Приклад: техніко-економічне обгрунтування розробки ВІС канального інтерфейсу цифрової системи передачі інформації

До розроблювального ВІС-інтерфейсу пред'являються наступні вимоги, які дозволяють більш плідно вести роботу зі створення даного пристрою:

· можливість інтегрування в існуючі цифрові системи передачі даних (зокрема побудова одно- і багатоланкових систем на основі розроблювальної ВІС);

· простота керування;

· невисока вартість.

Для забезпечення можливості інтегрування в існуючі цифрові системи необхідно застосовувати стандартні схемотехнології побудови ВІС, що є найбільш поширеними.

На сучасному етапі продуктивність тієї або іншої технології не може бути обмірювана тільки кількістю елементів (найчастіше транзисторів) на одиниці площі. Логічна функція (І-НЕ або АБО-НЕ), що реалізована по одній технології, необов'язково еквівалентна по кількості елементів відповідній логічній функції, що реалізована на основі іншої технології. Тому число елементів на одиницю площі не є основним критерієм порівняння технологій. У цьому випадку важливі й інші характеристики ВІС, реалізованих на основі різних технологій, що відбивають їхні функціональні можливості, способи реалізації логічних функцій.

Від інших типів ВІС, замовлені інтегральні схеми відрізняються наступними своїми властивостями:

· більший ступінь інтеграції;

· менша функціональна гнучкість;

· апаратна підтримка виконуваних команд.

Всі ці й деякі інші властивості дозволяють реалізовувати на них складні алгоритми обробки цифрових сигналів при відносно низьких витратах.

Таким чином, використання замовленої ВІС, реалізованої на відпрацьованій технології виробництва, істотно зменшить обмеження на складність реалізації інтерфейсу при відносно низьких витратах на виробництво.

Для вибору технології виробництва ВІС проаналізуємо ієрархії чотирьох варіантів (табл.1), враховуючи шкалу відносної важливості (табл.2).

Таблиця 1 - Можливі варіанти технологій виробництва замовленої ВІС.

Таблиця 2 - Шкала відносної важливості

Вибір робимо за критеріями, наведеними в таблиці 3.

Встановлюємо відносну вагу кожного критерію на основі матриці попарних порівнянь для обраних критеріїв (таблиця 3),

У матриці прийняті наступні позначення:

і – номер критерію;

при порівнянні 6-ох критеріїв (табл. 3) і = 1, 2, 3, 4, 5, 6;

X_i - локальний пріоритет, тобто відносна вага і-го критерію в глобальному критерії:

Таблиця 3 – Попарне порівняння критеріїв

Критерій								Xi
1. Швидкодія		1/3		1/7	1/5		0,664	0,073
2. Завадостійкість				1/3	1/7		1,042	0,116
3. Споживання	1/3	1/3		1/5	1/7		0,460	0,051
4. Площа					1/5		2,297	0,254
5. Сумісність							4,277	0,473
6. Вартість	1/3	1/5	1/3	1/7	1/5		0,293	0,033
å	9,033	1,00

X_i= , - сума по стовпці ;

Порівняння проводимо так: відносна вага кожного критерію самого до себе дорівнює 1. Почнемо, наприклад, з критерію «площа»: відносно критерію «швидкодія» він має значну перевагу (за табл.2 оцінка – 7), тоді в 4-й строці, 1-му стовпчику ставимо 7, а в 1-й строці, 4-му стовпчику ставимо 1/7;

відносно критерію «завадостійкість» він має помірну перевагу (за табл.2 оцінка – 3), тоді в 4-й строці, 2-му стовпчику ставимо 3, а в 2-й строці, 4-му стовпчику ставимо 1/3;

відносно критерію «споживання» він має сильну перевагу (за табл.2 оцінка – 5), тоді в 4-й строці, 3-му стовпчику ставимо 5, а в 3-й строці, 4-му стовпчику ставимо 1/5; і т. д. порівнюємо цей критерій з іншими.

Так само порівнючи кожний критерій з іншими, заповнюємо таблицю 3.

Далі в кожній строчці перемножуємо усі 6 значень і беремо з цього добутку корінь 6-го ступеню – так заповнюємо стовпчик ; знаходимо суму по цьому стовпчику , знаходимо X_i= для кожної строки і заповнюємо стовпчик X_i.

Далі аналогічно складаємо 6 матриць попарних порівнянь альтернатив стосовно кожного критерію (таблиці 4, 5, 6, 7, 8, 9). Оскільки тепер порівнюються 4 технології по одному критерію, то і = 1, 2, 3, 4;

X_i= ; - сума по стовпці .

Таблиця 4 - Порівняння альтернатив стосовно критерію «швидкодія»

Технологія	А	В	С	D		Xi
A		1/5			1,16	0,19
B					3,96	0,65
C	1/3	1/7		1/2	0,39	0,07
D	1/3	1/7			0,56	0,09
å	6,07	1,00

Таблиця 5 - Порівняння альтернатив стосовно критерію «завадостійкість»

Технологія	А	В	С	D		Xi
A				1/3	1,14	0,21
B	1/5		1/5	1/7	0,48	0,09
C				1/3	1,56	0,29
D					2,20	0,41
å	5,37	1,00

Таблиця 6 - Порівняння альтернатив стосовно критерію «споживання»

Технологія	А	В	С	D		Xi
A			1/5	1/7	0,61	0,09
B	1/5		1/7	1/9	0,24	0,04
C				1/3	1,85	0,29
D					3,71	0,58
å	6,41	1,00

Таблиця 7 - Порівняння альтернатив стосовно критерію «площа»

Технологія	А	В	С	D		Xi
A					0,99	0,21
B	1/5		1/3	1/2	0,24	0,05
C	1/3				2,03	0,43
D	1/5		1/3		1,47	0,31
å	4,73	1,00

Таблиця 8 - Порівняння альтернатив стосовно критерію «сумісність»

Технологія	А	В	С	D		Xi
A			1/3	1/5	0,76	0,13
B	1/5		1/7	1/9	0,24	0,04
C				1/2	2,41	0,41
D					2,47	0,42
å	5,88	1,00

Таблиця 9 - Порівняння альтернатив стосовно критерію «вартість»

Технологія	А	В	С	D		Xi
A					3,08	0,56
B	1/3				1,41	0,26
C	1/5	1/3			0,60	0,11
D	1/6	1/4	1/2		0,38	0,07
å	5,47	1,00

Глобальний пріоритет для кожної альтернативи обчислюється як сума добутків кожного локального пріоритету на його ваговий коефіцієнт. В таблиці 10 строка «вага» - це стовпчик X_i таблиці 3, строка «ТТЛ(Ш)» - це значення X_i таблиць 4 – 9 для технології А, строка «ЕСЛ» - для технології В і т. д. Глобальний пріоритет для кожної технології розраховуємо так:

для технології «ТТЛ(Ш)»: 0,073х0,19 + 0,116х0,21 + 0,051х0,09 + 0,254х0,21 + 0,473х0,13 + 0,033х0,56 = 0,176;

для технології «ЕСЛ»: 0,073х0,65 + 0,116х0,09 + 0,051х0,04 + 0,254х0,05 + 0,473х0,04 + 0,033х0,26 = 0,100; і т.д.

Таблиця 10 - Глобальний пріоритет для кожної альтернативи

З порівняння глобальних пріоритетів різних технологій (табл.10) видно, що найбільшим є пріоритет у варіанта реалізації ВІС-комутації з використанням КМДП- технології.

Висновки: За допомогою методу аналізу ієрархій проведене порівняння чотирьох типів технологій виробництва ВІС за наступними критеріями: 1) швидкодія; 2) завадостійкість; 3) споживана потужність; 4) площа, займана на кристалі; 5) сумісність; 6) вартість. Найбільший локальний пріоритет у критерію «сумісність» (дивись табл. 3). За даними таблиці 9 локальний пріоритет за критерієм «вартість» є найвищим для технології ТТЛ(Ш). Проте найбільший глобальний пріоритет має КМДП-технологія. Тому перевага віддається технології КМД, саме вона й буде використовуватися для реалізації замовної ВІС- інтерфейсу.

4 Розрахунок показників надійності

При розрахунку визначимо наступні показники:

наробіток на відмову Т [год]:

T =1/ L,

де L— інтенсивність відмов пристрою, годин^-1;

,

де l_i — інтенсивність відмов i-го елемента, n – кількість елементів в пристрої;

імовірність безвідмовної роботи за рік (8760 годин):

Р_бр(t = 8760) = е ^{- Lt} = e ^{- L·8760}

Таблиця 11 - Інтенсивність відмов елементів

Таким чином,

L = 10^-6 [1/год];

T = 1/ L = 1/10^-6 = 10⁶ [годин];

Р_бр(t = 8760) = е ^{- Lt} = e ^{- L8760}» 0,991.

Час наробітку на відмову виробники різних електронних компонентів намагаються зробити якнайбільшим, для того щоб при інтегруванні цих компонентів в одному пристрої (на одній друкованій платі) час наробітку на відмову теж був би більшим (при інтеграції nкомпонентів час наробітку на відмову зменшується приблизно в nразів). І тому час наробітку на відмову даної БІС становить близько 114 років, тобто набагато більше строку морального старіння.

5 Розрахунок витрат на елементи інтегральної мікросхеми

Таблиця 12 - Розрахунок вартості покупних виробів

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Белуха М.Т.Основи наукових дослiджень. - К.: Вища шк., 1997. - 271 с.

2. Лудченко А.А., Лудченко Я.А., Приймак Т.А. Основи наукових досліджень / http://socioworld.nm.ru.

3. Дмитрієва Л.Б., Швець Є.Я. Надійність та безпека біомедичної апаратури: Методичні вказівки до практичних робіт. – Запоріжжя: ЗДІА, 2005. -38 с.