Устройство для оценки предпочтительного уровня унификации технических систем

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оценки предпочтительного уровня унификации технических систем (ТС) с целью минимизации затрат на проектирование и изготовление ТС при достаточном уровне их эффективности. Технический результат заключается в повышении оптимизации работы устройства для оценки уровня унификации технических систем. Он достигается тем, что предложенное устройство содержит группы входных регистров, входной регистр, группы блоков умножения, блок деления, группу сумматоров, группу блоков вычитания, группу элементов задержки, группу блоков деления, группу выходных регистров, группу блоков индикации, генератор тактовых импульсов и распределитель импульсов. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оценки предпочтительного уровня унификации технических систем (ТС) с целью минимизации затрат на проектирование и изготовление ТС при достаточном уровне их эффективности.

Заявителям неизвестно о том, чтобы такая техническая задача решалась. Это объясняется тем, что при оценке предпочтительного уровня унификации ТС отсутствует одновременный учет объема финансирования их проектирования и изготовления и уровень их эффективности.

Техническим результатом заявленного решения является оптимизация уровня унификации ТС с учетом их эффективности и объема финансирования их проектирования и изготовления.

При слишком высоком уровне унификации объем финансирования сокращается за счет использования элементов и подсистем, уже бывших в эксплуатации. Однако в этом случае возможен чрезмерно низкий уровень эффективности ТС по причине низкого уровня технологичности старых элементов. Слишком низкий уровень унификации обеспечивает приемлемый уровень эффективности ТС, но высокий уровень технологичности новых элементов и подсистем требует больших объемов финансирования, которые могут превысить общую смету расходов.

Оценку предпочтительного уровня унификации ТС можно осуществить с помощью обобщенного критерия P_i, величина которого для i-го уровня унификации ТС определяется по формуле

где:

m - число анализируемых уровней унификации ТС;

W_i - эффективность ТС при i-м уровне ее унификации (например, вероятность выполнения задачи);

S_i - объем финансирования проектирования и изготовления ТС при i-м уровне унификации, тыс. руб.

Величину S_i можно вычислить следующим образом:

где:

K_npi - коэффициент применяемости, характеризующий i-й уровень унификации ТС;

S_ui - стоимость составных частей элементов ТС, бывших в использовании при

i-м уровне ее унификации, тыс. руб.;

S_нi - стоимость новых составных частей элементов ТС при i-м уровне ее унификации, тыс. руб.;

G - коэффициент, учитывающий степень проработки элементов ТС, бывших в использовании (он зависит от количества лет использования).

Коэффициент применяемости, характеризующий уровень унификации ТС, представляет собой отношение количества использованных ранее элементов к общему числу элементов, содержащихся в ТС.

Опыт показывает, что коэффициент G можно оценить по следующей формуле:

T_max - максимальное возможное время использования (проработки) унифицируемых элементов (подсистем) ТС, год;

T - фактическое время использования (проработки) этих элементов, год.

Принимая во внимание, что для современных ТС T_max=10 годам, выражение (3) можно записать в виде:

Поскольку упомянутую эффективность целесообразно увеличивать, а объем финансирования - уменьшать, то необходимо искать значение K_npi, обеспечивающее наибольшую величину критерия P_i, т.е. P_imax. Это положение наглядно иллюстрируется при помощи таблицы 1 (в данном примере приняты следующие значения: T=4 годам, G=0,25).

Таблица 1
Численные значения параметров для оценки предпочтительного уровня унификации технической системы
Номер варианта уровня унификации	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Knpi	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Sui, тыс. руб.	10	20	30	40	50	56	60	63	65
Sнi, тыс. руб.	40,0	35,0	32,0	30,0	28,0	26,5	25,5	25,0	24,8
Si, тыс. руб.	36,25	29,00	24,65	22,00	20,25	19,00	18,15	17,60	17,11
Wi	0,98	0,96	0,92	0,88	0,85	0,83	0,79	0,74	0,65
Pi	0,027	0,033	0,037	0,040	0,042	0,044	0,043	0,042	0,038
Pimax						0,044

Из таблицы видно, что увеличение критерия P_i вначале обеспечивается значительным снижением объема финансирования. Однако увеличение K_npi, т.е. доли уже используемых элементов (подсистем) ТС, вызывает существенное снижение эффективности, что приводит при значениях K_npi>0,6 к снижению критерия P_i. В данной ситуации предпочтительным уровнем унификации является его шестой вариант: K_npi=0,6.

Технический результат достигается тем, что устройство для оценки предпочтительного уровня унификации ТС содержит с первой по четвертую группы входных регистров, входной регистр, первую, вторую и третью группы блоков умножения, блок деления, группу сумматоров, группу блоков вычитания, группу элементов задержки (ЭЗ), группу блоков деления, группу выходных регистров, группу блоков индикации, генератор тактовых импульсов и распределитель импульсов (РИ), тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход РИ - с входами записи с первой по четвертую группы входных регистров и входного регистра, второй выход - с входом считывания входного регистра, третий, четвертый, пятый и шестой выходы - с входами считывания соответственно первой, второй, третьей и четвертой групп входных регистров, седьмой и восьмой выходы - соответственно с входами записи и входами считывания группы выходных регистров, информационные входы первой группы входных, состоящей из m элементов, являются входом задания исходной информации, причем на информационные входы с первого по m-й входные регистры первой группы поступают значения K_npi, 5 характеризующие коэффициент применяемости, определяющие i-й уровень унификации технической системы (ТС), информационные входы второй группы входных регистров, состоящей из m элементов, являются входом задания исходной информации, причем на информационные входы с первого по m-й входные регистры второй группы поступают значения S_ui, характеризующие стоимость составных частей (элементов) ТС, бывших в использовании, при i-м уровне ее унификации, информационные входы третьей группы входных регистров, состоящей из m элементов, являются входом задания исходной информации, причем на информационные входы с первого по m-й входные регистры третьей группы поступают значения S_нi, характеризующие стоимость новых составных частей (элементов) ТС при i-м уровне ее унификации, информационные входы четвертой группы входных регистров, состоящей из m элементов, являются входом задания исходной информации, причем на информационные входы с первого по m-й входные регистры четвертой группы поступают значения W_t, характеризующие эффективность ТС при i-м уровне ее унификации, информационный вход входного регистра является входом задания исходной информации, причем на его информационный вход поступает значение T, характеризующее фактическое время использования (проработки) унифицируемых элементов TC, выходы каждого элемента первой и второй групп входных регистров подключены соответственно к первым и вторым входам соответствующих элементов первой группы блоков умножения, состоящей из m элементов, выходы каждого из которых соединены с первыми входами соответствующих элементов второй группы блоков умножения, состоящей из m элементов, вторые входы каждого из которых подключены к входу блока деления, вход делителя которого соединен с выходом входного регистра, выходы каждого элемента второй группы блоков умножения подключены к первым входам соответствующих элементов группы сумматоров, состоящей из m элементов, вторые входы каждого из которых соединены с выходами соответствующих элементов группы ЭЗ, состоящей из m элементов, входы каждого из которых подключены к выходам соответствующих элементов третьей группы блоков умножения, состоящей из m элементов, первые входы каждого из которых соединены с соответствующими элементами третьей группы входных регистров, а вторые входы - с выходами соответствующих элементов группы блоков вычитания, состоящей из m элементов, входы вычитаемого каждого из элементов которой подключены к выходам соответствующих элементов первой группы входных регистров, выходы каждого элемента четвертой группы входных регистров соединены с выходами делимого соответствующих элементов группы блоков деления, состоящей из m элементов, входы делителя каждого из которых подключены к выходам соответствующих элементов группы сумматоров, а выходы - к информационным входам соответствующих элементов группы выходных регистров, состоящей из m элементов, выходы каждого из которых соединены с входами соответствующих элементов группы блоков индикации, состоящей из m элементов.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для оценки предпочтительного уровня унификации ТС (для ликвидации громоздкости связи между РИ и управляющими входами соответствующих блоков показаны не полностью, а обозначены путем нумерации входов и выходов).

На фиг.2 изображена циклограмма работы заявленного устройства (по оси ординат обозначены номера выходов РИ, а по оси абсцисс - число тактов), причем длительность различных вычислительных операций (сложение и вычитание - один такт, умножение - восемь тактов, деление - шестнадцать тактов) представлена в верхней части фиг.2.

Устройство для оценки предпочтительного уровня унификации ТС (фиг.1) содержит первую 1, вторую 2, третью 3 и четвертую 4 группы входных регистров, состоящие из m элементов, входной регистр 5, первую 6, вторую 7 и третью 8 группы блоков умножения, состоящие из m элементов, блок 9 деления, группу 10 сумматоров, состоящую из m элементов, группу 11 блоков вычитания, состоящую из m элементов, группу 12 ЭЗ, состоящую из m элементов, группу 13 блоков деления, состоящую из m элементов, группу 14 выходных регистров, состоящую из m элементов, группу 15 блоков индикации, состоящую из m элементов, генератор 16 тактовых импульсов и РИ 17.

Следует отметить, что блок 9 деления имеет только один вход: вход делителя. Это объясняется тем, что значение делимого, равное единице, постоянно "зашито" в этом блоке. Кроме того, каждый элемент группы 11 блоков вычитания имеет только один вход: вход вычитаемого, Это вызвано тем, что значение уменьшаемого, равное единице, постоянно "зашито" в каждом элементе этой группы.

Устройство для оценки предпочтительного уровня унификации ТС работает следующим образом. На информационные входы каждого из элементов первой группы 1 входных регистров засылаются величины коэффициентов применяемости, характеризующие i-й уровень унификации ТС, K_npi. На информационные входы каждого из элементов второй группы 2 входных регистров подаются значения стоимости S_ui составных частей (элементов) ТС, бывших в использовании, при i-м уровне ее унификации. На информационные входы третьей группы 3 входных регистров направляются величины стоимости S_нi новых составных частей (элементов) ТС при i-м уровне ее унификации. На информационные входы четвертой группы 4 входных регистров поступают значения эффективности W_i ТС при i-м уровне ее унификации. На информационный вход входного регистра 5 засылается величина фактического времени использования (проработки) унифицируемых элементов ТС. При этом управляющий сигнал на входы записи групп 1, 2, 3 и 4 и блока 5 подается с первого выхода РИ 17, темп работы которого задается генератором 16 тактовых импульсов.

По сигналу со второго выхода РИ 17 на вход считывания входного регистра 5 значение T поступает на вход делимого блока 9 деления, с выхода которого коэффициент G, определяемый по формуле (4), направляется на вторые входы каждого элемента второй группы 7 блоков умножения. По сигналам с третьего и четвертого выходов РИ 17 на входы считывания каждого элемента соответственно первой 1 и второй 2 групп входных регистров значения K_npi и S_ui с выходов этих групп засылаются соответственно на первый и второй входы каждого соответствующего элемента первой группы 6 блоков умножения. С выходов этой группы значения S_ui·K_npi подаются на первый вход каждого соответствующего элемента второй группы 7 блоков умножения, с выходов которой величины S_ui·K_npi·G направляются на первые входы каждого соответствующего элемента группы 10 сумматоров. По сигналу с пятого выхода РИ 17 на входы считывания каждого элемента третьей группы 3 входных регистров значения S_нi с выходов этой группы засылаются на первые входы каждого соответствующего элемента третьей группы 8 блоков умножения. Величины K_npi поступают также на вход вычитаемого каждого соответствующего элемента группы 11 блоков вычитания, с выхода которой значения (1-K_npi) подаются на второй вход каждого соответствующего элемента третьей группы 8 блоков умножения. С выходов этой группы величины S_нi·(1-K_npi) направляются через группу 12 ЭЗ (для обеспечения одновременности поступления сигналов) на второй вход каждого соответствующего элемента группы 10 сумматоров, с выходов которой значения S_i, вычисленные по формуле (2), засылаются на вход делителя каждого соответствующего элемента группы 13 блоков деления.

По сигналу с шестого выхода РИ 17 на вход считывания каждого элемента четвертой группы 4 входных регистров величины эффективности W_t ТС при i-м уровне ее унификации направляются на вход делимого каждого соответствующего элемента группы 13 блоков деления, с выходов которой значения обобщенного критерия P_i, определяемого по формуле (1), подаются на информационный вход каждого соответствующего элемента группы 14 выходных регистров. При этом управляющий сигнал на входы записи этой группы засылается с седьмого выхода РИ 17.

Для наглядного отображения результата работы устройства по сигналу с восьмого выхода РИ на вход считывания каждого элемента группы 14 выходных регистров величины P_i направляются на вход каждого соответствующего элемента группы 15 блоков индикации.

Визуальный анализ информации, отображенной на элементах этой группы, позволяет выделить наибольшее значение критерия P_i, т.е. P_imax. Этой величине будет соответствовать значение K_np, характеризующее предпочтительный уровень унификации ТС. Например, если P_imax находится на шестом элементе группы 15 блоков индикации, то предпочтительным уровнем унификации будет шестое значение коэффициента применяемости, т.е. искомое значение K_np=0,6.

Таким образом, технический результат заявляемого изобретения достигается не за счет математического аппарата, а за счет технических средств (блоков и элементов), упомянутых в описании работы устройства. Описанное устройство позволяет осуществить оценку предпочтительного уровня унификации ТС с целью минимизации затрат на проектирование и изготовление ТС при достаточном уровне их эффективности.

Промышленная применяемость обосновывается тем, что оно может быть использовано в разных областях (отраслях) производства при выборе предпочтительного уровня унификации ТС.

Следует ожидать, что данное изобретение может иметь большое значение в сфере массового производства, например в машиностроении (автомобили, станкостроение и пр.), электронной и радиопромышленности.

Устройство для оценки предпочтительного уровня унификации технических систем, содержащее с первой по четвертую группы входных регистров, входной регистр, первую, вторую и третью группы блоков умножения, блок деления, группу сумматоров, группу блоков вычитания, группу элементов задержки (ЭЗ), группу блоков деления, группу выходных регистров, группу блоков индикации, генератор тактовых импульсов и распределитель импульсов (РИ), тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход РИ - с входами записи с первой по четвертую группы входных регистров и входного регистра, второй выход - с входом считывания входного регистра, третий, четвертый, пятый и шестой выходы - с входами считывания соответственно первой, второй, третьей и четвертой групп входных регистров, седьмой и восьмой выходы - соответственно с входами записи и входами считывания группы выходных регистров, информационные входы первой группы входных регистров, состоящей из m элементов, являются входом задания исходной информации, причем на информационные входы с первого по m-й входных регистров первой группы поступают значения К_npi, характеризующие коэффициент применяемости, определяющие i-й уровень унификации технической системы (ТС), информационные входы второй группы входных регистров, состоящей из m элементов, являются входом задания исходной информации, причем на информационные входы с первого по m-й входных регистров второй группы поступают значения S_ui, характеризующие стоимость составных частей (элементов) ТС, бывших в использовании, при i-м уровне ее унификации, информационные входы третьей группы входных регистров, состоящей из m элементов, являются входом задания исходной информации, причем на информационные входы с первого по m-й входных регистров третьей группы поступают значения S_нi, характеризующие стоимость новых составных частей (элементов) ТС при i-м уровне ее унификации, информационные входы четвертой группы входных регистров, состоящей из m элементов, являются входом задания исходной информации, причем на информационные входы с первого по m-й входных регистров четвертой группы поступают значения W_i, характеризующие эффективность ТС при i-м уровне ее унификации, информационный вход входного регистра является входом задания исходной информации, причем на его информационный вход поступает значение Т, характеризующее фактическое время использования (проработки) унифицируемых элементов ТС, выходы каждого элемента первой и второй групп входных регистров подключены соответственно к первым и вторым входам соответствующих элементов первой группы блоков умножения, состоящей из m элементов, выходы каждого из которых соединены с первыми входами соответствующих элементов второй группы блоков умножения, состоящей из m элементов, вторые входы каждого из которых подключены к входу блока деления, вход делителя которого соединен с выходом входного регистра, выходы каждого элемента второй группы блоков умножения подключены к первым входам соответствующих элементов группы сумматоров, состоящей из m элементов, вторые входы каждого из которых соединены с выходами соответствующих элементов группы ЭЗ, состоящей из m элементов, входы каждого из которых подключены к выходам соответствующих элементов третьей группы блоков умножения, состоящей из m элементов, первые входы каждого из которых соединены с соответствующими элементами третьей группы входных регистров, а вторые входы - с выходами соответствующих элементов группы блоков вычитания, состоящей из m элементов, входы вычитаемого каждого из элементов которой подключены к выходам соответствующих элементов первой группы входных регистров, выходы каждого элемента четвертой группы входных регистров соединены с выходами делимого соответствующих элементов группы блоков деления, состоящей из m элементов, входы делителя каждого из которых подключены к выходам соответствующих элементов группы сумматоров, а выходы - к информационным входам соответствующих элементов группы выходных регистров, состоящей из m элементов, выходы каждого из которых соединены с входами соответствующих элементов группы блоков индикации, состоящей из m элементов.