«Новые информационные технологии в автоматизированных системах Материалы шестнадцатого научно-практического семинара Москва 2013 УДК 621.38 ББК 32.81 Н - 76 Н - 76 Новые информационные технологии в автоматизированных ...»

Другой важной проблемой является использования программных средств, реализующих имитационную модель, наряду с необходимой точностью получаемых результатов, является скорость моделирования. В отдельных случаях время необходимое для получения окончательных результатов моделирования технологического процесса может лежать в пределах от нескольких секунд, а иногда минут и требовать от пятидесяти до восьмидесяти процентов ресурсов компьютера, в зависимости от количества заданных параметров, что снижает эффективность работы программы. Для увеличения скорости работы моделирующей программы, без потери точности, возникает вопрос о создании логической системы, работающей параллельно с основной программой, которая в процессе своей работы способна накапливать статистику, т.е. создавать базу данных результатов для заданных точности, влияние изменений того или иного входного параметра на конечный результат моделирования. В конечном счете использование данного подхода позволит сократить время создания и отладки модели технологических процессов.

Литература 1. Марка Д., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования:

Пер. с англ. - М.:1993.

2. Солодовников И.В., Зародов А.Ф. Управление экспериментом с имитационными моделями сложных динамических систем // Тематический сборник научных трудов “Проектирование цифровых систем управления летательными аппаратами”, - Харьков, ХАИ, 1988, с. 111 - 114.

надежности и стойкости аппаратуры»

Методика оценки накопленной дозы функционального узла БРЭА КА при воздействии низкоинтенсивных излучений *Кафедра «Радиоэлектроники и телекоммуникаций»

**Кафедра «Информационные технологии и автоматизированные системы»

Московский институт электроники и математики Национального исследовательского 109028, г. Москва, Большой Трехсвятительский пер., д. [email protected], [email protected] Аннотация: При разработке БРЭА КА важно своевременно оценить стойкость аппаратуры к воздействию ИИ КП. Излучения низких энергий (частицы энергий до 1 МэВ) приводят к радиационным эффектам от накопленной дозы – параметрическим и функциональным отказам элементов вследствие деградации материалов. Это делает актуальным создание метода математического моделирования поля распределения накопленной дозы для учета его при проведении задач оптимизации конструирования функциональных узлов на ранних этапах проектирования.

Ключевые слова: радиация, стойкость, космический аппарат, проектирование.

Одной из двух причин нарушения работоспособности бортовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА) космического аппарата (КА) при воздействии ионизирующего излучения космического пространства (ИИ КП) является изменение параметров электронной компонентной базы (ЭКБ) вследствие деградации материалов под действием накопленной дозы радиации (под действием частиц низких энергий - до 1 МэВ). Экранирование БРЭА позволяет существенно снизить уровень накопленной дозы (см. рис.1). Однако современные концепция конструирования БРЭА КА направлена на уменьшение массо-габаритных характеристик и создание унифицированных негерметизированных платформ [5, 6].

Рис. 1. Вид зависимости уровня накопленной дозы от величины массовой защиты Задача обеспечения радиационной стойкости БРЭА КА осложняется еще и тем, что применяемая ЭКБ иностранного производства (ИП) довольно часто имеют показатели уровней стойкости к накопленной дозе, граничащие с установленным минимальным уровнем стойкости для конкретной БРЭА. Это делает необходимым с наибольшей точностью оценивать прогнозируемую величину накопленной дозы для каждого конкретного элемента в каждом конкретном устройстве.

БРЭА в процессе проектирования путем использования модели построения поля распределения накопленной дозы на уровне функционального узла. Такое поле позволит непосредственно разработчикам БРЭА получить наглядное представление о прогнозируемой стойкости элементов и, при необходимости, провести мероприятия по улучшению показателей радиационной стойкости БРЭА на ранних этапах проектирования.

Метод основан на учете в оценке величины накопленной дозы влияния «теневой» защиты - защиты создаваемой взаимной экранировкой элементов и элементами конструкции аппаратуры. На рис. 1 приведен вид зависимости уровня накопленной дозы от величины массовой защиты, с увеличением защиты значение накопленной дозы падает. Графика снижения имеет вид экспоненциального закона.

На рис. 2 приведена дочерняя функциональная модель метода построения поля распределения накопленной дозы для радиоэлектронного функционально узла.

метода построения поля распределения накопленной дозы Для построения поля распределения накопленной дозы на функциональном узле необходимо иметь следующие данные:

1. Модель внешних воздействующих факторов (ВВФ);

2. Схема радиационной защиты (чем точнее схема, тем точнее будет поле);

3. Габариты устройства, в которое будет входить функциональный узел.

Доминирующая часть БРЭА конструктивно выполняется в виде плат-рамок, то есть радиоэлектронные функциональные узлы (ФУ) упрощенно можно представить в виде параллелепипеда. ФУ представляет из себя набор функциональных узлов, скрепленных вместе шпильками и закрытых с торцов крышками.

Исходя из габаритов устройства, строится сетка дискретизации. Основа функционального узла – печатная плата, которая является двухмерной поверхностью прямоугольной формы, что облегчает задачу. Для построения сетки используется метод конечных элементов. Автоматическое построение сеток конечно-элементных моделей с помощью симплекс-элементов для двумерных задач рассмотрено во многих работах, например, в [1-2]. Размер шага сетки выбирается исходя из габаритов платы и средних значений геометрических размеров ЭРИ.

накопленной дозы. Для этого вычисляются значения шести телесных углов, соответствующих шести сторонам параллелепипеда – модели функционального узла.

Задача решается последовательно через необходимые соотношения прямоугольной стереометрии, плоской тригонометрии и сферической тригонометрии. Данный метод носит название лучевого метода, и применим в случае относительной однородности величин массовой защиты в каждом из шести телесных углов.

В случае неоднородности защиты узлов для расчета телесных углов применяется метод секторирования. Сущность метода состоит в том, что ФУ разделяют на ряд сектором с вершинами в узле сетки дискретизации. Сектора выбираются таким образом, чтобы в пределах сектора величина массовой защиты была одинаковой.

На рис. 3 представлена модель функционального узла, выполненного в виде печатной платы с двухсторонним монтажом. Габариты функционального узла 15х25 см.

Для разработчиков БРЭА КА, возможно, более полезным будет графическое представление поля распределения уровней накопленной дозы на ФУ, так как, соотнесенное с координатами элементов, оно даст достаточную информацию для оценки стойкости элемента к накопленной дозе.

На рис. 4 приведен пример графического представления результатом расчетов поля распределения накопленной дозы для стороны Б платы с учетом того, что функциональный узел помещен в корпус с равными величинами массовой защиты по всем направлениям. Использована цветовая индикация сравнительно благоприятных и критичных областей. Как видно, область окрашенная зеленым цветом и соответствующая минимальной накопленной дозе соответствует положению DC-DC преобразователя на стороне А платы. Поле распределения накопленной дозы для стороны А будет таким же, с той разницей, что область минимальной накопленной дозы будет соответствовать положению DC-DC преобразователя на стороне Б платы.

Сопоставляя физическое поле распределения накопленной дозы и схему размещения элементов на печатном узле, разработчик имеет необходимые данные для оптимизации конструкции ФУ в процессе проектирования. Одна из главных целей задач оптимизации схемы и конструкции – это снизить погрешность проектирования при выполненных требованиях по регламентируемым характеристикам, изложенным в техническом задании и принятому разработчиком показателю оптимальности.

результатов построения поля распределения накопленной дозы Критерием стойкости ФУ БРЭА КА к воздействию низкоинтенсивного излучения является коэффициент запаса, определяемый как соотношение предельной накопленной дозы элемента и дозы, накопленной на элементе за срок активного существования КА.

Задача выполняется путем параметрической оптимизации модели физических процессов по параметру величины накопленной дозы с использованием критерия:

где y j и y H - выходные характеристики модели; f j ( j ) - нормирующий множитель;

jH, jB - нижний и верхний пределы изменения независимой величины.

Оптимизация по критерию проводится градиентными методами, в которых вектор градиент с составляющими указывает направления наибольшего возрастания критерия, что повышает эффективность алгоритмов оптимизации:

где A - абсолютная функция чувствительности первого порядка.

Исходя из выше изложенных особенностей процесса обеспечения радиационной стойкости ФУ БРЭА КА, была разработана следующая концепция методики обеспечения спецстойкости при воздействии низкоинтенсивного ИИ.

Общий вид совокупности основных задач, входящих в методику обеспечения радиационной стойкости при воздействии низкоинтеснивных ИИ представлен на рис.

5. На представленной схеме блоки 7 – 10 отражают расчетные задачи и их традиционную последовательность [3], блоки 1 – 6 и 13 – 18 – эвристические задачи, которые необходимо предварительно решить для расчетных задач.

Поля распределения уровней накопленной дозы на уровне функционального узла позволяют на начальном этапе правильно задать граничные условия по накопленной дозы для выбора электронной комплектующей базы, на более поздних этапах – иначе разместить элементы на плате либо рационально применить экранирование. Данные поля позволяют проводить однопараметрическую уровня воздействия на него. Основной задачей на данном этапе разработки методики является создание математических моделей для проведения однопараметрической оптимизации для распространенных геометрических моделей исполнения БРЭА и интеграция данных моделей в методику получения проектных решений с последующим слиянием методики с методами расчета надежности.

Рис. 5. Синтез, анализ и оптимизация в задачах обеспечения радиационной стойкости проектируемой БРЭА, решаемых на основе математического моделирования радиационных полей Создаваемая методика позволит разработчику, на основе приведенных на рис. задач, с помощью комплекса моделей получить проектные решения, соответствующие, в том числе и требованиям по радиационной стойкости.

1. Математика и САПР: В 2 кн. / П. Жермен-Лакур [и др.] – М.:Мир, 1989. – Кн.

2. – 264 с.

2. Скворцов А.В. Обзор алгоритмов построения триангуляции Делоне //Вычислительные методы и программирование, 2002, №3.-с. 14–39.

3. Гольдин В.В., Журавский В.Г., Сарафанов А.В., Кофанов Ю.Н.

Информационная поддержка жизненного цикла электронных средств: Монография. – М.: Радио и связь, 2002. – 379 с.

4. ГОСТ 18298-79. Межгосударственный стандарт. Стойкость аппаратуры, комплектующих элементов и материалов радиационная. Термины и определения.

5. [Электронный http://www.iki.rssi.ru/seminar/tarusa200406/1-03.pdf 6. [Электронный http://144.206.159.178/ft/7719/646383/12961415.pdf по критерию надёжности на базе «тонких» и «толстых» клиентов Кафедра «Информационные технологии и автоматизированные системы»

Московский институт электроники и математики Национального исследовательского e-mail: [email protected], [email protected] Аннотация:

вычислительной сети (ЛВС) на базе «тонких» и «толстых» клиентов является возрастающая тенденция перехода на «тонкие» клиенты взамен обычных рабочих станций в последние годы. И, если такие плюсы терминальной станции, как низкая цена, простота администрирования, энергоэффективность известны, то сравнение с «толстыми» аналогами по критерию надёжности до сих пор не проводилось.

Ключевые слова: «тонкий» клиент, «толстый» клиент, локальная вычислительная сеть, надёжность, электронные средства, коэффициент готовности.

Для проведения сравнительно анализа необходимо спроектировать два варианта типовых схем ЛВС, состоящие из «тонких» и «толстых» клиентов, соответственно, построенных по топологии «звезда». Для удобства расчетов достаточно смоделировать небольшую корпоративную сеть отдела, состоящую из 20- типичных устройств. Выработанные критерии отказов по схеме ЛВС позволят создать структурную схему расчета надежности и приступить к расчетам. В ходе расчетов необходимо определить коэффициенты готовности, наработки на отказ и времени восстановления для обеих ЛВС.

Первым этапом исследования является построение двух ЛВС, состоящих из «толстых» и «тонких» клиентов, соответственно. Допустим, что исследуемый отдел состоит из 20-и рабочих мест и занимается конструкторскими работами, используя соответствующее программное обеспечение (ПО). Таким образом, для построения ЛВС из «толстых клиентах» понадобятся 20 рабочих станций, сервер, принтер. Все устройства объединяются в сеть через коммутатор (см. рис. 1). Для построения ЛВС из «тонких клиентов» понадобятся 20 терминальных станций, сервер, принтер, а так же терминальный сервер, на котором обеспечивается доступ пользователей через «тонкий» клиент к необходимым для работы ресурсам. Все устройства объединены в сеть через коммутатор (см. рис. 2).

Следующим этапом исследования является построение структурной схемы расчета надежности для разных уровней разукрупнения ЛВС по ОСТ 4Г 0.012.242- [2]. Для этого необходимо определить, неисправность каких элементов является критичной для работы системы в целом. Допустим, загрузка отдела позволяет оставить 2 рабочих места в резерве. Остальные 18 рабочих мест используются непрерывно в течение всего рабочего дня. Соответственно, отказ более, чем 2-ух рабочих станций/терминальных станций скажется на отказе системы в целом. Так же, недопустим отказ сервера или одного из серверов, для ЛВС из тонких клиентов, недопустим отказ коммутатора.

Рис. 2. Схема соединения устройств для ЛВС на базе «тонких» клиентов Отказ принтера не является критичным, так как задачи отдела напрямую не связаны с непрерывным его использованием. Таким образом, на верхнем уровне, образуется последовательная схема из трех блоков: коммутатор, сервер, рабочая группа, коммутирующая сеть. Однако, отказ коммутирующей сети проводов так не будет включен в расчеты в виду пренебрежимо малой величины интенсивности отказов, а так же вхождения практически одинакового набора соединений в состав обеих ЛВС. На следующем уровне разукрупнения рассматривается рабочая группа, как последовательное соединение n рабочих станций/терминальных станций и параллельно к каждому из них подсоединенных m резервных рабочих станция/терминальная станция, как последовательное соединение элементов, приводящих к отказу работоспособности системы. Структурные схемы надёжности приведены на рис. 3 (для ЛВС на базе «толстых клиентов») и на рис. 4 (для ЛВС на базе «тонких» клиентов). Отказ таких элементов, как: внешнее запоминающее устройство, монитор, клавиатура, мышь, видеокарта, системная плата, процессор, система охлаждения, блок питания, оперативное запоминающее устройство является критичным для системы и ведет к её отказу.

Рис. 3. Структурная схема надёжности ЛВС на базе «толстых клиентов»

Рис. 4. Структурная схема надёжности ЛВС на базе «тонких клиентов»

Расчёт надежности ЛВС производится в два этапа. Сначала рассчитывается (определяется) надёжность элементов в отдельности, затем проводится расчёт надёжности ЛВС в целом. После чего, определяются комплекты запасных частей, инструментов, принадлежностей (ЗИП) для каждой из ЛВС. Схема последовательности действий при расчёте надёжности выполнена в нотациях IDEF [13] и представлена на рис. 5.

Расчетные значения наработки на отказ для каждого устройства (элемента ЛВС) возьмем из паспортных данных устройств. Допустим, в состав рабочей станции входят: монитор Samsung 957MB с показателем наработки на отказ 750000 часов [3], мышь и клавиатура HP – по 100000 часов [4], системная плата Intel DP55WP, блок питания и система охлаждения Intel, процессор Intel Core i7 – 100000 часов, часов, 55000 часов и 550000 часов, соответственно [5], оперативная память Kingston DDR3 KVR1066D3N7/4G 4GB x2 – 500000 часов [6], видеокарта GeForce GT 240 – 55000 часов [7], жесткий диск любого производителя – оценочно 500000 часов [8].

Данные о наработке на отказ для серверов взяты с официального сайта компании Intel и составляют от 45000 до 55000 часов [9]. Что касается коммутатора, то показатели наработки на отказ для модели SRW2024 - 24-Port 10/100/1000 Gigabit Switch составляют 98690 часов [10]. Для подсчета времени восстановления достаточно взять оценочные (экспертные) данные. Так, например, на восстановление рабочей станции могут потребоваться целые сутки, с учетом диагностики, замены частей, перенастройки системы, либо полной переустановки системы. Для восстановления терминальной станции требуется существенно меньше времени из-за меньшего количество компонент и малого времени установки системы (допустим, 3 часа). На восстановление коммутатора требуется в среднем 1 час, на восстановление сервера часа. Спецификация ЛВС на базе «толстых» клиентов представлена в таблице 1. В качестве «тонкого» клиента приведем модель UTC55i Ultra Thin Client фирмы Kingsem. Время наработки на отказ для данной модели составляет не менее часов [11], что является внушительным показателем относительно данных для элементов рабочей станции. Кроме того, ЛВС на базе «тонких» клиентов включает в сервера. Таким образом, время наработки на отказ и время восстановления будет одинаковым.

Далее, проводим расчет в соответствии с ОСТ 4Г 0.012.242-84 по следующей формуле:

где: TО – наработка на отказ системы, ч.; Tоi – наработка на отказ i-го отдельного элемента.

Коэффициент готовности рассчитывается по следующей формуле:

Наработка на отказ совокупности рабочих станций/тонких клиентов, представляющих собой схему с нагруженным резервированием, рассчитывается по следующей формуле:

где: m – количество резервных элементов, N-общее количество элементов, – интенсивность отказов, Tвэ – время восстановления одного элемента (воспользуемся оценочными значениями); при этом время восстановления такой системы рассчитывается по формуле:

Расчёт наработки на отказ сервера и всей системы в целом проводится по формуле Расчёт производится отдельно для ЛВС из «толстых» и «тонких» клиентов.

Рассчитаем значение наработки на отказ для одной рабочей станции с учётом паспортных данных составных элементов (ссылки приведены выше):

Далее проводим расчёт наработки на отказ для системы рабочих станций ( основных, 2 резервных):

Время восстановления для такой системы рассчитывается следующим образом:

Далее рассчитывается коэффициент готовности для данной системы из рабочих станций:

Проводим расчёт времени наработки на отказ для одного сервера:

Дальнейшим шагом является проведение расчета времени на работки на отказ для схемы, представленной на рисунке 3. Данные для всех блоков получены выше.

По аналогии проводятся расчёты для ЛВС на базе терминальных станций, с учетом паспортных данных терминальной станции, согласно которым время наработки на отказ для одной станции составляет 400000 часов [11]. Расчёты для серверов приведены ранее.

Спецификация ЛВС на базе «тонких» и «толстых» клиентов с указанием рассчитанного времени наработки на отказ, а так же оценочного времени восстановления представлена в таблице 1.

Терминальная станция Коэффициент готовности для ЛВС на базе «толстых» клиентов:

Коэффициент готовности для ЛВС на базе «тонких» клиентов:

Показатель времени восстановления для ЛВС на базе «толстых» клиентов:

Показатель времени восстановления для ЛВС на базе «тонких» клиентов:

Расчётные значения для показателей наработки на отказ, времени восстановления и коэффициента готовности для двух ЛВС из 20-и машин, с учетом 2ух резервных представлены в сравнительной таблице 2.

Из полученных результатов видно, что коэффициент готовности (Кг) для ЛВС на базе «толстых» клиентов меньше, чем у аналогичной ЛВС на базе «тонких»

клиентов. Время наработки на отказ для ЛВС на базе «тонких» клиентов больше, чем для ЛВС на базе «толстых» клиентов, а показатель времени восстановления ниже.

Приведенное сравнение показывает, что система, построенная на базе 20-и «тонких»

клиентов, 2 из которых находятся в резерве, окажется надёжнее, чем система, построенная на базе «толстых». Однако, проведённого сравнения может быть не достаточна для заключения. Для более детального анализа, рассмотрим те же самые ЛВС, состоящие из разного количества станций (от 1 до 20). Будем считать, что резервных элементов нет и отказ любой из станций ведёт к отказу системы в целом.

На рисунке 6 приведен график, показывающая отношение коэффициента готовности (Кг) к количеству станций в системе. На гистограмме отражены данные как для ЛВС на базе «тонких» клиентов, так и для ЛВС на базе «тонких клиентов».

Рис. 6. Отношение коэффициента готовности к числу станций в сети - 107 Kg1 – коэффициент готовности для ЛВС на базе «толстых клиентов», Kg2 коэффициент готовности для ЛВС на базе «тонких клиентов», Х – количество станций. Из рисунка 6 видно, что с увеличением числа станций, готовность ЛВС на базе «толстых» клиентов существенно падает, чего нельзя сказать о ЛВС на базе «тонких» клиентов. Даже при наличии 20-и нерезервированных станций вероятность того, что система на базе «тонких» клиентов будет работоспособна в данный момент времени составляет 99,9996%. График на рисунке 6 показывает, что по сравнению с ЛВС на базе «тонких» клиентов, надёжным является использование ЛВС, состоящей из одной или, максимум, двух «толстых» клиентов. С увеличением числа «толстых»

клиентов в группе, Кг демонстрирует планомерное падение и на отметке 20 станций демонстрирует значение 0,9835, что больше, чем на сотую хуже, чем для ЛВС на базе «тонких» клиентов.

Так, как в качестве примера ранее приводилась ЛВС из 18-и основных станций и 2-ух резервных, целесообразно будет проанализировать систему по критерию надёжности с учётом увеличения или уменьшения числа резервных станций. На рисунке 7 приведена гистограмма зависимости коэффициента готовности от числа резервных станций среди 20, входящих в состав ЛВС. Данные приведён для ЛВС на базе «тонких» и «толстых» клиентов.

Рис. 7. Отношение коэффициента готовности к числу резервных станций в сети Гистограмма на рисунке 7 показывает, что при резервировании более 2-ух из 20и (т.е. более 10%) рабочих станций, сеть на базе «толстых» клиентов демонстрирует такую же высокую «надёжность», как и сеть на базе «тонких» клиентов. Однако, наличие постоянных неиспользуемых станций в качестве резервных далеко не всегда оправдано с экономической точки зрения, причём единичная рабочая станция сама по себе проигрывает в цене аналогичной терминальной. А в отсутствии резервных машин, коэффициент готовности ЛВС на базе «толстых» клиентов составляет всего 0,9755, исходя из чего существует 2,45% вероятность отказа в любой момент времени.

Следующим этапом анализа является расчет запасных комплектов для двух ЛВС. Запасные комплекты необходимы в реалиях современного бизнеса с целью повышения надёжности сети путем своевременной замены вышедшего из строя оборудования. Однако, обратной стороной запасных комплектов являются складские издержки, которые могут привести к моральному устареванию, а так же потере затратами на хранение и надёжным функционированием системы. В данном случае применимы следующие стратегии пополнения запасов для одиночных комплектов:

1. Периодическое пополнение;

2. Непрерывное пополнение;

3. Пополнение по уровню неснижаемого запаса.

В таблицах 3 и 4 представлена спецификация элементов для ЛВС на базе «тонких» и «толстых» клиентов с указанием необходимых для расчёта параметров.

Таблица 3. Одиночный комплект для ЛВС на базе «толстого» клиента Таблица 4. Одиночный комплект для ЛВС на базе «тонкого» клиента где i – Номер составной части;

m i - Количество основных элементов i –ого типа в объекте;

i - Интенсивность отказов основного элемента i –ого типа в объекте;

i - Тип стратегии пополнения элемента i –ого типа в объекте;

Ti1 - Числовой параметр стратегии пополнения ( среднее время ремонта) элемента i –ого типа в объекте;

- Количество запасных элементов i –ого типа в объекте;

i = 1 - Периодическое пополнение отказавших элементов.

i = 3 - Ремонт(восстановление) отказавших элементов. Одновременно может ремонтироваться любое количество элементов данного типа [12].

Для расчета показателей достаточности такого ЗИП последовательно рассчитаем показатели достаточности комплекта ЗИП-О (запасные части, инструменты, принадлежности - одиночный). Сначала проводится расчёт для ЛВС на базе «толстых» клиентов.

Для элементов с периодическим пополнением (При i =1 периодическое пополнение).

Для первой составной части:

Для второй составной части:

Для третьей составной части:

Для четвертой составной части:

Для восстанавливаемого элемента (При i =3 Ремонт(восстановление) колвом одновременно ремонтирующихся элементов) Для пятой составной части:

Для шестой составной части:

Коэффициент готовности комплекта ЗИП-О для ЛВС на базе «толстых»

клиентов:

К ГЗИП О

Среднее время задержки в исполнении заявки на запасную часть:

Аналогично проводится расчет для сети на базе «тонких клиентов». Все расчеты совпадут с расчетами для ЛВС на базе «толстых» клиентов, за исключением расчета для терминальных станций, а так же вхождения в систему большего числа устройств ввода/вывода.

Расчет для терминальных станций:

Расчет для клавиатуры и мыши:

Показатели достаточности рассчитываются по формулам:

Коэффициент готовности комплекта ЗИП-О для ЛВС на базе «тонких» клиентов:

Среднее время задержки в исполнении заявки на запасную часть:

Сравнение характеристик запасных комплектов представлены в таблице 5.

на базе «тонких» клиентов выше, а задержки между исполнением заявок на запасную часть меньше, что говорит о меньших затратах на обслуживание ремонта ЛВС, а так же меньшими потребностями в хранении запасных частей на складе.

Подводя итоги анализа, можно утверждать, что более надёжным типом ЛВС является ЛВС, состоящая из «тонких» клиентов. С практической точки зрения это показывает, что отход от привычных корпоративных сетей к технологии «тонкого»

клиента является целесообразным с позиции надёжности функционирования системы.

Внедрение ЛВС, состоящих из терминальных станций в совокупности с «облачным»

ПО существенно сказывается на повышении автоматизации, качества и надежности функционирования предприятий.

Список литературы 1. Козлов Б.В., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. – М.: «Советское радио», 1975.

2. ОСТ 4Г 0.012.242-84. Методика расчета показателей надёжности, 1985.

3. Монитор Samsung 957MB. [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.bjorn3d.com/2003/12/samsung-957mb-19-inch-crt-monitor/#.URgGqx1FU1I.

4. Спецификация USB мыши и USB клавиатуры производства HP.

[Электронный http://h20000.www2.hp.com/bizsupport/TechSupport/Document.jsp?lang=en&cc=us&taskI d=120&prodSeriesId=444343&prodTypeId=329290&objectID=c03241057.

5. Спецификация System board DP55WP, Intel Core i7. [Электронный ресурс].

http://www.intel.ru/content/www/ru/ru/search.html?keyword=mtbf&lstLanguages=ru_RU& topicarea=Support.

6. Спецификация оперативная память Kingston DDR3 KVR1066D3N7/4G 4GB.

[Электронный http://www.kingston.com/dataSheets/KVR1066D3N7_4G.pdf.

7. Обзор видеокарт GeForce. [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.legitreviews.com/article/1161/3/.

8. MTBF (наработка на отказ) и гарантия в мире компьютеров. Что важно?

[Электронный http://www.hwp.ru/articles/MTBF28narabotka_na_otkaz_29_i_garantiya_v_mire_kompy uterov_chto_vazhno64037/?PAGEN_1= http://download.intel.com/support/motherboards/server/sb/s3420gpmtbfcalculationrev10.pd 10. MTBF figures for switches. [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://homecommunity.cisco.com/t5/Switches/Request-MTBF-figures-for-switches/tdp/ 11. Kingsem UTC55i Ultra Thin Client. [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://xn--80akakbjcdfphdy1ackb4nd.xn-p1ai/documentation_pdf/Datasheet_UTCi_rus.pdf.

12. Надежность технических систем: Справочник / Ю.К. Беляев, В.А. Богатырев, В.В. Болотин и др.; Под ред. И.А. Ушакова. – М.: Радио и связь, 1985. – 608 с.

13. Р 50.1.028-2001. Методология функционального моделирования, Кафедра Радиоэлектроники и телекоммуникаций, Московский институт электроники и математики национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Москва Одной из важных обязанностей подразделений предприятий, занимающихся надежностью разрабатываемой аппаратуры, является ведение журнала учета отказов радиоэлектронных средств. В такой журнал заносятся все необходимые сведения об отказе, мерах по его устранению, причинах и результатах устранения и недопущения подобного отказа вновь. На основе журнала также формируются и отчетные документы.

Журнал обычно представляет собой бумажный журнал, с которым неудобно работать. Невозможно быстро найти информацию о конкретном случае отказа, осуществить поиск по заданным критериям. Применение современных информационных технологий [1] диктует необходимость создания электронного журнала учета отказов, который позволит сократить время поиска информации и позволяет улучшить удобство работы с журналом.

Электронный журнал разработан и реализован на основе технологии HTML, языка программирования PHP и MySQL. HTML (от англ. HyperText Markup Language - «язык разметки гипертекста») - стандартный язык разметки документов во Всемирной паутине [2]. Большинство веб-страниц создаются при помощи языка HTML (или XHTML) [3]. Язык HTML интерпретируется браузерами и отображается в виде документа в удобной для человека форме. С помощью HTML выполнен вебинтерфейс журнала учетов отказов, который включает в себя установочную страницу (рисунок 1) журнала и основную страницу журнала.

На установочной странице журнала пользователю необходимо указать свой будущий логин и пароль для входа журнал. По завершению ввода информации, программа произведет установку базы данных (БД). Настройка имени базы данных и имени таблиц не предусмотрена. В случае возникновении ошибки происходит вывод используется MySQL. Для удобства администрирования взаимодействие с БД осуществляется через phpMyAdmin. После успешной установки пользователь может приступить к работе с журналом. Для этого на основной странице (рисунок 2) необходимо авторизоваться.

При успешной авторизации пользователь получит сообщение о том, что он может приступить к работе. Также журнал устанавливает соответствующий флаг. В случае отсутствия флага загрузка форм ввода и вывода информации не осуществляется. Доступа к БД нет.

Пользователь может добавить и новые записи и просмотреть существующие.

При нажатии соответствующих кнопок меняется и содержание страницы. Это либо вывод информации из базы данных, так и добавление ее в БД.

В электронном журнале реализован поиск необходимой информации по ключевым словам. Ключевыми словами являются номер акта, дата отказа, дата закрытия наименование изделия, децимальный и заводские номера. Такого количества ключевых слов достаточно для поиска информации по любому отказу в базе данных. Показ результатов выполнен в виде таблицы, что является оптимальным вариантом для подобного рода журналов. Каждая запись выводится после предыдущей. В наименовании столбцов таблицы содержится описание [4].

Кроме того информацию о каждом отказе можно обновлять, так как не вся информация об отказе заносится в журнал сразу.

Для того, чтобы запустить журнал на персональном компьютере, необходимо использовать локальный веб-сервер. Наиболее лучшим решением являются программные решение Denwer и XAMPP. Первый используется в том случае, если используется операционная система семейства Windows. Сразу после установки доступен полностью работающий веб-сервер Apache, работающий на локальном компьютере, на котором может работать неограниченное количество сайтов, что очень эффективно для разработки и отладки сценариев PHP без загрузки его файлов на удаленный сервер. Для запуска практически всех утилит «Денвера» используется приложение Run в подкаталоге /denwer (или /etc) корневого каталога установки «Денвера». Второй вариант будет интересен тем, кто использует операционные кросплатформеным. Оба пакета бесплатны и не требуют серьезной настройки. После установки они готовы к работе.

Для электронного журнала также написана инструкция, что позволит любому человеку быстро настроить и использовать журнал.

Создание и внедрение электронного журнала позволит существенно сократить время поиска информации, необходимой для прогнозирования надежности радиоэлектронных средств [5]. Заполнение и редактирование журнала происходит более быстро и более легко. Внедрение его на предприятии позволит заменить устаревшие бумажные журналы на электронный вариант.

Список литературы 1. Абрамешин, А.Е. Информационная технология обеспечения надежности сложных электронных средств военного и специального назначения: научное издание. / А.Е. Абрамешин, В.В. Жаднов, С.Н. Полесский; отв. ред. В.В. Жаднов. Екатеринбург: Изд-во ООО «Форт Диалог-Исеть». - 2012. - 565 с.

2. Фримэн, Э. Изучаем HTML, XHTML и CSS. / Э. Фримэн. - СПб.: Питер. с.

3. Кристиан, Д. PHP и MySQL: создание интернет-магазина. / Д. Кристиан. СПб.: Вильямс. - 2011. - 632 с.

4. Голицына, О.Л. Основы проектирования баз данных. / О.Л. Голицына. - М.:

Форум. - 2012. - 415 с.

5. Жаднов, В.В. Информационные технологии в прогнозировании надежности электронных средств. / В.В. Жаднов. // Информационные технологии в проектировании и производстве. - 2012. - № 1. - с. 20-25.

Кафедра Радиоэлектроники и телекоммуникаций, Московский институт электроники и математики национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Москва Аннотация: В докладе рассмотрены проблемы оценки структурной надежности РЭУ при проектировании. Приводятся описания метода оценки показателей безотказности структурно-сложной РЭУ на основе имитационного моделирования, включающий в себя специализированные модели для описания структуры и алгоритмов функционирования устройств, автоматизированные средства верификации и решения моделей а так же методической обеспечение их использования.

имитационное моделирование.

Исследование осуществлено в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ в 2013 году. Одним из часто применяемых методов для обеспечения качества, в том числе и уровня надежности, бортовой аппаратуры является использование реконфигураций различной сложности и на различных уровнях разукрупнения РЭУ [1]. Анализ алгоритмов реконфигурации показал, что структуру бортовых РЭУ часто нельзя свести к набору типовых групп, что одним из наиболее значимых ее особенностей с точки зрения надежности является уникальность конкретной реализации структуры и критериев отказов.

Так как структурная надежность закладывается на ранних этапах проектирования для минимизации риска возвращения к этим этапам необходимо проводить сравнение различных вариантов реализации реконфигураций и резервирования. Критерием выбора с точки зрения обеспечения надежности являются значения показателей безотказности, поэтому важно получить среднее значение ожидаемой структурной надежности, однако существующие методы и средства расчета не позволяют в сжатые сроки провести расчеты различных вариантов реализации структуры с точностью приемлемой для их сравнения.

Наглядной иллюстрацией источника проблем при оценке надежности бортовых РЭУ является структура резервирования бортового интегрированного вычислительного комплекса. При проектировании были учтены особенности функционирования составных частей (СЧ), с целью максимально повысить гибкость структуры и за счет этого добиться повышения «живучести» изделия при отказах.

Для цепочек модулей внутри блоков существует такая группа отказов в каждом из них, при возникновении которых другие модули остаются работоспособными и, таким образом, полноценно функционирующая секция может быть построена из «кусочков» разных полукомплектов, то есть при расчете надежности нельзя рассматривать такую группу как последовательное соединение ненагруженных резервов.

Каждый контур резервирования определяет функционирование системы по одной из функций, при этом в итоговую структурную схему надежности различных контуров входят одни и те же (физически) СЧ, что также делает ошибочным рассмотрение БИВК, как несколько последовательно соединенных резервированных оценки показателей надежности, базирующиеся на декомпозиции структуры в набор последовательно соединенных типовых групп компонентов. Также неприменим и метод статистического моделирования, основанный на розыгрыше состояния СЧ на момент окончания срока эксплуатации, так как, к примеру, вероятность отказа хранящегося резервного компонента зависит от момента отказа основного:

где: tо - время отказа основного компонента, ч.; - интенсивность отказа в режиме хранения, 1/ч.; p - интенсивность отказа в режиме работы, 1/ч.

Точную оценку ВБР для таких систем можно получить при построении модели расчета по методу перебора гипотез, основанной на формуле полной вероятности.

Однако для получения точного результата необходимо учесть все возможный сценарии функционирования системы на протяжении срока эксплуатации, то есть все последовательности и вариации отказов СЧ и реконфигураций не приводящие к отказу РЭУ, которых может быть достаточно много, что сильно затрудняет применение данного метода.

Наличие резервирования на разных уровнях разукрупнения приводит к тому, что интенсивности отказов блоков нельзя считать постоянными (иначе будет допущено занижение показателей надежности), что делает неприменимыми модели и методы, основанные на теории Марковских процессов.

Для реконфигурируемых систем наиболее перспективным методом исследования надежности является имитационное моделирование. Его применение позволяет создать модель, в которой будут учтены все особенности структуры устройства, любые виды зависимости интенсивности отказов и их комбинации во времени. Анализ методов и средств имитационного моделирования показал, что применение имитационного моделирование для расчета надежности ограничено сложностью создания и верификации модели. Так как в модели необходимо учесть все особенности функционирования системы, то для каждой конкретной задачи требуется повторять разработку и верификацию.

Построение модели и ее верификация требует определенных навыков в области имитационного моделирования и представляет собой сложную и длительную работу.

Анализ публикаций по данной теме показал, что применение имитационного моделирования, как эффективного инструмента исследования сложных систем для оценки надежности, носит отрывочный характер. Достаточно хорошо освещены модели, связанные с техническим обслуживанием (основанные на теории массового обслуживания), и моделированием физических процессов (деформации, случайные нагрузки, производственные дефекты), однако вопросы надежности сложных, резервированных и реконфигурируемых структур затрагиваются реже и носят отрывочный характер. Рассматриваются только частные случаи, строятся модели отдельных систем, при этом подходе повторно использовать результаты затруднительно, по сути можно лишь повторить разработку моделей и средств верификации для другой системы, ориентируясь на общие подходы предложенные авторами статей.

Несмотря на крайнее разнообразие инструментов имитационного моделирования (одних языков имитационного моделирования более 3 тысяч) в инженерной практике не используются готовые шаблоны, пригодные для построения моделей разработке специализированных моделей и средств их решения для оценки безотказности структурно-сложных РЭУ. Для обеспечения адекватности результатов моделирования модель должна отражать действия реконфигурации на разных уровнях разукрупнения, учитывать зависимость интенсивности отказов от времени, историю функционирования РЭУ и сложные критерии отказов. Для обеспечения требования применения модели к широкому и разнообразному классу бортовых реконфигурируемых РЭУ необходимо гибко описывать состав исследуемого РЭУ, его структуру и критерии отказов. Такие требования можно обеспечить только при моделировании жизненного цикла исследуемого РЭУ от ввода в эксплуатацию до отказа, с учетом всех изменений происходящих в процессе функционирования.

На основе сформулированных требований была предложена форма представления РЭУ как множества отдельных компонентов и возможных событий в системе. Параметрами модели компонента [2] являются состояния и режим функционирования, также модель независимо определяет время, которое компонент пробудет в исправном состоянии при неизменном режиме работы с учетом истории эксплуатации, и информирует о изменениях своего состояния при перемотке модельного времени. При этом разрешается смена режимов и состояний компонента как вследствие случайных процессов (с некоторой интенсивностью) так и при некоторой ситуации в модели (как следствие действий реконфигурации).

Рис. 1. Диаграмма переходов модели компонентов некоторая диаграмма возможных состояний, которые изменяются с определенной интенсивностью (показаны неразрывными стрелками) или вследствие событий (направления обозначены пунктиром).

Таким образом, можно представить множество состояний СЧ, образующих модель РЭУ:

представляет конкретное положение i-й СЧ, на ее диаграмме режимов и состояний.

где: Si - множество возможных состояний СЧ; si 0, si1 … - конкретные положения на диаграмме состояний (рис. 1).

При этом должно быть известно начальное состояние всех компонентов в модели и их интенсивности переходов в какое-либо другое состояние (как правило, состояние отказа). Тогда путем розыгрыша случайных величин можно определить СЧ, которая первой изменит состояние и ее новое состояние, то есть состояние РЭУ в момент 0.9 :

где: U R, - множество состояний СЧ после смены состояния k-ой СЧ; U R, множество изменений в U R, ; sk,, sk, - текущее и предыдущее состояние k-ой СЧ.

В силу того что рассматривается реконфигурируемая РЭУ возможны взаимосвязи в отказах и/или реконфигурации в структуре, то есть окончательно определить состояние РЭУ после отказа (изменения состояния) одной и СЧ можно только через некоторую функцию вида:

где: f - функция преобразующая структуру РЭУ и состояние СЧ в соответствии с состояние всех составных частей РЭУ после изменения состояния одной из них. На основе этого множества можно определить состояние РЭУ в целом, задав для него аналогичную область определения:

где: S R - множество возможных состояний РЭУ в целом; f s - функция определяющая состояние РЭУ sR, на основе множества состояний СЧ U R, в соответствии с критериями отказов РЭУ.

В общем случае набор состояний для РЭУ может быть вида: отказало, работоспособно, исправно. Однако для реконфигурируемой бортовой РЭУ может быть целесообразно вводить другой набор состояний, более четко описывающий специфику функционирования конкретной РЭУ. Иногда необходимо учитывать историю отказов, это легко можно проиллюстрировать на примере связаны с кол-вом переключений. В случае если он осуществляет переключение компонентов, то есть его использование связано с действиями реконфигураций то наиболее точно моделировать его отказы через кол-во переключений, то есть при определении его состояния учитывать всю историю жизненного цикла модели РЭУ, тогда функции (7) и (8) приобретает окончательный вид:

где: U R, - множество состояний СЧ в i-й промежуток времени; sR, - состояние РЭУ в i-й промежуток времени.

Таким образом, можно последовательно определить состояние РЭУ в каждый момент времени и использовать их для определения показателей надежности, таких как интенсивность отказов, вероятность безотказной работы, наработка на отказ, коэффициент готовности и др.

Для улучшения восприятия модели предложено объединение компонентов в группы с индивидуальными критериями отказов (рис. 2).

При этом группа компонентов будет описываться теми же параметрами, что и отдельный компонент (режим, состояние), но без задания интенсивности переходов ее роль исполняют критерии состояния группы, аналогично виду функцию f s (рис. 2).

Такая организация модели позволяет наиболее точно и близко к действительности отразить структуру исследуемой РЭУ [3], а также разбить функцию f s на подфункции и тем самым ее упростить без потери точности моделирования реконфигураций.

В качестве решения задачи преобразование действий реконфигураций и критериев отказов в формальный вид, пригодный для автоматизированной обработки и расчета был предложен специализированный язык описания отказов и реконфигураций РЭУ [4].

Его функцией является однозначное задание структуры РЭУ и действий реконфигурации в виде формальной модели, пригодной для автоматизированной обработки и проведения имитационных экспериментов.

виде текстовом виде, определяющей вид и интенсивности в диаграмме переходов (в соответствии с концептуальной моделью, представленной на рис. 1). При этом каждый компонент в модели определяется уникальным именем, через которое можно использовать его состояние в вычислительных операциях. В язык вводится несколько основных конструкций - это действие реконфигурации в виде условие-действие и критерий отказа в виде вычислительной процедуры.

В условие события реконфигурации и критерий отказа можно использовать стандартный набор логико-математических операций, как над состояниями компонента так и над переменными, локальными и глобальными, что позволяет учитывать как текущее состояние модели, так и историю возникавших в ходе моделирования событий, то есть формально задать функции f (9) и f s (10) и реализовать пошаговое определение состояния РЭУ в каждый момент времени.

Для решения модели применена концепция дискретно-событийного моделирования, то есть функционирование РЭУ представляется как набор событий, между которыми состояние РЭУ и СЧ остается неизменным, а изменения происходят скачкообразно и вызываются изменением состояния одной из СЧ. Для этого был разработан алгоритм имитационного эксперимента, он определяет последовательность вызовов процедур и событий языка и позволяет осуществить корректный перевод модели из одного состояния в другое, то есть программно реализовать функции f (9) и f s (10).

Для работы с формальными моделями разрабатывается программное средство, основными модулями которого является компилятор формальной модели, блок верификации и блок выполнения имитационных экспериментов.

В соответствии с принятой практикой имитационного моделирования необходимо перед началом имитационного эксперимента провести верификацию модели на соответствие описанию РЭУ. Для верификации модели в ПС предусмотрена и возможность проведения управляемого эксперимента. В этом случае пользователь сам определяет последовательность отказов компонентов и контролирует состояние модели после каждого отказа. В случае несоответствия реакции модели описанию работы поиск ошибки можно осуществить при помощи анализа лог-файла выполнения шага эксперимента, в котором содержится информация о том, какие условия каких событий реконфигурации были выполнены и какие именно действия с компонентами модели ими были проведены.

Для работы с предложенными моделями и программными средствами разработана инженерная методика оценки надежности бортовой реконфигурируемой РЭУ [7, 8]. В ее основу лег метод имитационного моделирования отказов, способ создания формальной модели реконфигурируемых РЭУ и программное средство имитационного моделирования отказов. Методика представлена в виде на IDEF0диаграммы на рис. 3.

С соответствии с методикой исходными данными для оценки надежности реконфигурируемой РЭУ является описание алгоритмов функционирования и реконфигурации и данные по интенсивностям отказов СЧ.

На основе из анализа формируются данные необходимые для построения формальной модели, это списки моделируемых СЧ, списки вводимых групп СЧ, критерии отказов для каждой группы и РЭУ в целом, а также действия реконфигурации в формате «условие-действие». На основе этого создается формальная модель РЭУ которая преобразуется в программную и подвергается верификации.

Верификация производится с использованием программного модуля управляемых экспериментов и представляет собой проверку различных сценариев отказов в составе РЭУ, на каждый из которых модель должна среагировать в соответствии с описанием. При обнаружении несоответствия производится коррекция формальной модели и повторная верификация.

После верификации переходят непосредственно к моделированию, результатом которого являются статистические данные по реализациям отказов РЭУ и статистика по группам СЧ, по которой можно определить какие группы являются проблемными в составе РЭУ с точки зрения надежности и какие наоборот обладают избыточной надежностью.

Экспериментальная проверка разработанных метода, моделей, алгоритма моделирования и программно-методических средств проводилась в два этапа. На первом проводилось моделирование стандартных структур, для которых известны точные аналитические формулы для оценки ВБР. По результатам моделирования были получены значения с ошибкой на уровне 1-3% относительно точных аналитических моделей [4], обусловленной погрешностью конечного числа экспериментов.

реконфигурируемых бортовых РЭУ, одним из которых был БИВК. При этом для верификации моделей привлекались специалисты с предприятий-разработчиков РЭУ, которые экспертно подтверждали соответствие модели алгоритму функционирования. Во всех случаях результаты моделирования давали ожидаемые результаты, которые можно считать ближе к истинным, в сравнении с аналитическими моделями, в которые заведомо были внесены допущения, приводящие к занижению показателей надежности [5, 6]. При этом разница в оценке надежности предложенным методом и аналитическими моделями достигала 15%.

Список литературы 1. Жаднов В.В., Юрков Н.К. Особенности конструирования бортовой космической аппаратуры: учеб. пособие. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2012 - 112 с.

2. Жаднов В.В., Тихменев А.Н. Моделирование компонентов электронных средств с реконфигурируемой структурой. / Надёжность и качество: Труды международного симпозиума в 2-х т. // Под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2010 - 1 т. - с. 330-331.

3. Жаднов В.В., Полесский С.Н. Тихменев А.Н. Разработка моделей надежности для проектных исследований надежности радиоэлектронной аппаратуры. / Радиовысотометрия-2010: Сб. трудов Третьей Всероссийской научно-технической конференции. // Под ред. А.А. Иофина, Л.И. Пономарева. - Екатеринбург: Изд-во «Форт Диалог-Исеть», 2010. - с. 200-201.

4. Тихменев А.Н. Язык описания отказов электронных средств с реконфигурируемой структурой. / Науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ: Тез. докл.. - М.: МИЭМ, 2010. - c. 137.

5. Тихменев А.Н., Абрамешин А.Е., Жаднов В.В. Имитационное моделирование в оценке надежности электронных систем с реконфигурируемой структурой для космических аппаратов. / Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств: сб. науч. тр. // Под ред. Л.Н. Кечиева. - М.: МИЭМ, 2012. - с.13Жаднов В.В., Полесский С.Н., Тихменев А.Н. Современные подходы к исследованию безотказности электронных средств циклического применения. // Надежность и качество-2012: труды Международного симпозиума: в 2-х т. // Под ред.

Н.К. Юркова. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2012 - 1 т. - с. 70-74.

7. Жаднов В.В., Авдеев Д.К., Кулыгин В.Н., Полесский С.Н., Тихменев А.Н.

Информационная технология обеспечения надежности сложных электронных средств военного и специального назначения. / Компоненты и технологии, № 6, 2011. - с. 168Абрамешин А.Е., Жаднов В.В., Полесский С.Н. Информационная технология обеспечения надежности электронных средств наземно-космических систем: научное издание. - Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2012. - 565 с.

Кафедра Радиоэлектроники и телекоммуникаций, Московский институт электроники и математики национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Москва Одним из динамично развивающихся программных средств для расчетной оценки надежности радиоэлектронной аппаратуры является программный комплекс (ПК) АСОНИКА-К, который представляет собой визуальную среду обеспечения надёжности. В состав ПК АСОНИКА-К входят специализированные системы (АСОНИКА-К-СИ и АСОНИКА-К-РЭС), предназначенные для расчетной оценки надежности структурно-сложной (резервированной, реконфигурируемой и др.) аппаратуры [1]. Однако, и базовая версия ПК (система АСОНИКА-К-СЧ) давала возможность расчета показателей надежности нескольких типов резервированных групп (для случая общего резервирования) по моделям ОСТ 4Г 0.012.242 [2]. При создании новой (4.12) версии этой системы встала задача расширения номенклатуры таких групп, т.к. опыт эксплуатации системы АСОНИКА-К-СЧ показал необходимость проведения такой экспресс-оценки повышения надежности составных частей (СЧ) путем ведения резервирования.

Анализ выходных данных системы АСОНИКА-К-СЧ и моделей ОСТ 4Г 0.012.242 [2] показал, что необходимо включить в состав модуля расчета показателей надежности резервированных групп следующие модели, приведенные в ОСТ 4Г 0.012.242 [2] для невосстанавливаемой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА):

• скользящее нагруженное резервирование. Отказы основных и резервных СЧ обнаруживаются мгновенно. Вероятность отказа переключателя пренебрежимо мала. Интенсивности отказов всех СЧ одинаковые • скользящее ненагруженное резервирование. Отказы основных и резервных СЧ обнаруживаются мгновенно. Вероятность отказа переключателя пренебрежимо мала. Интенсивности отказов основных СЧ одинаковые; интенсивности отказов резервных СЧ приняты равным нулю • общее нагруженное резервирование основной СЧ двумя резервными с учетом переключателя. Отказы основной и резервных СЧ обнаруживаются мгновенно.

Интенсивность отказов всех СЧ одинаковая. Отказ переключателя делает невозможным подключение любой резервной СЧ вместо отказавшей основной • мажоритарная схема, работающая по условию «2 из 3» Сигналы с СЧ мажоритарной схемы поступают на элемент М сравнения • одноярусная иерархическая структура. Общее число СЧ первого яруса (выходных СЧ) - r1. СЧ одинаковые. Допускается отказ не более m выходных • мостиковая схема. Интенсивности отказов основных СЧ одинаковые Алгоритм функционирования модуля расчета показателей надежности резервированных групп приведен на рис. 1.

Ниже даны краткие пояснения к блокам алгоритма.

Блок 1. Начало. Вызов модуля расчета резервированных групп из интерфейса системы АСОНИКА-К-СЧ.

Блок 2. Выбор резервированной группы (см. рис. 2).

Блоки 3-12. Ввод данных для расчета и расчет показателей безотказности резервированной группы.

Блок 13. Вывод результатов расчетов (см. рис 3, 4).

Рис. 3. Система АСОНИКА-К-СЧ: Результаты расчета группы ненагруженного Рис. 4. Система АСОНИКА-К-СЧ: Результаты расчета группы «мажоритарная схема» с группы.

Блок 15. Окончание. Возврат в интерфейс системы АСОНИКА-К-СЧ.

Модуль расчета показателей надежности резервированных групп был реализован на языке программирования высоко уровня С++ [3].

Тестирование модуля осуществлялась как автономно, так и в составе системы АСОНИКА-К-СЧ (версии 4.12) путем сравнения результатов автоматизированных и «ручных» расчетов.

Список литературы 1. Абрамешин А.Е., Жаднов В.В., Полесский С.Н. Информационная технология обеспечения надежности электронных средств наземно-космических систем: Научное издание. / Отв. ред. В.В. Жаднов. - Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2012. - 565 с.

2. ОСТ 4Г 0.012.242-84. Аппаратура радиоэлектронная. Методика расчета показателей надежности.

3. Захарова С.С. Основы программирования на С++: Учебное пособие. / М.:

МИЭМ, 2012. - 78 с.

Кафедра Радиоэлектроники и телекоммуникаций, Московский институт электроники и математики национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Москва Исследование осуществлено в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ в 2013 году. Наряду с электрорадиоизделиями (ЭРИ) на безотказность радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) влияют механические элементы (МЭ). Поэтому при создании новой (4.12) версии программного комплекса (ПК) АСОНИКА-К в его базовую версию (систему АСОНИКА-К-СЧ) было решено ввести возможность расчета надежности РЭА с учетом МЭ. В данной работе приведены результаты анализа математической модели интенсивностей отказов группы «Пружины скручивания» представленной в американском стандарте NSWCLE10 [1].

Типовая пружина скручивания класса «Пружины» показана на рис. 1.

Интенсивность отказов такой пружины зависит от нагрузки, прикладываемой к пружине и релаксацией, обеспечиваемой материалом.

Математическая модель интенсивности отказов такой пружины, приведенная в стандарте NSWC-2011/LE10 [1], имеет вид:

где: SP,B - базовая интенсивность отказов пружины; CE, CDW, CN, CY, CL, CK, CCS, CR, CM - поправочные коэффициенты.

Значение коэффициента CE, учитывающего величину модуля эластичности материала, рассчитывается по формуле:

где: GE - модуль эластичности материала пружины.

рассчитывается по формуле:

где: DW - диаметр нити.

Значение коэффициента CDC, учитывающего величину диаметра витка, рассчитывается по формуле:

где: DC - средний диаметр пружины.

Значение коэффициента CN, учитывающего количество активных витков, рассчитывается по формуле:

где: NA = количество активных витков.

Значение коэффициента CY, учитывающего сопротивляемость растяжению материала пружины, рассчитывается по формуле:

где: TS - предел прочности материала на разрыв.

Значение коэффициента CL, учитывающего воздействие закрутки пружины, рассчитывается по формуле:

где: - угол закрутки пружины.

Значение коэффициента CK, учитывающего воздействие сжатия пружины, рассчитывается по формулам:

где: DC - диаметр витка; DW - диаметр нити.

Значение коэффициента CCS, учитывающего воздействие частоты нагружения пружины, определяется как:

CR 30 цикл/минута, CCS = 0.