Приложение С (справочное). Руководство по условиям применения систем

Приложение С
(справочное)

Руководство по условиям применения систем

С.1 Понимание условий применения систем

Руководство по условиям применения систем представляет собой анализ условий эксплуатации конечной продукции при интегрировании ее в систему. Это обеспечивает предоставление информации об условиях эксплуатации системы для проектирования с использованием приобретаемой продукции и выбора материалов, подходящих для применения системы. Соответствующие критерии для разработки или выбора приобретаемых аппаратных средств обеспечивает рассмотрение функционального проекта. Примеры, приведенные ниже, относятся к общим системам, установленным на земле.

Значение представления всеобъемлющего набора критериев проекта обусловлено следующими соображениями:

a) опыт показывает, что проекты конкретной продукции или приобретаемых объектов часто не отражают взаимосвязь интерфейса с человеком, электромагнитных, климатических и механических условий и других факторов работы системы, рассматриваемых с точки зрения перспектив применения конечной продукции. Представленный ниже подход облегчит проектирование структуры системы и интеграцию закупаемой продукции в соответствии с требованиями рынка;

b) сбор данных, ссылки на стандарты и требования пользователя могут потребовать значительных усилий. Настоящее руководство предоставляет ссылки и входы для проектирования спецификаций;

c) существующая тенденция разработки продукции - это переход от проектирования к удовлетворению требований пользователя, поскольку время выхода на рынок новой продукции ограничено. Настоящее руководство представляет широкий спектр сегментов применения, где условия использования и требования к продукции могут быть преобразованы в данные для разработки и приобретения экономически эффективной продукции и упрощения интеграции системы;

d) средства контроля условий работы и характеристики работы продукции применяют на уровнях системы, подсистемы и продукции как экономически эффективные меры достижения оптимальных проектных решений и удовлетворения меняющихся требований глобального рынка. Это отражает тенденцию к международному сотрудничеству и гармонизации стандартов для облегчения разработки системы и продукции.

С.2 Процесс определения требований к окружающей среде

На рисунке С.1 представлен общий вид процесса определения требований.

Рисунок С.1 - Процесс определения требований среды

Определение требований представляет собой процесс "сверху вниз", который включает определение условий эксплуатации системы с учетом ее интеграции из подсистем, комплектующих и функционального применения. Условия эксплуатации системы преобразуют в требования к составным частям и функциям. Потребности рынка и затраты, как правило, используют для разработки требований спецификации.

В дополнение к процессу определения требований используют процесс верификации параллельного проекта. Это восходящий процесс, обеспечивающий выполнение требований на каждом этапе предполагаемого проектирования, от выбора функционального применения до интеграции системы. Цель состоит в том, чтобы соответствовать или превышать требования конечного пользователя к работе системы.

Условия среды системы для ее конечного использования приведены в разделе С.3. Требования, относящиеся к условиям применения комплектующих системы, идентифицируют в виде конкретных характеристик их работы. Они допускают классификацию условий работы комплектующих и идентификацию экспозиции воздействия применимых условий окружающей среды.

С.3 Условия окружающей среды системы

С.3.1 Классификация условий окружающей среды системы

На рисунке С.2 показаны условия применения системы и соответствующие воздействия. Отмеченные электромагнитные, климатические и механические условия, воздействующие на систему при предназначенном применении, обеспечивают направления классификации условий работы составных частей системы при проектировании.

Следует отметить взаимосвязь между воздействиями среды и эксплуатационными характеристиками, обусловленную особенностями конструкции составных частей (см. ГОСТ Р 53613, ГОСТ Р 53614, ГОСТ Р 53615).

Вид воздействия	Помещение с управляемыми условиями среды	Помещение для клиентов			На открытом воздухе	Передвижное помещение	Транспортирование	Хранение
		Промышленное помещение	Торговое помещение	Жилое помещение
Электромагнитное	Е1	Е3	Е3	Е3	Е2	Е4
Климатическое	С1	С3	С2	С2	С4	С4		С6
					С5
Механическое	М1	М1	М1	М1	М1	М3	М4
	М2		М2	М2
	М5

Рисунок С.2 - Матрица условий применения системы и соответствующих воздействий

С.3.2 Электромагнитные условия

Электромагнитные условия в зависимости от расположения системы охватывают следующие варианты:

Е1 - система находится в помещении с управляемой средой (например, в лаборатории, пустой комнате);

Е2 - система расположена на открытом воздухе;

Е3 - система находится в помещении потребителя;

Е4 - система находится в портативной камере или передвижном помещении.

С.3.3 Климатические условия

Климатические условия в зависимости от расположения системы охватывают следующие варианты:

С1 - система находится в помещении с управляемой средой (например, в лаборатории, пустой комнате);

С2 - система находится в помещении с управляемой температурой;

С3 - система находится в помещении с неуправляемой температурой (например, в неотапливаемом гараже);

С4 - система находится на открытом воздухе, но имеется защита (например укрытие);

С5 - система находится на открытом воздухе без укрытия (например, поле);

С6 - хранение.

С.3.4 Механические условия

Механические условия охватывают следующие варианты:

М1 - система расположена стационарно;

М2 - система расположена в портативной камере;

М3 - система расположена в передвижном помещении;

М4 - система находится в условиях транспортирования;

М5 - система находится в условиях землетрясения.

С.4 Конструктивные характеристики, подверженные влиянию условий применения

На конструктивные характеристики влияют условия применения системы. Эти характеристики отражают функционирование системы. Они зависят от структуры системы, технологий, используемых в функциях системы, и стратегии сборки для достижения оптимальной работы в эксплуатации. Корреляция и взаимосвязь характеристик проекта с окончательными условиями применения системы необходимы для разработки условий применения системы. Процесс определения взаимосвязи заключается в выявлении общих характеристик и ограничения худшего случая для проектов составных частей при использовании системы. Цель состоит в обеспечении целостности и надежности составных частей системы при ее применении в различных условиях. Составление матрицы воздействий обеспечивает технический подход к анализу вариантов конструкции объекта и выбору альтернативных технологий.

Таблица С.4 - Характеристики проекта, подверженные влиянию условий применения системы

Особенности функционирования системы	Характеристики проекта, подверженные влиянию условий применения системы
Электромагнитная совместимость (ЭМС)	Структура системы. Ограничения ЭМС по бюджету и излучению. Частоты. Требования к экранированию и фильтрации
Температура окружающей среды	Потребление и распределение мощности. Тепловой бюджет и ограничения по температуре. Методы охлаждения. Механизмы передачи тепла
Качество	Качество процесса. Критерии приемлемости. Мониторинг и ликвидация несоответствий. Квалификация поставщиков
Надежность	Готовность и допустимые продолжительность и частота простоев. Среднее время между отказами. Среднее время восстановления. Стратегии технического обслуживания и обеспечения. Ресурс и периоды безотказной работы
Совместимость с окружающей средой	Условия окружающей среды процесса жизненного цикла. Проектирование сокращения влияния на экологию, повторного использования и переработки. Воздействия окружающей среды. Экспозиции рисков

С.5 Особенности системы для рассмотрения проекта

С.5.1 Введение

Информация о корреляции и составление матрицы взаимосвязей (см. рисунки С.2 и С.3) может облегчить разработку конкретной функции системы или составной части для использования в заданных условиях применения системы. Следующие описания конкретных свойств функционирования системы предоставляют полезную информацию обратной связи, необходимую для рассмотрения проекта.

С.5.2 Вопросы проектирования электромагнитной совместимости

Электромагнитная совместимость - это способность объекта функционировать под воздействием электромагнитного шума или без его излучения. Излучение - это электромагнитная энергия или нежелательный шум, исходящие от источника. Источниками излучения могут быть высокочастотная, встроенная в электронную схему или модуль синхронизация. Устойчивость по отношению к воздействию электромагнитных полей - это способность объекта противостоять электромагнитному шуму. Это происходит при эксплуатации радио- и телевизионных передатчиков или по отношению к электростатическим разрядам. Многие страны регулируют уровни излучения для предотвращения помех. Проекты электронных объектов должны соответствовать ограничениям на излучение для успешного применения и продажи продукта. Разделение - метод, используемый при разработке объекта для обеспечения соответствия требованиям электромагнитной совместимости. Для перевода требований электромагнитной совместимости с уровня системы на уровень составных частей и уровень модулей требуется составление бюджета электромагнитной совместимости. Для этого необходим детальный анализ устройств, используемых в модулях, стратегии экранирования, размещения компонентов, маршрутизации кабелей и печатного монтажа. Вклады всех источников излучения внутри модуля используют для определения границ излучения конструкции. Это предел допуска для конструкции модуля, который может повлиять на работу модуля в составной части при интеграции в систему, подверженную воздействию электромагнитных полей.

С.5.3 Вопросы проектирования температурных условий

Требования к температуре сильно зависят от функций системы и воздействия окружающей среды на составные части или модули при работе системы. Основная проблема заключается в генерации тепла при работе системы и его отведении для обеспечения устойчивой работы системы. На генерацию тепла влияет работа устройств, потребляющих энергию и излучение тепла всеми компонентами внутри корпуса модуля. Стратегия удаления тепла может быть основана на теплопроводности, конвекции и излучении. Типичными ситуациями охлаждения системы являются принудительная вентиляция или естественная конвекция. Работа модуля с высокой плотностью компоновки деталей чувствительна к источникам тепла внутри модуля. Температура окружающей среды также влияет на работу модуля. Аномальное повышение температуры, вызванное внутренними источниками тепла или в результате внешней теплопередачи, влияет на безотказность модуля. Тепловой баланс рассеиваемой мощности потенциальных источников, выделяющих тепло, является основой для идентификации, сокращения и удаления нежелательного тепла, генерируемого в модуле. При проектировании термальных условий необходимо выполнить анализ рассеивания энергии, повышения температуры, скорости охлаждения и термальных условий устройства. Расчет температурного баланса необходимо выполнять на всех уровнях иерархии системы.

С.5.4 Вопросы обеспечения качества

Анализ качества охватывает все неотъемлемые свойства объекта (системы, составной части, модуля или компонента), которые создают способность системы соответствовать установленным и подразумеваемым требованиям. Качество означает соответствие требованиям; поэтому для соответствия требованиям устанавливают критерии приемлемости и процедуры контроля. Это обеспечивает постоянное соответствие установленным стандартам с использованием соответствующих механизмов, встроенных в систему или процесс, что способствует постоянному улучшению. Процессы обеспечения качества и контроля качества хорошо известны, т.к. методы обеспечения качества при проектировании описаны в соответствующей документации, а в настоящем стандарте подробно не рассмотрены.

С.5.5 Вопросы обеспечения надежности

Надежность - свойство присущее системе, которое обеспечивает готовность системы оказывать предусмотренные услуги по запросу (см. также 3.1.5 ГОСТ 27.002-2015). Готовность - одно из свойств надежности, на готовность влияют безотказность, ремонтопригодность, а также такая характеристика системы, как обеспечение технического обслуживания и ремонта. Вопросы надежности рассмотрены также в других стандартах.

С.5.6 Вопросы обеспечения совместимости с окружающей средой

Совместимость с условиями окружающей среды важна на современном рынке. Воздействия на окружающую среду объекта и модуля при распоряжении (замене или утилизации) представляет собой сложную ситуацию для разработчиков и изготовителей продукции. Типичные требования пользователей или потребителей имеют форму договора о возврате, в соответствии с которым поставщик продукции заменяет ее до постановки ее на обслуживание. Договоры о возврате также распространены в сегодняшнем бизнесе, где поставляемое количество запасных частей, которые были сохранены или куплены пользователем, но не использованы до конца согласованного периода времени, поставщик должен выкупить. При проектировании и изготовлении составных частей и модулей следует учитывать их повторное использование и утилизацию. Переработка побочных продуктов в процессе производства для минимизации отходов утилизации является еще одним фактором, который следует учитывать при исследовании воздействия на окружающую среду. Следует также исследовать сокращение излучений и отходов процесса жизненного цикла объекта.