Разработка устройства для криптографической защиты информации гарантированной стойкости

Причем использование печатного монтажа открыло широкие возможности замены ручной пайки каждого электромонтажного элемента на автоматизированную пайку соединения одновременно всех или многих элементов, располагаемых по одной стороне диэлектрического основания печатной платы.

3.2.2 Технологические требования к печатной плате электронного блока

Технологические требования к печатной плате электронного блока определяются особенностями печатного монтажа. Эти особенности позволяют успешно решать задачу механизации производства радиоэлектронных устройств, в том числе и спроектированного для криптографической защиты информации, но одновременно предъявляющих определенные требования к конструкции печатной платы.

К таким особенностям печатных плат относятся:

- плоскостное расположение печатных проводников на плате, что не позволяет осуществить переход с одной ленты (слоя) на другую без перемычек, переходных колодок и разъемов;

- использование при изготовлении печатных плат одинаковых или однородных приспособлений;

- введение в конструкцию необходимой для механизации производства системы расположения отверстий в печатной плате - координатной сетки с одинаковым шагом по вертикали и горизонтали, если сетка прямоугольная;

- установка навесных элементов и крепление их выводов только путем пропускания их в отверстия, причем каждое отверстие рассчитано на один вывод;

- расположение навесных элементов со стороны платы, противоположной расположению печатных проводников;

- при двустороннем расположении проводников на плате навесные элементы располагают со стороны меньшего количества проводников;

- групповая пайка, заключающаяся в одновременном электрическом и механическом соединении всех навесных элементов на печатной плате, путем одновременного воздействия припоя на все монтажные площадки;

- определенная последовательность сборочно-монтажных работ с использованием печатных плат различного функционального назначения;

- размещение навесных радиоэлементов на плате и предварительное механическое закрепление их;

- запайка выводов навесных элементов;

- установка прочих деталей с механическим креплением на печатной плате.

Оценим способы изготовления печатных плат и выберем наиболее эффективный для дипломного проекта.

3.2.3 Способы изготовления печатных плат

Существующие способы изготовления печатных плат, в том числе и печатной платы электронного блока запоминания спроектированного устройства для криптографической защиты информации, условно можно разделить на две группы:

- к первой группе относятся способы, при которых печатные проводники наносятся осаждением металла непосредственно на изоляционное основание платы;

- ко второй группе относятся способы, при которых печатные проводники получаются травлением части поверхности металла, закрепленной на изоляционном основании, или их переносом заранее изготовленных на изоляционное основание.

При двустороннем расположении печатных проводников на плате соединение осуществляется через металлизированные отверстия. Для способов первой группы изготовления печатных плат электрический контакт достигается одновременно с изготовлением проводников путем металлизации соединяющих их отверстий, как показано на рисунке 3.3.

Для способов второй группы изготовления печатных плат электрический контакт достигается трубчатыми заклепками, вставленными в отверстия и развальцованными так, чтобы отбортовка прилегала к металлизированному краю на обеих сторонах платы, это видно на рисунке 3.4.

1 - изоляционное основание; 2 - металлизированный слой.

Рисунок 3.3 - Металлизированное отверстие в печатной плате

1 - изоляционное основание; 2 - металлизированный слой; 3 - трубчатая заклепка.

3.2.4 Используемые материалы для печатной платы порогового элемента

Материалы, используемые в качестве оснований для печатных плат, в том числе и для печатных плат порогового элемента спроектированного устройства для криптографической защиты информации, должны обладать совокупностью определенных свойств. К их числу относятся высокие электроизоляционные свойства, достаточная механическая прочность и др. Все эти свойства должны быть стабильными при воздействии агрессивных сред и изменяющихся климатических условий.

Кроме того, материал платы должен обеспечивать ее хорошую сцепляемость с токопроводящими покрытиями, минимальное коробление в процессе производства и эксплуатации. Если платы изготавливаются из листовых материалов, то последние должны допускать возможность обработки резанием и штамповкой.

Платы для печатных схем, изготовленных способами первой группы их производства, наиболее часто делают из листового гетинакса марки УП толщиной 1,5…3 мм. Платы для печатных схем, изготавливаемых способом переноса токопроводящего материала на изоляционную пластину, выполняются из листового гетинакса марки УП, текстолита марки Б и пресс - материалов. Пример обозначения гетинакса, фольгированного с двух сторон, повышенной точности и нагревостойкости, толщиной 2,5 мм: гетинакс ГФ-2-П-2,5 ГОСТ 10316-78.

3.2.5 Печатные проводники для платы порогового элемента

Печатные проводники характеризуются в основном двумя параметрами: электрическим сопротивлением и прочностью сцепления проводника с основанием печатной платы.

В качестве проводниковых материалов используется медь, серебро, алюминий, латунь, никель.

Плоские проводники выдерживают высокую токовую нагрузку. Благодаря пластинчатой форме токопроводящих линий достигается значительнее лучшее отношение поверхности к сечению, чем у круглой проволоки. Вследствие увеличения тепловой излучающей поверхности - при условии одинаковой температуры фольги и проволоки - в фольге могут протекать большие токи или же при условии одинаковой силы тока размеры фольгированного проводника могут быть уменьшены по сравнению с проволочным проводником.

Уменьшение веса и объема проводникового материала печатной платы по сравнению с проволочным монтажом может достигать 60 %. Независимо от способа нанесения проводникового материала, к печатным проводникам предъявляются следующие требования:

- слой металла должен быть удельной проводимостью, близкой по величине к удельной проводимости медных проводов;

- минимальная ширина проводников определяется технологическими возможностями изготовления и прочностью сцепления с основанием. Рекомендуется применять проводники шириной не менее 1 мм при минимальном расстоянии между ними 0,5…1 мм;

- проводники не должны иметь резких перегибов и острых углов излома на поверхности платы;

- при разветвлении проводников переходы между ними должны быть плавными;

- проводники, оканчивающиеся металлизированными отверстиями для крепления деталей, должны иметь вокруг отверстия расширение - контактную площадку.

Контактные площадки проводников могут быть различной формы, но чаще всего выполняются круглыми. Примерный вид контактной площадки изображен на рисунке 3.5.

Согласно рисунку 3.5, диаметр контактной площадки должен быть в 3,5…4 раза больше диаметра монтажного отверстия, но не менее 2,5 мм. Ширина контактной площадки у отверстия не менее 0,7 мм; допускается подрезка контактной площадки с одной стороны на 0,3 мм.

Рисунок 3.5 - Размеры контактной площадки печатной платы порогового элемента

Следующие требования к токопроводящему материалу печатных плат:

- расстояния между краями двух отверстий для крепления деталей должно быть не менее 2 мм;

- при двустороннем расположении навесных элементов печатные проводники не должны касаться корпусов радиодеталей, лежащих на плате. Если это невозможно выполнить, то навесные детали следует устанавливать на расстоянии не менее 3 мм от поверхности платы.

3.2.6 Конструкторская разработка печатной платы порогового элемента

Воспользуемся первым способом изготовления печатных плат, при котором печатные проводники наносятся осаждением металла непосредственно на изоляционное основание.

Печатную плату порогового элемента спроектированного устройства для криптографической защиты информации изготовим из листового гетинакса марки ГФ-1-П-2, толщиной 2 мм, где Г - гетинакс, Ф - фольгированный, 1 - фольгируемая только одна сторона и П - повышенная точность и нагреваемость.

Внешний вид платы порогового элемента спроектированного устройства для криптографической защиты информации показан на рисунке 3.6.

Таким образом, была разработана печатная плата порогового элемента спроектированного устройства для криптографической защиты информации. Технология разработки и изготовления печатной платы является типовой для отечественного уровня производственного оборудования.

В соответствии с заданием на дипломное проектирование после конструкторско-технологической разработки печатной платы порогового элемента спроектированного устройства для криптографической защиты информации необходимо привести экономическое обоснование производства этого спроектированного устройства.

4 Планирование разработки устройства для криптографической защиты информации с построением календарного графика выполнения работ

4.1 Определение трудоемкости разработки рабочей документации

Техническая подготовка любого производства, в том числе и устройства для криптографической защиты информации, включает в себя: конструкторскую, технологическую и организационную подготовку производства.

Конструкторская подготовка производства состоит из следующих стадий: формулировка технического задания, технического предложения, эскизного проекта и разработка рабочей документации.

Трудоемкость разработки рабочей документации оценим в следующем порядке:

1) определение числа чертежных листов и текстовой документации, приведенных применительно к формату А4, проиллюстрировано в виде таблицы 4.1;

Таблица 4.1 - Ориентировочный объем текстовой и чертежной документации

Наименование документа	Формат документа	Документ в формате А4
Чертежи конструкций	10 листов А1	10 х 8 = 80 листов
Текстовая документация	120 листов А4	120 листов
Итого:	200 листов

2) определение трудоемкости разработки рабочих документов.

Общая трудоемкость разработки рабочей документации (нормо-часы или н-ч) устройства для криптографической защиты информации вычисляется по формуле

(4.1)

где _i - число листов, приведенных к формату А4, шт.;

t_i - трудоемкость, н-ч.

Исходные данные для расчета по формуле (4.1) трудоемкости разработки рабочих документов представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Исходные данные для расчета трудоемкости

Наименование документа	Группа сложности	Группа новизны	Количество листов i	Трудоемкость ti, н-ч	Общая трудоемкость, н-ч
Чертежи конструкций	1	Н-2	80	2,94	235,2
Текстовая документация	1	Н-2	120	2,90	348
Итого:	200		Трд = 583,2

Оценим трудоемкость различных стадий конструкторской технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации.

4.2 Трудоемкость стадий конструкторской технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации

Трудоемкость выполнения стадий конструкторской технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации определена на основе усредненных нормативов трудоемкости выполнения опытно-конструкторских работ 1-ой группы сложности и новизны Н-2 при изготовлении одного опытного образца этого устройства для криптографической защиты информации:

, (4.3)

- трудоемкость выполнения i-ой стадии конструкторской работы;

Т_1j - трудоемкость выполнения опытно-конструкторской работы 1-ой группы сложности и новизны;

. (4.4)

- поправочный коэффициент на сложность проектируемого изделия;

К_нов = 1,29 - поправочный коэффициент на новизну изделия (для Н-2);

m = 6 - число признаков сложности;

K_j - коэффициент усложнения по признакам сложности:

К_изд = 1 - тип аппаратуры - гражданская радиоэлектронная аппаратура для обычных условий эксплуатации;

К_сх.эл = 1,2 - для электрической схемы, содержащей 11…20 каскадов;

К_кон = 1,0 - для наибольшей конструктивной переработки;

k_tex = 1,2 - аналогичная ранее выполненным работам;

К_рег = 1,2 - регулировка и настройка заводская;

К_исп = 1,2 - вид испытаний - заводской стендовый.

После подстановки числовых значений коэффициентов сложности K_j в формулу (4.4) получим

Средняя норма проверки нормоконтролером технических документов в листах, приведенных к формату А4, за восьмичасовой рабочий день составляет 30 листов оригиналов и 60 листов подлинников (ОСТ-84-888-74), что составляет:

(4.5)

Исходные данные для определения трудоемкости различных стадий конструкторской подготовки производства устройства для криптографической защиты информации приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Исходные данные для определения трудоемкости различных стадий конструкторской подготовки производства

№ п/п	Наименование стадий конструкторской подготовки проекта	Укрупненные нормы времени конструирования изделия 2 группы сложности и новизны	Трудоемкость стадии с учетом Ксл и Кнов, н-ч
1	Разработка технического задания на изделие	32,8	47,81
2	Разработка технического предложения	42,0	61,22
3	Эскизное проектирование:
	-разработка эскизного проекта	98,4	143,43
	-разработка эскизов и чертежей	90,2	131,48
	-изготовление макетов	32,8	47,81
	-отладка и лаб. испытания макетов	32,8	47,81
4	Разработка технического проекта	139,4	203,20
5	Изготовление опытного образца:
	-изготовление	114,8	167,34
	-отладка и испытание	32,8	47,81
	-корректировка документации	82	119,53
6	Разработка рабочей документации	-	583,2
7	Проверка нормоконтролером	-	80
	Итого		1680,64

Из анализа итоговых данных таблицы 4.4 следует, что суммарная трудоемкость конструкторской подготовки производства анализатора спектра сигнала для системы защиты информации имеет значение: Т_КПП = 1680,64 н-ч

После оценки трудоемкости конструкторской подготовки производства остановим внимание на вопросах технологической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации.

4.3 Технологическая подготовка производства электронного блока

Технологическая подготовка любого производства, в том числе и электронного блока устройства для криптографической защиты информации, состоит из следующих этапов:

В соответствии с [17, 23] нормы времени разработки технологической документации на механическую обработку деталей установлены в зависимости от группы сложности обрабатываемой детали;

Группа сложности зависит от количества условных (приведенных) размеров. Она определена путем сложения общего количества размеров детали, которые необходимо выдержать при обработке.

Проектируемое устройство для криптографической защиты информации имеет одно наименование оригинальной детали, что следует из данных таблицы 4.5.

Таблица 4.5 - Группы сложности разрабатываемого изделия

Кол-во наименований	1	2	3	4	5	6	7	8
Оригинальных деталей	-	-	-	-	-	-	1	-
Типовых деталей	до 6	7-10	11-16	17-24	25-36	37-55	56-86	87-120

Определение трудоемкости разработки технологической документации на механическую обработку деталей.

Результаты определения трудоемкости разработки технологической документации на механическую обработку деталей сведены в таблицу 4.6.

Таблица 4.6 - Определение трудоемкости разработки технологической документации на механическую обработку деталей

№ п/п	Наименование технологической документации	Трудоемкость по 2 группе сложности	Общая трудоемкость, н-ч
1	Отработка конструкции деталей на технологичность	2,88	2,88
2	Разработка операционных карт	26,1	26,1
3	Разработка бестекстовых операционных карт	15,9	15,9
4	Разработка маршрутных карт	17,7	17,7
5	Вычерчивание эскизов	8	8
	Итого:		Тмех.обр =70,58

4.4 Определение трудоемкости разработки технологической документации на сборку и электромонтаж

Трудоемкость разработки технологической документации на сборку и электромонтаж принята в размере 15 % от трудоемкости разработки технологической документации на механическую обработку деталей:

. (4.6)

Подставляя итоговые числовые данные таблицы 4.6 в формулу (4.6), получим искомое значение трудоемкости разработки технологической документации на сборку и электромонтаж

.

Далее определим трудоемкости конструирования и изготовления специального технологического оснащения и инструментов для производства анализатора спектра сигнала для спроектированной системы защиты информации с помощью выражения:

(4.7)

где K_oi - нормативное значение коэффициента технической оснащенности;

N_z - общее количество наименований оригинальных деталей;

i =1,2,...,n - виды специальной технологической оснастки и инструментов;

К_осн = 0,9 - поправочный коэффициент, учитывающий возможность использования переналаживаемой оснастки или инструмента i-го вида.

Результаты определения трудоемкости конструирования специального технологического оснащения и инструментов приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Результаты определения трудоемкости конструирования специального технологического оснащения и инструментов

№ п/п	Вид оснащения и инструмента	Значение нормативного коэффициента оснащенности	Количество оригинальных деталей Nz, шт	Количество единиц оснащения и инструмента Noi, шт.	Трудоемкость на единицу, н-ч	Суммарная трудоемкость, н-ч
				Расчетное	Принятое
1	Штампы 0,57		0,513	1	36,8	36,8
2	Режущий инструмент	0,18		0,162	1	12,5	12,5
3	Измерительный инструмент	0,24		0,216	1	10,4	10,4
4	Вспомогательный инструмент	0,06		0,054	1	12,5	12,5
5	Слесарный инструмент	0,11		0,099	1	15,2	15,2
6	Приспособления, кондукторы	0,65		0,585	1	68,0	68,0
7	Прочие инструменты	0,26		0,234	1	65,6	65,6
Итого:	7		221

Результаты определения трудоемкости изготовления специального технологического оснащения и инструментов для производства устройства для криптографической защиты информации приведены в таблице 4.8.

Таблица 4.8 - Результаты определения трудоемкости изготовления специального технологического оснащения и инструментов

№ п/п	Вид оснащения и инструмента	Количество единиц оснащения и инструмента Noi, шт.	Трудоемкость на единицу, н-ч	Суммарная трудоемкость, н-ч
1	Штампы	1	52,00	52,00
2	Режущий инструмент	1	15,85	15,85
3	Измерительный инструмент	1	35,00	35,00
4	Вспомогательный инструмент	1	2,30	2,30
5	Слесарный инструмент	1	10,60	10,60
6	Приспособления, кондукторы	1	55,00	55,00
7	Прочие инструменты	1	46,00	46,00
	Итого:	7		216,75

Общая трудоемкость технологической подготовки производства печатных плат усилителя управляющих импульсов определяется путем арифметической суммы ранее вычисленных слагаемых

(4.8)

где Т_{мех.обр} - трудоемкость разработки технологической документации на механическую обработку деталей (табл. 4.6);

Т_сб - трудоемкость разработки технологической документации на сборку и электромонтаж, вычисленная по формуле (4.6);

Т_констр - трудоемкость конструирования специального технологического оснащения и инструментов (табл. 4.7);

Т_изг - трудоемкость изготовления специального технологического оснащения и инструментов (табл. 4.8);

Подставляя численные значения арифметических слагаемых в формулу (4.8) получим

н-ч.

Определим продолжительность каждой стадии технической подготовки производства в календарных днях с помощью выражения:

(4.9)

где T_сi - общая трудоемкость на данной стадии, н-ч;

W_p - количество работников, одновременно участвующих в работе, чел.;

q - продолжительность рабочей смены (q =8 ч);

К_н=1,1 - коэффициент выполнения норм выработки данного этапа;

f =0,69- коэффициент перевода рабочих дней в календарные.

Результаты определения трудоемкости и продолжительности каждой стадии технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации сведены в таблицу 4.9.

Таблица 4.9 - Результаты определения трудоемкости и продолжительности каждой стадии технической подготовки производства

№ п/п	Наименование работ (стадий)	Трудоемкость Tci, н-ч	Количество Wp, чел.	Продолжительность Тцi, кал. дни
1	Разработка технического задания	47,81	3	3
2	Разработка технического предложения	61,22	2	5
3	Разработка эскизного проекта	143,43	2	12
4	Разработка эскизов чертежей на макеты	131,48	2	11
5	Изготовление макетов	47,81	2	4
6	Отладка и лабораторные испытания макетов	47,81	2	4
7	Разработка технического проекта	203,20	4	9
8	Разработка рабочих чертежей общего вида и монтажных схем	41,16	2	4
9	Разработка текстовой документации	348	6 4	10
10	Нормоконтроль рабочей документации	80,00	3	5
11	Обеспечение покупными изделиями	16,61	2	2
12	Составление спецификации	15,21	2	2
13	Отработка конструкции на технологичность	0,40	1	1
14	Разработка технологической документации на механическую обработку	70,58	1	2
15	Разработка технолог. документации на сборку	10,58	1	1
Продолжение таблицы 4.9
16	Проектирование оснастки и инструментов	104,8 116,2	3 3	6 7
17	Изготовление оснастки и инструментов	107,00 109,75	3 3	6 6
18	Изготовление опытного образца	167,34	4	7
19	Отладка и испытание опытного образца	47,81	2	4
20	Корректировка документации	119,53	3	7
21	Составление технического отчета	77,23	2	7
Итого:	2114,56	58	125

4.5 Разработка календарного (сетевого) графика технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации

После расчета трудоемкости и продолжительности отдельных стадий технической подготовки производства составим календарный (сетевой) график всей технической подготовки производства и определим ее общую продолжительность.

При расчете сетевой модели графическим методом определяются следующие параметры:

1) t_pi - ранний из возможных сроков наступления события i;

2) t_pj - ранний из возможных сроков наступления события j;

3) t_пi - поздний из допустимых сроков наступления i;

4) t_пj - поздний из допустимых сроков наступления j;

5) Р_i - резерв времени наступления события j;

6) Р_пij - полный резерв времени работы i-j;

7) P_cij - свободный резерв времени работы i-j;

8) Т_к - продолжительность критического пути.

Ранний из возможных сроков наступления события t_pi - это срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию:

t_pi = t [ L_max(I-i) ],(4.10)

где t - время,

L_max(I-i) - максимальный путь от исходного до данного события;

I - исходное событие;

i - данное событие.

Поздний из допустимых сроков t_пi - такой срок наступления события, превышение которого вызовет задержку завершающего:

t_пi = t [L_кр] - t [L_max(i-C)], (4.11)

где L_кр - длительность критического пути;

L_max(i-C) - максимальный путь от данного события до завершающего;

С - завершающее событие.

Резерв времени события определен как разность между поздним и ранним сроками наступления события:

Р_i = t_пi - t_pi. (4.12)

Полный резерв времени работы - это максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность данной работы, не изменяя длительности критического пути:

Р_пij = t_пi - t_pi - Т_ij, (4.13)

где Т_ij - длительность работы i-j.

Свободный резерв времени работы - является частью полного резерва и определяется временем, на которое можно увеличить продолжительность данной работы, не изменяя сроков начала последующей работы:

Р_пij = t_пi - t_pi - Т_ij. (4.14)

Прохождение критического пути определено от исходного события к завершающему (работа принадлежит критическому пути в том случае, если ее начальное и конечное события имеют нулевой резерв времени, и она не имеет резервов).

Перечень событий и работ сетевого графика технической подготовки производства приведен в таблице 4.10.

Таблица 4.10 - Перечень событий и работ сетевого графика технической подготовки производства устройство для криптографической защиты информации

Код события	Наименование события	Код работы	Наименование работы	Продолжительность Тцi, кал. дни
0	Решение о проектировании принято	0-1	Разработка технического задания	3
1	Техническое задание разработано	1-2	Разработка технического предложения	5
2	Техническое предложение разработано	2-3	Разработка эскизов чертежей на макеты	11
		2-5	Разработка эскизного проекта	12
3	Эскизы чертежей на макеты разработаны	3-4	Изготовление макетов	4
4	Макеты изготовлены	4-5	Отладка и лабораторные испытания макетов	4
5	Макеты отлажены и испытаны, эскизный проект разработан	5-6	Разработка технического проекта	9
6	Технический проект разработан	6-7	Разработка рабочих чертежей общего вида и монтажных схем	7
		6-9	Проверка нормоконтролером	2
7	Рабочие чертежи общего вида и монтажные схемы разработаны	7-8	Разработка текстовой документации	10
8	Текстовая документация разработана	8-9	Проверка нормоконтролером текстовой документации	5
9	Рабочая документация нормоконтролером проверена	9-10	Составление спецификации	2
		9-11	Отработка конструкции на технологичность	1
10	Спецификация составлена	10-16	Обеспечение покупными изделиями, материалами	2
11	Конструкция отработана на технологичность	11-12	Разработка технологической документации на механическую обработку	2
Продолжение таблицы 4.10
12	Технологическая документация на механическую обработку разработана	12-13	Разработка технологической документации на сборку	1
13	Технологическая документация на сборку разработана	13-14	Проектирование оснастки	6
		13-15	Проектирование инструментов	7
14	Оснастка спроектирована	14-16	Изготовление оснастки	6
15	Инструменты спроектированы	15-16	Изготовление инструментов	6
16	Покупные изделия и материалы получены, оснастка и инструменты изготовлены	16-17	Изготовление опытного образца	7
17	Опытный образец изготовлен	17-18	Отладка и испытание опытного образца	4
18	Опытный образец отлажен и испытан	18-19	Корректировка документации	7
19	Документация откорректирована	19-20	Составление технического отчета	7
20	Технический отчет составлен

Построенный сетевой график технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации (до оптимизации) и его параметры показаны на рисунке 4.1

В соответствии с расчетом по таблице 4.11 определяем, что длина критического пути составляет - 100 дней.

Таблица 4.11 - Рассчитанные параметры сетевого графика

Код работы	Продолжительность Тij	Ранний срок наступления события tpj	Поздний срок наступления события tпj	Резерв времени события Рj	Ранний срок наступления события tpi	Полный резерв времени работы Рпij	Свободный резерв времени работы Рсij
0-1	3	3	3	0	0	0	0
1-2	5	8	8	0	5	0	0
2-3	11	19	19	0	8	0	0
2-5	12	27	27	7	8	7	7
3-4	4	23	23	0	19	0	0
4-5	4	27	27	0	23	0	0
5-6	9	36	36	0	27	0	0
6-7	7	43	43	0	36	0	0
6-9	2	58	58	20	36	20	20
7-8	10	53	53	0	43	0	0
8-9	5	58	58	0	53	0	0
9-10	2	60	60	0	58	0	0
9-11	1	59	59	0	58	0	0
10-16	2	75	75	13	60	13	13
11-12	2	61	61	0	59	0	0
12-13	1	62	62	0	61	0	0
13-14	6	68	68	0	62	0	0
13-15	7	69	69	0	62	0	0
14-16	6	75	75	1	68	1	1
15-16	6	75	75	0	69	0	0
16-17	7	82	82	0	75	0	0
17-18	4	86	86	0	82	0	0
18-19	7	93	93	0	86	0	0
19-20	7	100	100	0	93	0	0

4.6 Оптимизация сетевого графика технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации

После расчета сетевого графика (рисунок 4.1) произведем его оптимизацию (упрощенным методом) за счет перераспределения исполнителей с работ подкритического пути, имеющего минимальные резервы времени, на работы критического пути, которые могут выполняться работниками тех же специальностей. С этой целью вначале определим количество исполнителей, которые можно перевести на работу критического пути, затем оценим продолжительность (новых) работ критического пути, на которые переведены исполнители.

Коэффициент напряженности работы (пути k_нij) - это отношение продолжительности несовпадающих (заключенных между одними и теми же событиями) отрезков пути, одним из которых является путь максимальной продолжительности, проходящий через данную работу, а другим - критический путь.

Он позволяет определить степень трудности выполнения в срок каждой группы работ некритического пути.

Если совпадающую с критическим путем величину отрезка пути обозначить Т_Lкр, длину критического пути - Т_Lкр, а протяженность максимального пути, проходящего через данные работы - Т_Lмах, то коэффициент напряженности данного пути определяется по формуле:

(4.15)

где, подставляя числовые значения из таблицы 4.11, получим

Анализ участков сетевого графика технической подготовки производства анализатора спектра сигнала для системы защиты информации состоит в выделении следующих напряженных участков этого сетевого графика.

Напряженным участком работ является путь, проходящий через работы 2-3,3-4 и 4-5. Работа 2-5 имеет свободный резерв времени. Следовательно, с этой работы можно перевести часть исполнителей на однородную работу (2-3);

На участке 2-5 занято 2 человека, на участке 2-3 - 2 человека. В этом случае трудоемкость работ подсчитывается по формуле:

Т_цij=W_pijT_ij, (4.16)

где W_pij - количество исполнителей,Т_ij - продолжительность работы в днях

Подставив числовые значения в выражение (4.16), получим

Т_{ц(2-5 )}= W_p(2-5)T_{(2-5 )}= 212 = 24 чел.-дн.,

Т_ц(2-3)=W_p(2-3)T_(2-3) = 211 = 22 чел.-дн.,

Количество исполнителей (х), которых можно перевести с работы 2-5 на работу 2-3, увеличив продолжительность работы 2-5 на 3 дня можно определить из следующего уравнения:

 (4.17)

Тогда новая продолжительность работ (2-3) составит:

,

а новая продолжительность работ (2-5) примет значение:

Напряженным участком работ является путь, проходящий через работы 9-11, 11-12, 12-13, 13-14 и 14-16. Работа 9-10 имеет свободный резерв времени. Следовательно, с этой работы можно перевести часть исполнителей на однородную работу (11-12);

На участке 9-10 занято 2 человека, на участке 11-12 - 1 человек. В этом случае трудоемкость работ составит:

Т_ц(9-10) = W_p(9-10)T_(9-10) = 22 = 4 чел.-дн.,

Т_ц(11-12) = W_p(11-12)T_(11-12) = 12 = 2 чел.-дн.

Количество исполнителей (х), которых можно перевести с работы 9-10 на работу 11-12, увеличив продолжительность 9-10 на 1 день, получим, решив аналогичное (3.17) уравнение:

Тогда новая продолжительность (11-12) получится:

,

а новая продолжительность (9-10) составит значение:

Напряженным участком работ является путь, проходящий через работы 13-15,15-16, но нет исполнителей, которых можно было перевести с однородных работ на этот путь.

Перечень событий и работ после оптимизации сетевого графика приведен в таблице 4.12. Сетевой график технической подготовки производства функционального узла (после оптимизации) показан на рисунке 4.2.

Таблица 4.12 - Перечень событий и работ после оптимизации сетевого графика

Код события	Наименование события	Код работы	Наименование работы	Продолжительность Тцi, кал. дни
0	Решение о проектировании принято	0-1	Разработка технического задания	3
1	Техническое задание разработано	1-2	Разработка технического предложения	5
2	Техническое предложение разработано	2-3	Разработка эскизов чертежей на макеты	8
		2-5	Разработка эскизного проекта	15
3	Эскизы чертежей на макеты разработаны	3-4	Изготовление макетов	4
4	Макеты изготовлены	4-5	Отладка и лабораторные испытания макетов	4
5	Макеты отлажены и испытаны, эскизный проект разработан	5-6	Разработка технического проекта	9
6	Технический проект разработан	6-7	Разработка рабочих чертежей общего вида и монтажных схем	7
		6-9	Проверка нормоконтролером	2
7	Рабочие чертежи общего вида и монтажные схемы разработаны	7-8	Разработка текстовой документации	10
8	Текстовая документация разработана	8-9	Проверка нормоконтролером текстовой документации	5
9	Рабочая документация нормоконтролером проверена	9-10	Составление спецификации	3
		9-11	Отработка конструкции на технологичность	1
10	Спецификация составлена	10-16	Обеспечение покупными изделиями, материалами	2
11	Конструкция отработана на технологичность	11-12	Разработка технологической документации на механическую обработку	1
12	Технологическая документация на механическую обработку разработана	12-13	Разработка технологической документации на сборку	1
13	Технологическая документация на сборку разработана	13-14	Проектирование оснастки	6
		13-15	Проектирование инструментов	7
14	Оснастка спроектирована	14-16	Изготовление оснастки	6
15	Инструменты спроектированы	15-16	Изготовление инструментов	6
16	Покупные изделия и материалы получены, оснастка и инструменты изготовлены	16-17	Изготовление опытного образца	7
17	Опытный образец изготовлен	17-18	Отладка и испытание опытного образца	4
18	Опытный образец отлажен и испытан	18-19	Корректировка документации	7
19	Документация откорректирована	19-20	Составление технического отчета	7
Продолжение таблицы 4.13
20	Технический отчет составлен

Рассчитанные параметры сетевого графика технической подготовки производства функционального узла (устройства для криптографической защиты информации) после оптимизации приведены в таблице 4.13.

В результате оптимизации удалось сократить продолжительность работ на 4 дня, т.е. на 4,3 %, т.к. новая продолжительность критического пути составила 96 дня.

Таблица 4.13 - Рассчитанные параметры сетевого графика после его оптимизации

Код работы	Продолжительность Тij	Ранний срок наступления события tpj	Поздний срок наступления события tпj	Резерв времени события Рj	Ранний срок наступления события tpi	Полный резерв времени работы Рпij	Свободный резерв времени работы Рсij
0-1	3	3	3	0	0	0	0
1-2	5	8	8	0	3	0	0
2-3	8	16	16	0	8	0	0
2-5	15	24	24	1	8	1	1
3-4	4	20	20	0	16	0	0
4-5	4	24	24	0	20	0	0
5-6	9	33	33	0	24	0	0
6-7	7	40	40	0	33	0	0
7-8	10	50	50	0	40	0	0
8-9	5	55	55	0	50	0	0
9-10	3	58	69	0	55	0	0
9-11	1	56	56	0	55	0	0
10-16	2	71	71	11	58	11	11
11-12	1	57	57	0	56	0	0
12-13	1	58	58	0	57	0	0
13-14	6	64	64	0	58	0	0
13-15	7	65	65	0	58	0	0
14-16	6	71	71	1	64	1	1
15-16	6	71	71	0	65	0	0
16-17	7	78	78	0	71	0	0
17-18	4	82	82	0	78	0	0
18-19	7	89	89	0	82	0	0
19-20	7	96	96	0	89	0	0

После оптимизации сетевого графика технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации перейдем к расчету экономических показателей и определению эффективности дипломного проекта.



Таким образом, в результате выполненного планирования разработки устройства для криптографической защиты информации и последующего построения календарного графика выполнения работ, определена трудоемкость разработки рабочей документации на стадии конструкторской технической подготовки и

производства устройства для криптографической защиты информации. Разработан календарный (сетевой) график технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации и выполнена его оптимизация.

После оптимизации сетевого графика технической подготовки производства устройства для криптографической защиты информации перейдем к расчету экономических показателей и определению эффективности дипломного проекта

5 Расчет экономических показателей и определение эффективности дипломного проекта

5.1 Расчет себестоимости устройства для криптографической защиты информации

Расчет себестоимости выполняется путем расчета затрат:

Затраты на сырье и основные материалы;

(5.1)

где m_i - норма расхода i-го вида материала на изготовление проектируемого изделия, кг;

Ц - цена i-го вида материала, руб./кг;

i = 1,2,...,n - наименование (перечень) видов материалов на изготовление единицы изделия;

Н_тз - транспортно-заготовительные расходы, обычно, Н_тз = 10% от величины затрат;

m_iОТХ - величина возвратных (возвращаемых) отходов i-го вида материала, кг;

Ц_iОТХ - цена возвратных отходов i-го вида материала, руб./кг.

Полученные результаты вычислений затрат на сырье и материалы сведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты вычислений затрат на сырье и материалы

Наименование материала	Норма расхода на изделие, кг	Цена, руб./кг	Сумма, руб.	Возвратные отходы, кг	Цена, руб./кг	Сумма, руб.	Нтз, руб.	Затраты, руб.
Стеклотекстолит СФ-2-35-1,5	0,21	550	155,5	0,03	60	1,8	15,55	169,25
Конструкционная сталь 38-ХМЮА	0,5	25	12,5	-	-	-	1,25	12,5
Конструкционная сталь-3	0,7	12	8,4	-	-	-	0,84	8,4
Пластмасса (жаростойкая)	0,55	130	71,5	0,05	50	2,5	7,15	76,15
Итого:	266,3

Затраты на вспомогательные материалы

. (5.2)

Полученные результаты вычислений затрат на вспомогательные материалы сведены в таблицу 5.2

.

Таблица 5.2 - Результаты вычислений затрат на вспомогательные материалы

Наименование материала	Норма расхода на изделие, кг	Цена, руб./кг	Сумма, руб.	Нтз, руб.	Итого затрат, руб.
Припой ПОС-61 ГОСТ 21937-79	0,1	380	38
Флюс ФКС ГОСТ4.ГО.0770.012	0,1	650	65
Лак УР -231 ТУ-6-10-863-76	0,05	100	5
Спирт Марка А ГОСТ 19299-71	0,03	100	3
Провод	0,1	120	12
Продолжение таблицы 5.2
Олово	0,15	40	6
Клей БФ-4	0,01	15	0,15
Стяжные гайки и шпильки	0,12	40	4,8
ИТОГО:	133,95	13,39	147,35

Затраты на полуфабрикаты и комплектующие изделия (детали)

. (5.3)

Полученные результаты вычислений затрат на полуфабрикаты и комплектующие детали сведены в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Затраты на полуфабрикаты и комплектующие детали

№	Наименование	Обозначение	Норма расхода на изделие	Цена за единицу, руб.	Сумма на изделие, руб.	Нтз, руб.	Итого затрат, руб.
1	Микровключатель	ТБ-19	1	44,75	44,75
2	Резистор	МЛТ-0,25	3	3,00	9.0
3	Конденсатор	КСО-16	3	3,40	10,2
4	Диод	КД 237 А	1	45	45
5	Резистор	С2-23	1	0,65	0,65
6	Резистор	С1-4	2	0,37	0,74
7	Транзистор	КТ 363А	1	35	35
8	Конденсатор	К10-17А	2	21,91	43,82
9	Разъем	IDCC-34	1	54,35	54,35
ИТОГО:		172,74	1900,17

Примечание: детали, указанные в таблице 5.3 по п.п. №№ 1…3 , приведены для сравнительной оценки стоимости комплектующих в случае изготовления перспективных функциональных блоков с использованием микросхем серии 155ТМ2.

Затраты на заработную плату рассчитываются вначале для основной составляющей, а затем для дополнительной составляющей;

Основная составляющая зарплаты вычисляется как арифметическая сумма оплат за проделанные работы при изготовлении функционального узла:

(5.4)

где = 1,5 - коэффициент, учитывающий премию;

L = l...Q - работы, выполняемые при изготовлении проектируемого изделия;

t_L - норма времени изготовления изделия по L-му разряду, н-ч;

S_L - часовая тарифная ставка основного производственного рабочего, руб.;

N_год - годовой выпуск продукции, принимаем N_год =1000 шт.

Расчет затрат на основную заработную плату на изготовление 1000 единиц продукции (устройства для криптографической защиты информации) приведен в таблице 5.4.

Полученный результат следует уменьшить в 1000 раз

Дополнительная заработная плата подсчитывается по формуле:

(5.5)

где Н_д - норматив дополнительной заработной платы (обычно, Н_д = 20% от основной заработной платы).

Затраты на полную заработную плату при изготовлении единицы продукции определяются как сумма:

(5.6)

Таблица 5.4 - Расчет затрат на основную заработную плату

№ п/п	Наименование работ	Объем работ, н-ч	Должность	Разряд	Часовая тарифная ставка, руб.	Основная зарплата, руб.
1	Разработка технического задания	47,81	Инженер-технолог	II	78,1	3733,9
2	Разработка технического предложения	61,22	Инженер-технолог	II	78,1	4781,2
3	Разработка эскизного проекта	139,63	Инженер-конструктор	II	78,1	10905,1
4	Разработка эскизов чертежей на макеты	143,43	Инженер-конструктор	II	78,1	11201,8
5	Изготовление макетов	47,81	Монтажник	III	41,7	1993,6
6	Отладка и лабораторные испытания макетов	47,81	Инженер-электронщик	III	41,7	1993,6
7	Разработка технического проекта	203,20	Инженер-конструктор	I	109,4	22230
8	Разработка рабочих чертежей общего вида и монтажных схем	41,16	Инженер-технолог	II	78,1	3214,5
9	Разработка текстовой документации	348	Инженер-технолог	II	7,81	2717,88
10	Нормоконтроль рабочей документации	80	Инженер-нормировщик	II	78,1	6248,0
11	Обеспечение покупными изделиями, материалами	16,61	Инженер-снабженец	II	78,1	1297,2
12	Составление спецификации	15,21	Инженер-нормировщик	II	78,1	1187,9
13	Отработка конструкции на технологичность	0,40	Инженер-технолог	II	78,1	31,2
14	Разработка технологической документации на механическую обработку	10,58	Инженер-технолог	II	78,1	826,2
15	Разработка технологической документации на сборку	1,40	Инженер-технолог	II	78,1	109,3
16	Проектирование оснастки и инструментов	104,80 116,20	Инженер-конструктор	I	109,4	13237,4
17	Изготовление оснастки и инструментов	107,00 109,75	Слесарь	III	41,7	4868,4
18	Изготовление опытного образца	167,34	Монтажник	III	41,7	6978,0
19	Отладка и испытание опытного образца	47,81	Инженер-электронщик	III	41,7	1993,6
Продолжение таблицы 5.4
20	Корректировка документации	119,53	Инженер-конструктор	I	109,4	13076,5
21	Составление технического отчета	77,23	Инженер-технолог	II	78,1	6031,6

Налоги и отчисления от оплаты труда составляют:

(5.7)

где К = 0,262 - коэффициент, учитывающий налоговые отчисления:

6. Земельный налог:

(5.8)

где В = 222,7 - ставка земельного налога (руб./ м²);

F_зд =274,7 м² - площадь земельного участка, занимаемого цехом;

(5.9)

- коэффициент, учитывающий долю времени работы оборудования для изготовления единицы изделия от общего времени;

t_шт.к = 4,2 - штучно-калькуляционное время изготовления проектируемого изделия, ч;

t_{изг.осн} = 216,75 - время изготовления оснащения и инструментов, ч;

S_n = 9 - принятое число станков.

5.2 Затраты на амортизационные отчисления, электроэнергию и другие расходы

1) Капиталовложения в оборудование, необходимое для данного технологического процесса:

(5.10)

где - капиталовложения в оборудование, приобретаемое или изготовляемое предприятием (входит в балансовую стоимость);

Z_от= 75000руб.- рыночная стоимость приобретаемого оборудования;

- капиталовложения в энергетическое оборудование;

- капиталовложения в подъемно-транспортное оборудование;

- капиталовложения в средства контроля и управления технологическим оборудованием.

Тогда с помощью выражения (3.27) получим:

2) Капиталовложения в строительство и реконструкцию здания:

(5.11)

где S_зд - стоимость 1 м² здания (руб./м²); F_зд - площадь здания.

3) Капиталовложения в технологическую оснастку и оборудование:

(5.12)

4) Капиталовложения в производственный и хозяйственный инвентарь:

(5.13)

5) Капитальные общие затраты:

6) Амортизационные отчисления:

(5.14)

где K_oi - полная восстановительная стоимость основных фондов (капиталовложения), руб.;

Н_а - норма амортизационных отчислений, %;

Расчет затрат на амортизационные отчисления представлен в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Расчет затрат на амортизационные отчисления

№ п/п	Наименование групп основных фондов	Восстановительная стоимость основных фондов, руб.	Норма амортизационных отчислений, %	Коэффициент занятости основных фондов	Годовая сумма амортизационных отчислений, руб.
1	Здания	1004303,2	2,6	0,16	4,17
2	Производственное оборудование	107250	12,0	0,16	2,05
3	Энергетическое оборудование	8250	6,4	0,16	0,08
4	Подъемно- Транспортное оборудование	8250	15,0	0,16	0,19
5	Инструменты и приспособления	6750	20,0	0,16	0,21
6	Производственный и хозяйственный инвентарь	750	12,5	0,16	0,01
Итого:	6,75

Затраты на электроэнергию:

(5.15)

где С_эл.т = 142 руб. затраты на электроэнергию для технологических целей с учетом суммарной потребляемой мощности, фонда времени работы оборудования, тарифа (2,40 руб. кв.час) и доли времени на изготовлении единицы продукции (анализатора спектра сигнала), руб.;

С_сил = 36 руб.- затраты на электроэнергию, используемую для освещения (силовая энергия).

Цеховые расходы:

Общезаводские расходы:

Прочие производственные расходы:

Производственная себестоимость:

Внепроизводственные расходы:

Полная себестоимость:

(5.16)

Свободная оптовая цена предприятия на единицу продукции:

(5.17)

где - прибыль, руб. (5.18)

где R = 50 % - рентабельность продукции,

Свободная оптовая отпускная цена предприятия на единицу продукции:

(5.19)

где К_ндс =1,2- коэффициент, учитывающий налог на добавленную стоимость

Режим работы предприятия (точка самоокупаемости), при котором осуществляется самоокупаемость производства изделия (устройства для криптографической защиты информации):

(5.20)

где СФИ -(5.21)

- совокупные фиксированные издержки;

- удельные переменные издержки.

Результаты расчета совокупных фиксированных и удельных переменных издержек сведены в таблицу 5.6.

Таблица 5.6 - Результаты расчета совокупных фиксированных и удельных переменных издержек

№	Переменные издержки, руб.	Постоянные издержки, руб.
1	Затраты на сырье и основные материалы	2663	Цеховые расходы (70 %)	300,6
2	Затраты на дополнительные материалы	1473,5	Общезаводские расходы (70 %)	105,1
3	Затраты на комплектующие изделия	19001,7
4	Полная заработная плата	257,6	Затраты на амортизационные отчисления за здания	41,7
5	Налоги и отчисления от оплаты труда	67,5
6	Земельный налог	9,8
7	Затраты на амортизационные отчисления (без здания)	67,5
8	Затраты на электроэнергию	456
9	Цеховые расходы (30 %)	128,8
10	Общезаводские расходы (30%)	45,0
11	Прочие производственные расходы	122,9
12	Внепроизводственные расходы	1235
	ИТОГО:	25528		447,4

Определение точки (момента) самоокупаемости производства изделия:

Рисунок 5.1 - Точка (К) самоокупаемости производства устройства для криптографической защиты информации

Срок окупаемости проектируемого изделия:

(5.22)

где -

стоимость основных фондов.

Годовой экономический эффект от внедрения проектируемого варианта анализатора спектра сигнала определяем путем сравнения с базовым (типовым) вариантом по разнице приведенных затрат, используя формулу:

(5.23)

где С_б иС_п = 3843 руб.- полная себестоимость функционального узла (единицы продукции) по базовому и проектируемому вариантам соответственно;

К_б, К_п= - удельные капиталовложения (в расчете на единицу продукции) по базовому и проектируемому вариантам соответственно;

Е_нб,Е_нп - нормативный коэффициент эффективности по базовому и проектируемому вариантам соответственно.

Определим необходимые данные по затратам для базового (типового) варианта анализатора спектра сигнала.

Срок окупаемости базового изделия:



Таким образом, в качестве итога расчета экономических показателей и определения эффективности дипломного проекта можно представить выполненный расчет себестоимости устройства для криптографической защиты информации, который показывает, что годовая экономическая выгода от производства разработанного варианта устройства для криптографической защиты информации составит примерно 11, 5 млн. рублей.

6 Анализ опасных и вредных факторов при изготовлении печатной платы устройства для криптографической защиты информации

6.1 Условия производства радиоэлектронных изделий

Одним из важнейших условий эффективного производства радиоэлектронных изделий, в том числе и печатных плат, является охрана труда, ибо всё, что производится и кем производится, это являются люди. Здоровье и жизнь людей не подлежит оценке в денежном эквиваленте.

В зависимости от степени угрозы здоровью и даже жизни работника условия его труда можно охарактеризовать как: комфортные; нейтральные; некомфортные; опасные для здоровья; вредные и экстремально опасные.

Оценим условия труда при изготовлении печатной платы, начиная с заготовительных операций. К заготовительным операциям относят раскрой заготовок, разрезку материала и выполнение базовых отверстий на заготовках печатных плат.

Перечислим опасные факторы, с точки зрения мер безопасности при выполнении заготовительных операций:

- физические факторы - это работающие механизмы для раскройки плат (прессы, механические ножницы, сверлильные станки), которые представляют опасность как с ручной подачей материала, так и работающие в автоматическом режиме;

- химические факторы - это когда при высверливании базовых отверстий на сверлильных станках может выделятся большое количество пыли, текстолит и гетинакс печатных плат выделяют при контакте с раскаленным сверлом токсичные вещества;