Факторы, влияющие на надежность аппаратно- программного комплекса Факторы, влияющие на надежность аппаратно- программного комплекса

Конструктивные факторы, способные еще на этапе проектирования и конструирования определить условия возникновения последующих отказов аппаратуры и ПО. Производственные факторы, возникающие в процессе изготовления АПК и воздействующие на его надежность. Эксплуатационные внешние воздействующие факторы (ВВФ) и мероприятия, проводимые при техническом обслуживании (ТО) аппаратуры. Все факторы, влияющие на надежность АПК, можно разделить на три группы: Общие сведения

В зависимости от характера воздействия на изделия все возможные ВВФ делят на шесть классов: механические факторы; климатические и другие природные факторы; радиационные факторы; термические факторы; ВВФ электромагнитных полей; ВВФ специальных, в том числе агрессивных, сред. В зависимости от характера воздействия на изделия все возможные ВВФ делят на шесть классов: механические факторы; климатические и другие природные факторы; радиационные факторы; термические факторы; ВВФ электромагнитных полей; ВВФ специальных, в том числе агрессивных, сред.

Климатические факторы атмосферное давлениетемператураокружающая средавлажность воздуха или других газоватмосферные осадкипыль и песоксолнечное излучение (инсоляция)поток воздуха и других газов среда с коррозионно-активными агентами, в том числе биологическая среда, ледово-грунтовая среда Среди климатических факторов можно выделить девять групп:

Характеристика влияния климатических факторов Различают три вида тепловых воздействий: непрерывное имеет место при эксплуатации изделий в стационарных помещениях периодическое На большинство типов изделий наземной, корабельной и авиационной техники оказывается периодическое тепловое воздействие. Оно возникает при повторно-кратковременном включении под нагрузку, при резких колебаниях условий эксплуатации (взлет, полет, посадка), при суточных изменениях внешней температуры апериодическое наблюдается в процессе работы изделий ракетной техники и космических аппаратов в моменты запуска и вхождения в плотные слои атмосферы Воздействие тепла и холода

Воздействие влаги Повышенная влажность может вызвать: изменение поверхностного или объемного сопротивления изоляции, снижение электрической прочности материалов, накопление и миграцию объемных зарядов в биполярных полупроводниковых ИМС- и МОП-структурах; изменение физических свойств материалов, их плотности, температуры плавления, изменение размеров и коробление отдельных деталей; ускоренное старение, окисление и коррозию материалов, снижение стойкости к поражению грибком, повышение интенсивности износа покрытий, изоляции, деталей и пр.; увеличение удельных электрических потерь в материалах и изделиях. Увлажнение материалов повышает скорость протекания коррозионных процессов согласно уравнению:

Воздействие солнечных лучей Повреждения материалов под воздействием солнечных лучей можно разделить на фотолитические и фотоокислительные. Фотолитические процессы возникают на частоте облучения, когда энергии фотонов достаточно для разрыва межмолекулярных связей. Одновременное воздействие кислорода и влаги создает посредством фотоокислительных процессов дополнительное количество энергии. При ультрафиолетовом облучении поверхность металлов активизируется и подвергается опасности коррозии. Энергии ультрафиолетового облучения достаточно для того, чтобы расщепить сильные химические связи между углеродом и водородом. Вследствие этого, полиэтилен, этилцеллюлоза, лаки, краски становятся хрупкими, теряют прочность, что в конечном счете приводит к отказу изделия.

Атмосферное давление Наземная техника должна сохранять надежность и заданные эксплуатационные характеристики при изменении атмосферного давления в пределах от 505 до 1080 гПа. Верхний предел соответствует давлению на уровне моря. Нижний давлению, рассчитанному для максимальной высоты (4,6 км), на которой возможны эксплуатация, хранение, перевозка техники.

Воздействие песка и пыли Действие песка и пыли ухудшает внешний вид изделий. Частицы пыли и песка попадают в смазочные материалы и прилипают к слоям защиты поверхностей. В результате наблюдается заедание или увеличение «мертвого хода» в подшипниках. спекшаяся пыль благоприятствует накоплению электропроводной влаги и снижает сопротивление изоляции. Осаждение пыли облегчает появление токов утечки у твердых изоляционных материалов. Характерное повреждение, вызываемое пылью, это плохая работа контактов. Около 40% всех повреждений техники происходят из-за недостаточно хорошей работы контактов.

Воздействие биологических факторов Наиболее опасным среди биологических факторов является воздействие плесневых грибов на изоляционные материалы на органической основе (гетинакс, прессшпан, текстолит, вулканизированная фибра и др.). Под действием плесневых грибов уменьшается механическая прочность материалов и изделий из них. Плесневые грибы чаще всего появляются на приборах, хранящихся в запыленных помещениях.

Воздействие ветра и гололеда На техническое изделие, расположенное вне помещений, действуют ветер и обледенение. При обледенении увеличиваются размеры и масса изделий, что приводит к возрастанию аэродинамических и механических нагрузок.

Классификация климатических районов Микроклиматические районы (МКР) Умеренный климат (У) Умеренно холодный (УХЛ) Умеренный (У) Умеренно влажный (УВ) Умеренно теплый (УТ) Умеренно теплый влажный (УТВ) Умеренно теплый с влажной зимой (УТВЗ) Холодный климат (ХЛ) Очень холодный (ОХЛ) Холодный (ХЛ) Тропический климат (Т) Жаркий сухой климат (ЖС) Всего выделяют четыре макроклиматических района (МКР): Теплый влажный Жаркий сухой (ЖС) Очень жаркий сухой (ОЖС)

Классификация климатического исполнения изделий по типу помещений Выделяют 5 категорий изделий для работы в помещениях разных типов: изделия, предназначенные для работы вне помещений, на открытом воздухе; изделия, предназначенные для работы в помещениях; изделия, предназначенные для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией; изделия, предназначенные для работы в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями; изделия, предназначенные для работы в помещениях с повышенной влажностью (например, в невентилируемых подземных помещениях).

Различают десять классов исполнения изделий по типу КР: У, ХЛ, УХЛ для КР с умеренным, холодным и умеренно холодным климатом; Т, ТВ для КР с тропическим и влажным тропическим климатом; О для всех МКР; М для морских судов, работающих в районах с умеренным и умеренно холодным клима­том; ТМ для морских судов, работающих в районах с тропическим климатом; В - для всех районов; ОМ для неограниченного района плавания. Классификация климатического исполнения изделий по типу КР

Защита изделий от климатических воздействий Защита изделий может проводиться в двух направлениях: выбор высококачественных комплектующих применение специальных средств защиты. Защита от воздействия влажностно-теплового комплекса: использование герметичных кожухов защиты металлических элементов от коррозии (электрическая изоляция, уменьшением агрессивного воздействия коррозионной среды, шлифование поверхностей, анодное покрытие, лакокрасочное покрытие) защиты изделий от воздействия плесневых грибов (применение специальных ядов в качестве фунгисидов)

Ударно-вибрационные факторы Вибрационные нагрузки подразделяются на неслучайные и случайные. Неслучайные нагрузки, в свою очередь, бывают периодическими и непериодическими, а случайные стационарными или нестационарными. Вибрационные нагрузки неслучайные периодическиминепериодическими случайные стационарныминестационарными

Характеристика вибрационных факторов Вибрации (формы) гармоническая Квазигармоническая с непрерывным изменением частоты Широкополосная слу­чайная вибрация Узкополосная случайная вибрация Реальные вибрации представляют собой некоторые классические формы:

Ударные нагрузки неслучайные периодическиенепериодические случайные По форме удара различают: прямоугольнуюсинусоидальнуюкосинусоидальнуюпилообразнуюсложные ударные нагрузки

Характеристики ударно-вибрационных факторов определяют с учетом классификации изделий по условиям эксплуатации. По этому признаку все разнообразие технических изделий можно разделить на пять классов: наземная техника морская (корабельная) техника бортовая авиационная техника ракетная техника космическая техника Все объекты наземной техники можно разделить на: стационарные, Подвижные на колесном ходу на гусеничном ходу носимые

Последствия воздействий механических нагрузок Различают два механизма влияния механических нагрузок на надежность изделий. Механизм первого типа характеризуется отсутствием накопления нарушений. В каждый момент времени определенный параметр является функцией текущего состояния изделия и не зависит от предыстории его функционирования. Основным признаком механизма второго типа является существование эффекта накопления нарушений, например, накопление усталостных повреждений в конструкции изделия.

Защита изделий от воздействия механических нагрузок Для защиты изделий от воздействия механических нагрузок широко применяют специальные виброизолирующие устройства виброизоляторы, устанавливаемые между изделием и вибрирующей опорой. По характеру защиты от приложенных внешних нагрузок различают активную и пассивную изоляции. Различают виброзащиту при эксплуатации и при транспортировании.

представляет собой комплекс мероприятий, направленных на предупреждение ее отказов и продление сроков службы. Принципы назначения сроков проведения профилактического обслуживания: регламентный календарный комбинированный Режимы профилактики: плановый неплановый смешанный Профилактическое обслуживание

Этап 1 Профилактика обесточенной аппаратуры Этап 2 Испытание узлов и блоков аппаратуры под током Этап 3 Подготовка аппаратуры к работе Виды профилактических работ

Характеристики профилактических работ: сроки проведения профилактик начальные значения параметров глубина контроля потребное число обслуживающего персонала продолжительность проведения профилактик стоимость профилактического обслуживания и т.д. Характеристики профилактического обслуживания

Эффективность профилактики Э н оценивается как отношения средних значений наработки до отказа изделия после профилактики и до профилактики Коэффициент эффективности профилактики К н как отношение среднего числа выявленных неисправностей к среднему числу всех неисправностей Экономический показатель – средняя удельная прибыль, средние удельные потери. Оценка эффективности профилактического обслуживания

предназначены для выявления недостатков разработки и дефектов производства изделия. При наличии дефектов производства или внеплановых деградационных процессах тренировочные испытания позволяют определять слабые элементы и за счет эффекта приработки снижать интенсивность отказов в процессе эксплуатации. К тренировочным испытаниям сложных изделий могут быть приравнены утяжеленные (форсированные) испытания на работоспособность при неблагоприятных сочетаниях внешних и внутренних действующих факторов. Тренировки (тренировочные испытания)

все испытания, проводимые в соответствии с конструкторской документацией в процессе экспериментальной отработки опытного образца изделия. Эти испытания по конечным целям делятся на: автономные – выявление и устранение ненадежных изделий, недопустимых режимов работы, определение границ работоспособности, оценка соответствия требования технического задания. комплексные – проверка взаимного функционирования составных частей изделия, отработанных при автономных испытаниях, в близких к реальным условиям с одновременной имитацией различных воздействующих факторов. Исследовательские (отработочные) испытания

относят к классу функциональных и проводят перед сдачей изделия в эксплуатацию, после каждого внесения изменений в конструкторскую документацию и состав изделия, после восстановления работоспособности, выполнения профилактических работ. Кроме задачи качественной оценки может выполнять количественная оценка показателя эффективности системы, а также характеристик элементов и системы в целом, влияющих на его значение. Предпусковые испытания

- это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворить определенным потребностям в соответствии с е назначением. Качество характеризуется отсутствием или наличием дефектов. Продукция, не имеющая дефектов, называется годной. Изделие, имеющее хотя бы один дефект, называют дефектным. Под качеством понимается начальное состояние пригодности продукции, а под надежностью устойчивость основных СВОЙСТВ качества во времени. Качество продукции

Позволяет решить следующие задачи: Существенно снизить количество проектных ошибок повысить качество конструкторской и технологической документации создать условия для многократного проектирования и выбора лучшего варианта сократить сроки проектирования Автоматизация проектирования

технология разработки, в том числе технология программирования. структурная упорядоченность программ и данных, структурированность ПО и иерархичность в структурной схеме, стандартизация структуры единиц ПО и переменных. уровень автоматизации проектирования и испытаний. выбор способов и критериев отладки создание инструментальной среды наиболее близкой к реальной. организационно-человеческие факторы Факторы надежности ПО

1. Перечислите основные факторы влияющие на надежность аппаратуры? 2. Каковы особенности действия климатических факторов? 3. В чем состоят особенности действия ударно- вибрационных факторов? 4. Дайте классификацию методов профилактики, видов профилактических работ. 5. Перечислите основные факторы, влияющие на надежность программного обеспечения.