5. Типизация, унификация, стандарты

Типизация

Типизация заключается в рациональном сокращении видов объектов путем установления некоторых типовых, выполняющих большинство функций объектов данной совокупности.

Типизацию начинают с классификации деталей.

Классом называют совокупность деталей, характеризуемых общностью технологических задач, решаемых в условиях определенной конфигурации.

В пределах класса детали разбивают на группы, подгруппы и т. д. до типа.

Практически к одному типу относятся детали, для которых можно составить один технологический процесс – так называемый типовой технологический процесс.

Приведем пример.

Класс деталей – печатная плата.

Типы печатных плат: односторонние, двусторонние, многослойные.

Для двусторонних печатных плат типовой технологический процесс – негативный (или позитивный) комбинированный метод производства ПП.

Определение типов деталей в КС фактически является элементом воплощения системного подхода.

Унификация

Метод унификации – основной метод стандартизации, направленный на рациональное сокращение существующей номенклатуры объектов путем отбора и широкого использования некоторых изделий или создания новых изделий, т. е. метод унификации обладает определенной универсальностью. Универсальность его проявляется в том, что метод не исключает из обращения другие возможные варианты объектов.

Практическая работа с применением метода унификации может осуществляться на разных уровнях и различных аспектах деятельности: внутрипроектной, межпроектной и т. д.

Работы по унификации конструкций в ряде случаев могут рассматриваться как работы, предшествующие стандартизации.

Унификация как метод стандартизации имеет следующие признаки:

• единообразие в конструктивном исполнении устройств;

• функциональную законченность устройств;

• подчинение основных параметров устройств общим требованиям или подчинение основных параметров ряда определенному закону;

• возможность использования унифицированных изделий в составе устройств или систем различного функционального назначения, т. е. определенную универсальность;

• обеспечение взаимозаменяемости на различных конструктивных уровнях с учетом наличия единых габаритных, установочных и присоединительных размеров.

Стандартизация

Развитие возможностей как суперЭВМ, так и микроЭВМ и ПЭВМ и областей их применения осуществляется на основе стандартизации всех их параметров, в том числе параметров конструкций, компоновок и методов применения.

Действующие в нашей стране стандарты имеют некоторые различия по концепции и структуре и затрудняют осуществление совместимости. Многие стандарты все еще не соответствуют международным стандартам.

Чтобы стандартизация была эффективной, целесообразно проводить её комплексно по форме, способу установки и выполняемым функциям. Такой принцип не накладывает ограничений на схемные решения, позволяет непрерывно совершенствовать изделия и стандартизировать их для достижения независимого и опережающего проектирования.

6. Факторы, воздействующие на работоспособность эвм

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 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.

Работоспособность ЭВМ определяется допустимым температурным диапазоном работы ее элементов: внутри этого диапазона ЭВМ должна сохранять работоспособность во включенном, т. е. рабочем, состоянии.

Температуры, называемые предельными температурами, характеризуют тепло- и холодостойкость конструкции ЭВМ.

Тепловой удар. Такой вид воздействия заключается в резком изменении температуры окружающей среды. При этом время изменения температуры исчисляется минутами, а величина перепада – десятками градусов.

Атмосферное давление. Если корпус машины герметизирован, то давление внутри него постоянно; если не герметизирован, то величина давления внутри него зависит от места нахождения ЭВМ относительно уровня моря и погодных условий.

Влажность. Влажность как один из наиболее агрессивных воздействующих факторов проявляет себя при погружении изделий в воду, воздействии капель дождя, брызг и водяных паров, содержащихся в атмосфере, образовании росы, инея с последующим его оттаиванием.

Пыль и песок. Пыль и песок, находящиеся в атмосфере, равномерно и медленно оседают или передвигаются вместе с движущимся потоком воздуха. Состав пыли и степень ее концентрации в атмосфере зависят от места эксплуатации ЭВМ. Сухие частицы пыли вследствие адсорбирования ионов могут быть заряжены, поэтому они оседает преимущественно на деталях, находящихся под постоянным потенциалом.

Грибковые образования. Идеальные условия для роста грибковых образований – относительная влажность 80 – 100 %, температура 25 – 35 С, неподвижность воздуха, отсутствие света (особенно ультрафиолетовой и инфракрасной частей спектра), тормозящих ее развитие.

Активные вещества в атмосфере. Содержание активных веществ в атмосфере районов, находящихся вблизи морей и океанов, существенно больше, чем во внутриконтинентальных районах. Атмосфера около городов, тепловых электростанций, крупных производств также содержит много активных веществ: сернистый газ, хлористые соли, пары азотной кислоты, щелочей и др.

Вибрация - периодические (как правило, сложные) колебания, которые возникают в ЭВМ при контакте с источником колебаний.

Вибропрочность определяет способность ЭВМ устойчиво работать в условиях воздействия вибрации. Виброустойчивость характеризует качество конструкции машины, т. е. способность противостоять разрушающему воздействию вибрации в нерабочем состоянии и продолжать нормально работать при включении, после снятия вибрационных нагрузок.

Параметры вибрации – частота (в герцах) и ускорение (в единицах ускорения свободного падения g).

Удар - объект, в котором установлена ЭВМ, претерпевает быстрое изменение ускорения. Параметры удара – ускорение и длительность, обычно выражаемая в миллисекундах. Различают удары одиночные и многократные. Ударные нагрузки менее опасны (при равных значениях ускорения), чем вибрации.

Линейное ускорение. Линейное ускорение выражается в единицах ускорения свободного падения g и, при определенных условиях, может отрицательно влиять на работоспособность ЭВМ. Линейное ускорение менее опасно, чем вибрация и удар (при равных значениях ускорения).

Невесомость. Невесомость как механический воздействующий фактор, проявляющийся в космических аппаратах и искусственных спутниках земли, характеризуется отсутствием гравитационных сил или равновесием центробежной силы и силы притяжения Земли. Влияние невесомости (особенно длительной) на работоспособность ЭВМ сравнительно мало изучено.

Космическая радиация. Космическая радиация выражается в возникновении процесса ионизации в материалах и проявляется в ЭВМ, устанавливаемых на космических объектах.

Облучение ядерными частицами. Характер облучения зависит от вида частиц, его составляющих и их комбинаций. Различают облучение гамма-фотонами, альфа-частицами, бета-частицами, протонами, дейтронами, быстрыми нейтронами и осколками ядер. Обратимые явления возникают с началом облучения, сохраняются на протяжении его действия и исчезают с его прекращением. Полуобратимые явления возникают с началом облучения, увеличиваются с его действием и постепенно исчезают после его прекращения. Необратимые явления возникают в процессе воздействия определенной дозы облучения и не исчезают и не уменьшаются после его прекращения.

Так как электронно-вычислительная аппаратура принадлежит, как правило, к классу так называемых человеко-машинных систем, то важное влияние на работоспособность ЭА оказывает человеческий (субъективный) фактор. Известно, что в ряде случаев число отказов аппаратуры увеличи­вается с ростом частоты осмотров и ремонта. Внедрение автоматизации на всех этапах создания ЭА уменьшает влияние человеческого фактора.

Климатической зоной называют участок поверхности Земли, на котором в течение 30-50 лет наблюдаются постоянные, характерные метеорологические условия.

Для зоны умеренного климата, в которую входят Европа, Западная и Южная Сибирь, равнинный Китай, Канада, США, Северная Япония, Южные районы Австралии, Африки и Южной Америки (районы между 30-й и 60-й параллелями Южного и Северного полушарий), характерно среднегодовое изменение температуры от -30 до +35 °С с максимальными значениями ±40 °С; среднесуточной перепад температур – 11 °; средняя относительная влажность – 80 % при +20 °С.

Для зоны холодного климата, в которую входят Средняя и Восточная Сибирь, Аляска, Северная Канада, Гренландия, Антарктида, Арктика, характерно наличие отрицательных температур в течение большей части года (здесь средняя минимальная температура -50 °С; средняя максимальная температура для континентальных районов +30 °С) годовой перепад температур для некоторых районов 80 °, среднесуточный перепад температур может доходить до 40 °С.

Для зоны тропического сухого климата, включающую в себя засушливые районы Средней Азии, Турцию, Иран, Афганистан, Аравию, Северную и Центральную Африку, Южную Африку (пустыня Калахари), Центральную Австралию, Мексику, среднюю часть Южной Америки, характерны высокая температура и низкая относительная влажность воздуха (в среднем 10-20 %) в течение большей части года. Температура воздуха может изменяться от +60 °С днем до -10 °С ночью, суточное изменение температуры в среднем достигает 40 °. Температура Земли и поверхности открытой аппаратуры на солнце достигает 75 °С.

Для зоны тропического влажного климата, охватывающей Индию, Индокитай, Индонезию, тропическую Экваториальную Африку, Америку и бассейн Амазонки, характерна среднегодовая температура +20 – +25 °С при минимальной +3 °С и максимальной +40 °С. Перепад температуры за сутки не превосходит 10 °. Относительная влажность воздуха доходит до 100 % при +35 °С. Часты грозы, туманы, роса, обилие насекомых, грызунов, пресмыкающихся. Высокая влажность способствует развитию микроорганизмов, а загрязненная солями атмосфера является причиной ускоренной коррозии металлов и разложения органических веществ.

Характеристики окружающей аппаратуру атмосферы зависят не только от вида климатической зоны, но и от высоты над уровнем моря.

Условия эксплуатации и их влияние на работоспособность ЭВМ.

Наземные ЭВМ - стационарные, транспортируемые и устанавливаемые на орудийных площадках, расположенных не в прибрежной зоне.

Стационарные ЭВМ – машины, эксплуатируемые в отапливаемых и неотапливаемых помещениях, бункерах, подвалах, помещениях с повышенной влажностью, на открытом воздухе. Условия эксплуатации (и транспортировки в нерабочем состоянии до места эксплуатации) таких машин характеризуются весьма широким диапазоном рабочих и предельных температур: соответственно -50 – +50 °С и -50 – +65 °С, влажностью 90-98 %, вибрацией до 120 Гц при 4-6 g и наличием многократных (до 5 g) и одиночных (до 75 g) ударов.

Транспортируемые ЭВМ - устанавливаемые и эксплуатируемые на автомобилях, автоприцепах, железнодорожном и гусеничном транспорте. Специфика работы этого вида машин предопределяет повышенное воздействие механических факторов, в основном вибрации и ударов. Для предупреждений повреждений ЭВМ необходимо, чтобы вся машина и отдельные ее части имели собственные резонансные частоты, лежащие вне диапазона частот вибрации, транспортного средства, на котором машина эксплуатируется или перевозится.

Морские ЭВМ - устанавливаемые на больших, сравнительно тихоходных, и малых быстроходных судах и подводных лодках, а также на орудийных площадках береговой артиллерии. Характерные условия работы на таких объектах – наличие вибрации, ударных нагрузок и морской среды.

Вибрация на судне может быть вызвана работой винтов, гребного вала, главного и вспомогательных двигателей и гидродинамическими силами, возникающими в судах при продвижении их по неспокойному морю. Диапазон частот вибраций сравнительно невелик и обычно не превосходит 25 Гц. Амплитуда вибраций на кораблях также невелика и зависит от места на борту.

Морская среда, окружающая ЭВМ, находящуюся на кораблях, содержит большое количество различных активных веществ, постоянно действующих на ее работоспособность. Потому ЭВМ этого класса должны обладать высокой коррозийной стойкостью, плеснестойкостью, водо- и брызгозащищенностью.

Бортовые ЭВМ - устанавливаемые на борту самолетов, ракет, различных классов искусственных спутников Земли (ИСЗ), космических аппаратов. По общим характеристикам бортовые ЭВМ в основном не отличаются от других типов машин, однако имеют особенности, определяемые спецификой требований к бортовой аппаратуре. По виду использования их разделяют на машины, устанавливаемые в беспилотные (ракеты, ИСЗ) и пилотируемые объекты (самолеты, космические корабли, орбитальные станции).

На самолетах вычислительная аппаратура, как правило, находится в фюзеляже. При этом на нее могут воздействовать вибрационные нагрузки с частотой до 200 Гц и ускорением до 10 g. Амплитуда колебаний достигает 10 мм. Близость к фюзеляжу участка самолета, содержащего силовую установку (двигатели), увеличивает частоту вибраций до 500 Гц при амплитуде до 0,5 мм. Хвостовая часть самолета подвержена воздействию вибраций с частотой до 150 Гц (амплитудой до 2,5 мм). Аппаратура, установленная в самолетах подвергается также интенсивному воздействию акустического шума и ударов. Величина шумов оценивается в 130 – 150 дБ при частоте 50 – 10 000 Гц.