Metódy posudzovania spoľahlivosti zložitých elektronických systémov pre kozmické aplikácie

Abstract

Táto dizertačná práca sa venuje analýze porúch so spoločnou príčinou (CCF) pre kozmické zariadenia. Táto analýza CCF patrí medzi analýzy spoľahlivosti, ktoré doposiaľ neboli pre oblasť kozmického priemyslu v odpovedajúcich technických a normatívnych dokumentoch dostatočne spracované. Z tohto dôvodu sme sa v tejto dizertačnej práci zamerali na navrhnutie nového detailného postupu vykonávania kvalitatívnej a kvantitatívnej analýzy CCF pre kozmické zariadenia. Tento nový postup kvalitatívnej a kvantitatívnej analýzy CCF bol aplikovaný na redundantných systémoch kozmického prístroja mikroakcelerometra (ACC), ktorý bol vyvíjaný vo VZLÚ. Vykonanie kvalitatívnej analýzy CCF môže viesť k odporúčaniam na zmenu konečného návrhu posudzovaného systému, vďaka čomu môže byť zmiernená náchylnosť systému na CCF. Vykonanie kvantitatívnej analýzy CCF a jej zahrnutie do výpočtu celkovej bezporuchovosti môže viesť k spresneniu celkovej bezporuchovosti a vo väčšine prípadov k jej zníženiu. V priebehu vývoja ACC neboli v rámci požiadaviek na spoľahlivosť (dané zákazníkom a normami ECSS) stanovené žiadne požiadavky na analýzu CCF. Preto sme v tejto práci tiež porovnali výpočty celkovej bezporuchovosti ACC so zahrnutím a bez zahrnutia CCF. Pri zahrnutí CCF došlo v našom prípade k zníženiu bezporuchovosti ACC. Na tomto príklade pre ACC sme teda mohli ukázať, ako je vykonávanie analýz CCF v rámci posudzovania spoľahlivosti kozmických zariadení prínosné.This thesis deals with a common cause failure analysis (CCF) for space devices. This analysis belongs among dependability analyses, which have not been sufficiently developed in a field of space industry in corresponding technical and normative documents. Therefore, we focused on devising a new procedure of a qualitative and quantitative common cause failure analysis for the space applications herein. This new procedure of the qualitative and quantitative CCF analysis was applied on redundant systems of a special space device microaccelerometer (ACC), which was developed in VZLÚ. Performance of the qualitative CCF analysis can lead to recommendations to change design of the system, making the system less susceptible to the common cause failures. Performance of the quantitative CCF analysis and its inclusion into the computation of the system reliability can lead to a more accurate estimation of the reliability (in most cases it leads to decreasing the system reliability). During the development of the ACC there were not defined any requirements to perform the CCF analysis within general dependability requirements (defined by the customer and by ECSS standards). Hence, we compared computations of the ACC reliability with and without considering the CCFs. When the CCFs were considered, the reliability of the ACC was decreased according to our assumption. On our example of the ACC we showed advantages of the performance of the CCF analysis within the dependability analyses during development of the space devices.