Таганрогский государственный Радиотехнический университет факультет электроники и приборостроения кафедра конструирования электронных средств

Скачать 0.7 Mb.

Название	Таганрогский государственный Радиотехнический университет факультет электроники и приборостроения кафедра конструирования электронных средств
страница	2/14
Дата публикации	19.10.2013
Размер	0.7 Mb.
Тип	Конспект

100-bal.ru > Право > Конспект

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ТРЕБОВАНИЯ К ЭВА

План лекции:

1. Факторы, влияющие на работоспособность ЭВА

2. Влияние условий эксплуатации на работоспособность ЭВА

3. Требования, предъявляемые к конструкции ЭВА

4. Показатели качества конструкции ЭВА

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЭВА

Условия эксплуатации электронно-вычислительной аппаратуры имеют различную физико-химическую природу и изменяются в весьма широких пределах.

Факторы, воздействующие на работоспособность ЭВМ, разделяют на климатические, механические и радиационные.

К климатическим факторам относят: изменение температуры и влажности окружающей среды; тепловой удар; увеличение или уменьшение атмосферного давления; наличие движущихся потоков пыли, песка; присутствие активных веществ в окружающей атмосфере; наличие солнечного облучения, грибковых образований (плесень), микроорганизмов, насекомых и грызунов; взрывоопасной и воспламеняющейся атмосферы, дождя или брызг; присутствие в окружающей среде озона.

К механическим факторам относят: воздействие вибрации, ударов, линейного ускорения, акустического удара; наличие невесомости.

К радиационным факторам относят: космическую радиацию; ядерную радиацию от реакторов, атомных двигателей; облучение потоком гамма-фотонов, быстрыми нейтронами, бета-частицами, альфа-частицами, протонами, дейтронами.

Некоторые факторы могут проявлять себя независимо от остальных, а некоторые факторы — в совместном действии с другими факторами той или другой группы

(например, наличие движущихся потоков песка неизбежно приводит к возникновению вибраций в конструктивных элементах ЭВМ).

Влияние условий эксплуатации на работоспособность ЭВА

Характер и интенсивность воздействия рассмотренных климатических (в меньшей степени), механических и радиационных (в большей степени) факторов зависят от тактики использования и объекта установки ЭВМ.

Классифицируя любую ЭВМ по этому признаку, можно разделить их на стационарные и транспортируемые. Каждая из групп, в свою очередь, включает в себя ЭВМ различных классов и назначения.

По совокупности значений климатических, механических и радиационных факторов стационарные и транспортируемые ЭВМ делятся на следующие группы:

группа 1 — стационарные ЭВМ и системы, работающие в отапливаемых наземных и подземных сооружениях;

группа 2 — стационарные ЭВМ и системы, работающие на открытом воздухе или в неотапливаемых наземных и подземных сооружениях;

группа 3 — транспортируемые (возимые), установленные в автомобилях, мотоциклах, в сельскохозяйственной, дорожной и строительной технике и работающие на ходу;

группа 4 — возимые, установленные во внутренних помещениях речных судов и работающие на ходу;

группа 5 — транспортируемые (возимые), установленные в подвижных железнодорожных объектах и работающие на ходу;

группа б — транспортируемые и портативные, предназначенные для длительной переноски людьми на открытом воздухе или в неотапливаемых наземных и подземных сооружениях; работающие и не работающие на ходу;

группа 7 — портативные, предназначенные для длительной переноски людьми на открытом воздухе или в отапливаемых наземных и подземных сооружениях, работающие на ходу.

Каждой из групп аппаратуры соответствует совокупность климатических и механических факторов, которой она должна соответствовать.

Требования, предъявляемые к конструкции ЭВА

Вновь разрабатываемая ЭВМ должна отвечать тактико-техническим, конструктивно-технологическим, эксплуатационным, надежностным и экономическим требованиям.

Все эти требования взаимосвязаны, и оптимальное их удовлетворение представляет собой сложную инженерную задачу.

Тактико-технические требования.

Эти требования обычно содержатся в техническом задании на машину и включают в себя такие характеристики, как быстродействие, объем оперативной, постоянной и внешней памяти, адресность команд, разрядность машинного числа, точность выполнения операций и т. д.

В основном данные требования удовлетворяются на ранних этапах разработки ЭВМ, когда определяются состав машины, ее структура, математическое обеспечение, основные требования к отдельным устройствам.

Конструктивно-технологические требования.

К этим требованиям относят: обеспечение функционально-узлового принципа построения конструкции ЭВМ, технологичность, минимальную номенклатуру комплектующих изделий, минимальные габариты и массу, предусмотрение мер защиты от воздействия климатических и механических факторов, ремонтоспособность.

Функционально-узловой принцип конструирования используется для машин третьего и последующего поколений. Он заключается в разбиении принципиальной схемы вычислительной машины на такие функционально законченные узлы, которые могут быть выполнены в виде идентичных конструктивно-технологических единиц.

Применение этого принципа конструирования позволяет автоматизировать процессы изготовления и контроля конструктивных единиц и упростить их сборку, наладку и ремонт.

Технологичность конструкции ЭВМ и системы в существенной степени определяется рациональным выбором ее структуры, которая должна быть разработана с учетом автономного, раздельного изготовления и наладки ее основных элементов, узлов, блоков. Конструкция ЭВМ тем более технологична, чем меньше доводочных и регулировочных операций приходится выполнять после ее окончательной сборки.

Понятие технологичности тесно связано с понятием экономичности воспроизведения в условиях производства. Наиболее технологичные конструкции, как правило, и наиболее экономичны не только с точки зрения затрат материальных ресурсов и рабочей силы, но и с точки зрения сокращения сроков освоения в производстве.

В технологичной конструкции максимально используются взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность, инструментальная доступность элементов и узлов.

В технологичной конструкции должны максимально использоваться унифицированные, нормализованные и стандартные детали и материалы. Машина считается также более технологичной, если в ней предусматривается минимальная номенклатура комплектующих изделий, материалов, полуфабрикатов.

Необходимость разработки новых материалов с улучшенными свойствами или новых технологических процессов определяется технико-экономическим эффектом их использования в данной ЭВМ.

Конструкция ЭВМ должна иметь минимальные габариты и массу, что особенно важно для бортовой аппаратуры, где ее объем и масса ограничиваются размерами и мощностью летательного аппарата.

В конструкции ЭВМ и системы необходимо предусматривать меры защиты от воздействия климатических и механических факторов, состав и значение которых определяются объектом, где будет эксплуатироваться разрабатываемая ЭВМ.

Важная характеристика конструкции ЭВМ и системы — ремонтоспособность — качество конструкции к восстановлению работоспособности и поддержанию заданной долговечности.

Для повышения ремонтоспособности в конструкции ЭВМ предусматривают:

а) доступность ко всем конструктивным элементам для осмотра и замены без предварительного удаления других элементов;

б) наличие контрольных точек для подсоединения измерительной аппаратуры при настройке и контроле за работой машины;

в) применение быстросъемных фиксаторов и т. д.

Конструкция ЭВМ тем ремонтоспособнее, чем меньшую конструктивную единицу она позволяет оперативно заменять.

Эксплуатационные требования.

К эксплуатационным требованиям относят: простоту управления и обслуживания, предусмотрение различных мер сигнализации опасных режимов работы (выход из строя, открывание дверей шкафов, обрыв заземления и т. д.), наличие в комплекте машины аппаратуры, обеспечивающей профилактический контроль и наладку конструктивных элементов (стенды, имитаторы сигналов и т. д.). В последнее время развивается направление построения систем высокой надежности и живучести, имеющих в своем составе средства самодиагностики и автореконфигурации системы.

С эксплуатационными требованиями тесно связаны требования обеспечения нормальной работы оператора. Важна также такая организация органов управления ЭВМ, которая бы отвечала современным эргономическим требованиям и требованиям инженерной психологии.

Требования по надежности.

Данные требования включают в себя обеспечение:

1) вероятности безотказной работы,

2) наработки на отказ,

3) среднего времени восстановления работоспособности,

4) долговечности,

5) сохраняемости.

Вероятность безотказной работы ЭВМ есть вероятность того, что в заданном интервале времени при заданных режимах и условиях работы в машине не произойдет ни одного отказа.

Наработкой на отказ ЭВМ называют среднюю продолжительность ее работы между отказами.

Среднее время восстановления работоспособности ЭВМ определяет среднее время на обнаружение и устранение одного отказа. Эта характеристика надежности является также важным эксплуатационным параметром.

Долговечностью ЭВМ называют продолжительность ее работы до полного износа с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.

Под полным износом при этом понимают состояние машины, не позволяющее ее дальнейшую эксплуатацию.

Сохраняемость ЭВМ — ее способность сохранять все технические характеристики после заданного срока хранения и транспортирования в определенных условиях.

Экономические требования.

К экономическим требованиям относят:

1) минимально возможные затраты времени, труда и материальных средств на разработку, изготовление и эксплуатацию ЭВМ;

2) минимальную стоимость машины после освоения ее в производстве.

Тесная связь предъявляемых к ЭВМ требований приводит к тому, что стремление максимально удовлетворить одному из них ведет к необходимости снизить значение других. Так, желание увеличить надежность ЭВМ введением структурной избыточности неизбежно влечет за собой увеличение габаритов, массы, мощности потребления, стоимости. В данном случае выходом служит дальнейшее повышение степени интеграции микросхем.

Точная связь между такими взаимно противоречивыми требованиями достаточно сложна и устанавливается статистическим анализом параметров разработанных и изготовляемых ЭВМ.

Соотношение между различными требованиями может быть установлено исходя из типа, назначения и характера эксплуатации проектируемой ЭВМ.

Для большой универсальной ЭВМ наиболее важное требование — обеспечение максимального быстродействия, поскольку оно в существенной степени определяет ее производительность; наименее важное требование — обеспечение небольших габаритов и массы.

Для управляющих (встраиваемых) ЭВМ наиболее важные требования — высокая надежность и малая стоимость (при производстве большими сериями).

Настольные ЭВМ, рассчитываемые для массового потребления, должны прежде всего иметь малую стоимость. Достижение высокого быстродействия для этого класса машин — желательное, но не обязательное требование. Обычно стремятся достичь относительного высокого быстродействия, доступного в определенной ценовой категории.

Бортовые ЭВМ, устанавливаемые на военные и гражданские объекты, должны обладать высокой степенью надежности. При этом стоимость машин в некоторых случаях не имеет существенного значения.

Применение ЭВМ в военной технике накладывает на их конструкцию дополнительные жесткие требования. Это связано с тем, что в условиях военных действий жизнь экипажа самолета, танка или корабля, а также успех целой операции могут зависеть от правильной, безотказной работы вычислительной аппаратуры.

Использование ЭВМ в ракетах стратегического и тактического назначения требует их постоянной готовности к работе во всех климатических зонах Земли и атмосфере.

О ремонте вычислительной аппаратуры в самолете, танке, управляемом снаряде, ракете, ИСЗ не может быть и речи; здесь должна быть обеспечена возможность быстрой замены вышедших из строя блоков запасными.

Поэтому основным требованием к ЭВМ, установленным на военном объекте, является надежность. Не менее важные требования—способность работать практически во всех известных условиях эксплуатации, ремонтоспособность, малые габариты, масса, мощность потребления. Следовательно, стоимость ЭВМ военного применения по сравнению с машиной с аналогичными характеристиками, используемой на гражданских объектах, выше.