся на критическом пути, резервов времени не имеют.

Полный резерв времени для выполнения каждой работы определяется вычитанием из числа, записанного в правом секторе конечного события этой работы, числа, записанного в левом секторе начального события работы и продолжительности этой работы. Его можно записать под стрелкой, изображающей работу. Мы видим, что полный резерв времени имеют только работы, не находящиеся на критическом пути.

Свободный резерв времени для работы определяется вычитанием из числа, записанного в левом секторе конечного события работы, числа, записанного в левом секторе начального события этой же работы и продолжительности работы. Его можно записать под стрелкой, изображающей работу, в скобках. Убедились еще раз, что работы, находящиеся на критическом пути, никаких резервов времени не имеют.

Примеры расчета параметров сети представлены ниже (табл. 41 и 42).

Таблица 41

Расчет параметров сети табличным методом

Работа	Кол. пр-х работ	Про- дол. работ	Тpi						РСОР	ПСНР
0,1
0,2
1,2
1,3
1,4
2,3
2,5
3,4
4,6
5,6
6,7

Графы 4 и 5 заполняются сверху вниз, а графа 6 – снизу вверх. Цифры в графе 7 получаются вычитанием из цифр графы 6 цифр графы 5. Цифры в графе 8 – вычитанием из цифр графы 6 цифр граф 4 и 3. Цифры в графе 9 – вычитанием из цифр графы 8 цифр графы 7. В графах 10 и 11 приведены значения РСОР и ПСНР как сумма значений граф 4 и 3 в первом случае и разность значений граф 6 и 3 – во втором случае.

Таблица 42

Расчет параметров сетевого графика матричным способом

j i									tрнij	tроij
										0,5
										4,9,18
										7,13
Пром
tпоij
tпнij	-		2,3	0,7	2,9		20,19

Оптимизация по численности сотрудников (рис. 24, 25, 26, 27)

№ работ

Рис. 24. Карта проекта до оптимизации

Рис. 25. Карта загрузки сотрудников до оптимизации

Рис. 26. Карта проекта после оптимизации

Рис. 27. Карта загрузки сотрудников после оптимизации