Групповой канальный интерфейс
8.
Разработка вопросов по
экологии и
безопасности жизнедеятельности .
8.1. Рабочее
место проектировщика устройства
управления коммутационным полем
цифровой системы передачи .
Электронно-вычислительная
техника все шире входит во все
сферы нашей жизни. Компьютер стал привычным не только в производственных цехах
и научных лабораториях, но и в студенческих аудиториях и школьных классах.
Непрерывно
растет число специалистов, работающих с персональным компьютером, который
становится их основным рабочим инструментом . Ни экономические, ни научные
достижения невозможны теперь без быстрой и четкой информационной связи и без специально обученного персонала.
Однако длительное пребывание у
экрана компьютера без соблюдения необходимых правил небезвредно для здоровья
операторов. В первую очередь они отмечают нарушение зрения, утомление мышц рук
и позвоночника, общую слабость.
Основные
факторы вредного влияния компьютера на организм — это электромагнитные поля и
излучения, электронная развертка изображения и его мелькание на экране,
длительная неподвижность позы оператора. Предупредить воздействие этих факторов
значит сохранить здоровье.
8.2. Дисплей .
Средства отображения
визуальной информации ,
обеспечивающие эффек-тивное информационное взаимодействие человека с
электронно-вычислительной машиной (ЭВМ), получают широкое распространение в
различных автоматизированных системах управления и являются основным средством
обмена информацией в малых и микро-ЭВМ.
Компьютеры имеются не только в научных лабораториях
и производственных цехах , их устанавливают и
в домах . Это создает людям комфорт и облегчает деловую жизнь.
Ежедневно
в течение нескольких часов операторы находятся перед экранами электронных
дисплеев, что при несоблюдении санитарно-гигиенических норм и правил может
повлечь за собой развитие некоторых профессиональных заболеваний.
На
состояние здоровья оператора дисплея могут влиять такие вредные факторы, как
длительное неизменное положение тела, вызывающее мышечно-скелетные нарушения;
постоянное напряжение глаз; воздействие радиации (излучение от высоковольтных
элементов схемы дисплея и электронно-лучевой трубки); влияние
электростатических и электромагнитных полей, что может приводить к кожным
заболеваниям, появлению головных болей и дисфункции ряда органов.
За последнее время привлекает к себе внимание такое явление, как
техностресс. Дело в том, что с внедрением видеодисплеев работающие с ними
пытаются получить ответ на следующие вопросы: является ли
силовой трансформатор видеодисплея опасным с точки зрения излучения? Создает ли
видеодисплей другие опасные излучения? Возможны ли иные проблемы со здоровьем?
Даже в случае отрицательного ответа на эти вопросы остаются некоторая
неопределенность и ощущение тревоги, что может привести к плохому самочувствию
и даже развитию фобии — боязни дисплея. Поэтому психическое состояние человека,
находящегося перед экраном дисплея, — одна из важнейших проблем, над решением
которой работают тысячи специалистов.
Исследования взаимосвязи условий работы и здоровья служащих включают:
медицинское обследование (офтальмологическое, ортопедическое,
аллергологическое и др.);
анализ рабочих задач, уровня умственной нагрузки и нагрузки на зрительный
аппарат;
количественную оценку времени, требуемого для выполнения поставленных задач;
анализ гигиенических условий — изменение качественных параметров воздуха;
проверку правильности работы и эффективности системы кондиционирования;
анализ окружающего шума;
анализ светотехнических условий (освещение, яркость, контрастность).
Неионизирующее
электромагнитное излучение в неоптическом диапазоне частот может нанести вред
здоровью, при этом имеют значение напряженность поля, диапазон частот, вид
излучения (импульсное или непрерывное) и время воздействия. В некоторых рабочих
помещениях видеодисплеи являются сильными источниками неионизирующих
электромагнитных, оптических и субоптических излучений .
Большая
рабочая нагрузка может вызвать некоторые симптомы кожных заболеваний, но нельзя
с уверенностью утверждать, что это следствие воздействия видеодисплеев.
Затруднения
зрительного восприятия можно объяснить следующими факторами:
резкими контрастом между яркостью экрана компьютера и освещенностью помещения
(предпочтительным является средний контраст);
недостаточной освещенностью рабочего места (наиболее оптимальна освещенность
600—400 лк).
Мелькание
и дрожание экрана и изображения, резкое падение контраста при внешней засветке
отмечаются при работе на дисплеях с вакуумными трубками .
Альтернативными технологиями являются плоские плазменные ,
электролюминесцентные и новейшие жидкокристаллические (ЖК) экраны .
Плазменная
технология практически исключает
мелькание. Наибольшей экономичностью обладают ЖК-дисплеи как для
переносных, так и для стационарных компьютеров.
8.3. Электромагнитные поля и излучения .
Дисплеи
с электроннолучевыми трубками (ЭЛТ) являются потенциальными источниками мягкого
рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного, видимого, радиочастотного,
сверх- и низкочастотного электромагнитного излучения (ЭМИ).
Источниками ЭМИ радиочастотного и низкочастотного диапазонов могут
являться система горизонтального отклонения луча электронно-лучевой трубки
(ЭЛТ) дисплея, работающего на частотах 15 —53 кГц, блок модуляции луча ЭЛТ —
5—10 МГц, система вертикального отклонения и модуляции луча ЭЛТ — 50—81 Гц.
С
учетом широкополосности спектра ЭМИ видеотерминала предложен самый широкий
норматив — в диапазоне частот 0,06—300 МГц — 10,0 В/м по электрической
составляющей и 0,3 А/м по магнитной составляющей.
8.4. Действие света
на организм человека .
Свет
является одним из
важнейших условий существования человека. Он влияет на
состояние человека ,
правильно организованное освещение
стимулирует протекание процессов
высшей нервной деятельности и повышает работоспособность . При недостаточном освещении человек работает
менее продуктивно , быстро устает , растет вероятность
ошибочных действий , что может
привести к травматизму . В зависимости от длины
волны свет может
оказывать возбуждающее (
оранжево-красный ) или успокаивающее (
желто-зеленый ) действие .
Спектральный состав
влияет на производительность труда .
Освещенность рабочих
помещений должно удовлетворять следующим условиям :
·
уровень освещенности рабочих поверхностей должен
соответ-ствовать
гигиеническим нормам для
данного вида работы ;
·
должны быть обеспечены равномерность и устойчивость уровня освещенности в
помещении , отсутствие
резких контрастов между
освещенностью рабочей поверхности
и окружающего пространства;
·
в поле
зрения не должно
создаваться блеска источниками
света и другими
предметами ;
·
искусственный свет , используемый на
рабочем месте , по своему спектральному составу должен приближаться к естественному .
Освещение
может быть естественным , искусственным и совмещен-ным
.
Естественное освещение осуществляется через окна ( боковое освещение ) , световые фонари ( верхнее ) или одновременно через фонари и окна ( комбинированное ) . Нормирование естественного освещения
производится с помощью
коэффициента естественной освещенности ( КЕО), выраженного в
процентах :
КЕО = ЕВ*100/ЕН
, где ЕВ – освещенность
точки внутри помещения , лк ; ЕН –
одновременная наружная освещенность горизонтальной
поверхности рассе-янным светом
небосвода ( без учета прямых
солнечных лучей ) , лк .
Значения КЕО при
естественно и совмещенном освещении
рабочих поверхностей приведены
в таблице 8.1 : Характеристика и разряд зрительной работы Наименьший линейный размер объекта различения, мм Естественное освещение Совмещенное освещение верхнее боковое верхнее боковое Наивысшей точности – I Очень высокой точности – II Высокой точности – III Средней точности – IV Малой точности – V Грубая – VI Работа со светящимися материалами – VII Общее наблюдение за ходом технологического процесса – VIII менее 0,15 0,15 – 0,3 0,3 – 0,5 0,5 – 1 1 – 5 более 0,5 более 5 10 7 5 4 3 2 3 1 3,5 2,5 2 1,5 1 0,5 1 0,3 6 4,2 3 2,4 1,9 1,2 1 0,7 2 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 0,6 0,2
Таблица 8.1
.
Искусственное освещение по функциональному назначению делится на
рабочее , дежурное , аварийное , эвакуационное и охранное . По расположению источников света искусственное освещение делится на
общее , местное и комбинированное .
В
качестве источников света
при искусственном освещении
используются лампы накаливания
и газоразрядные лампы .
Основными характеристиками источников
света являются номинальное
напряжение ,
потребляемая мощность , световой поток , удельная световая отдача и
срок службы .
8.5. Влияние
микроклиматических условий
на
организм человека .
Микроклимат помещения оказывает значительное влияние на проекти-ровщика . Отклонения отдельных
параметров микроклимата от
реко-мендованных значений снижают
работоспособность , ухудшают
самочув-ствие работника и
могут привести к
профессиональным заболеваниям .
Температура
, влажность и скорость движения воздуха
играют заметную роль
в создании микроклимата на рабочем месте .
Оптимальные нормы
параметров микроклимата с
учетом периода года
и категории работ
приведены в таблице 8.2
: Период работы Категория работы Температура , оС Скорость движения воздуха , м/с , не более Холодный Теплый Iа Iб IIа IIб III Iа Iб IIа IIб III 22–24 31–23 18–20 17–19 16–18 23–25 22–24 21–23 20–22 18–20 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,3 0,4
Таблица 8.2 .
Допустимые нормы
параметров микроклимата в
холодный и теплый периоды года
приведены в таблице 8.3 : Категория работы Температура воздуха , оС Относительная влажность воздуха , % , не более Скорость движения воздуха , м/с , не более Iа Iб IIа IIб III 21–25/22–28 20–24/21–28 17–23/18–27 15–21/16–27 13–19/15–26 75/55 при 28оС 75/60 при 27оС 75/65 при 26оС 75/70 при 25оС 75/75 при 24оС и ниже 0,1/0,1–0,2 0,2/0,1–0,3 0,13/0,2–0,4 0,4/0,2–0,5 0,5/0,2–0,6
Таблица 8.3 .
Помимо микроклимата помещения большое значение
имеют те или
иные примеси , содержащие в
воздухе .
В зависимости
от сил , вызывающих перемещение
воздуха , различают
естественную и искусственную вентиляцию .
При естественной вентиляции воздухообмен
осуществляется за счет
разности температур воздуха
в помещении и
снаружи – теплового напора и
воздействия ветра –
ветрового напора .
При искусственной вентиляции перемещение воздуха осуществляется при помощи вентиляторов через систему воздуховодов .
По санитарным нормам на
каждого проектировщика должно
быть подано свежего
воздуха не менее
30 м3/ч , если
объем помещения не
менее 20 м3 .
Система вентиляции
должна обеспечивать требуемую
кратность воздухообмена : n = Lb/Vп
, где Lb – количество воздуха , поступающего ( или
удаляемого ) в помещение , м3/ч
; Vп – объем помещения , м3 .
Lb – не менее 30 м3/ч , если объем
помещения не менее
20 м3 , а у нас
объем помещения ( комнаты ) – Vп ≈ 3,5 м *
3 м *2,7 м = 28,35 м3 .
n = 30/28,35 = 1,058
При
большей кратности воздухообмена применяется искусственная вентиляция .
8.6. Зрение и компьютер .
Современный
служащий, работающий на компьютере, читает не отраженные тексты, как при
обычной работе с бумагой и письменными принадлежностями, а смотрит на источник
света — дисплей. Его глаза перебегают с бумаги на экран и обратно. Сотни,
тысячи раз в день глаза должны перестраиваться с одного способа чтения на
другой. Поэтому предупреждение заболеваний глаз у операторов дисплея — одна из
ведущих проблем, касающихся их здоровья.
8.7. Очки для работы с компьютером .
За последнее время получили распространение
различные виды очков (в
частности, с затемненными поляроидными пленками), которые, по мнению их
изготовителей, могут сохранить зрение при работе с компьютерными
видеотерминалами. С нашей точки зрения, это может быть лишь частичным решением
проблемы, так как главная причина для беспокойств и главная угроза для здоровья
это неподвижность, статичность позы, особенно глазных мышц, которые нуждаются
в динамическом режиме работы. Поэтому главное внимание следует уделять созданию
специального двигательного режима как для мышц глаза (тренировки, упражнения),
так и для всего организма оператора ЭВМ. Еще одной основной проблемой является
влияние низкочастотных полей, создаваемых вокруг экрана, а также
высокочастотных компонентов излучений при сканировании электронного луча по
экрану дисплея. Рис 8.1.
Во Всероссийском НИИ физической культуры и спорта
нами созданы и запатентованы новые специальные очки для работы с компьютерами
(рис. 8.1),
которые, осуществляя
совмещение изображений экрана и клавиатуры или планшета, уменьшают утомление и
исключают лишние движения, убыстряют ввод
информации в ЭВМ . Созданы также
и новые призматические очки для
работы с компьютером,
обеспечивающие комфортность позы оператора и исключающие наклоны головы и
изгибы шеи.
8.8. Болезни, вызванные травмой
повторяющихся нагрузок .
Исследования
американских специалистов показывают, что интенсивная и продолжи тельная работа
на компьютере может стать источником тяжелых профессиональных заболеваний.
В
отличие от сердечных приступов и приступов головной боли заболевания,
обусловленные травмой повторяющихся нагрузок (ТПН), представляют собой
постепенно накапливающиеся недомогания. Легкая боль в руке, если ее вовремя не
вылечить, может в конечном итоге привести к полной инвалидности. Недели,
месяцы, годы работы на клавиатуре без соблюдения рекомендуемых правил приведут
к тому, что вам будет трудно закинуть чемоданчик на полку в самолете. Обычно
начинает болеть правая рука, но затем заболевает и левая, поскольку на нее
ложится большая нагрузка.
Так
называемые эргономические заболевания становятся в Америке быстро растущим
видом профессиональных болезней. В 1992 г. в США доля этих заболеваний
составила 52 %, в то время как в 1981 г. и в 1984 г.—18% и 28 % соответственно. Интересно, что темпы
роста заболеваний этого вида соответствуют темпам роста компьютеризации учреждений
США.
Экономические
потери, наносимые американскому бизнесу болезнями операторов ЭВМ, необычайно
велики: один тяжелый случай может обойтись в 100 тыс. долл. Сюда входят затраты
на лечение, административные расходы и вынужденную потерю производительности
труда заболевшего работника. Страховая компания "Голубой крест" в
1990 г. выплатила компенсацию в среднем по 20 тыс. долл. по каждому из 30
случаев заболевания ТПН.
Приводимая
статистика представляет собой лишь часть проблемы, потому что каждое такое
заболевание означает тяжелую личную драму. Множество людей вынуждены ограничить
или полностью прекратить свою трудовую деятельность и стать постоянными
посетителями врачей и физиотерапевтических кабинетов. В конце концов
практически всех их ждет хирургическая операция, которая стала обычной для лиц,
страдающих от ТПН. Вероятность успешного оперативного вмешательства составляет
примерно 80 %; пациенты, как
правило, проходят продолжительный период послеоперационной реабилитации, но у
некоторых из них прежняя работоспособность полностью все же не восстанавливается.
Возвращаясь на прежнее место, они могут работать только с системой ввода
информации в компьютер с голоса.
Анализируя
причины резкого роста "компьютерных" профессиональных заболеваний ,
американские специалисты отмечают прежде всего слабую
эргономическую проработку рабочих мест операторов
вычислительных машин. Среди причин заболеваний — слишком высоко расположенная
клавиатура, неподходящее кресло, эмоциональные нагрузки, продолжительное время
работы на клавиатуре. В отличие от машинисток операторы ЭВМ сегодня работают на
клавиатуре часами без перерыва. Если двадцать лет назад сотрудники офисов
выполняли различные работы: выходили в копировальное бюро для ксерокопирования
документов, занимались с картотекой и во время печатания на машинке периодически
ударяли по рычагу перевода каретки на новую строку, — то сегодня все эти
операции выполняет компьютер.
Специалисты
полагают, что естественным положением кистей рук является вертикальное, как при
рукопожатии, а вовсе не ладонью вниз, как при работе на клавиатуре ЭВМ. Ведущие
американские компьютерные фирмы, обеспокоенные ростом профессиональных заболеваний, начали финансировать работы по
исследованию их причин. Изучаются возможные варианты конструкции клавиатуры,
однако специалисты не уверены в том, что новая клавиатура сможет полностью
решить проблему, поскольку причины заболеваний ТПН до сих пор полностью не
выявлены.
"Эпидемия"
ТПН вызвала резкий скачок активности множества фирм, производящих
"эргономическое" оборудование рабочих мест операторов ЭВМ. При этом
ни одно из предлагаемых изделий не может решить проблему целиком, а в данном
случае требуется системный подход, учитывающий позу оператора, особенности
рабочего места и основные приемы работы на компьютере.
Сегодня
владельцы ЭВМ могут купить различные приспособления, облегчающие труд
оператора, — от опоры для запястья, удерживающей кисть в нужном положении во
время набора на клавиатуре или работы с "мышью", до программного
обеспечения, предупреждающего оператора о необходимости сделать перерыв в
работе. Однако большее значение имеет возможность регулировки положения всех
узлов рабочего места — высоты поверхности стола, кресла оператора. Следует
добиваться того, чтобы рабочее место соответствовало характеру работы и фигуре
оператора, а не наоборот.
Во
многих офисах стандартным оборудованием стали подзапястники — плоские или
изогнутые пластины из мягкого материала, которые располагаются перед
клавиатурой. Они недороги, могут иметь различные размеры и форму, некоторые
модели оснащены таймерами, подающими оператору, работающему продолжительное
время, сигнал перерыва. Эффективность этих приспособлений зависит от привычек и
стиля работы оператора. Если в процессе набора оператор вместе с ударом по
клавише опускает свое запястье, то подзапястники помогут удержать запястье в
нейтральном положении. Основное их предназначение — служить опорой для запястья
во время пауз между ударами по клавишам. Если клавиатура располагается слишком
высоко,
это приспособление может принести
больше вреда , чем пользы , поскольку
работник часто
опирается руками на
подзапястник вместо того , чтобы
скользить над клавиатурой. Это
приводит к перенапряжению всей кисти .
Борьба
с ТПН не ограничивается только эргономическим оснащением рабочего места
оператора. В ближайшее время должны появиться клавиатуры новых конструкций,
значительно отличающиеся от привычной плоской клавиатуры. В новой модели она
разделена на две части, которые могут наклоняться относительно горизонтали.
Одна из фирм разместила клавиши на двух вогнутых дисках, что значительно
сокращает нагрузку на ладони. Однако для оценки истинной эффективности новых конструкций клавиатур
требуются дополнительные исследования.
Другое
устройство, привлекающее особое внимание специалистов в области эргономики, — это
манипулятор типа "мышь". При каждом поднятии руки и повторяющемся ее
удержании над каким-либо предметом предплечье испытывает значительную нагрузку.
Поэтому для операторов, которые используют в своей работе клавиатуру и
манипулятор "мышь", могут оказаться весьма полезными опоры для
кистей, повторяющие их перемещения. Эти опоры должны быть размещены так, чтобы
кисти свободно свисали с них.
Правильный
режим работы имеет важное значение в профилактике профессиональных заболеваний
рук операторов ЭВМ. Перерывы в работе, потягивания, разогревание мышц,
участвующих в процессе набора на клавиатуре, — все это поможет предотвратить
болезнь.
Наиболее
дальновидные руководители фирм предпринимают специальные меры по профилактике
заболеваний рук операторов ЭВМ. В американской компании "Голубой
крест", например, была разработана программа, предусматривающая
интенсивное обучение всех сотрудников. Восьмичасовая программа обучения дает
руководящему составу компании знания о том, как распознавать симптомы болезни.
Руководителям было поручено создать такую обстановку, чтобы служащие немедленно
сообщали о своих недомоганиях. Служащие, со своей стороны, во время одночасовой
беседы получали начальные сведения об опасности заболевания ТПН. Их также
научили распознавать первые признаки болезни, кроме того, были даны
рекомендации по организации своего рабочего места. Специалисты фирмы осмотрели
несколько моделей "эргономических кресел" и выбрали среди них одну,
регулировка которой позволяет подогнать ее под размеры тела каждого сотрудника.
Выполнение
этой программы потребовало сотен тысяч долларов, однако польза от нее
значительно перекрыла расходы. Экономия от выплаты компенсации по
нетрудоспособности только за один год составил 1 млн. долл. Интересно, что
число претензий по страхованию после проведения программы выросло, однако
средняя стоимость компенсации сократилась с 20 тыс. долл. до 3 тыс. долл.
Представители компании объясняют это
более ранней диагностикой заболеваний.
Проблема
ТПН встретила неоднозначную реакцию среди изготовителей вычислительной техники,
владельцев фирм и даже операторов ЭВМ.
Одни из них считают
"эпидемию" подобных болезней очередной выдумкой, полагая, что через
несколько лет проблема разрешится сама собой. Другие настаивают на расширении
исследований причин заболеваний. А в это время тысячи работников, занятых на
ЭВМ, ежегодно пополняют ряды заболевших. Только совместные усилия изготовителей
вычислительной техники, медицинских работников и пользователей могут
остановить распространение этих недугов.
Заболевания,
обусловленные травмой повторяющихся нагрузок, включают болезни нервов, мышц и
сухожилий руки. Наиболее часто страдают кисть, запястье и плечо (сегмент
верхней конечности от туловища до локтя), хотя могут быть затронуты плечевая и
шейная области. У операторов ЭВМ заболевание обычно наступает в результате
непрерывной работы на неудобно или неправильно расположенной клавиатуре,
например при чрезмерно высоком положении поверхности стола или плохо
подогнанном под фигуру кресле.
В
числе таких профессиональных заболеваний — тендовагинит, травматический
эпикондилит, болезнь де Кервена, тендосиновит, синдром канала запястья.
Тендовагинит —
воспаление и опухание сухожилий. Заболевание распространяется на кисть,
запястье, плечо.
Травматический эпикондилит (теннисный локоть, лучеплечевой бурсит) — раздражение сухожилий,
соединяющих мышцы предплечья и локтевой сустав.
Болезнь де Кервена — разновидность тендовагинита,
при которой страдают сухожилия, связанные с большим пальцем кисти руки.
Тендосиновит — воспаление синовиальной
оболочки сухожильного основания кисти и запястья.
Синдром канала запястья — ущемление медиального нерва
руки в результате опухания сухожилия или синовиальной оболочки либо
повторяющегося изгиба запястья.
Чтобы
предупредить эти заболевания, необходимо тщательное выполнение всех
рекомендуемых правил.
Оператор
ЭВМ, прежде чем приступить к работе с компьютером, должен ответить на следующие
вопросы:
являются ли регулируемыми
все конструктивные элементы рабочего кресла;
не мешают ли опоры для рук
работе на клавиатуре; — можно ли изменить высоту и расположение клавиатуры;
как располагается верхний
край экрана по отношению к глазам оператора;
использует ли оператор для
ответа на телефонные звонки специальную телефонную гарнитуру (укрепляемые на
голове микрофон и наушники). Рекомендации операторам: — не работать на
клавиатуре ЭВМ непрерывно более 30 минут;
менять характер своей работы
в течение дня;
применять для разговоров по
телефону гарнитуру, что позволяет во время телефонного разговора подняться с
места;
устраивать разминку перед
продолжительной работой на клавиатуре и выполнять рекомендуемые упражнения для
пальцев (см. приложения);
если мерзнут руки, надевать
легкие перчатки без пальцев;
при первых признаках боли
немедленно обращаться к врачу.
Рекомендации руководящему
персоналу:
организовать работу
сотрудников таким образом, чтобы характер выполняемых операций изменялся в
течение рабочего дня;
оценить регулируемость
рабочих мест операторов;
.— провести учебу персонала, сообщив
о болезнях, связанных с работой на клавиатуре, и о важности их профилактики;
содействовать тому, чтобы
служащие не скрывали свои проблемы, связанные с работой на ЭВМ.
8.9. Работа у дисплея и пути ее оптимизации (видеоэргономика) .
Визуальный
канал ввода информации в мозг человека используется при работе с дисплеями.
Передача информации при этом производится только в одном направлении — в мозг
человека, при этом человек не может обходиться без постоянного зрительного контроля выполняемых действий.
Работа
с дисплеем зачастую происходит в помещениях с искусственным освещением. Роль
искусственного освещения в жизни современного общества неизмеримо велика. Свет
лампы, создающий необходимые условия для функционирования органа зрения и,
следовательно, обеспечивающий полноценную трудовую деятельность, фактически
удлиняет период сознательного существования человека. Однако такое освещение
должно обеспечивать правильную работу глаз и приближаться к оптимальным
условиям зрительного восприятия в условиях естественного солнечного освещения.
Только тогда возможны высокая производительность труда и качество продукции при
наименьшем утомлении человека, в том числе при работе с дисплеями.
Как
показали многочисленные научные исследования, при повышении освещенности рабочих
мест от 100 до 1000 лк происходит рост производительности труда для работы
средней трудности на 5—6%, а при очень трудной зрительной работе —на 15%. Как
установили, например, сотрудники Ленинградского института охраны труда, рост
освещенности от 70 до 700 лк увеличил производительность труда на обмотке
стартеров электрических машин более чем на 100 %. Бесспорна роль количества и
качества света для повышения качества продукции, безопасности на производстве.
Большое влияние на психологический статус человека, работающего с компьютером,
оказывает и спектральный состав излучений искусственных источников света.
Принято различать теплые цвета (красный,
оранжевый, желтый) и холодные (голубой, синий и
фиолетовый). Кроме того, пульсация в излучении люминесцентных ламп приводит к
появлению так
называемого стробоскопического эффекта, искажающего
восприятие двигающихся предметов и информацию на экране дисплея.
Выполнение
приводимых ниже практических рекомендаций поможет снизить ваше утомление при
работе с дисплеем.
При
работе располагайтесь на расстоянии вытянутой руки от экрана; соседние
дисплейные мониторы должны находиться от вас на расстоянии не менее 2 м 22 см.
Постарайтесь
по возможности расположить экран дисплея немного выше уровня глаз. Это создаст
разгрузку тех групп окологлазных мышц, которые напряжены при обычном взоре —
вниз или вперед. Желательно, чтобы вечернее освещение территории (или стены)
вокруг дисплея было синего или голубого цвета с яркостью, примерно равной
яркости экрана. При дневном освещении также рекомендуется обеспечить голубой
фон вокруг дисплея (окраска стен или обоев).
Для
большего удобства на кресле следует расположить небольшую опору в поясничном
изгибе позвоночника — продолговатую подушечку или валик.
После каждых 40 — 45 мин работы
необходима физкультурная пауза — вращение глазами по часовой стрелке и обратно,
простые гимнастические упражнения для рук (подробнее см. в приложении).
Помещение,
где находятся компьютеры и видеомониторы, должно быть достаточно просторным, с
постоянным обновлением воздуха. Минимальная площадь для одного видеомонитора
составляет 9—10м'.
Недопустим
визуальный контакт работника с другими мониторами или телевизионными экранами.
На экране монитора не должно быть никаких бликов. Следует также избегать
большой контрастности между яркостью экрана и окружающего пространства;
оптимальным считается выравнивание яркости экрана и компьютера. Запрещается
работа с компьютером в темном или полутемном помещении.
Как
известно, у человека имеется как центральное (фотопическое), так и
периферическое (скотопическое) зрение. Первое дает восприятие цветов и объектов
малых размеров, второе — восприятие окружающего фона и крупных объектов.
Центральное зрение требует больших яркостей, а периферическое, напротив,
действует в сумерках и при полумраке. При работе с видеодисплеем основную роль
играет именно центральное зрение, поэтому становится понятным необходимость
достаточного освещения комнаты, где находится компьютер.
Близорукость,
дальнозоркость и другие рефракционные нарушения должны быть полностью
корригированы очками. При более серьезных отклонениях вопрос о возможности
работы с видеотерминалами решают с участием врача-офтальмолога.
Работодатели
уже в начале 1993 г. столкнулись с необходимостью соблюдения директив, касающихся
минимальных требований к дисплеям, текст которых будет отражен в национальных
законах.
Первый
вопрос, который должен поставить перед собой работодатель, может быть
сформулирован следующим образом: "Могу ли я гарантировать, покупая
отдельные функциональные блоки системы, что рабочее место и условия работы
будут соответствовать требованиям закона?" Второй вопрос связан с
потенциальными различиями между требованиями, существующими в различных
странах, при распространении директивы и установлении в связи с этим уровня
требований, значительно более
высокого, чем минимальные, указанные в директиве.
8.10. Мебель для операторов дисплеев .
Рабочая
мебель при работе с компьютером играет очень важную роль в создании оптимальных
условий деятельности человека и снижении степени его утомления (рис. 6).
Отечественные
кресла и стулья (ГОСТ 19.19.17.14) для работы с компьютером имеют
подъемно-поворотный механизм, регулируемый наклон спинки, предусматриваемое
изменение положения подлокотников, установленных на подвижных или неподвижных
опорах. Отдельные модификации кресел и стульев снабжены подлопаточной опорой.
В
моделях ряда иностранных фирм ("Редифон", "Тошиба",
"Никоя электроник", "Нокия дата", "Кон-с Берг" и
т.д.) также предусмотрены измененные параметры отдельных компонентов
конструкции кресла оператора у дисплея. Однако эти модели имеют ряд
недостатков. Рис 8.2.
Например,
кресло фирмы "Редифон" оснащено четырьмя шарнирными опорами,
позволяющими оператору без особых усилий перемещаться в пределах рабочего
места, легко поворачиваться вокруг вертикальной оси. Можно изменять высоту
кресла с учетом роста оператора. Кресло полужесткое, глубина сиденья
неизменяема, что не позволяет учитывать длину бедра оператора, а соответственно
и распределение нагрузки на основные опорные поверхности (седалищные бугры,
бедра).
Полная
свобода перемещения по поверхности пола и вертикальный поворот кресла требуют
от оператора постоянной его фиксации за счет статического напряжения мышц
голени, стопы, бедра; это вызывает их быструю утомляемость, требует
дополнительных нецелесообразных энерготрат, что, в свою очередь, снижает общую
работоспособность и является серьезным неудобством.
Низкая
и чрезвычайно свободная спинка создает дополнительную опору только для
поясничного отдела позвоночника, при этом другие мышечные группы спины
находятся в постоянном напряжении. В результате наступает быстрая утомляемость,
развиваются профессиональные патологические изгибы позвоночника (грудной
гиперкифоз, уплощение шейного лордоза) и формируются сколиозы — изгибы в
сторону. Отсутствие подлокотников вынуждает оператора держать в постоянном
напряжении мышцы, поднимающие пояс верхних конечностей; такую же нагрузку в
течение всего рабочего дня испытывают мышцы — сгибатели плеча, локтевого
сустава.
Таким
образом, конструкция кресла фирмы "Редифон" не учитывает ни
статичности позы оператора, ни соответствующего статического режима работы
практически всех мышц тела человека, за исключением предплечья. Это существенно
влияет на утомляемость оператора в целом, снижает общую работоспособность и
внимание, что в итоге сказывается на производительности труда и конечном
результате работы. Единственным достоинством конструкции кресла данной фирмы
является изменяемая высота его сиденья.
Кресло фирмы
"Тошиба" практически не создает дополнительных опор для различных
частей тела. Оператор весь рабочий день производит мышечные усилия
преимущественно статического характера, приводящие к быстрой утом-ляемости,
необоснованным энергозатратам и в конечном итоге к снижению производительности
труда.
Согласно
проспекту фирмы "Нокия", поставляющей универсальные видеодисплеи,
трудно полностью судить о конструкции кресла оператора. Однако из предлагаемого
проспекта и фотографий можно заключить, что кресло позволяет изменять глубину
сиденья и его высоту, отделано воздухопроницаемой тканью, но отсутствие
подлокотников заставляет оператора создавать дополнительную опору для локтевых
суставов и предплечий на области бедер, что является далеко не лучшим вариантом
конструкции кресла. Недостаточная профилизация спинки не учитывает
индивидуальных особенностей строения и формы поясничного
отдела позвоночного столба. Поза, которую приняла на рабочем месте оператор,
ясно показывает ее напряженность, что с течением времени будет вызывать быструю
утомляемость всего организма.
Рассмотренные
конструкции рабочего кресла оператора не учитывают равномерности распределения
сил тяжести звеньев тела на опорные поверхности и ведут к статическому
напряжению больших мышечных групп, что отрицательно сказывается на работе
оператора и ведет к профессиональным заболевания. Все это дает основание для
разработки нового, универсального кресла, позволяющего оператору свободно, без
затраты излишних сил производительно трудиться в течение всего рабочего
времени.
8.11. Заключение .
Итак,
четко установлена главная угроза здоровью операторов дисплеев — это
неподвижность, статичность позы и глазных мышц, особенно нуждающихся в
динамическом режиме работы. Это требует создания специального двигательного
режима для тех, кто трудится на ЭВМ. Кроме того, необходимо снять влияние
низкочастотных полей, создаваемых вокруг экрана, а также высокочастотных
компонентов излучений при сканировании электронного луча по экрану дисплея.
Во
ВНИИФКе предложена двухкомпонентная схема послетрудовой реабилитации
операторов, работающих с электронными дисплеями. На первом этапе реабилитации
используется комплекс динамических упражнений для внутриглазных и цилиарных
мышц по оригинальной методике с применением специальных глазных тренажеров. На
втором этапе реализуется нетрадиционный путь общефизической тренировки и
процесса "вхождения" в работу с дисплеем после отдыха, связанного . с
выполнением упражнений для глазных мышц. Общефизическая тренировка
осуществляется в аэробном режиме на специальных спортивно-гимнастических
тренажерах. В их конструкцию входят нагрузочные устройства (беговая дорожка,
велотренажер и т.п.), соединенные с ПК (персональный компьютер) особым
электронным блоком сопряжения, что позволяет управлять создаваемой на экране
дисплея игровой, спортивной, развлекательной ситуацией.
Двухкомпонентная
схема послетрудовой реабилитации обеспечивает высокий оздоровительный эффект.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
РАЗРАБОТКИ
БИС ГРУППОВОГО КАНАЛЬНОГО
ИНТЕРФЕЙСА ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
9.1.
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА
ЗАКАЗНОЙ БИС
Увеличение степени
интеграции ИС приводит
к их функциональной специализации и затратам
на разработку . Это
приводит к тому , что заказные
БИС обычно производятся малыми партиями по
специальному заказу, поэтому
такие БИС являются
очень дорогими, по
сравнению с серийными,
так как требуют
тех же затрат на разработку,
при намного меньшем
числе БИС в
серии . Кроме этого высокая
степень функциональной специализации таких БИС требует
от проектировщика глубоких
специальных
схемотехнических знаний .
Но при
использовании серийных интегральных схем их количество
в проектируемом устройстве
составляло бы несколько
десятков, что существенно
снизило бы надежность,
увеличило бы количество
потребляемой энергии, потребовало
бы намного большей
площади, при тех
же реализуемых функциях;
и в итоге оказалось бы
экономически
нецелесообразным. Поэтому было
решено строить интерфейс в
виде одной заказной
БИС.
9.2.
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА
СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
Выбор
оптимального строения структурной
схемы БИС интерфейса в наибольшей степени зависит от
выбора оптимальных условий
формирования уплотненного временного
канала.
Проведем
сравнение этих условий
по следующим критериям:
·
по числу
функций, выполняемых блоками
интерфейса ;
·
по внутренней
частоте;
·
по стоимости
реализации интерфейса;
·
по рациональному использованию
оперативной памяти.
Рассмотрим три
способа выделения и
вставки каналов:
1 - традиционный;
2 – реализованный в
прототипе;
3 – с параллельной шиной.
Традиционный
способ состоит в
выделения ( или вставки )
одного уплотненного по
времени канала из
64х входящих групповых
каналов простым извлечением
его из
всеобщего потока посредством
увеличения ( или уменьшения )
числа интерфейсом . Этот способ
невыгоден, так как
с увеличением числа
интерфейсов увеличивается количество
коммутаторов.
Это приводит к
увеличению объема обработки , выполняемого коммутатором и
увеличением тактовой частоты
в два , четыре , восемь
раз по
сравнению с данной . А это приводит к тому , что уменьшается
количество операций выполняемых
отдельными блоками коммутатора
и усложняется схемотехника всего устройства в целом.
Способ,
реализованный в прототипе,
заключается в выделении
и вставке 16 го служебного канала
если тактовая частота
совпадает со станционной
частотой . Этот способ хоть
и позволяет устранить
некоторые сложности схемотехнического плана , но не
решает всей проблемы
в целом , т.к. не
всегда эти частоты
совпадают и на
выравнивание приходится применять
более сложную аппаратуру .
В качестве оптимального выбран 3ий способ .
Этот способ подразумевает выделение 16 го канала из внутренней оперативной
памяти , в которую
записываются каналы ,
которые пришли ранее синхросигнала ( нулевого канала ) . Все это позволяет в
некотором виде снизить
себестоимость устройства в
целом .
9.3.
ОБОСНОВАНИЕ
ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ
БИС
К
разрабатываемой БИС
интерфейса предъявляются следующие
требования, которые позволяют
более плодотворно вести
работу по созданию данного устройства:
·
возможность
интегрирования в существующие цифровые системы передачи
данных (в частности
построение одно- и
многозвенных систем на
основе разрабатываемой БИС);
·
простота
управления;
·
невысокая
стоимость.
Для
обеспечения возможности интегрирования в существующие цифровые
системы необходимо применять стандартные схемотехнологии построения БИС, обладающие
широкой
распространенностью. Следовательно, для
своей реализации разрабатываемое устройство требует определенные промышленные
наработки различных технологий.
На современном этапе
производительность той или
иной технологии не
может быть измерена только
количеством элементов (чаще
всего транзисторов) на
единице площади, как
это часто делается
для интегральных схем.
Логическая функция (И-НЕ
или ИЛИ-НЕ) реализованная по одной технологии
необязательно эквивалентна по
количеству элементов соответствующей логической функции
реализованной на основе
другой технологии, поэтому число
элементов на единицу площади не
является основным критерием
сравнения технологий. В этом
случае важны и
другие характеристики БИС реализованных на
основе разных технологий,
отражающие их функциональные возможности, способы реализации
логических функций.
От
других типов БИС, заказные
интегральные схемы отличаются
следующими своими свойствами:
1.
Большая степень
интеграции;
2.
Меньшая функциональная гибкость;
3.
Аппаратная поддержка
выполняемых команд.
Все эти
и некоторые другие
свойства позволяют реализовывать на них сложные
алгоритмы обработки цифровых
сигналов при относительно низких затратах.
Таким образом, использование заказной БИС, реализованной на отработанной технологии
производства, существенно уменьшит ограничения на
сложность реализации интерфейса
при относительно низких затратах
на производство.
Выбор технологии
производства БИС производится методом анализа иерархий
. Варианты , которые были рассмотрены , представлены в таблице 9.1.
Возможные варианты
технологий производства заказной
БИС. Технология Краткое описание (реализуемая базовая функция) ТТЛ(Ш) Биполярная (И-НЕ) ЭСЛ Биполярная (ИЛИ-НЕ) NМДП МДП с n-каналом (И-НЕ и ИЛИ-НЕ) КМДП Комплиментарная МДП (И-НЕ и ИЛИ-НЕ)
Таблица 9.1
При заполнении
таблиц использовалась шкала
относительной важности, приведенная
в таблице 9.2.
Шкала относительной
важности. Интенсивность относительной важности определение 1 равная важность 3 умеренное превосходство 5 сильное превосходство 7 значительное превосходство 9 очень сильное превосходство 2,4,6,8 промежуточные суждения
Таблица 9.2.
Выбор производится по следующим критериям:
·
Быстродействие;
·
Помехоустойчивость;
·
Потребляемая мощность;
·
Площадь, занимаемая
на кристалле;
·
Совместимость (возможность интеграции БИС, построенной
по данной технологии,
с БИС, построенными по другой технологии);
·
Стоимость.
На основании
этих данных были
составлены 7 матриц:
матрица попарных сравнений
для критериев, по
которой определяется наиболее
важный (таблица 9.3) ,6 матриц
попарных сравнений альтернатив
по отношению к каждому критерию (таблицы
9.4, 9.5, 9.6,
9.7, 9.8, 9.9).
В матрицах приняты
следующие обозначения:
Xi -
локальный приоритет, определяемый по формуле : Xi=,
- сумма по
столбцу .
A - вариант реализации
на ТТЛ(Ш),
B - вариант реализации
на ЭСЛ,
C - вариант реализации
на nМДП,
D - вариант реализации
на КМДП. 1 2 3 4 5 6 Xi 1.Быстродействие 1 1/5 3 1/3 1/7 3 0,66 0,07 2.Помехоустойчивость 3 1/5 3 1 1/7 3 0,96 0,11 3.Потребление 1/3 1/7 1 1/3 1/5 3 0,46 0,05 4.Площадь 7 3 5 7 1 7 4,15 0,45 5.Совместимость 5 1 7 5 1/3 5 2,58 0,28 6.Стоимость 1/3 1/5 1/3 1/3 1/7 1 0,32 0,04 å 9,13 1,00
Таблица 9.3.
Рассчитаем отношение
согласованности по следующей
формуле:
ОС = ИС/СС, где (9.1)
ИС = (lil - n)/(n - 1); (9.2)
n=6; СС=1,2
lil = S Xi * S yij =
1,17 + 1,33 + 0,96
+ 1,54 + 0,88 +
0,88 = 6,76; (9.3)
ИС = (6,76 -
6)/(6 - 1) = 0,152;
ОС = 0,152/1,2 = 0,127.
ОС<0,2; следовательно, оценки
пересматривать не надо.
Быстродействие. A B C D Xi A 1 1/5 3 3 1,16 0,19 B 5 1 7 7 3,96 0,65 C 1/3 1/7 1 1/2 0,39 0,07 D 1/3 1/7 2 1 0,56 0,09 å 6,07 1,00
Таблица 9.4
Рассчитаем
отношение согласованности по следующей
формуле:
ОС = ИС/СС, где (9.1)
ИС = (lil - n)/(n - 1); (9.2)
n=4; СС=0,9
lil = S Xi * S yij =
1,27 + 0,97 + 1,04
+ 0,92 = 4,20; (9.3)
ИС = (4,2 -
4)/(4 - 1) = 0,067;
ОС = 0,067/0,9 = 0,074.
ОС<0,2; следовательно, оценки
пересматривать не надо.
Помехоустойчивость. A B C D Xi A 1 5 1 1/3 1,14 0,21 B 1/5 1 1/5 1/7 0,48 0,09 C 1 5 1 1/3 1,56 0,29 D 3 7 3 1 2,20 0,41 å 5,37 1,00
Таблица 9.5
Рассчитаем отношение
согласованности по следующей
формуле:
ОС = ИС/СС, где (9.1)
ИС = (lil - n)/(n - 1); (9.2)
n=4; СС=0,9
lil = S Xi * S yij =
1,09 + 0,90 + 1,09
+ 0,96 = 4,04; (9.3)
ИС = (4,04 -
4)/(4 - 1) = 0,013;
ОС = 0,013/0,9 = 0,014.
ОС<0,2; следовательно, оценки
пересматривать не надо.
Потребление. A B C D Xi A 1 5 1/5 1/7 0,61 0,09 B 1/5 1 1/7 1/9 0,24 0,04 C 5 7 1 1/3 1,85 0,29 D 7 9 3 1 3,71 0,58 å 6,41 1,00
Таблица 9.6
Рассчитаем отношение
согласованности по следующей
формуле:
ОС = ИС/СС, где (9.1)
ИС = (lil - n)/(n - 1); (9.2)
n=4; СС=0,9
lil = S Xi * S yij =
1,19 + 0,88 + 1,26
+ 0,92 = 4,25; (9.3)
ИС = (4,25 -
4)/(4 - 1) = 0,083;
ОС = 0,083/0,9 = 0,092.
ОС<0,2; следовательно, оценки
пересматривать не надо.
Площадь. A B C D Xi A 1 5 3 5 0,99 0,21 B 1/5 1 1/3 1/2 0,24 0,05 C 1/3 3 1 3 2,03 0,43 D 1/5 2 1/3 1 1,47 0,31 å 4,73 1,00
Таблица 9.7
Рассчитаем отношение
согласованности по следующей
формуле:
ОС = ИС/СС, где (9.1)
ИС = (lil - n)/(n - 1); (9.2)
n=4; СС=0,9
lil = S Xi * S yij =
1,07 + 0,99 + 0,75
+ 1,24 = 4,05; (9.3)
ИС = (4,05 -
4)/(4 - 1) = 0,017;
ОС = 0,017/0,9 = 0,019.
ОС<0,2; следовательно, оценки
пересматривать не надо.
Совместимость. A B C D Xi A 1 5 1/3 1/5 0,76 0,13 B 1/5 1 1/7 1/9 0,24 0,04 C 5 7 1 1/2 2,41 0,41 D 3 9 2 1 2,47 0,42 å 5,88 1,00
Таблица 9.8.
Рассчитаем отношение
согласованности по следующей
формуле:
ОС = ИС/СС, где (9.1)
ИС = (lil - n)/(n - 1); (9.2)
n=4; СС=0,9
lil = S Xi * S yij =
1,19 + 0,88 + 1,08
+ 0,94 = 4,09; (9.3)
ИС = (4,09 -
4)/(4 - 1) = 0,03;
ОС = 0,03/0,9 = 0,033.
ОС<0,2;
следовательно, оценки пересматривать не надо.
Стоимость. A B C D Xi A 1 3 5 6 3,08 0,56 B 1/3 1 3 4 1,41 0,26 C 1/5 1/3 1 2 0,60 0,11 D 1/6 1/4 1/2 1 0,38 0,07 å 5,47 1,00
Таблица 9.9
Рассчитаем отношение
согласованности по следующей
формуле:
ОС = ИС/СС, где (9.1)
ИС = (lil - n)/(n - 1); (9.2)
n=4; СС=0,9
lil = S Xi * S yij =
0,95 + 1,19 + 1,04
+ 0,91 = 4,09; (9.3)
ИС = (4,09 -
4)/(4 - 1) = 0,03;
ОС = 0,03/0,9 = 0,033.
ОС<0,2;
следовательно, оценки пересматривать не надо.
Глобальный приоритет
для каждой альтернативы вычисляется как
сумма произведений локальных
приоритетов на соответствующий весовой коэффициент.
Глобальные приоритеты приведены
в таблице 9.10, из которой видно,
что наибольший приоритет
у варианта реализации
БИС коммутации с
использованием КМДП технологии. 1 2 3 4 5 6 Глобальный Приоритет Вес 0,07 0,11 0,05 0,45 0,28 0,04 ТТЛ(Ш) 0,19 0,21 0,09 0,21 0,13 0,56 0,19 ЭСЛ 0,65 0,09 0,04 0,05 0,04 0,26 0,09 пМДП 0,07 0,29 0,29 0,43 0,41 0,11 0,33 КМДП 0,09 0,41 0,58 0,31 0,42 0,07 0,39
Таблица
9.10.
Выводы: С
помощью метода анализа
иерархий проведено сравнение следующих типов
технологий производства БИС
по следующим критериям: 1) быстродействие; 2) помехоустойчивость; 3) потребляемая мощность; 4)
площадь, занимаемая на
кристалле; 5) совместимость; 6) стоимость.
Предпочтение отдается технологии
КМДП. В таблице 9.3. приведена матрица сравнения критериев. Наибольший локальный
приоритет у критерия
«площадь». По данным
таблицы 9.9 локальный приоритет пМДП
технологии превалирует над
локальными приоритетами
других технологий, но
в других случаях
локальный приоритет КМДП
выше. Конечным этапом
сравнения является синтез
глобальных приоритетов. Наибольший
глобальный приоритет имеет
КМДП технология, она и
будет использоваться для
реализации заказной БИС
интерфейса .
9.4 РАСЧЕТ
ОСНОВНЫХ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ
9.4.1 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НАДЕЖНОСТИ.
При
расчете определим следующие
показатели:
1.
наработка на
отказ Т [ч];
2.
вероятность безотказной
работы за год
(8760 часов).
T=1/
L ,
где L— интенсивность отказов устройства;
, где li — интенсивность отказов i-го элемента;
Рбр(t = 8760) = е - Lt = e - L8760. (9.4)
Расчет интенсивности отказов элементов приведен в
таблице 9.11. Наименование Элемента Количество k Интенсивность отказов одного элемента li ,1/ч Интенсивность отказов всех элементов k*li ,[1/ч] Интегральная схема 1 10-6 1*10-6 Итого 1 L=10-6
Таблица 9.11
L = 10-6 [1/ч];
T = 1/ L = 1/10-6 = 106
[час];
Время наработки
на отказ производители различных
электронных компонентов стараются
сделать как можно
больше, для того
чтобы при интегрировании этих компонентов в
одном устройстве (на одной
печатной плате) время
наработки на отказ
тоже было бы
большим (при интеграции
п компонентов
время наработки на
отказ уменьшается приблизительно в п раз). И
поэтому время наработки
на отказ данной
БИС составляет около
114 лет, т.е.
намного больше срока
морального старения.
Рбр(t = 8760) = е - Lt = e - L8760 » 0,991.
9.4.2 РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИС.
БИС изготовлена
на основе кремниевого
кристалла по технологии
КМДП. Себестоимость БИС
равна: СБИС = П + Скр+
З+ ЦР + ОЗР, где
П —
стоимость покупных деталей
(корпус, проводники и
т.д.);
Скр — себестоимость изготовления кристалла ИС;
З — расходы на основную
заработную плату;
ЦР — цеховые расходы;
ОЗР — общезаводские расходы.
1. Рассчитаем
стоимость покупных изделий
П.(Цены на компоненты сведены
в таблицу 9.12.) Наименование Элемента Тип Количество, шт. Цена за Единицу, $ Сумма , $ Кристалл Кремниевый 1 0,02 0,02 Корпус 2123.40 - 1 1 0,05 0,05 Проводники 40 0,004 0,16 Изготовление фотошаблона ИС Площадь, см2 Цена за См2, $ 3,5 0,02 0,07 Итого 0,3
Таблица 9.12
2.
Себестоимость изготовления кристалла
ИС.
Расходы на
зарплату:
Плотность компоновки rфакт =498/3,5=142,28 эл/см2,
а rнорм = 75 эл/см2.
Определим коэффициент
пересчета Кпересч.= rфакт / rнорм = 142/75 = 1,9
Расценок на
1 см2:
Рц =0,8*Рд+ DРц
; Pд = 0,1руб/см2
DРц = Рд*0.2* Кпересч
Рц = 0,8*0,1+0,1*0,2*1,9 = 0,12 руб/см2
Расходы на зарплату (без
учета расходов на
социальные нужды):
Зкр1= Рц1*
Sкр=0,5 * 3,5= 1,75 руб.
Расходы
на зарплату (с
учетом расходов на
социальные нужды +41%):
Зкр= 1,41 * Рц1* Sкр= 1,41 * 0,5 *
3,5= 2,47 руб.
Себестоимость изготовления кристалла ИС:
Скр
= Зкр + М + Н, где Н — накладные расходы
Н=2,2* Зкр=2.2*2,47=5,43 руб.
Скр=2,47 + 2,38 + 5,43 = 10,28
руб.
3. Расчет расходов на зарплату при изготовлении БИС.
Трудоемкость работ:
-подготовка кристалла
к фотолитографии tпф.=Sкр
* 10 сек/см2 = 3,5 * 10 = 350 сек =
0,01 ч;
-непосредственно процесс
фотолитографии и формирования элементов tфл.=Sкр* 5 ч/см2= 3,5*5 = 17,5ч;
-пайка внешних выводов tпвв.=Sкр*1сек/10см2=
3,5/10 = 0.35сек =0,0001ч;
-проверка работоспособности и настройка tпрн.=Sкр*10мин/10см2=
3,5*10/10 = 3,5мин= 0,06ч;
-промывка и
лакировка корпуса tплк.=Sкр*4мин/10см2=3,5*4/10=1,4мин
= 0,02ч.
Рассчитаем расходы на зарплату при изготовлении
блока. Результаты можно свести в таблицу
(см. таблица 9.13) Виды работ Трудоемкость нормо-час Разряд работы Часовая ставка руб./ч Расходы на зарплату руб. 1.Подготовка кристалла 0,01 2 2,032 0,02032 2.Фотолитография 17,5 3 0,010 0,175 3.Пайка 0,0001 3 0,010 0,00001 4.Проверка 0,06 4 6,689 0,40134 5.Промывка и лакировка 0,02 2 2,188 0,04376 Итого: 0,65
Таблица 9.13
4. Цеховые накладные расходы на изготовление
устройства; примем коэффициент
увеличения равным 2,7 (среднеотраслевой коэффициент):
ЦР = 2,7* Зустр = 2,7*0,65 = 1,76 руб.
5.
Общезаводские накладные расходы на изготовление устройства; примем
коэффициент увеличения равным
1,3 (среднеотраслевой коэффициент):
ОЗР = 1,3* Зустр = 1,3*0,65 = 0,84руб.
Себестоимость изготовления разрабатываемой БИС:
П = 0,3*6,05 = 1,82 руб.
СБИС =
П + Скр + Зустр + ЦР + ОЗР= =1,82+10,28+0,65+1,76+0,84
=15,35 руб.
Расчет
оптовой цены:
Цопт = СБИС (1
+ r/100)=15,35 (1+0,15) = 17,65
руб.
9.5.
ВЫВОДЫ
Основываясь на
вышеприведенных фактах, было
выбрано использование заказной
БИС на основе КМДП технологии.
Как видно из
экономического расчета такая
БИС обладает достаточно
низкой себестоимостью и
хорошими показателями надежности,
что очень важно
при использовании данной
БИС в системах общего пользования, таких как городские
телефонные сети, работающих
круглые сутки.
ВВЕДЕНИЕ
В
настоящее время в России, как и во всем мире наблюдается информационный
бум и объем информации, передаваемой по коммутируемым (в том числе и
телефонным ) каналам связи,
сильно возрастает и, поэтому,
возникает необходимость в
коммутационном
оборудовании, которое обеспечивало быстрое и качественное соединение абонентов и
соответствовало бы современным
стандартам на коммутацию
цифровых каналов передачи.
В начале прошлого года
(14.01.97) Министерством Связи
был издан приказ
«О мерах по
защите интересов российских
производителей телекоммуникационного оборудования», в первом пункте
которого говорится: «Предприятиям связи на сети
общественного пользования
преимущественно применять коммутационное оборудование
отечественного
производства, в том
числе и производимых на совместных предприятиях»[1].
Сейчас фирмы-производители
ведут широкие исследовательские и
опытно-конструкторские работы по
созданию электронных систем
коммутации для передачи
телефонной и телеграфной
информации, данных и
так далее в
электронных автоматических телефонных
станциях с временным
разделением каналов, что позволяет одновременно
устраивать несколько соединений
через один и тот же коммутационный элемент. Это приводит
к повышению использования оборудования
коммутационного поля, а,
следовательно, к улучшению
экономических показателей при
сохранении требуемого качества
передачи информации. Электронные
автоматические телефонные станции
с цифровым коммутационным полем, построенные по
принципу преобразования сигналов
в форме импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), являются
основой для организации
интегральных цифровых сетей
связи. То есть
систем коммутации, в
которых аппаратура коммутации
и передачи выполнена
на единых принципах
и единой элементной
базе, а все
виды информации передаются
по сети в единой цифровой
форме.
В настоящее время все
более широкое распространение получают цифровые сети
построенные по кольцевому
принципу, где передача
информации происходит в
одном направлении это
позволяет сократить затраты
на прокладку магистральных кабелей и предоставляет возможность наращивания сетей, а
также объединение нескольких
низкоскоростных потоков в
один высокоскоростной. Примером
действующей в настоящее
время кольцевой сети
построенной по принципу
Синхронной Цифровой Иерархии
может служить сеть
компании «МТУ-Информ», более
подробно особенности функционирования этой сети рассмотрены
в главе 1.
Учитывая все
вышеперечисленное, видится актуальной
разработка отечественной системы
коммутации, не уступающей
своим зарубежным аналогам
по характеристикам, и
в том числе разработка коммутационной БИС, которая послужит
основой интегральной цифровой
сети связи.
Мне в
данном дипломном проекте
предложено спроектировать БИС –
интерфейс , работающую в
стандартной системе связи
на основе импульсно кодовой
модуляции формата ИКМ – 30/32.
Рассмотрим
назначение данной БИС
в системе передачи
цифровой информации: проектируемая БИС , представляет собой
блок сопряжения временных каналов
входящих и исходящих
соединительных цифровых линий
передачи. Кристалл предназначен для сопряжения 64
каналов входящих абонентов
с таким же
количеством исходящих . Существующий формально еще один
канал - нулевой
- используется для
синхронизации. Передача ведется
в симплексном режиме,
то есть только
в одном направлении. Кристалл принимает информацию
по восьми параллельным входным
групповым трактам (групповым
входам) и выдает
ее синхронно по
восьми групповым выходам.
Кроме собственно
сопряжения , БИС предназначена для выполнения ряда
других операций, задаваемых
внешним или внутренним
управляющим устройством . Информация от
внешнего управляющего устройства
передается БИС в
виде команды определенного формата. О результатах
выполнения команды кристалл
также передает информацию
внешнему управляющему устройству.
Внутреннее управляющее
устройство непосредственно интегрировано с БИС на
одном кристалле и
выполняет ряд специфичных
для данного устройства
функций, в данном
дипломном проекте строение
внутреннего управляющего устройства
не рассматривается . АТС
Однонаправленное соединение по кольцу Рис. В Кольцевая структура Дуплексное соединение по любому маршруту Рис. А Радиальная структура Абонент 2 Абонент 2 АТС АТС АТС АТС АТС АТС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенной
работы спроектирована интегральная схема высокой степени
интеграции, построенная на
основе технологии КМДП,
которая предназначена для
функционирования в абонентских
подсистемах связи. Разработанная интегральная схема позволяет
осуществить Преобразование канала
ИКМ-1920 в 64
групповых канала передачи
данных ИКМ-30/32 (Е1),
что позволяет интегрировать разработанную
интегральную схему в
существующие системы связи
без дополнительных технических
преобразований. Интегральная схема
также позволяет ответвлять
требуемое количество каналов
из одного потока
информации . Приведенные расчеты
показывают соответствие разработанного устройства требованиям технического задания.
С экономической точки зрения
спроектированная интегральная схема
получилась относительно дешевой
и потенциально конкурентоспособной. Приведенные технико-экономические расчеты
показывают, что интегральная схема получилась высоко
надежной и ее
можно рекомендовать к использованию в
сетях, работающих круглосуточно.
Проведенный патентный
поиск показывает, что
данная интегральная схема
является «патентно-чистой», т.е.
на данный момент нет патента
на аналогичное устройство, что также способствует продвижению данной рынке.
|
