Рис. 2.36 Окно «Выбор условий хранения Изделия»

В окне «Группа аппаратуры по ГОСТ В 20.39.304-98» (рис. 2.37) выбираем номер группы. Это значение будет принято в качестве параметра расчета «по умолчанию» для всех компонентов, входящих в изделие.

Рис. 2.37 Окно выбора группы аппаратуры по ГОСТ В 20.39.304-98

В окне «Время эксплуатации» (рис. 2.38) вводим время эксплуатации изделия, заданное в ТЗ.

Рис. 2.39 Окно выбора времени эксплуатации

В окне «Выбор нормируемого показателя» (рис. 2.40) выбираем показатель надежности, значение которого задано в ТЗ.

Рис. 2.40 Окно выбора нормируемого показателя надежности

Созданное изделие появляется в окне «Схема РН», а вся информация об изделии отображается в окне «Результаты расчета».

Для расчета надежности необходимо ввести СРН изделия. СРН изделия может содержать Компоненты 1, 2 и 3-го уровней и ЭРИ.

Расчет надежности Изделия происходит автоматически после любого изменения проекта (добавления, изменения, удаления Компонентов 1, 2, 3-го уровней и ЭРИ).

Для добавления ЭРИ выбираем в окне «Схема РН» Изделие или тот Компонент первого или второго уровня, в состав которого нужно добавить ЭРИ.

В окне «Выбор класса ЭРИ» (рис. 2.41) выбираем из списка нужный класс.

В окне «Ввод ЭРИ» (рис. 2.42) выбираем из списка нужный тип ЭРИ. Если в списке отсутствует нужный тип, выбираем «Другой». В этом случае расчет эксплуатационных характеристик надежности ЭРИ будет проводиться по средне групповым значениям. Для этого необходимо задать ряд дополнительных параметров.

Рис. 2.41 Окно выбора класса ЭРИ

Рис. 2.42 Окно выбора типа ЭРИ

В окне «Ввод параметров ЭРИ» (рис. 2.43) вводим значения, необходимые для расчета эксплуатационной интенсивности отказов ЭРИ.

Рис. 2.43 Ввод параметров ЭРИ

Вид окна «Ввод параметров ЭРИ» определяется типом ЭРИ.

На этом добавление ЭРИ завершено. Добавленное ЭРИ появляется в окне «Схема РН» а вся введенная информация об ЭРИ отображается в окне «Результаты расчета».

Для создания отчета работы Системы расчета надежности СЧ нажимаем кнопку «Сформировать отчет»

В появившемся окне «Отчет подсистемы АСОНИКА-К» можем просмотреть, сформированный отчет:

Расчет Изделия

Название Изделия: 3МП-П-КМА

Децимальный номер: АФЕК.468157.093

л э: 4,22725533908739E-6

Интенсивность отказов в режиме ожидания: 2,74497967999465E-8

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
Конденсаторы	2	5,51e-09	3,14e-11
Резисторы	1	1,08e-06	1,31e-09
Микросхемы	3	2,34e-06	2,34e-08
Соединители	4	7,97e-07	2,66e-09

Компонент первого уровня 'Конденсаторы' в Изделии '3МП-П-КМА'

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
C1-С8, С19-С26, С37-С38	C0603 X7R	1,69e-10	9,62e-13
C9-С16, С27-С34, С39-С42	C0805 X7R	1,37e-10	7,82e-13

Компонент первого уровня 'Резисторы' в Изделии '3МП-П-КМА'

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
R1-R4, R13-R16	Р1-12	4,51e-08	5,47e-11
R5-R12, R17-R24	Р1-12	4,49e-08	5,47e-11

Компонент первого уровня 'Микросхемы' в Изделии '3МП-П-КМА'

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
DD1-DD16	K9WBG08U1M-PIB0	1,47e-07	1,47e-09



Компонент первого уровня 'Соединители' в Изделии '3МП-П-КМА'

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
X1	FX8C-140P-SV	7,97e-07	2,66e-09

Проведем аналогичный анализ надежности, указав температуры элементов полученные при моделировании тепловых процессов в подсистеме АСОНИКА - ТМ.

Получаем результат:

Название Изделия: 3МП-П-КМА

Децимальный номер: АФЕК.468157.093

л э: 3,83675056237196E-6

Интенсивность отказов в режиме ожидания: 2,64462216489655E-8

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
Конденсаторы	2	5,41e-09	3,08e-11
Резисторы	1	9,34e-07	1,12e-09
Микросхемы	3	2,34e-06	2,34e-08
Соединители	4	5,53e-07	1,84e-09

Компонент первого уровня 'Конденсаторы' в Изделии '3МП-П-КМА'

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
C1-С8, С19-С26, С37-С38	C0603 X7R	1,58e-10	9,02e-13
C9-С16, С27-С34, С39-С42	C0805 X7R	1,28e-10	7,29e-13



Компонент первого уровня 'Резисторы' в Изделии '3МП-П-КМА'

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
R1-R4, R13-R16	Р1-12	3,84e-08	4,61e-11
R5-R12, R17-R24	Р1-12	3,90e-08	4,70e-11

Компонент первого уровня 'Микросхемы' в Изделии '3МП-П-КМА'

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
DD1-DD16	K9WBG08U1M-PIB0	1,47e-07	1,47e-09

Компонент первого уровня 'Соединители' в Изделии '3МП-П-КМА'

Наименование компонента	Дец. номер / Тип изделия	Эксплуатационная интенсивность отказов	Интенсивность отказов в режиме ожидания
X1	FX8C-140P-SV	5,53e-07	1,84e-09

2.9 Проведение анализа результатов моделирования

Вероятность безотказной работы (ВБР) -- это вероятность того, что в пределах заданной наработки или заданном интервале времени отказ объекта не возникает. ВБР обратна вероятности отказа и вместе с интенсивностью отказов определяет безотказность объекта.

На основании проведенного моделирования в программном комплексе АСОНИКА-К рассчитаем ВБР по формуле:

Где л - интенсивность отказов во время эксплуатации, t - время эксплуатации

Подставив в формулу значения получаем результат для платы 3МП-П-КМА Р = 0.8453. Данная вероятность не удовлетворяет требованиям ТЗ, согласно которым ВБР должна ранятся 0.995.

Анализируя результаты моделирования тепловых процессов в программном комплексе АСОНИКА - ТМ, можно сделать вывод, что полученные данные лежат в рамках допустимых для аппаратуры.

Согласно результатам моделирования механических процессов в программном комплексе АСОНИКА - ТМ, разрабатываемая плата 3МП-П-КМА соответствует требованиям технического задания в части устойчивости к случайным вибрациям, гармоническим вибрациям и ударным воздействиям.

2.10 Выводы и рекомендации, направленные на повышение показателей надежности на основании результатов моделирования

Проведенное моделирование в программных комплексах АСОНИКА - К и АСОНИКА - ТМ показало, что разрабатываемая плата 3МП-П-КМА, входящая в состав модуля памяти, и предназначенная для хранения информации, которую передают в последствии на землю при сеансе связи, соответствует требованиям технического задания в части устойчивости к механическим воздействиям и тепловых режимов функционирования.

Однако, расчет ВБР дал результаты, не удовлетворяющие требованиям ТЗ. Коррекция расчетной оценки ВБР с учетом коэффициента качества аппаратуры К?= 0.2 (по комплексу стандартов «Климат - 7») дало ВБР равное:

Тем не менее, данная величина ВБР также не удовлетворяет требованию Р = 0.995. В этом случае рекомендуется применить следующие меры, направленные на повышение показателей безотказности:

1. Введение ненагруженного резерва - чем больше кратность резерва, тем больше значение ВБР

2. Скользящий резерв - резерв, при котором функции элемента неизбыточного изделия передаются резервному элементу только после отказа основного элемента, причем основные элементы резервируются одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой отказавший основной элемент.

3. Мажорирование

В нашем случае контейнер 3КП-КМА состоит из 8 модулей памяти. Для штатного режима работы необходимо, чтобы работали 4 из них, в то время как остальные являются ненагруженным резервом. Изменение, что не учитывалось при расчете БВР на данном этапе, алгоритма резервирования на скользящее резервирование (то есть, без привязки к конкретным модулям) дает самые лучшие показатели безотказности.



3. Конструктивно-технологическая часть проекта

3.1 Анализ общей структуры ФЯ блока памяти БА ВЛР КА

Рассмотри структурную схему модуля памяти 3МП-КМА (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Структурная схема модуля памяти

В состав данного модуля входят 4 платы:

· А4 - АФЕК.468157.094 1 шт.

· А1, А3 - АФЕК.468157.093 2 шт.

· А2 - Модульный компьютер EB425 1 шт.

Платы А1 - А3 подключаются к А4 посредством соединителей производства компании Hirose двух видов:

· XS2-XS4, XS7 - FX8C-140S-SV5

· XS5, XS6 - FX8C-80S-SV5

Крепление печатных плат -- система конструкционных элементов, удерживающих печатные платы в конструкции более высокого уровня (в раме, на корпусе, на материнской плате и т. п.). Крепление печатных плат может осуществляться различными способами. Наиболее распространенными являются крепление с помощью винтовых соединений и защелок или шпилек.

Платы-рамки модуля памяти с помощью шпилек соединяются между собой, образуя законченную конструкцию.

Тепловой режим космического аппарата, находящегося в межпланетном пространстве, определяется условиями внешнего теплообмена и структурой самого КА. В состав любого КА входят средства, обеспечивающие внешний и внутренний теплообмен, называемые системой обеспечения теплового режима (СОТР). Конечно, тепловой режим КА должен быть обеспечен и на других участках эксплуатации.

При нахождении КА на космодроме тепловой режим обычно обеспечивается с помощью наземных средств.

От аэродинамического нагрева при прохождении плотных слоев атмосферы на участке выведения КА обычно защищается средствами ракеты-носителя (сбрасываемый головной обтекатель, защитные щитки и т. д.), а также применением на внешней поверхности материалов, способных выдерживать нагрев в несколько сотен градусов.

В космическом пространстве вне пределов атмосферы планет единственным видом теплообмена КА с окружающим его пространством (если исключить процессы, связанные с выбросом масс) является теплообмен излучением. Поверхность КА поглощает падающую на нее лучистую энергию и в свою очередь излучает в окружающее пространство энергию, равную сумме поглощенной и подведенной изнутри. Для КА, находящихся в окрестностях планет, имеющих атмосферу, внешним источником нагрева может стать тепловая энергия, выделяющаяся как при столкновении его поверхности с молекулами газа, так и за счет рекомбинации на его поверхности диссоциированных молекул. Для Земли эта энергия существенна на высотах менее 200 км, а на высотах более 250 км она настолько мала, что практически не влияет на температуру поверхности КА.

3.2 Изучение элементной компонентной базы и типов её конструктивного исполнения

Электронная компонентная база (ЭКБ) относится к критически важным технологиям и широко используется в радиоэлектронной аппаратуре космических аппаратов, а также оказывает непосредственное влияние на их технический облик и темпы развития. Качество и надёжность космической техники РФ определяется жёстким соблюдением положения по созданию космической техники, введённого в действие постановлением Правительства Российской Федерации от 22 июля 1998 г. РФ № 819-3, в котором большое внимание уделено комплектующей электронной компонентной базе.

Ключевой задачей при создании ЭКБ для применения является обеспечение длительного жизненного цикла, надежности, стойкости к дестабилизирующим факторам и отказоустойчивости.

Рассмотрим основные особенности ЭКБ, применяемой в условиях космического пространства. К ним относятся:

· надежность компонента (подтвержденная компанией - производителем и независимыми сертификационными центрами);

· стойкость к воздействию ионизирующих излучений космического пространства:

· расширенный температурный диапазон

· необходимость обеспечения длительных сроков безотказной работы

· широкая функциональная номенклатура

· репутация производителя (производит ли он компоненты в «милитари» и «спэйс» исполнении или же специализируется на коммерческом рынке);

· наличие программы поддержки длительного жизненного цикла и страховки от снятия с производства ;

· наличие сертификатов качества;

· информационная поддержка (включая российские аналоги ТУ).

Модуль памяти 3МА-КМА содержит в себе более 100 различных элементов, как иностранной так и отечественной разработки. За счет применения аппаратуры в условиях космического пространства среди всех элементов преобладают пассивные.

Рассмотрим подробнее встраиваемый модульный компьютер EB425 семейства E2Brain разработанный компанией Kontron Embedded Modules.

Встраиваемые модули вообще и изделия E2Brain в частности призваны облегчить производителям задачу выживания в современных условиях. Готовые компьютерные ядра способны значительно ускорить выход на рынок, поскольку они позволяют пользователю не заниматься интеграцией ЦП и разработкой базовой функциональности, а сразу переходить к прикладной части.

E2Brain (Embedded Electronic Brain) -- это новая специализированная архитектура, смысл которой, как и всех других модульных подходов, состоит в разделении аппаратных средств на базовые и прикладные. Первые являются общими для целых классов задач и потому их можно разработать один раз, вторые специфичны для конкретного приложения и должны проектироваться заново для каждой новой системы или нового устройства. Область применения модулей E2Brain охватывает промышленную, медицинскую, коммуникационную, транспортную и военную электронику. Спецификация E2Brain определяет механический форм-фактор и набор функциональных интерфейсов, что делает разные модули E2Brain совместимыми и взаимозаменяемыми.

Встраиваемые модули Kontron, относящиеся к серии E2Brain, не привязаны жестко к какой-либо одной процессорной архитектуре и создаются на базе разнообразных RISC-процессоров. Встраиваемые модули данного типа позволяют клиентам интегрировать в свои системы разнообразные современные процессоры, не совместимые с X86 (PowerPC, ARM, SH и др.).

Встраиваемые модули, выполненные в конструктиве E2Brain, в обязательном порядке оснащаются интерфейсами шин PCI, LPC и I2C, а также двумя терминальными портами. Одноплатные компьютеры этого типа могут иметь как оперативную, так и энергонезависимую память, плюс разнообразные дополнительные контроллеры ввода/вывода (CAN, UTOPIA и др.), придающие отдельным изделиям E2Brain известную степень специализации. Благодаря применению малопотребляющих процессоров и передовой схеме кондуктивного охлаждения все одноплатные компьютеры данного типа могут работать в диапазоне температур от -40° до + 85°C. Это обстоятельство вкупе с малыми размерами, большой механической прочностью и хорошей защищенностью от электромагнитных помех делает модули E2Brain хорошо подходящими для эксплуатации в неблагоприятных условиях.

Рис. 3.2 Общий вид EB425

В настоящее время модуль EB425 является флагманом продуктовой линейки Kontron E2Brain (рис. 3.2). Данное изделие несет на борту коммуникационный процессор Intel XScale IXP425 с тактовой частотой до 533 МГц, до 256 Мбайт оперативной памяти.

3.3 Анализ карт рабочих режимов ЭКБ ФЯ

После проверки правильности применения электрорадиоизделий (ЭРИ) в аппаратуре получают данные о результатах оценки номенклатуры, условий эксплуатации, электрических и температурных режимов работы ЭРИ. Эти данные в виде численных значений параметров, характеризующих фактические и требуемые по нормативно-технической документации (НТД) на ЭРИ условия их эксплуатации и режимы работы, оформляют в виде карт рабочих режимов (КРР).

Комплект КРР на сборочную единицу высшей ступени, в которую входят сборочные единицы низших ступеней, включает в себя:

· титульный лист (формы 1 и 1а);

· содержание (формы 2 и 2а);

· перечень комплектов карт сборочных единиц низшей ступени (форма 3);

· карта оценки номенклатуры примененных ЭРИ и сведений о соответствии условий их эксплуатации и показателей надежности требованиям НТД (форма 4);

· карты ЭРИ, примененных при механических воздействиях, не соответствующих требованиям НТД на них (форма 5);

· карты режимов работы ЭРИ, входящих непосредственно в состав комплекта КРР (формы 6-87), например, соединители, тумблеры и т.п.

В комплект КРР на сборочную единицу низшей ступени, не имеющей в своем составе другой сборочной единицы (например, ячейка, типовой элемент замены и т.п.), входят:

· титульный лист (форма 1а);

· содержание (форма 2а);

· карта оценки номенклатуры примененных ЭРИ и сведения о соответствии условий их эксплуатации и показателей надежности требований НТД (форма 4);

· карты ЭРИ, примененные при механических воздействиях, не соответствующих требованиям НТД на них (форма 5);

· карты режимов работы ЭРИ, входящих в состав сборочной единицы (формы 6-87).

По согласованию с представителем заказчика допускается формы 4 и 5 не включать в комплект карт сборочных единиц низших ступеней. В этом случае при заполнении указанных форм для сборочной единицы высшей ступени в них необходимо включить все ЭРИ, входящие в сборочные единицы низших ступеней.

Комплект КРР в окончательном виде представляется разработчиком аппаратуры на стадии разработки рабочей документации (по результатам испытаний опытного образца). Возможно составление КРР на более ранних стадиях разработки аппаратуры путем проведения расчетов по схемам или по результатам инструментальных измерений на макетах с последующей их корректировкой (по результатам измерений в опытном образце). Этап, на котором составляется КРР, согласовывается с военным представительством на предприятии, разрабатывающем аппаратуру.

КРР модуля памяти 3МП-КМА понадобились для расчета надежности в подсистеме АСОНИКА -К.

3.4 Построение 3D-модели ФЯ блока памяти БА ВЛР КА

Рассмотрим процесс создания трёхмерной модели печатной платы.

3.4.1 Создание трехмерной модели заготовки печатной платы

На основе сборочного чертежа конструкции (рис 3.3) создаем эскиз для заготовки печатной платы.

Рис. 3.3 Фрагмент сборочного чертежа

Соблюдая размеры с помощью инструмента Линия строим следующий эскиз. Для добавления в полученный эскиз отверстий под крепления используем инструмент Окружность. После этого можно из эскиза печатной платы (ПП) создать её объёмную модель. Для этого надо на эскиз и выполнить операцию Вытянуть. Поскольку толщина ПП равна 1,6 мм, в менеджере свойств задаем «Глубину» 1,6 мм. ПП стала серого цвета. Получили 3D модель заготовки ПП. Полученную плату окрасим в нужный цвет. Чтобы окрасить всё тело в необходимый цвет в Дереве конструирования выполняем команды Внешний вид / Цвет. Затем в палитре выбираем цвет. Модель ПП окрасится в выбранный цвет (рис. 3.4)

Рис. 3.4 3D модель основания

3.4.2 Проектирование модели корпуса микросхемы

Соблюдая размеры элемента строим эскиз (рис. 3.5)

Рис. 3.5 Эскиз микросхемы

Далее из прямоугольной части эскиза микросхемы командами Вытянуть / Создание вытянутого элемента из выбранного объекта создаём параллелепипед. Корпус получен.

Для построения выводов строим вспомогательную плоскость «Параллельная плоскость через точку». После этого надо построить прямоугольный профиль сечения вывода микросхемы и траекторию, по которой пройдёт этот вывод. Построим траекторию с использованием формы дуги. Теперь построим саму направляющую. Далее построим профиль вывода - прямоугольник, причём центр прямоугольника должен совпадать с эскизом. Теперь командами Элементы \ Вытянутая бобышка вдоль траектории строим изогнутую часть вывода микросхемы по построенным профилю (прямоугольник) и направляющей (дуга) (рис. 3.6).

Рис. 3.6 Построение вывода

Для построения недостающих выводов можно воспользоваться операцией Элементы / Зеркально отразить, В менеджере свойств задаём плоскость, относительно которой будет произведено зеркальное отражение и элементы, подлежащие копированию.

Придадим конусность корпусу микросхемы. Для этого используем вид снизу. Построим эскиз на торце (два одинаковых треугольника). Для построения треугольников выполним команды Эскиз / Линия. После этого к двум треугольникам применить операцию Элементы / Вытянутый вырез / Через все. (Проектирование узлов РЭС в САПР SolidWorks, 2011)

Создадим первый маркировочный вывод. Выберем подходящий цвет - тёмно-серый блестящий, затем выделяем грань выемки и окрашиваем в аналогичный цвет (рис. 3.7).

Рис. 3.7 3D модель микросхемы

3.4.3 Создание трёхмерной модели сборочной единицы узла ПП

Для создания трёхмерной модели узла печатной платы необходимо предварительно создать 3D модели заготовки печатной платы, всех ЭРЭ, которые размещаются на ПП.

Размещаем все элементы на плате с помощью инструмента Совпадение и операции Условия сопряжения. Получаем готовую трехмерную модель печатной платы (рис. 3.8)

Рис. 3.8 3D модель платы

3.5 Определение показателей качества

Показатели качества продукции можно разделить на три группы.

Первая группа показателей определяет технический уровень изделия и включает показатели, характеризующие его основное назначение. Показатели технического уровня, как правило, включаются в нормативно-техническую документацию на изделие. Эти показатели характеризуют специфические для конкретного изделия свойства, например: мощность двигателя, коэффициент подачи компрессора, погрешность измерения прибора и т.д., а также общие для большинства изделий свойства такие, как: надёжность, экономичность, эргономичность и др.

Вторая группа показателей характеризует качество изготовления изделия, например, показатели дефектности продукции, затраты на устранение и устранение брака; расходы на удовлетворение претензий потребителей в связи с выявлением дефектов или недостатков в процессе эксплуатации или потребления товаров.

Третья группа показателей характеризует достигнутый уровень качества продукции, относящийся к эксплуатации или потреблению, например, фактические значения основных показателей свойств изделий, заложенных при разработке и производстве.

Качество в том числе выражается в показателях надежности.

Надежность является одним из основных свойств продукции. Чем ответственнее функции продукции, тем выше должны быть требования к надежности. Недостаточная надежность изделия приводит к большим затратам на ремонт и поддержание их работоспособности в эксплуатации. Надежность изделий во многом зависит от условий эксплуатации: влажности, механических нагрузок, температуры, давления и др.

«Надежность -- это свойство изделия (объекта) сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения, транспортирования.

Надежность изделия в зависимости от назначения и условий его применения включает безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

Безотказность -- свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. К показателям безотказности относятся: вероятность безотказной работы; средняя наработка на отказ; интенсивность отказов; параметр потока отказов.

Долговечность -- свойство изделия сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. К показателям долговечности относятся: ресурс между средними (капитальными) ремонтами; средний срок службы и т. д.

Ремонтопригодность -- свойство изделия, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов (неприменима к данной работе, так как аппаратура функционирует в космосе). К показателям ремонтопригодности относятся: вероятность восстановления работоспособного состояния; средняя трудоемкость ремонта и технического обслуживания.

Сохраняемость -- свойство изделия сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения или транспортирования.» (Стандартизация и техническое регулирование в аспекте качества продукции)

При анализе надежности оценивались: тепловой режим, механические воздействия и вероятность безотказной работы.

3.6 Технология создания модели IDEF0

Методология IDEF0 может использоваться для моделирования широкого круга систем и определения требований и функций, а затем для разработки системы, которая удовлетворяет этим требованиям и реализует эти функции. Для уже существующих систем может быть использована для анализа функций, выполняемых системой, а также для указания механизмов, посредством которых они осуществляются.

IDEF0 может применяться на ранних этапах создания широкого круга систем. В то же время она может быть использована для анализа функций существующих систем и выработки решений по их улучшению.

Не смотря на то, что в настоящее время появляются десятки новых методологий моделирования деятельности предприятия и взглядов на её архитектуру, IDEF0 сохраняет актуальность для задач усовершенствования предприятий и организаций.

Преимущества методологии IDEF0:

· долгая история его использования для решения различных задач государственных и коммерческих предприятий;

· продолжает использоваться и рекомендоваться в качестве стандарта описания деятельности организации и предприятия;

· успешное моделирование различных аспектов деятельности предприятия позволяет формально выявить и собрать требования к проектируемой системе, а затем вести разработку системы, которая удовлетворяет этим требованиям;

· нотация IDEF0 позволяет моделировать системные функции (работы, действия, операции, процессы), функциональные связи и данные (информацию и объекты), которые обеспечивают интеграцию системных комплексов. Разработанные модели представляют собой полноценное и взаимосвязанное описание деятельности предприятия или функционирования системы;

· влияние внешней среды предприятия или системы может быть также объектом моделирования и исследования;

· использование единого языка для представления деятельности предприятия и внешней среды позволяет получать процессные модели, которые отражают точку зрения потребителя;

Рассмотрим основные элементы графического языка IDEF0 (рис. 3.9.)

Рис. 3.9 Элементы графической нотации IDEF0

Прямоугольник представляет собой работу (процесс, деятельность, функцию или задачу), которая имеет фиксированную цель и приводит к некоторому конечному результату. Имя работы должно выражать действие (например, «Изготовление детали», «Расчет допускаемых скоростей», «Формирование ведомости ЦДЛ № 3»).

Взаимодействие работ между собой и внешним миром описывается в виде стрелок. В IDEF0 различают 5 видов стрелок:

вход - материал или информация, которые используются и преобразуются работой для получения результата (выхода). Вход отвечает на вопрос «Что подлежит обработке?». В качестве входа может быть как материальный объект (сырье, деталь, экзаменационный билет), так и не имеющий четких физических контуров (запрос к БД, вопрос преподавателя). Допускается, что работа может не иметь ни одной стрелки входа. Стрелки входа всегда рисуются входящими в левую грань работы;

управление - управляющие, регламентирующие и нормативные данные, которыми руководствуется работа. Управление отвечает на вопрос «В соответствии с чем выполняется работа?». Управление влияет на работу, но не преобразуется ей, т. е. выступает в качестве ограничения. В качестве управления могут быть правила, стандарты, нормативы, расценки, устные указания. Стрелки управления рисуются входящими в верхнюю грань работы. Если при построении диаграммы возникает вопрос, как правильно нарисовать стрелку сверху или слева, то рекомендуется ее рисовать как вход (стрелка слева);

выход - материал или информация, которые представляют результат выполнения работы. Выход отвечает на вопрос «Что является результатом работы?». В качестве выхода может быть как материальный объект (деталь, автомобиль, платежные документы, ведомость), так и нематериальный (выборка данных из БД, ответ на вопрос, устное указание). Стрелки выхода рисуются исходящими из правой грани работы;

механизм - ресурсы, которые выполняют работу. Механизм отвечает на вопрос «Кто выполняет работу или посредством чего?». В качестве механизма могут быть персонал предприятия, студент, станок, оборудование, программа. Стрелки механизма рисуются входящими в нижнюю грань работы.

На рис. 3.10 - 3.11 изображены функциональные модели используемые в данной работе.

Рис. 3.10 Функциональная модель методики моделирования механических и тепловых процессов в схеме и конструкции РЭА

Рис. 3.11 Функциональная модель исследования надежности РЭА

3.7 Создание блок-схем методик в соответствии с ЕСПД

ЕСПД - это комплекс государственных стандартов устанавливающих взаимосвязанные правила разработки и обращения программ и программной документации. В стандарт ЕСПД установлены требования регламентирующие разработку сопровождения, изготовления и эксплуатацию программ, что обеспечивает возможность:

1) Унификации программных изделий для обмена программами и применение ранних разработанных программ в новых разработках

2) Снижение трудоемкости разработки

3) Автоматизация изготовления и хранения программной документацию

Сопровождение программы включает анализ функционирования, развитие и совершенствование программы, а так же внесение изменения в нее с целью устранения ошибок. (ГОСТ 19.001-77 «Единая система программной документации. Общие положения»)

Правила и положения, установленные в стандартах ЕСПД распространяется на программы и программную документацию для вычислительных машинных комплексов и систем независимо от их назначения и области применения.

В состав ЕСПД входят:

1) Основополагающие и организационно методические стандарты

2) Стандарты, определяющие форму и содержание программных документов применяемых для обработки данных

3) Стандарты, обеспечивающие автоматизацию разработки программных документов

Разработка организационно методической документации определяющей и регламентирующей деятельностью организации по разработке сопровождении и эксплуатации программ должно производится на основе стандартов ЕСПД.

Схемы алгоритмов программ данных и систем состоят из имеющих заданное значение символов краткого пояснительного текста и соединяющие линии. Схемы могут использоваться на различных уровнях детализации, причем число уровней зависит от размеров и сложности задачи обработки данных. Уровень детализации должен быть таким, что бы различные части и взаимосвязь между ними были по тип в целом. Символы предназначены для использования в документации по обработке данных и применения в:

· схемах данных

· схемах программ

· схемах работы в системе

· схемах взаимодействия программ

· схемах ресурсов системы

Рис. 3.12 Блок схема методики проведения комплексного моделирования



4. Охрана труда

Охрана труда - это система правовых, организационных, санитарно-лечебных, профилактических, социально-экономических, технических, гигиенических мероприятий и средств, направленных на сохранение жизни, здоровья и работоспособности человека в процессе трудовой деятельности.

Производственная безопасность - это свойство производственного процесса соответствовать требованиям безопасности труда при проведении его в условиях, установленных нормативной документацией

Безопасность труда - это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействия опасных производственных факторов на органом работающих.

В зависимости от времени воздействия и интенсивности производственные факторы могут быть опасными или вредными.

Опасным называют производственный фактор, воздействие которого на организм работающего в соответствующих условиях может привести к травмам или другому внезапному, резкому ухудшению состояния здоровья

Вредным называется производственный фактор, воздействие которого на организм работающего может приводить в определенных условиях к заболеванию или снижению уровня работоспособности

Согласно государственному стандарту вредные и опасные факторы по природе их воздействия подразделяются на физические, химические, биологические и психофизиологические.

4.1 Пожарная безопасность

Пожары наносят громадный материальный ущерб и в ряде случаев сопровождаются гибелью людей. Поэтому защита от пожаров является важнейшей обязанностью каждого члена общества и проводится в общегосударственном масштабе.

Противопожарная защита имеет своей целью изыскание наиболее эффективных, экономически целесообразных и технически обоснованных способов и средств предупреждения пожаров и их ликвидации с минимальным ущербом при наиболее рациональном использовании сил и технических средств тушения.

Пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором вероятность возникновения и вероятность воздействия опасных факторов пожара не превышают нормированных допустимых значений

Пожарная безопасность осуществляется созданием системы мер пожарной профилактики и активной пожарной защиты.

Система пожарной безопасности - это комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение пожаров и уменьшения от них убытков.

Система активной пожарной защиты - это комплекс организационных и технических средств для борьбы с пожарами и предотвращения воздействия на людей опасных и вредных факторов пожара, а также для ограничения материального ущерба от нее.

Пожарная профилактика - это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на ограждение людей, предотвращения пожара, ограничение его развития, а также создание условий для пожаротушения

Для предотвращения пожаров разрабатываются организационные, технические, режимные, пожарно-эвакуационные, тактико-профилактические, строительно-конструктивные меры и средства, а также план тушения пожаров в случае их возникновения.

4.2 Электробезопасность

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статически й электрик.

Опасность электротравматизма заключается в том, что электрический ток человек не может обнаружить ни по внешнему виду, ни по звуку, ни по запаху Поражение током возникает с такой скоростью, что человек не состоянии самостоятельно освободить себя от проводов или деталей, находящихся под напряжением, так как при этом имеет место несоответствие скорости действия тока и скорости рефлексов организму.

К основным причинам электротравматизма относятся:

· нарушение правил безопасности при эксплуатации электрического оборудования;

· неудовлетворительное ограждения токоведущих частей установки от случайного к ним прикосновения;

· неудовлетворительная изоляция токоведущих частей и их заземления;

· несоответствие машин, аппаратов, кабелей и проводников условиям их эксплуатации;

· работа машин без соблюдения мер безопасности, находящихся под напряжением, и эксплуатация переносного ручного электроинструмента с нарушением правил безопасности;

· низкий уровень квалификации обслуживающего персонала, неудовлетворительный надзор и контроль за выполнением работ под напряжением без средств защиты, низкий уровень технологической дисциплины и др.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает следующие воздействия:

· Термическое -- нагрев тканей и биологической среды;

· Электролитическое -- разложение крови и плазмы;

· Биологическое -- способность тока возбуждать и раздражать живые ткани организма;

· Механическое -- возникает опасность механического травмирования в результате судорожного сокращения мышц.

«Для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям необходимо применять следующие способы и средства:

· защитные оболочки;

· защитные ограждения (временные или стационарные);

· безопасное расположение токоведущих частей;

· изоляцию токоведущих частей;

· изоляцию рабочего места;

· малое напряжение;

· защитное отключение;

· предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, применяют следующие способы:

· защитное заземление;

· зануление;

· выравнивание потенциала;

· систему защитных проводов;

· защитное отключение;

· изоляцию нетоковедущих частей;

· электрическое разделение сети;

· малое напряжение;

· контроль изоляции;

· компенсацию токов замыкания на землю;

· средства индивидуальной защиты.» (ГОСТ 12.1.019-79 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты»)

Технические способы и средства применяют раздельно или в сочетании друг с другом так, чтобы обеспечивалась оптимальная защита. Требования к техническим способам и средствам защиты должны быть установлены в стандартах и технических условиях.

4.3 Расчет защитного зануления на рабочем месте

Зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником электросети металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции (рис. 4.1).

Зануление применяют в наиболее распространенных трехфазных сетях напряжением до 1000В и является основным средством обеспечения электробезопасности.

Принцип действия зануления основан на возникновении короткого замыкания при пробое фазы на нетоковедущую часть прибора или устройства, что приводит к срабатыванию системы защиты (автоматического выключателя или перегоранию плавких предохранителей). (ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитные заземления, зануления»)

Рис. 4.1 Схема защитного зануления

- ток короткого замыкания [А];

Uф - фазовое напряжение [B];

r_m - сопротивление катушек трансформатора [Ом];

r_нзп - сопротивление нулевого защитного проводника [Ом].

По заданным параметрам определим возможный Jк.з.

Uф = 220 В

r_m =0,452 Ом (по паспорту )

- удельное сопротивление материала проводника[(Ом*мм)чм];

l - длина проводника [м];

s -поперечное сечение проводника [мм²].

Р медь= 0,0175 Ом*м

=425 м ; =155 м ; =45 м

По величине определим с каким необходимо включить в цепь питания ПЭВМ автомат.

Следовательно, для отключения ПЭВМ от сети в случае короткого замыкания или других неисправностей в цепь питания ПЭВМ необходимо ставить автомат с = 16 А.

5. Экологическая часть проекта

5.1 Микроклимат в рабочей зоне

Микроклимат в рабочей зоне определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей. Повышенная влажность затрудняет теплоотдачу организма путем испарений при высокой температуре воздуха и способствует перегреву, а при низкой температуре, наоборот, усиливает теплоотдачу, способствуя переохлаждению. Оптимальны такие параметры микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции, что создает ощущение теплового комфорта и служит предпосылкой для высокой работоспособности. Поддержание оптимального микроклимата возможно только в том случае, если предприятие оснащено установкам кондиционирования микроклимата. В остальных случаях следует обеспечивать допустимые микроклиматические условия, т.е. такие, при которых хотя и могут возникать напряжения терморегуляции организма, но не выходят за пределы его физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникают нарушения состояния здоровья, но может наблюдаться ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

Гигиенические нормы зависят от категории работы по степени физической нагрузки, а также от теплого или холодного периода года и от избытков явной теплоты, поступающей в помещение оборудования, нагретых материалов, отопительных приборов, людей и солнечного света, т.е. от разности между явной теплотой и теплопотерями при расчете параметров наружного воздуха учете всех мероприятий по уменьшению теплопотерь. Избытки теплоты считают незначительными, если они составляют не более 23 Дж/(м3 х с), а если больше, то помещение относится к горячему цеху.

Гигиенические нормативы на параметры микроклимата в рабочей зоне даны в ГОСТ 12.1.005-88 (2001).

5.2 Защита от шума

«По характеру спектра шум следует подразделять на:

· широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы;

· тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона. Тональный характер шума для практических целей (при контроле его параметров на рабочих местах) устанавливают измерением в третьоктавных полосах частот по превышению уровня звукового давления в одной полосе над соседними не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шум следует подразделять на:

· постоянный;

· непостоянный;

Непостоянный шум следует подразделять на:

· колеблющийся во времени, уровень звука которого непрерывно изменяется во времени;

· прерывистый, уровень звука которого ступенчато изменяется, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет 1 с и более;

· импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука, измеренные в дБ AI и дБ А соответственно на временных характеристиках “импульс” и “медленно” шумомера, отличаются не менее чем на 7 дБ.» (ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности»)

Эффективное решение проблем защиты от шума достигается проведением комплекса мероприятий, ослабляют интенсивность вредных производственных факторов в их источниках, на пути распространения. Снижение интенсивности шума в источниках обеспечивает кардинальное решение всех проблем. Снижение интенсивности шума на пути распространения нередко бывает дешевле решения проблемы в источнике, но достаточно эффективным.

К методам снижения шума силовых установок можно отнести применение стационарных и передвижных глушителей шума. Стационарные шумоглушители устанавливаются на испытательных станциях двигателей, на специальных площадках или в ангарах (боксах).

Методы ослабления шума от источников, расположенных внутри помещений, весьма разнообразны и зависят от типа оборудования. Например, снизить шум электрических машин можно:

· устранением неуравновешенности ротора, регулированием подшипниковых узлов и щитков контактов (для уменьшения механического шума и вибраций);

· акустической оптимизацией вентиляторов охлаждения (например, увеличением зазоров, уменьшением диаметра винта и круговой скорости), уменьшением затрат охлаждаемого воздуха и, наконец, решением пробл леммы охлаждения без использования вентиляторов, благодаря чему снижается аэродинамический шум

· устранением асимметрий в магнитопроводах и обмотках, ослаблением интенсивности переменных радиальных магнитных сил низкого порядка (для уменьшения магнитного шума и вибрации)

В случае невозможности обеспечения коллективной защиты работников от воздействия рассмотренных факторов приведенными методами применяются средства индивидуальной защиты

Средствами индивидуальной защиты от шума является противошумные шлемы, наушники и вкладыши.

Заключение

Космические аппараты предназначены для эксплуатации в жестких условиях космического пространства и, следовательно, надежность является одним из важнейших свойств при проектировании ЭС входящих в их состав.

При выполнение дипломного проекта, были решены следующие основные задачи:

1) Научится работать с ПК SolidWorks, предназначенным для построения 3D моделей;

2) Получить навыки работы в ПК АСОНИКА-ТМ, применяемом для моделирования в ЭС тепловых режимов и механических воздействий;

3) Получить навыки работы с ПК АСОНИКА-К, применяемым для расчетной оценки показателей безотказности.

В ходе работы над проектом были получены навыки работы с перечисленными выше программными комплексами. Подробно ознакомился с процессом проектирования печатных плат.

Проведено комплексное моделирование платы из состава модуля памяти на тепловые режимы и механические воздействия с целью подтверждения требований технического задания.

В проекте показан процесс построения 3D моделей, моделирования тепловых и механических процессов и приведены результаты. Проведен расчет показателей надежности. Результаты моделирования проанализированы и рассмотрены возможные пути повышения показателей надежности для ЭС до уровня, удовлетворяющего требованиям ТЗ.

Список литературы

1. Ваченко, А. С., Шалумов, А. С. «Моделирование механических процессов в блоках радиоэлектронных средств на основе метода взаимодействия «проектировщик - система»» Журнал «Системотехника» № 1. Москва, 2003.

2. ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности».

3. ГОСТ 12.1.019-79 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты».

4. ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитные заземления, зануления».

5. ГОСТ 19.001-77 «Единая система программной документации. Общие положения».

6. Долгих, Э. А. Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Красноярск: ИПК СФУ, 2008. 134 с.

7. Жаднов, В. В. Надежность электронных средств: Методические указания к лабораторному практикуму. Москва: МИЭМ, 2006. 56 с.

8. Кирилин, А. Н., & Новиков, М. В. «Космический аппарат «Ресурс-П»» Журнал «Геоматиматика» №4. Москва: Совзонд, 2010. 23 - 26 с.

9. Кофанов, Ю. Н., Малютин, Н. В., Шалумов, А. С. Автоматизированная система АСОНИКА для проетирования высококачественных радиоэлектронных средств на принципах CALS-технологий. 2007. 367 с.

10. Мактас, М. Я. Проектирование узлов РЭС в САПР SolidWorks. Ульяновск: УлГТУ, 2011. 59 с.

11. Пилатов, А. Ю. Основные приемы автоматизации проектирования деталей машиностроения в САПР. Минск: БНТУ, 2011. 39 с.

12. Сароафанов, А. В., Кофанов, Ю. Н. Информационная поддержка жизненного цикла ЭС. Москва: Радио и связь, 2002. 379 с.

13. Ширялкин, А. Ф. Стандартизация и техническое регулирование в аспекте качества продукции. Ульяновск: УлГТУ, 2011. 258 с.

Размещено на Allbest.ru

...