CC BY
59
Стюхин В.В., Кочегаров И.И., Баннов В.Я.
Пензенский государственный университет
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
В 2014 году в России произойдет объединение нескольких крупных концернов радиоэлектронной промышленности в один холдинг «Ростехнология». Действие направлено на усовершенствование системы управления. Это выведет на более высокий уровень экономические отношения между концернами. Следствием чего будет наблюдаться положительное влияние на внешнюю политику холдинга в целом. Предприятия, объединенные единой системой управления холдинга, смогут выйти на мировой рынок в поставке радиоэлектронной техники и техники специального назначения.
Уже сейчас в рациональных действиях руководителей концернов наблюдается направление усилий на исследования в некоторых областей науки и экономики. Такие исследования нужны для формирования партнерских отношений между предприятиями.
Одним из показателей, влияющих на принятие решения о сотрудничестве это качество изделий. И если мы говорим про радиоэлектронную технику, то для выполнения требуемых задач качество техники должно быть на хорошем уровне.
Хороший уровень качества отечественной радиоэлектронной техники позволит конкурировать с различными холдингами всемирно известных производителей.
Одним из основных показателей качества радиоэлектронной техники является надёжность. Надежность как показатель качества современной техники охватывает два аспекта, такие как надежность программного обеспечения и надежность электронных систем (ЭС). Повышение надежности программного обеспечения и радиоэлектронной техники приведет к повышению их качества. Но при повышении надежности не редко стремительно возрастает и стоимость такой техники.
Существует определенное количество моделей отражающие надежность программных средств (ПС), но их практическое применение на этапах разработки остается невозможным из-за необходимости сбора эмпирических данных и сложности понимания самих моделей, что делает сложным процесс автоматизации. Во всех моделях описания программной надежности предлагается использовать статистические данные, полученные в ходе неоднократного запуска ПС. После чего рассчитывается вероятность безотказной работы ПС. Тем самым надежность ПС оценивается только на этапах испытаний и эксплуатации, а на этапах разработки эта задача остается не решенной до конца.
Если рассматривать надежность ЭС, то здесь есть математический аппарат с помощью которого на этапах проектирования ЭС можно установить уровень показателей надежности (ПН). Да, и выбор самих ПН, полноценно характеризующих надежность ЭС, прописан в государственных стандартах.
Когда рассматривается надёжность ЭС, то сразу обращают внимание на кривую жизни этих систем, которая графически показывает изменение интенсивности отказов во времени на протяжении всего жизненного цикла изделия. Такая кривая изображена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Кривая жизни ЭС. I - период приработки; II - период нормальной эксплуатации; III -
период массового износа и старения
Рассматривая кривую жизни ЭС можно выделить три периода:
I - период начальной приработки аппаратуры. В этот период наибольшее количество отказов являются причиной дефектов при разработке и производстве ЭС;
II - период нормальной эксплуатации. На данном периоде эксплуатации ЭС наблюдается пониженный уровень интенсивности отказов и тем, что количество отказов постоянно во времени;
III - период массового износа и старения элементов. В этот период количество отказов стремительно возрастает из-за износа, старения составных частей ЭС.
Здесь можно сказать, что главная задача разработчиков ЭС является снижение интенсивности отказов в период начальной приработки изделия. Это связанно с тем, что на устранение отказов требуется затрачивать определенные материальные и денежные средства.
Достигнув периода нормальной эксплуатации, в основном проводят технические осмотры, при необходимости заменяют компоненты ЭС, которые израсходовали свой ресурс.
Кривая жизни ЭС универсальна и может быть отнесена к разным типам изделий электронной техники, но такая кривая не может быть применена для описания жизни ПС. Кривая жизни ПС имеет другую форму.
Для описания жизненного цикла ПС необходимо внести некоторые допущения, которые позволят построить зависимость интенсивности отказа ПС от времени, то есть построить экспоненциальное распределение интенсивности ошибок во времени. Кривая жизни ПС представлена на рисунке 2, и построена с некоторыми допущениями.
Первое допущение - возможность наблюдения искажений данных, программ или вычислительного процесса, обусловленных первичными ошибками. При этом первичная ошибка либо фиксируется и исправляется, либо вообще не обнаруживается [1].
Второе допущение - статистическая независимость временных интервалов между обнаруженными искажениями результатов. При этом интенсивность проявления ошибок остается постоянной до исправления первичной ошибки. Если каждая обнаруженная ошибка исправляется, то значение интервала времени между их проявлениями изменяется по экспоненциальному закону. При этом понимается, что интенсивность обнаружения вторичных ошибок пропорциональна суммарному числу первичных ошибок, имеющихся в ПС на данный момент времени [1].
Ошибка при проектировании или ошибка в результате сбоя ПС принято считать отказом, а частоту их возникновения интенсивностью появления ошибок. Как и в надежности ЭС, интенсивность появления ошибок, можно считать интенсивностью отказа ПС.
Рассматривая рисунок 2 можно сделать вывод о том, что интенсивность отказов ПС изменяется во времени немного по другому принципу, чем интенсивность отказов ЭС. С истечением времени количество ошибок становиться меньше, тем самым становиться меньше интенсивность отказов ПС и в конце жизненного цикла мы получаем ПС с высокой надёжностью.
Разобравшись с двумя аспектами составляющих надежность ЭС обратим внимание на то, что надежность это один из показателей качества и качественная техника это залог качественного выполнения требуемых задач. Как было сказано выше руководители предприятий, специализирующихся на выпуске радиоэлектронной техники обращая внимание на различные аспекты техники, в том числе и качество, более уверенно начинают сотрудничать с поставщиками надежной электронной техники.
Выбор электронной техники с высоким уровнем надежности не всегда экономически оправдан. Если рассматривать высокую надежность ПС, то здесь высокий уровень поддерживается с помощью сопровождения ПС, то есть ошибки могут устраняться в процессе эксплуатации. А в ЭС надежность может быть спрогнозирована на этапах разработки и если требуемый уровень гораздо меньше полученного, то тогда может быть завышена и стоимость таких систем, что не всегда экономически выгодно и целесообразно.
Для выбора оптимального варианта построения ЭС используется функция «надёжность-стоимость», которая позволяет оптимизировать уровень цены и уровень показателей надежности. Эта функция не характеризует схемно-конструктивного построения, она учитывает уровень надежности при входящей в изделие электронной техники соответствующий им уровень затрат.
Рассмотрим зависимость стоимости от надёжности ЭС. Очевидно, предпочтительнее наиболее дешёвый и самый надёжный вариант.
В аппаратной надежности функция зависимости надёжности от стоимости должна быть оптимальной в том смысле, что каждой её точке должна соответствовать наибольшая при данной стоимости надёжность и наименьшая при данной надёжности стоимость. Графическое представление такой функции представлено на рисунке 3, где показана зависимость стоимости от интенсивности отказов.
Рисунок 3 - Графическое представление зависимости стоимости ЭС от интенсивности отказов
Исходя из рисунка 3, делается вывод о том, что при уменьшении интенсивности отказов возрастает стоимость ЭС .
Рассмотренные аспекты характеризуют надежность ЭС с разных сторон, в продолжение можно сказать, что высокий уровень надежности не всегда оправдан экономически, но это нельзя сказать про объекты, работа на которых связанна с риском для жизни человека. Залогом выполнения поставленных задач, на таких объектах есть качественная аппаратура, выполняющая широкий спектр поставленных задач, и жизнь человека не может быть оценена в денежном эквиваленте. Выбор надежных отечественных производителей качественной техники есть залог успеха в выполнении требуемых задач.
Проблема партнерства между предприятиями состоит в выборе более надежного поставщика качественной аппаратуры. Так как концерны объединяются в холдинги и стремятся выйти на мировой уровень, то им необходимо сотрудничать с зарекомендованными отечественными производителями радиотехники, которые стремятся к усовершенствованию не только управленческих систем предприятий, а стремятся повысить качество отечественной техники и так же выйти на мировой рынок. Поэтому нужно некоторые научно исследовательские работы для определения рациональной методики, которая позволит опреде-
лить наиболее надежных производителей качественной электронной техники. И в дальнейшем усовершенствовать и использовать эту методику для рационального подхода к выбору партнерских отношений между предприятиями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ямпурин Н. П. Основы надежности электронных средств: учебное пособие для студ. высш. учебн. заведений/ Н. П. Ямпурин, А. В. Баранова; под ред. Ямпурина. - М: Издательский центр «Академия», 2010 .
2. Стюхин В.В. Алгоритм прямого перебора с применением теории графов для прогнозирования отказов сложных РЭС / Кочегаров И.И., Стюхин В.В. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 130-131.
3. Стюхин В.В. «Использование метода перебора при расчете показателей надежности систем»/ Кочегаров И. И., Стюхин В. В., Сидорин Н. А. //Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС : межвуз. сб. науч. тр.- Вып. 17., Пенза : Изд-во ПГУ, 2012 С.175-179
