Факторы, влияющие на надежность аппаратно-программного комплекса

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.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Климатические факторы
Среди климатических факторов можно выделить девять групп:

Характеристика влияния климатических факторов
Различают три вида тепловых воздействий:
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.

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):

Классификация климатического исполнения изделий по типу помещений
Выделяют 5 категорий изделий для работы в помещениях разных типов:

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

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

Характеристика вибрационных факторов
Реальные вибрации представляют собой некоторые классические формы:

По форме удара различают:

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.

ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

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

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

ТРЕНИРОВКИ, ОТРАБОТОЧНЫЕ И ПРЕДПУСКОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ

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

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

- 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

УРОВЕНЬ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

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

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ ПО

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