В. Жаднов, И. Жаднов, С. Замараев, Н. Смирнов, С. Полесский, С. Пращикин, А. Фридер

Новые возможности программного комплекса АСОНИКА-К

Трехлетний опыт эксплуатации сетевой версии программного комплекса АСОНИКА-К в глобальной сети Интернет, локальных сетях промышленных предприятий и вузов убедительно подтвердил эффективность его применения для обеспечения надежности электронных средств на ранних этапах проектирования. Вместе с тем, продолжалось развитие функциональных возможностей комплекса, первоочередные направления которого были определены на основе пожеланий пользователей. В статье приводится краткая характеристика новых функций, добавленных в программный комплекс АСОНИКА-К.

Архивация проектов подсистемы

Сегодня не остается никаких сомнений в том, что со вступлением отечественных предприятий в рыночные отношения и их интеграции в мировое экономическое сообщество должны произойти кардинальные изменения не только в организации процесса производства, но и проектирования. Наметившиеся тенденции перехода к единому информационному пространству всех участников жизненного цикла требуют применения систем управления данными об электронных средствах (ЭС) (PDM-систем), что является одной из важнейших составляющих CALS-технологий [1]. Несмотря на то, что такие системы достаточно широко представлены на Российском рынке программных средств (ПС), уровень их внедрения на предприятиях-разработчиках ЭС остается чрезвычайно низким. Такое положение дел не могло не сказаться на эксплуатационных характеристиках программного комплекса (ПК) АСОНИКА-К при функционировании в Internet/Intranet сетях, хотя для реализации именно этой возможности он и был создан в виде "клиент-серверного" приложения [2]. Это обусловлено тем, что при создании Базы Данных (БД) ПК АСОНИКА-К были созданы Справочная и Проектная части (СЧБД и ПЧБД), а в качестве Архивной части БД (АЧБД), в соответствии с рекомендациями стандартов в области CALS-технологий, предполагалось использовать возможности PDM-системы, установленной на конкретном предприятии.

Однако, не только этот фактор (практическое отсутствие PDM-систем) послужил отправной точкой для начала работ по созданию собственной Системы архивации (СА) для ПК АСОНИКА-К. На ранних этапах проектирования - технического предложения (ТП) и эскизного проектирования (ЭП) - исследуются различные варианты построения ЭС (в том числе, и схемы расчета надежности (СРН)), из которых только один будет доведен до состояния конструкторской документации, которая попадает под управление PDM-системы. Что же касается отвергнутых вариантов, то их судьба целиком зависит от пользователя ПК АСОНИКА-К: то ли они будут уничтожены, то ли будут сохранены на его компьютере. В последнем случае, по мере накопления таких данных, поиск необходимой информации на дисках будет вс╦ более и более затрудняться, что потребует использования тех или иных ПС для сопровождения этих данных (сопровождения Архива проектов).

Для архивации проектов ПК АСОНИКА-К была разработана специализированная СА (АЧБД, Интерфейс пользователя и Интерфейс администратора Архива), которая позволяет реализовать следующие функции:

• управление документами и их изменениями, связанными с разработкой ЭС. Такими документами для ПК АСОНИКА-К являются проекты, хранящиеся в ПЧБД (формат "ask"), файлы отчета (формат "html") и выходные файлы ПК "ТРиАНА" - ПС моделирования тепловых процессов в конструкциях ЭС;
• контроль над занесением информации. Не контролируемое занесение в Архив данных приведет к его "замусориванию" и усложнит поиск информации в Архиве;
• контроль над извлечением информации. Содержащиеся в Архиве данные о надежности ЭС могут представлять собой коммерческую, а иногда и государственную тайну;
• разграничение прав доступа к Архиву. Доступ к информации определяется системными привилегиями пользователя;
• доступ к Архиву на сетевом уровне. Доступ к информации осуществляется напрямую с компьютера пользователя;
• резервирование Архива. Горячий резерв - использование резервного сервера, холодный резерв - копирование Архива на магнитно-оптические носители данных или другие внешние устройства.

Для практической реализации этих функций необходимо применение высокотехнологичной масштабируемой СУБД. На сегодняшний день - это Oracle или Microsoft SQL server. Принимая во внимание, что ПК АСОНИКА-К должен работать не только под ОС Windows, но и под Unix, была выбрана СУБД Oracle9i. Ещ╦ одним аргументом в пользу этого выбора послужило и то, что СЧБД ПК АСОНИКА-К создана на платформе Oracle. Использование этой СУБД позволяет:

• обеспечить средствами СУБД передачу информации по глобальным и локальным сетям (Internet/Intranet) на основе Net 8;
• обеспечить средствами СУБД защиту информации при е╦ передаче по сетям (используя как внутреннюю шифровальную систему, так и подключая внешние);
• реализовать средствами СУБД систему разграничения прав пользователей;
• обеспечить средствами СУБД целостность данных;
• обеспечить средствами СУБД одновременную, полностью синхронизированную работу серверов Архива.

Хотя в СУБД Oracle9i (как и в любой другой СУБД) имеются встроенные средства работы с данными (поиск, извлечение, удаление и др.), их использование требует специальных знаний и навыков работы в среде Oracle. Поэтому для СА был разработан Интерфейс пользователя, который позволяет работать с Архивом, не требуя установки СУБД Oracle 9i на компьютер пользователя, а также, при необходимости, перевести Архив на платформу любой другой СУБД (например, той, которую использует PDM-система, установленная на предприятии).

Для поиска информации в Архиве были созданы поисковые словари, для которых определены необходимые термины. Поиск информации в Архиве осуществляется путем выбора соответствующих критериев поиска (терминов). В разработанной СА поиск может проводиться для всех уровней разукрупнения СРН ЭС (изделия, компонентов 1-го, 2-го и 3-го уровней) по двум критериям: "Название" и "Децимальный номер".

Интерфейс пользователя СА позволяет просмотреть содержимое выбранного проекта. Если изделие содержит компоненты низших уровней разукрупнения, то пользователь имеет возможность просмотреть и их содержимое. В случае необходимости, пользователь может весь проект (или любую его часть) извлечь из Архива и сохранить в своем текущем проекте (папке ПЧБД), в любом ранее созданном проекте или в новой папке (рис. 1).

Рисунок 1. Интерфейс пользователя СА: копирование данных из Архива

Использование СА позволяет существенно упростить электронный обмен данными при проектировании ЭС. При установке СА в локальную сеть предприятия в Архиве можно сохранять как завершенные, так и незавершенные проекты, содержащие данные об изделиях, находящихся в разработке. Это позволяет оперативно следить за состоянием надежности проектируемой аппаратуры и вносить необходимые изменения в частные технические задания (ЧТЗ), СРН и так далее, то есть непосредственно управлять надежностью ЭС. Кроме того, руководитель разработки может следить за темпами выполнения проектно-конструкторских работ, так как расчет надежности является своеобразным индикатором полноты и завершенности проекта.

Автоматизация анализа результатов расчетов

Управление надежностью проектируемых ЭС в современных автоматизированных системах управлением качеством (АСУК) осуществляется с помощью замкнутой системы управления, в которой управляющие воздействия вырабатываются на основе отклонений расчетных (текущих) значений показателей надежности от заданных в ТЗ. Однако способы изменения показателей надежности могут быть различны (изменение режимов работы электрорадиоизделий (ЭРИ), введение избыточности и др.). Поэтому для обоснования выбора конкретного способа повышения надежности проектируемого ЭС был разработан интерактивный метод анализа результатов расчета [2]. Метод программно реализован, и соответствующий модуль включен в состав Системы анализа результатов (САР) ПК АСОНИКА-К (рис. 2).

Рисунок 2. САР: Интерфейс пользователя

Созданная к настоящему времени версия САР позволяет проводить следующие виды анализа:

• анализ результатов расчетов изделий (тип 1), СРН которых представляет собой произвольное соединение составных частей (СЧ) (древовидное, иерархическое, объединение СЧ в различные виды резервных групп и т.д.);
• анализ результатов расчета СЧ (тип 2), СРН которых представляет собой последовательное соединение ЭРИ и (или) СЧ.

Такое деление обусловлено тем, что, во-первых, пути повышения надежности для 1-го и 2-го типов существенно различаются:

• для 1-го типа - это изменение структуры СРН, в том числе, изменение видов и параметров резервирования, изменение ТЗ и др. (рис. 3);
• для 2-го типа - это изменение типономинала ЭРИ (базовой интенсивности отказов), изменение схемы и конструкции ЭС (изменение электрических, тепловых, механических режимов работы ЭРИ) и др. (рис. 4).

Рисунок 3. САР: функция распределения времени наработки на отказ изделия

Рисунок 4. САР: зависимость эксплуатационной интенсивности отказов компонента 2-го уровня "Транзисторы" от коэффициента нагрузки и температуры

Во-вторых, задачи обеспечения надежности должны решать специалисты разных подразделений:

• для 1-го типа - это прерогатива специалистов службы надежности;
• для 2-го типа - это прерогатива инженеров-проектировщиков (схемотехников и конструкторов).

В-третьих, сами задачи возникают на разных этапах проектирования:

• для 1-го типа - это ТП и начальные стадии ЭП;
• для 2-го типа - это ЭП и, как показывает практика, техническое проектирование.

Расчет характеристик сохраняемости ЭРИ зарубежного производства

Применение ЭРИ зарубежного производства создает значительные трудности при расчете надежности ЭС, которые при эксплуатации основную часть времени находятся в режиме ожидания (хранения) в обесточенном состоянии с периодическим контролем работоспособности. Как известно, для таких ЭС следует рассчитывать интенсивность отказов ЭРИ по моделям, которые отличаются от моделей эксплуатационной интенсивности отказов.

Что же касается ЭРИ зарубежного производства (или их отечественных аналогов), то для них такие модели (в том числе, и численные значения коэффициентов) в нормативно-технической документации не приводятся, причем не только в зарубежной, но даже и в отечественной.

Для решения этой проблемы был разработан метод идентификации характеристик надежности ЭРИ для режима ожидания (хранения). Метод основан на использовании принципа двойственности и позволяет синтезировать математическую модель интенсивности отказов ЭРИ в режиме ожидания (хранения) в аналитическом виде и идентифицировать численные значения е╦ коэффициентов.

Метод идентификации численных значений коэффициентов математических моделей интенсивности отказов ЭРИ в режиме ожидания (хранения) программно реализован в ПК АСОНИКА-К и включен в состав модуля "Интерфейс администратора базы данных". С его помощью была проведена идентификация коэффициентов математических моделей интенсивности отказов в режиме ожидания (хранения) в объеме, полностью соответствующем объему отечественного справочника "Надежность зарубежных аналогов" и американского MIL HDBK-217, а также более чем для 3000 типов ЭРИ зарубежного производства (в основном, интегральных микросхем). Математические модели и численные значения коэффициентов занесены в Справочную часть базы данных ПК АСОНИКА-К (рис. 5) и протестированы.

Рисунок 5. Интерфейс администратора базы данных: оглавление СЧБД

Таким образом, на сегодняшний день только ПК АСОНИКА-К предоставляет возможность проведения расчетов показателей надежности ЭC, которые в эксплуатации основную часть времени находятся в режиме ожидания (хранения) в обесточенном состоянии с периодическим контролем работоспособности, и в состав которой входят не только отечественные ЭРИ, но и ЭРИ зарубежного производства и (или) их отечественные аналоги (рис. 6).

Рисунок 6. Интерфейс пользователя: результаты расчета характеристик надежности микросхемы MAX232MJE в режиме ожидания (хранения)

Расчет надежности восстанавливаемых ЭС

В ПК АСОНИКА-К для расчетов показателей надежности ЭС, СРН которых содержат резервные группы, были использованы широко известные аналитические модели и методы [3]. Однако в процессе эксплуатации ПК АСОНИКА-К оказалось, что область применения этих моделей существенно ограничена, и при решении практических задач пользователи вынуждены были проводить расчеты надежности ЭС "вручную" (с помощью универсальных математических пакетов - MATCAD, MATHEMATICA и др.) или разрабатывать собственные специализированные ПС.

Поэтому возникла необходимость разработать такой метод расчета показателей надежности ЭС, который позволял бы не только проводить расчеты надежности как восстанавливаемых, так и невосстанавливаемых ЭС, но позволил бы создать такую программную реализацию для ПК АСОНИКА-К, которая была бы инвариантна к структурам СРН и стратегиям контроля и восстановления работоспособности ЭС.

Исходя из вышеизложенных требований, был разработан метод расчета показателей надежности ЭС, в основу которого положен метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). Метод позволяет рассчитать полную номенклатуру показателей надежности ЭС, с различными стратегиями восстановления (неограниченный ЗИП, ограниченный и др.), структурами СРН (древовидной, иерархической и др.), способами контроля работоспособности (непрерывным, периодическим и др.) и моделями отказов (законами распределения времени наработки до отказа) СЧ.

Метод был программно реализован и включен в состав расчетного ядра ПК АСОНИК-К. На рис. 7, в качестве примера, приведены результаты расчета показателей надежности восстанавливаемого изделия, СРН которого имеет иерархическую структуру и содержит соединения различных резервированных групп.

Рисунок 7. Интерфейс пользователя: результаты показателей надежности

Как видно из рис. 7, в данном случае с помощью ПК АСОНИКА-К были рассчитаны вероятность безотказной работы (ВБР), коэффициент оперативной готовности и коэффициент готовности, то есть те показатели надежности, которые являются обязательными для восстанавливаемых ЭС.

Литература

1. Жаднов В.В. Концепция реализации CALS-технологий в расч╦тах над╦жности РЭА // Chip News. 2002. ╧ 5. C. 28√30.
2. Автоматизация проектных исследований над╦жности радиоэлектронной аппаратуры: Научное издание // Жаднов В.В., Кофанов Ю.Н., Малютин Н.В. и др. М.: Радио и связь, 2003. 156 с.
3. Власов Е.П., Жаднов В.В., Жаднов И.В. и др. Расч╦т над╦жности компьютерных систем: Учебное издание. К.: Изд-во "Корнiйчук", 2003. 187 с.