Функциональная модель процесса разработки автоматизированной системы контроля состояния авиационного оборудования Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 004.415.2

Горшков П.С., Потемкин А.В.

ООО «Экспериментальная мастерская НаукаСофт», Москва, Россия

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ

АВИАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Рассматривается модель функционирования предметной области проектирования автоматизированных рабочих мест для автоматизированных систем контроля образцов авиационного оборудования. Определены основные функциональные блоки и функциональные требования, предъявляемые к автоматизированным рабочим местам, что позволяет создать САПР для их автоматизированной разработки.

Ключевые слова:

модель функционирования, автоматизированное рабочее место, система автоматизированного проектирования .

Разработка и эксплуатация современных образцов авиационного оборудования (ОАО) неразрывно связана с процессами проверки (контроля) их соответствия заданным техническим и функциональным требованиям. Техническая сложность данного класса оборудования, а также обширный перечень подлежащих контролю параметров его функционирования определяют необходимость разработки специализированных автоматизированных систем контроля (АСК ОАО).

Современные достижения в областях создания электронной аппаратуры и информационных технологий обусловили появление ряда дополнительных требований к созданию АСК ОАО, среди которых наиболее значимое место занимают следующие:

— адаптивность — возможность аппаратно-программной реконфигурации АСК ОАО для расширения перечня видов авиационного оборудования, а также параметров их контроля;

— расширяемость — возможность расширения функциональных возможностей АСК ОАО путем совершенствования их специального программного обеспечения (СПО).

В ходе работ по созданию АСК ОАО был разработан метод [1, 2, 4-7], позволяющий формализовать процессы проектирования АСК с учетом системотехнических особенностей современных ОАО и формировать структуру АСК ОАО (рис.1).

Программно-технический комплекс АСК ОАО представляет собой совокупность функционально и информационно взаимосвязанных автоматизированных рабочих мест (АРМ). Каждое АРМ АСК ОАО предназначено для автоматизированного решения элементарных или комплексных задач подготовки и проведения контроля параметров функционирования ОАО. Разработка подобных АРМ требует глубокого анализа процессов функционирования организационно-технической системы (ОТС) контроля параметров функционирования ОАО.

Фундаментальным этапом разработки любой автоматизированной системы является информационно-логическое проектирование — комплекс мероприятий, направленных на определение функциональных областей, процессов, функций, задач, документов и их взаимосвязей в рамках функционирования ОТС [3]. Результатом выполнения данного этапа является построение инфологической модели данных, циркулирующих в ОТС, а также ее модель функционирования. В данной работе рассматривается только вопрос построения модели функционирования предметной области проектирования АРМ АСК ОАО.

Анализ задач, выполняемых в ходе проектирования [2, 4, 7], позволил определить следующие функциональные блоки САПР для разработки АРМ АСК ОАО (рисунок 2):

— «Сбор данных об объекте контроля» — предназначен для формирования перечня функциональных требований, предъявляемых к объекту контроля, а также определения объема и количества технических параметров контроля;

— «Ведение перечня сигналов контроля» — предназначен для формирования перечня входных и выходных сигналов контроля, а также определения их характеристик;

— «Ведение перечня интерфейсов объекта контроля» — предназначен для формирования перечня

интерфейсов объекта контроля, а также определения соответствия входящих и исходящих сигналов контроля интерфейсам объекта контроля;

— «Ведение перечня технических средств контроля» — предназначен для формирования перечня технических средств контроля (ТСК), а также определения перечня служебных сообщений АСК с учетом ТСК;

— «Ведение перечня сценариев контроля» — предназначен для формирования перечня тестов с последующим формированием сценариев контроля на основе алгоритмической последовательности выполнения тестов;

— «Ведение перечня протоколов» — предназначен для формирования перечня протоколов, а также определения их состава и формата.

Реализацию необходимых функциональных блоков с учетом современных подходов к проектированию и созданию программного обеспечения автоматизированных систем, предлагается выполнять с помощью создания системы автоматизированного проектирования (САПР) — функционально взаимосвязанного набора унифицированных прикладных программных модулей, позволяющих в полном объеме поддерживать функции сбора и накопления информации об объекте контроля, а также разрабатывать специализированные АРМ для решения задач контроля ОАО.

Декомпозиция выделенных функциональных блоков АСК ОАО позволяет определить полный перечень функциональных требований к соответствующим АРМ с целью их последующей разработки с помощью САПР.

В результате декомпозиции функционального блока «Сбор данных об объекте контроля» были определены следующие функциональные требования (рисунок 3):

— определение характеристик функциональных требований к объекту контроля;

— формирование информационных образов функциональных требований к объекту контроля;

— классификация функциональных требований к объекту контроля;

— определение характеристик технических параметров объекта контроля;

— формирование информационных образов технических параметров объекта контроля;

— классификация технических параметров объекта контроля;

— определение характеристик объектов контроля;

— формирование информационных образов объектов контроля;

— классификация объектов контроля;

— определение технических параметров объектов контроля;

— определения функциональных требований объектов контроля.

Декомпозиция функционального блока «Ведение перечня сигналов контроля» позволила определить следующие функциональные требования (рисунок 4):

— определение характеристик входных сигналов контроля;

— формирование информационных образов входных сигналов контроля;

— классификация входных сигналов контроля;

— определение характеристик выходных сигналов контроля;

— формирование информационных образов выходных сигналов контроля;

— классификация выходных сигналов контроля.

Рисунок 3 — Функциональный блок «Сбор сведений об объекте контроля»

Рисунок 4 — Функциональный блок «Ведение перечня сигналов контроля»

Результатом декомпозиции функционального блока «Ведение перечня интерфейсов объекта контроля» является следующий перечень выявленных функциональных требований (рисунок 5):

— определение характеристик интерфейсов объектов контроля;

— формирование информационных образов интерфейсов объектов контроля;

— классификация интерфейсов объектов контроля;

— определение соответствия входных сигналов контроля;

— определения соответствия выходных сигналов контроля.

Рисунок 5 — Функциональный блок «Ведение перечня интерфейсов объекта контроля»

В результате декомпозиции функционального блока «Ведение перечня технических средств контроля» были определены следующие функциональные требования (рисунок 6):

— определение характеристик ТСК;

— формирование информационных образов ТСК;

— классификация ТСК;

— определение характеристик служебных сообщений АСК;

— формирование информационных образов служебных сообщений АСК;

— классификация служебных сообщений АСК;

— определение соответствия служебных сообщений с ТСК.

Рисунок 6 — Функциональный блок «Ведение перечня технических средств контроля»

— определение характеристик

Декомпозиция функционального блока «Ведение перечня сценариев контроля» позволила определить следующие функциональные требования (рисунок 7):

— определение характеристик тестов;

— формирование информационных образов тестов;

— классификация тестов;

сценариев контроля;

— формирование информационных образов сценариев контроля;

— классификация сценариев контроля; формирование состава сценария.

Рисунок 7

Функциональный блок «Ведение перечня сценариев контроля»

Результатом декомпозиции функционального блока «Введение перечня протоколов» является следующий перечень выявленных функциональных требований (рисунок 8):

— определение характеристик протоколов контроля;

— формирование информационных образов протоколов контроля;

— классификация протоколов контроля;

— определение соответствия протоколов и объектов контроля.

В результате агрегации однотипных функциональных требований сформирована обобщенная функциональная модель САПР АСК ОАО, представленная на рисунке 9.

Рисунок 8 — Функциональный блок «Введение перечня протоколов»

Рисунок 9 — Функциональная модель САПР АСК ОАО

Таким образом, выявленный в процессе декомпозиции функциональных блоков полный перечень функциональных требований к АСК ОАО, позволяет в полном объеме решать задачи сбора и накопления

информации об объектах контроля, а также разрабатывать с помощью САПР специализированные АРМ для решения задач контроля вне зависимости от типа, функциональной и структурной сложности ОАО.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.М. Ветошкин, П.С. Горшков, И.Н. Лялюк «Проблемы и направления создания автоматизированной системы управления испытаниями авиационной техники». г.Москва; Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции «Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского»,

2016 г.

2. П.С. Горшков, А.В. Потёмкин, И.Н. Лялюк «Метод и технология проектирования автоматизированных систем контроля авиационного оборудования». г.Москва; Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции «Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского», 2016 г.

3. В.М. Ветошкин Базы данных / В.М. Ветошкин - М.: Издание ВВИА имени профессора Н. Е. Жуковского, 2005 г. - 387 с

4. Горшков П.С «Метод интеграции инструментальных средств автоматизации задач этапов жизненного цикла системы электроснабжения беспилотного летательного аппарата на основе ресурсно-ограничительного подхода», г. Пенза; Труды симпозиума «Надежность и качество» 2014г.

5. Горшков П.С., Жмуров Б.В., Халютин С.П. «Моделирование жизненного цикла авиационного оборудования на основе ресурсно-ограничительного подхода», г. Пенза; Труды симпозиума «Надежность и качество» 2009г.

6. Горшков П.С., Бачкало Б.И. «Ресурсно-ограничительный метод исследования сложных информационных систем» . г. Пенза; Труды симпозиума «Надежность и качество» 2008г.

7. Горшков П.С. «Ресурсно-ограничительный подход - инструмент методологии проектирования адаптивных систем контроля и управления жизненным циклом авиационного оборудования», г. Сочи; Сборник материалов международной научно-технической конференции «КБД Инфо-2013», 2013 г.

УДК 004.94

Данилова1 Е.А., Банной В.Я., Китаев? М.Б., Надрышин2 Р.Р., Куатов2 Б.Ж.

1ВГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» Пенза, Россия

2Военный институт Сил воздушной обороны Республики Казахстан им. Т.Я. Бегельдинова, Актобе, Казахстан

МОДЕЛЬ УЧЕТА НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПЕЧАТНЫХ ПРОВОДНИКОВ

Бурное развитие технологий изготовления бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), предъявляет повышенные требования к их надежности и качеству, которые возможно достичь только при условии выявления и устранения всех дефектов РЭА на ранних этапах их жизненного цикла (ЖЦ).

Наиболее опасны так называемые латентные (скрытые) дефекты, которые не приводят непосредственно к отказам, но могут быть причинной отказов в процессе эксплуатации. Выявление латентных дефектов в настоящее время осуществляется либо в ходе периодических испытаний отобранной партии продукции, либо при эксплуатации, что приводит к отказам РЭА. Поэтому необходим контроль латентных дефектов на стадии производства и прогнозирование хода развития латентных дефектов в процессе эксплуатации аппаратуры [1].

Современные методы выявления дефектов позволяют обнаружить и локализовать большую часть явных дефектов РЭА. Моделирование является единственным доступным методом прогнозирования развития латентных дефектов в целях ограничения допуска в эксплуатацию потенциально ненадёжной аппаратуры [2, 3].

Важным является выявление всех латентных дефектов, а уж затем моделированием выбрать из них опасные, приводящие при неблагоприятных воздействиях, к явным отказам с наибольшей вероятностью.

Возникновение дефектов на стадии производства бортовой РЭА обусловлено ошибками в конструкторской и технологической документации, нарушением технологических режимов подготовки электро- радио- элементов (ЭРЭ) к сборке (лужение, формовка и комплектование), нарушением условий хранения и транспортировки ЭРЭ, нарушением технологических процессов изготовления, а также уровнем квалификации и психофизиологическим состоянием производственного персонала и др.

Для определения уровня качества печатных плат существует ГОСТ Р 53386-2009 «Платы печатные. Термины и определения», который содержит ряд определений, затрагивающих качество печатных плат. Иностранные производители пользуются стандартом IPC-A-600H «Критерии качества печатных плат» («Acceptability of Printed Boards») -стандарт по дефектам печатных плат. В нем описаны приемлемые (и неприемлемые) отклонения и дефекты для разных классов точности[4,5].

Большая часть рисунков и фотографий, включенных в стандарт IPC-A-600H, отражает три уровня качества для каждой определенной характеристики,

а именно: желаемое состояние, допустимое состояние и недопустимое состояние. Текст, сопровождающий каждый уровень, устанавливает «критерий приемки» для каждого класса изделия. Выбор класса IPC, 1-го, 2-го или 3-го, может быть осуществлен в рамках обсуждений между потребителем и поставщиком. В соответствии с классом определяются приемлемые и неприемлемые характеристики печатных плат.

Одной из важнейших задач создания научных основ проектирования, изготовления и технологического контроля элементов конструкций изделий различного назначения является разработка методов математического моделирования и построения на их основе адекватных прикладных моделей механики гетерогенных структур, описывающих поведение конструкций и их элементов в процессе производства, испытаний и эксплуатации изделий [6].

В реальных конструкциях токопроводящий слой не является сплошным, то есть состоит из дорожек, полученных методом травления. Клеевой слой между дорожкой и основанием также вытравливаться, то есть не является сплошным [7]. На рисунке 1 показано реальное сечение печатной платы.

А А а А

2221

22;

SS:

Рисунок 1 - Сечение печатной платы

1 - основание платы; 2 - шов; 3 - печатный проводник;4 - слой припоя; 5 - защитный слой

С учетом травления реальная жесткость слоев 2, 3 и 4 уменьшается, что приводит к искажению величины напряжений, возникающих в слоях гетерогенной структуры. Наиболее просто это можно учесть используя приведенный модуль для данных слоев, используя подходы Фойхта или Рейсса.

Так как метод Фойхта дает оценку сверху для приведенных характеристик, а метод Рейсса -снизу, то наиболее логичным для определения полей напряжений и деформаций в слоях структуры для прогнозирования возможного развития дефектов следует считать использование метода Фойхта. Это связано с тем, что при использовании такой модели рассчитанные напряжения на поверхности платы и в клеевых слоях, где наиболее вероятно