Теоретическое обоснование и алгоритм расчета

Теоретическое обоснование и алгоритм расчета. При резервировании приходится решать задачу не только обеспечения заданных количественных показателей надежности КПН , но и одновременно решать задачу оптимизации других показателей качества РЭС суммарных затрат на резервные элементы, массы, габаритов, потребляемой мощности и т.д При решении задачи оптимизации выбирается критерий оптимальности или показатель качества РЭС 1 , 1.1 где Ki - i 1, m - единичные показатели качества РЭС масса, габариты, стоимость, показатели безотказности и т.д Часто или и Кi называют целевой функцией или функцией качества.

Каждый из единичных показателей Кi является функцией первичных параметров РЭС параметров схемы, конструкции, параметров исходных материалов и т.п Оптимизация РЭС, проводимая на основе вектора, называется векторной многокритериальной оптимизацией.

Скалярная оптимизация осуществляется по одному критерию качества Кi, при этом остальные критерии качества выводятся в разряд ограничений 1.2 где Gj - область допустимых значений критерия качества Кi. Выражение 2 показывает, что параметры РЭС могут изменяться лишь в определенных пределах.

В этом случае задача оптимизации решается с помощью условного экстремума целевой функции при наличии ограничений, наложенных на ее переменные в виде условий ограничений 2 . В данной лабораторной работе для оптимизации структуры РЭС с ограничениями используется метод наискорейшего спуска МНС , относящийся к градиентным методам оптимизации, или метод динамического программирования.

В методе наискорейшего спуска, как и во всех численных методах, осуществляется многократный переход от начальной точки к точке экстремума функции.

Методы организации движения к точке экстремума можно разделить на две группы регулярного и случайного поиска. При регулярном поиске переход из одной точки движения к экстремуму Sj - 1 в другую Sj на j -ом шаге может быть выражена равенством 1.3 где - параметр шага, скалярная величина, определяющая величину j шага l j - вектор, задающий направление движения.

При использовании градиентных методов оптимизации направление движения к точке экстремума определяется мгновенным направлением градиента функции. Градиентом функции в точке j называется вектор, направленный по нормали к поверхности уровня, и указывающий направление наиболее быстрого роста функции т.е. направление наибольшей производной по направлению. Антиградиент указывает направление наибольшего убывания функции.

МНС предусматривает на каждом шаге изменение не только направления движения по градиенту или антиградиенту, но и изменение параметра шага, который находится из условия касания линии градиента очередного уровня функции. Число шагов при использовании МНС обычно меньше, чем в случае применения градиентных методов с постоянным или переменным параметром шага, т.е. метод является более эффективным. Сущность МНС минимизации функции заключается в следующем 2 Определяется градиент функции в начальной точке Осуществляется движение по градиенту или антиградиенту, пока не достигнет максимума или минимума на уровне Определяется новое направление градиента или антиградиента и осуществляется движение по новому направлению до достижения max или min на новом уровне. Такое движение продолжается до выполнения окончания поиска.

Данная программа позволяет оптимизировать структуру РЭС При обеспечении максимально возможной вероятности безотказной работы Pmax 0, t при заданных затратах на резервные элементы Сзад При минимальных затратах на резервные элементы Сmin с обеспечением вероятности безотказной работы P 0, t Pзад. Рассмотрим первую задачу.

Требуется определить оптимальное число резервных элементов при постоянном нагруженном резервировании, обеспечивающем P 0, t max при условии С Сзад. Процесс создание оптимальной структуры РЭС является многошаговым. Исходной структурой является последовательная структура нерезервированного РЭС. Рассчитываются исходные характеристики P0 0, t и С0. 1.4 где N - число элементов нерезервированного РЭС Pi 0, t - вероятность безотказной работы i - го элемента. 1.5 где Сi - стоимость i - го элемента.

На первом шаге определяется элемент, включение резервного к которому дает максимальный выигрыш по надежности на единицу стоимости. Для этого для каждого элемента вычисляется относительное приращение P 0, t на единицу стоимости 1.6 где P0 0, t - вероятность безотказной работы исходной структуры P0 0, t - вероятность безотказной работы после добавления резервного элемента Сi - стоимость резервного элемента.

За исходную структуру на втором шаге принимается оптимальная структура первого шага, для которой определяется P1 0, t - вероятность безотказной работы РЭС на первом шаге. Рассчитывается стоимость такой структуры С1, которая сравнивается с заданной. Если С1 Cзад, то процесс нахождения оптимальной структуры продолжается. На втором шаге рассчитываются показатели 1.7 где P 0, t - вероятность безотказной работы РЭС на втором шаге после добавления резервного элемента. Резервный элемент подключается к элементу, для которого gi max. Рассчитываются P2 0, t и С2. Если С1 Cзад, то процесс поиска оптимальной структуры продолжается до тех пор, пока С будет меньше Сзад. Если С Сзад, то процесс оптимизации завершается. 1.8 где N - количество элементов нерезервированного РЭС Сi - стоимость i - го элемента ni - количество i - х элементов. Аналогично происходит процесс оптимизации структуры РЭС при ограничениях на вероятность безотказной работы.

В этом случае процесс заканчивается, когда P 0, t Pзад 0, t. Применительно к задаче оптимального резервирования метод динамического программирования сводится к отысканию доминирующей последовательности решений, т.е. последовательности векторов состава системы, включающих все множество оптимальных решений 5 . Будем говорить, что один состав системы, представляющий собой некоторую комбинацию расположения резервных элементов, доминирует над другим, если для одного и того же уровня надежности обеспечение этого состава связано с наименьшими затратами.

Рассмотрим систему, состоящую из k последовательно соединенных подсистем.

Система считается работоспособной тогда и только тогда, когда работоспособна каждая из ее подсистем. Предполагается, что i-я подсистема состоит из ni элементов i-го типа, включенных параллельно, и она считается работоспособной, если нормально функционирует хотя бы один из ее элементов.

Предположим, что каждый элемент i-го типа характеризуется j типами различных затрат, т.е. величина сij есть затраты j-го типа на i-й элемент. Например, первым типом затрат может быть вес, вторым- объем, третьим- стоимость. Для каждого типа затрат определены линейные ограничения следующего вида, j 1,2, ,r. 1.9 Так, например, может требоваться, чтобы полный вес системы не превышал некоторой заданной величины С1, полный объем - величины С2, а полная стоимость в долларах - величины С3. Каждый элемент i - го типа характеризуется вероятностью безотказной работы pi независимо от того, работают или не работают другие элементы системы.

Таким образом, надежность системы P n, где n n1, ,nk, определяется как P n , 1.10 где qi 1 - pi. Наша задача состоит в нахождении такого вектора n, компонентами которого являются положительные числа, чтобы максимизировать функцию P n при выполнении условий 1.9 6 . Доминирование Пусть cj n ni - суммарные затраты j - го типа на систему в целом, если резервируемая система характеризуется вектором n. Далее будем говорить, что n1 доминирует n2, если сj n1 cj n2 , j 1, ,r, в то время как P n1 P n2 . Если при этом, по крайней мере, одно из неравенств является строгим, то будем говорить, что n1 строго доминирует n2. Последовательность S, состоящая из векторов nh, h 1,2 удовлетворяющих условиям 1.9 , будет называться доминирующей последовательностью, если ни один из векторов nh не доминируется строго никаким другим вектором.

Ясно, что для решения нашей задачи нам необходимо рассмотреть лишь члены доминирующей последовательности S. Процесс построения доминирующей последовательности для системы, из двух подсистем Чтобы построить доминирующую последовательность для системы, состоящей только из двух подсистем 1 и 2, составим следующую таблицу с двумя входами в клетке таблицы, стоящей на пересечении строки n1 и столбца n2 , содержится вектор 1.11 где сj n1, n2 c1j n1 c1jn2, j 1, r, и Q n1, n2 1 - 1 - 1 Этот вектор содержит информацию о ненадежности и о затратах на систему, имеющих место в случае, если в системе использовано n1 элементов типа 1 и n2 элементов типа 2. В таблицу включаются лишь такие векторы, которые удовлетворяют условиям 9 . Затем исключаем из таблицы все доминируемые векторы, т.е. такие векторы, для которых в таблице существует по крайней мере один доминирующий их вектор.

Оставшиеся после указанной операции исключения векторы составляют доминирующую последовательность.

Для уяснения этого процесса ниже будет приведен численный пример.

Далее покажем, что доминирующая последовательность для системы, состоящей из s подсистем, может быть построена на основании доминирующей последовательности для части той же системы, состоящей из s -1 подсистем. Тем самым по индукции доказывается существование доминирующей последовательности для системы, состоящей из произвольного количества подсистем. Процесс состоит в следующем сначала строится доминирующая последовательность для подсистем 1 и 2 , затем, оперируя результирующей доминирующей последовательностью для этих подсистем и характеристиками подсистемы 3, строится доминирующая последовательность для части системы, состоящей из подсистем 1,2 и 3, и так далее до тех пор, пока не будет построена доминирующая последовательность для всей системы в целом.

Процесс для системы, состоящей из s подсистем Построим таблицу, в которой строка ns соответствует ns элементам типа s, а h-й столбец соответствует вектору nh, который является h-м членом доминирующей последовательности для первых s - 1 подсистем.

На пересечении столбца h и строки ns стоит вектор, т.е. вектор ненадежности и затрат на систему, если последняя характеризуется вектором nh, ns. Заметим, что и в общем случае cj nh, ns cj nh csjns, j 1 r, и Q nh, ns 1 - 1 1.12 В таблицу включаются лишь векторы, удовлетворяющие ограничивающим условиям, причем исключаются все строго доминируемые векторы. Оставшиеся в таблице векторы образуют, как это мы докажем в теореме 1, доминирующую последовательность для подсистем 1, 2 s. Теорема 1. Векторы, которые остаются строго недоминируемыми в описанной выше таблице, образуют доминирующую последовательность для системы из s подсистем.

Д о к а з а т е л ь с т в о. Нам нужно доказать два утверждения 1 векторы, получаемые при помощи указанного процесса, включают в себя все строго недоминируемые векторы и 2 каждый из векторов, получаемых с использованием этого процесса, является строго недоминируемым.

Первое утверждение докажем по индукции. Вначале заметим, что для системы, состоящей из единственной подсистемы, все векторы являются строго недоминируемыми. Предположим теперь, что векторы, полученные при помощи нашего процесса для системы из j подсистем j 1,2 s - 1, включают все строго недоминируемые векторы, удовлетворяющие условию 9 . Рассмотрим произвольный вектор n n1, ,ns, удовлетворяющий условию 9 . Тогда по индукции вектор n1, ,ns-1 доминируется некоторыми недоминируемыми векторами n 1, ,n s-1 , полученными в результате того же процесса.

Таким образом, по определению Q n1, ,ns-1 Q n 1, ,n s-1 cj n1, ,ns-1 cj n 1, ,n s-1 1.13 j 1, ,r. Отсюда следует, что Q n 1 - P n1, ,ns-1 P ns 1 - P n 1, ,n s-1 P n s Q n , 1.14 где n s ns, и что cj n cj n1, ,ns-1 cj ns cj n 1, ,n s-1 cj n s cj n, j 1 r, т.е что вектор n доминируется вектором n. С другой стороны, вектор n, принадлежа указанной таблице, сам доминируется вектором, полученным при помощи нашего процесса.

Итак, доказано, что всякий вектор, удовлетворяющий условию 9 , доминируется некоторым вектором, полученным на основании описанного выше процесса. Следовательно, доказательство первого утверждения завершено. Для доказательства второго утверждения предположим, что n0 есть некоторый вектор, полученный при помощи нашего процесса. Если n0 строго доминируется каким-либо вектором, удовлетворяющим условию 9 , он должен в то же время строго доминироваться некоторыми недоминируемыми векторами, также удовлетворяющими условию 9 . Но мы только что доказали, что все недоминируемые векторы, удовлетворяющие условию 9 , получаются в процессе применения нашего процесса.

Таким образом, вектор n0 строго доминируется, например, вектором n1, также получаемым нашим процессом. В результате получено противоречие, поскольку никакой вектор, получаемый при помощи описанного ранее процесса, не может доминировать какой-либо другой вектор, полученный этим же процессом.

Тем самым доказано второе утверждение. Приближения При практических использованиях описанного процесса построения доминирующей последовательности можно обычно сделать следующее допущение. Вместо использования выражения Q n1, n2 1- 1- 1- 1.15 можно, пренебрегая произведением в последнем равенстве, использовать выражение Q n1, n2 . 1.16 Аналогичным образом для системы, состоящей из s подсистем, можно приближенно записать Q n1, ns Q n qs, 1.17 где n n1, ,ns-1 . Использование данного приближения для случая r 1 приводит к ошибке в достигаемой надежности системы P, не превышающей величины Q2 здесь Q 1 - P . Во всех применениях описанной процедуры оптимального распределения резервных элементов будем в дальнейшем использовать приближенное выражение 1.17 . Еще одно приближение позволяет уменьшить длину доминирующей последовательности. При сравнении пары векторов в таблице можно ввести в рассмотрение допустимую погрешность j по стоимости j-го типа, а также допустимую погрешность q по ненадежности.

Теперь, если какие-нибудь два вектора два вектора в таблице отличаются друг от друга по затратам j-го типа на величину j или менее, то по этому типу затрат они считаются идентичными.

То же относится и к векторам, отличающимся друг от друга по ненадежности на величину q или менее. В результате длина каждой доминирующей последовательности уменьшается. Некоторые задачи, которые практически не могут быть решены из-за огромных по своей длине доминирующих последовательностей, иногда удается приближенно решить, вводя допустимые погрешности по одному или более факторам.

Сначала следует попытаться решить требуемую задачу точными методами. Затем, если доминирующие последовательности оказываются слишком длинными для того, чтобы получить решение без соответствующих затруднений вычислительного характера, вводится незначительная допустимая погрешность по ненадежности. Если и после этого доминирующая последовательность остается слишком длинной, можно либо увеличить допустимую погрешность q, либо ввести дополнительные погрешности j по некоторым типам затрат.

Подобное увеличение допустимых погрешностей или увеличение их количества продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто искомое решение. Начальные значения ni Как будет показано ниже, размеры доминирующих последовательностей определяют масштабы задачи, которая может быть решена на вычислительной машине, а также время, необходимое для получения решения. Поэтому крайне важно стремиться сделать длины доминирующих последовательностей как можно более короткими.

Одним из способов уменьшения длины доминирующих последовательностей является использование наибольших значений ni, какие только возможно подыскать. Метод нахождения таких наибольших начальных значений заключается в следующем 1. Будем прибавлять по одному элементу каждого типа до тех пор, пока, наконец, при прибавлении очередного элемента не произойдет нарушение хотя бы одного из ограничений. 2. Вычислим значение надежности P для построенной таким образом системы. 3. Из выражения P1- 1.18 определим n0i - минимальное количество элементов i-го типа, необходимых для достижения надежности, равной P или более.

Ясно, что искомое решение задачи оптимального резервирования будет достигаться для величин ni, которые по крайней мере не меньше полученных величин n0i. 4. Таким образом, в качестве начальных значений n0i могут быть взяты величины n0i. Выгодность использования начальных значений может быть видна из следующих примеров, для которых были приведены численные расчеты.

Так, для системы, состоящей из 10 подсистем, при трех ограничениях использование описанного способа привело к уменьшению длины доминирующей последовательности от начала вычислений до момента нарушения одного из ограничений с 334 до 62 членов. Для системы из 20 подсистем при трех ограничениях длина доминирующей последовательности для этапа решения, охватывающего 10 подсистем, оказалась равной 559 членам в то время, как использование начальных значений позволило прийти к решению при результирующей длине доминирующей последовательности, равной всего 69 членам.

Другим методом нахождения начальных величин ni является использование допустимых погрешностей, как это описано в параграфе 2 для нахождения приближенного решения. После получения приближенного решения следует использовать приведенные выше пп. 2, 3. Рассмотрим алгоритм расчета оптимальной резервированной системы методом динамического программирования.

Пусть имеется система, состоящая из N подсистем. Она характеризуется следующими показателями ci1 - стоимость i - го подсистемы сi2 - вес i - го подсистемы qi - вероятность отказа подсистемы С - ограничение по стоимости, наложенное на систему М - ограничение по весу, наложенное на систему. Нам требуется выбрать такое количество резервных элементов n1, n2 nN таким образом, чтобы максимизировать надежность системы 1.19 при условии, что ограничения заданы в виде , 1.20 Найдем начальные значения ni, следуя методу, описанному выше. Начав с n1 1, n2 1 nN 1, будем добавлять в каждую подсистему по одному резервному элементу до тех пор, пока не нарушится хотя бы одно из ограничений.

В результате получим систему, характеризуемую вектором n1, n2 nN и надежностью Р. Минимальные значения находим из условия. Затем строим описанным ранее образом доминирующую последовательность для подсистем 1 и 2 и записываем в таблицу. Заметим, что в этой таблице значения различных видов затрат и ненадежности для первой подсистемы записываем для различного количества резервных элементов, начиная со значения и далее, прибавляя последовательно по единице.

Эти характеристики записываются над столбцами таблицы. Соответствующие характеристики для второй подсистемы, начиная со значения и далее, записаны соответственно слева от строк той же таблицы. Векторы внутри таблицы получаются следующим образом на пересечении каждого столбца с каждой строкой записываются значения суммарных затрат каждого типа, равных сумме соответствующих величин, записанных в заголовках этих столбцов и строк, а также значения вероятности отказа, равное сумме соответствующих вероятностей, взятых из тех же заголовков столбцов и строк.

В таблицу заносятся лишь те векторы, которые удовлетворяют заданным ограничениям. Затем, последовательно сравнивания пары векторов таблицы, исключаем из нее все строго доминируемые векторы. Далее строится новая таблица, где подсистемам 1 и 2 подключается следующая подсистема и также производится построение доминирующей последовательности. В заголовках столбцов этой таблицы записываются векторы доминирующей последовательности, полученной в предыдущей таблице для подсистем 1 и 2. В заголовках строк записываются векторы для подключаемой подсистемы, начиная с соответствующего этой подсистеме начального значения n0. В эту таблицу также заносятся лишь те векторы, которые удовлетворяют требуемым ограничениям.

Опять производится последовательное попарное сравнивание векторов таблицы, в процессе которого исключаются доминируемые векторы.

И снова строится таблица. И так до тех пор, пока не будет подключена последняя подсистема. Далее аналогичным способом получают доминирующую последовательность для всей системы в целом. Решением задачи является вектор таблицы, характеризующийся наименьшим значением вероятности отказа. Чтобы получить соответствующий состав системы нужно пройти все таблицы в обратном направлении. И в конце высчитывается вероятность безотказной работы полученной системы. 1.3. Разработка программного обеспечения К разработанной программе в процессе разработки предъявлялись следующие требования она должна работать на IBM PC совместимых компьютерах, занимать минимум системных ресурсов, работать под управлением наиболее распространенных операционных систем, работать в интерактивном режиме, иметь понятный пользователю интерфейс, отвечать требованиям эргономики, обеспечивать проведение расчетов методами наискорейшего спуска подъема и динамического программирования, иметь защиту от неправильных действий пользователя, а также вывод результатов вычислений на дисплей и на печатающее устройство.

Что и было сделано.

В процессе разработки было выяснено, что программа будет использоваться в учебных целях и носитить чисто познавательный характер и предназначена для закрепления полученных на лекциях по курсам Инженерные методы расчета надежности и Основы теории надежности знаний, поэтому можно было сделать вывод о том, что эта программа не будет решать очень сложных задач, а, следовательно, не будет требовать больших системных и программных ресурсов.

Поэтому писать программу, которая бы работала исключительно только под управлением операционной системы Windows 95, было бы не целесообразно. В связи с этим рабочей средой разработанной программы была выбрана среда DOS а те, кто работают с OS Microsoft Windows 95 могут запускать программу в ДОС-окне. Исходя из всего этого, было решено писать и компилировать программу в среде Microsoft QuickBasic ver. 4.5 7 , которая наиболее подходит для этих целей.

Современный парк компьютеров состоит из машин с процессорами поколения 80486 и более поздними процессорами. Поэтому разработанная программа была оптимизирована и настроена на эти типы процессоров на машинах, в которых установлены процессоры младше 80486 программа работать не будет, о чем она сообщит пользователю при запуске. Программа представлена на дискете, емкостью 1,44 Мб, в виде дистрибутива.

На этой дискете находится ряд запакованных файлов с расширениями. OP программа распаковщик UNPUCK.EXE и программа-инсталлятор INSTALL.EXE , при запуске которой происходит установка программы ОПТИМИЗАЦИЯ на компьютер в каталог C OPTIM. Распакованная программа занимает около 400 Кб на жестком диске компьютера что примерно в 10 раз меньше, если бы программа была написана для Windows 95 . Структура программы представлена на графическом листе Структурная схема программы. Программа оптимизация состоит из 4-х основных модулей Запускающий модуль, в котором происходит проверка наличия необходимого установленного оборудования и загрузка информации о конфигурации программы.

Главный модуль, который является связующим модулем программы. Из меню этого модуля пользователь выбирает метод расчета метод наискорейшего спуска подъема или метод динамического программирования. После выбора пользователем метода расчета этот модуль передает управление соответствующему модулю.

Также главный модуль осуществляет выход их программы. Модуль расчета методом наискорейшего спуска подъема. В этом модуле производится расчет указанным методом. По окончании расчета происходит возврат в главный модуль. Модуль расчета методом динамического программирования. В этом модуле производится расчет соответствующим методом. По окончании расчета происходит возврат в главный модуль. В программу ОПТИМИЗАЦИЯ входят 7 основных файлов, которые ни в коем случае нельзя стирать. Это OPTIM.EXE - запускающий файл программы, в котором реализован алгоритм запускающего модуля. MAIN.OPT - файл, в котором реализован алгоритм главного модуля.

MDB.OPT - файл, в котором реализован алгоритм расчета методом динамического программирования. MNI.OPT - файл, в котором реализован алгоритм расчета методом наискорейшего спуска подъема. READ.EXE - файл, необходимый для предварительного просмотра результатов вычислений перед печатью вызывается модулем MNI.OPT . SETUP.CFG - файл конфигурации, в котором хранятся настройки программы, необходимые для корректной работы пользовательского интерфейса информация считывается всеми основными модулями программы. OPTIM.CFG - файл конфигурации, в котором хранятся настройки программы, необходимые для корректной работы только пользовательского интерфейса модуля MNI.OPT это вызвано небольшими отличиями данного интерфейса от интерфейсов других модулей. В процессе работы с программой будут образовываться и другие файлы, которые не несут в себе информации, необходимой для работы программы.

Это файлы с сохраненными пользовательскими результатами вычислений.

Имена этим файлам присваивает пользователь, а расширение этим файлам присваивается автоматически. Поэтому данный тип файлов будут иметь примерно следующий вид NAME .SAV где NAME - имя, которое присвоил файлу пользователь. файл OPTIM.DAT файл для записи и чтения промежуточных результатов расчета создается модулем MDB.OPT . Работа программы происходит следующим образом.

При запуске пользователем файла OPTIM.EXE в первую очередь происходит проверка соответствия процессора требованиям программы. Если процессор не соответствует требованиям, то программа выдает сообщение о несоответствии и происходит автоматический выход их программы, если соответствует, то происходит чтение информации о конфигурации из файла SETUP.CFG, а затем передается управление главному модулю программы MAIN.OPT . Происходит повторное чтение информации из SETUP.CFG, которая необходима для реализации бегущей строки подсказки на данном компьютере.

Так как производительность у всех компьютеров разная, то необходима настройка бегущей строки на каждом компьютере. Информация о настройках и сохраняется автоматически в файле SETUP.CFG. Для настройки скорости бегущей строки необходимо нажать клавишу на цифровой или основной клавиатуре для увеличения скорости движения строки или клавишу - соответственно для уменьшения скорости. Далее программа запускает интерфейс и ожидает готовности пользователя к началу расчетов.

Свою готовность пользователь подтверждает нажатием клавиши F9. Нажав Esc, программа автоматически выходит в среду, из которой она была запущена. После нажатия клавиши F9 открывается меню программы, где предлагается сделать выбор метода расчета, а также предлагается посмотреть информацию о программе или выйти из нее. Когда пользователь выберет метод расчета, автоматически записывается информация о конфигурации в файл SETUP.CFG и передается управление модулю, в котором реализован алгоритм выбранной методики расчета.

Если будет выбран метод динамического программирования, то будет запущен модуль MDB.OPT и он, получив управление, считывает информацию из SETUP.CFG, запускает интерфейс и ждет подтверждения готовности пользователя, который должен нажать клавишу ENTER. Далее предлагается ввести имя файла, в котором сохранятся результаты вычислений по методу динамического программирования. Имя файла должно быть не более 8 символов и не содержать следующие знаки Алгоритм построен так, что при наличии в имени файла любого из этих символов, программа попросит ввести другое имя. Затем пользователь вводит данные в соответствии с заданием на лабораторную работу. Необходимо иметь в виду, что в дробных числах необходимо вместо запятых писать точки.

Это очень важно, иначе может произойти сбой программы. После ввода данных необходимо будет подтвердить правильность ввода данных. Затем программа приступает к вычислениям в соответствии с алгоритмом расчета и сохраняет все промежуточные результаты вычислений и значения необходимых переменных для дальнейших расчетов в файле OPTIM.DAT. В частности туда записываются значения для построения таблиц, при выборе доминирующей последовательности для дальнейшего построения оптимальной системы.

Если просмотреть содержимое файла, то можно увидеть, что сначала записывается идентификатор начала таблицы, затем ее номер, потом количество столбцов, значения стоимости, весов, вероятностей отказа для каждой ячейки в верхнем заголовке таблицы.

Затем записывается количество строк, значения стоимостей, весов, вероятностей отказов для каждой ячейки в заголовке слева. Далее записываются значения стоимостей, весов, вероятностей отказов каждой ячейки в теле таблицы построчно слева на право и сверху вниз. На последнем шаге записываются значения стоимостей, весов, вероятностей отказов наилучшей ячейки комбинации, которую выбирает пользователь и обозначается она идентификатором best. После выбора наилучшей комбинации, программа для определения оптимальной системы начинает считывать информацию из файла OPTIM.DAT в память о содержании таблиц, начиная с последней и заканчивая первой, тем самым последовательно определяется количество резервных элементов для последней подсистемы, затем для предпоследней подсистемы и так далее до первой подсистемы.

В результате чего получается оптимальная система, о составе которой и сообщается пользователю. Затем результаты сохраняются в файле, имя которого ввел пользователь. Далее предлагается вывести на принтер, подключенный к порту LPT1, результаты вычислений.

После этого программа снова сохраняет настройки в файле SETUP.CFG и возвращается в главный модуль MAIN.OPT. Следует отметить, что модуль расчета методом динамического программирования был составлен для одного, двух и трех видов ограничений, для систем состоящих не менее, чем из 3-х подсистем и не более, чем из 6-и подсистем. Количество элементов в каждой подсистеме не ограничено.

Длина любой из доминирующих последовательностей, образующихся в процессе вычислений, не должна превышать 70 членов. Если пользователь выбирает расчет методом наискорейшего спуска подъема. То главный модуль MAIN.OPT передает управление модулю MNI.OPT, который начинает работу со считывания информации о настройках программы из файлов SETUP.CFG и OPTIM.CFG. Далее запускается пользовательский интерфейс и программа переходит в режим ожидания готовности пользователя, который свою готовность подтверждает простым нажатием на любую клавишу.

Далее программа просит ввести данные для расчета с теми же ограничениями и требованиями, которые рассматривались в предыдущем случае. Введя данные программа приступает к вычислениям, о чем сообщает в бегущей строке. По окончанию расчетов программа сохраняет результаты расчета в файле пользователя и запускает программу READ.EXE для просмотра результатов вычислений. При нажатии клавиши Esc программа возвращается в исходное состояние и предлагает пользователю распечатать результаты расчета.

После этого сохраняются настройки программы в файле OPTIM.CFG и программа возвращается в главный модуль MAIN.OPT. Далее, если нажать клавишу Esc или выбрать из меню команду Выход, программа возвратит пользователя в среду, из которой она была запущена и автоматически выгрузится из оперативной памяти компьютера. Это был изложен принцип построения и работы программы ОПТИМИЗАЦИЯ . Полный листинг программы ОПТИМИЗАЦИЯ приведен в приложении 1. 2. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 2.1. Анализ опасных, вредных факторов и возможных чрезвычайных ситуаций, возникающих при работе на ПЭВМ Анализ опасных, вредных факторов и возможных чрезвычайных ситуаций приведен в соответствии с 8 - 24 . Так как данный программный продукт разрабатывается для проведения лабораторных работ у студентов в вычислительном центре, то он будет установлен на несколько рабочих мест. В связи с эти возможно возникновение следующих опасных и вредных факторов 1. повышенная запыленность рабочей зоны 2. повышенная температура воздуха рабочей зоны 3. повышенная или пониженная влажность воздуха 4. повышенная или пониженная подвижность воздуха 5. недостаточная освещенность рабочей зоны 6. прямая и отраженная блесткость 7. повышенный уровень шума на рабочем месте 8. повышенный уровень статического электричества 9. повышенный уровень электромагнитных излучений 10. повышенный уровень ультрафиолетовых излучений 11. повышенный уровень рентгеновского излучения 12. повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека 13. повышенная пожароопасность 14. компьютерные вирусы.

Один из факторов воздействия внешней среды - микроклиматические условия. Для помещений с ПЭВМ учитываются сезон года и тяжесть выполняемой работы легкая, 1а. Для данного типа работ установлены оптимальные параметры, приведенные в таблице 2.1. 8 Правильно спроектированное и выполненное освещение на предприятиях машиностроительной промышленности обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности.

При освещении производственных помещений используют естественное и искусственное освещение. Недостаток естественного света предусматривает применение системы смешанного освещения.

Таблица 2.1 Оптимальные нормы микроклимата для помещений с ПЭВМучебно-воспитательных учреждений Период года Температура воздуха, 0С Относительная влажность, Скорость движения воздуха, м с, не более Теплый 22 - 24 40 - 60 0,2 Холодный 21 - 23 40 - 60 0,1 При работе за дисплеем освещенность определяется минимальным объектом различения - шириной линии рукописного или печатного текста, который читает программист с листа.

Для данного вида работы нормируемая общая освещенность составляет 400 люкс. Недостаточное освещение приводит к напряжению зрения, преждевременной усталости и ослабляет внимание.

Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочее место может создать резкие тени, блики и дезориентировать работающего.

Это может привести к профессиональным заболеваниям. Сохранность зрения человека, состояние его центральной нервной системы и безопасность на производстве в значительной мере зависят от условий освещения. В помещениях ВЦ применяется, как правило, боковое естественное освещение с К е.о. 1 . Для общего освещения помещения ВЦ используются люминесцентные лампы. Их достоинство - высокая световая отдача до 75 лм вт и более - продолжительный срок службы до 10000 часов - малая яркость светящейся поверхности - спектральный состав излучаемого света.

Одним из недостатков таких ламп является высокая пульсация светового потока, вызывающая утомление зрения. По этому коэффициент пульсации освещенности регламентирован в пределах 10 - 20 в зависимости от разряда зрительной работы. Таблица 2.2 Нормы освещенности в помещениях с ПЭВМ для учебных заведений Характеристика работы Рабочая поверхность Плоскость Освещение, лк Работа с экранами ПЭВМ Экран Вертикальная 200 Клавиатура Горизонтальная 400 Стол Горизонтальная 400 Классная доска Вертикальная 500 Одним из наиболее распространенных факторов внешней среды, неблагоприятно воздействующих на организм человека, является шум. Источником шума в машинном зале ВЦ являются механические устройства ЭВМ. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходит изменение объема внутренних органов.

Эти вредные последствия шума тем больше, чем сильнее шум и продолжительнее его действие.

Таким образом, шум на рабочем месте не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в ГОСТ 12.1.003-83. Во всех учебных помещениях с ВДТ и ПЭВМ фоновый уровень звука не должен превышать 40 дБА, при работе систем воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования - 35 дБА , а во время работы на ПЭВМ 50 дБА. Также вредное влияние на зрение человека оказывает прямая и отраженная блесткость, которая приводит к перенапряжению и усталости.

Согласно 8 яркость светящихся поверхностей окна, светильники и др находящиеся в поле зрения, должна быть не более 200 кд м2, а при отраженной блесткости яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд м2 и яркость потолка, при применении системы отраженного освещения, не должна превышать 200 кд м2. Для предотвращения образования и защиты студентов от статического электричества в помещениях - вычислительного центра необходимо использовать нейтрализаторы и увлажнители воздуха, а полы должны иметь антистатическое покрытие.

Допустимый уровень напряженности электрического поля в помещениях УВЦ не должен превышать 20 кВ м. Источником наиболее вредных излучений, неблагоприятно влияющих на здоровье операторов, является монитор ПЭВМ с электронно-лучевой трубкой. Систематическое воздействие электромагнитных полей ЭМП , превышающих допустимую величину может оказать неблагоприятное воздействие на человека, выражающееся в функциональных нарушениях нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой системы.

По результатам измерений ЭМП составляет 28-64 В м в зависимости от модификации монитора. Эти значения снижаются до 0,3-2,4 В м на расстоянии 30 см от экрана. Уровень электромагнитного поля в области частот 10 кГц-18кГц колеблется в пределах от 1 до 5 Вт м2,что в 20 раз ниже допустимой величины 100 Вт м2 , а напряженность электрического поля составляет 0,01-1,8 кВ м 13 . При исследованиях глазных заболеваний, связанных с изучением, выяснилось, что служащие, работающие за дисплеем по 7 и более часов в день, страдают воспалениями и другими заболеваниями глаз на 70 чаще тех, кто проводит за дисплеем меньше времени.

Технические характеристики дисплеев разрешающая способность, яркость, контрастность, частота кадровой развертки в том случае, если на них не обращают внимания при выборе устройства или неправильно устанавливают, могут крайне отрицательно сказаться на зрении.

Поэтому для мониторов существуют следующие нормы мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0.05 м от экрана и корпуса мониторов при любых положениях регулировочных устройств не должна 0.1 мбэр час. уровень ультрафиолетового излучения на рабочем месте пользователя в длинноволновой области 400-315 нм должен быть не более 10 Вт м, в средневолновой области 315-280 нм не более 0,01 Вт м2 и отсутствовать в коротковолновой области 280-200 нм напряженность электромагнитного поля на рабочем месте пользователя по электрической составляющей должна быть не более 50 В м и по магнитной составляющей не более 5 А м. К опасным производственным факторам относятся повышенное напряжение в электрической сети и повышенная пожароопасность.

Персональный компьютер питается от сети напряжением 220В с частотой 50 Гц. Здесь используется трехфазная цепь с изолированной нейтралью.

В вычислительном центре при использовании ПЭВМ помещение, где установлен ПК, относится ко второму классу - помещение с повышенной опасностью, из-за опасности прикосновения человека, не изолированного от земли, к корпусу ПК, оказавшемуся под напряжением. Проходя через организм, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие. В результате могут возникнуть различные нарушения и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Величина тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит исход поражения чем больше ток, тем опаснее его действие. Пороговый ощутимый ток - 0,6-1,5 мА 50 Гц. Пороговый неотпускающий ток - 10-15 мА 50 Гц вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц грудной клетки, что приводит к затруднению или даже прекращению дыхания. При 100 мА ток оказывает непосредственное влияние также и на мышцу сердца, что в конечном результате приводит к смерти.

Наиболее опасным является переменный ток с частотой 20-100 Гц. Исход воздействия тока зависит от ряда факторов, в том числе от значения и длительности протекания через тело человека тока, рода и частоты тока и индивидуальных свойств человека. Электрическое сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку они определяют значение тока. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновений и тока даются в ГОСТ 12.1.038-82. Участок ПЭВМ по пожарной опасности относится к категории пожароопасных В . Пожар на производстве может возникнуть вследствие причин неэлектрического и электрического характера.

К причинам неэлектрического характера относятся неисправность производственного оборудования и нарушение технологического процесса халатное и неосторожное обращение с огнем курение, оставление без присмотра нагревательных приборов неправильное устройство и неисправность вентиляционной системы самовоспламенение или самовозгорание веществ.

К причинам электрического характера относятся короткое замыкание перегрузка проводов большое переходное сопротивление искрение статическое электричество. К чрезвычайным ситуациям можно отнести появление компьютерных вирусов. Они оказывают большое влияние на психологическую обстановку при работе с программными продуктами и средствами вычислительной техники. Все действия вируса могут выполняться достаточно быстро и без выдачи каких-либо сообщений, поэтому пользователю очень трудно заметить, что в компьютере происходит что-то необычное.

Компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может приписывать себя к другим программам то есть заражать их, а также выполнять различные нежелательные действия на компьютере. Программа, внутри которой находится вирус, называется зараженной. Когда такая программа начинает работу, то сначала управление получает вирус. Вирус находит и заражает другие программы, а также выполняет какие-нибудь вредные действия например, портит файлы или таблицу размещения файлов на диске, засоряет оперативную память и т.д 2.2. Разработка мер безопасности Разработка мер безопасности проведена согласно 10 - 24 . Для предотвращения повышенной запыленности рекомендуется устанавливать пылеуловители, вытяжные устройства, а также проводить влажную уборку помещения вычислительного центра, а перед началом и после каждого академического часа учебных занятий, до и после каждого занятия проветривать помещение, что обеспечит улучшение качественного состава воздуха.

В случае необходимости при повышенной температуре окружающего воздуха в теплое время года необходимо установить, а при пониженной температуре окружающего воздуха в холодное время года устанавить дополнительные обогревательные приборы с учетом всех мер противопожарной безопасности согласно 15, 19 . Для повышения влажности воздуха в помещениях с ПЭВМ рекомендуется применять увлажнители воздуха, которые будут заправляться ежедневно дистиллированной или прокипяченной питьевой водой.

Для уменьшения уровня шума в помещении вычислительного центра можно применять отделочные материалы с шумопоглощающим эффектом шумопоглощающие потолки и т. п При недостатке естественного освещения необходимо будет пользоваться искусственным.

В качестве источников света при искусственном освещении рекомендуется применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. Общее освещение выполняется в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, преимущественно слева, параллельно линии зрения пользователей.

При периметральном расположении рабочих мест с ПЭВМ, светильники общего освещения расположим локализовано относительно рабочих мест. Для освещения помещений вычислительного центра рекомендуется применять светильники серии ЛПО36 с зеркализованными решетками, укомплектованные высокочастотными пускорегулирующими аппаратами ВЧ ПРА . Так же допускается применять светильники серии ЛПО36 без ВЧ ПРА только в модификации Кососвет, а также светильники прямого света- П, преимущественно прямого света - Н, преимущественно отраженного света -В. Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.

Для уменьшения прямой и отраженной блесткости следует ограничивать отраженную блескость на рабочих поверхностях экран, стол, клавиатура и др. за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения.

Для предотвращения образования и защиты студентов от статического электричества в помещениях вычислительного центра будем использовать нейтрализаторы и увлажнители воздуха, а полы будут иметь антистатическое покрытие. Очень вредное воздействие оказывают на операторов ПЭВМ мониторы. В настоящее время появились мониторы на основе жидкокристаллических дисплеев с активной матрицей. У них отсутствуют электромагнитные, рентгеновские и ультрафиолетовые излучения.

Поэтому вместо обычных мониторов с электронно-лучевой трубкой желательно бы использовать эти жидкокристаллические мониторы, но сейчас они довольно дорого стоят. Поэтому о реальном применении таких мониторов можно будет говорить только через несколько лет, а на сегодняшний день приходится выбирать среди обычных мониторов. Они должны соответствовать самым современным требованиям и стандартам. Поэтому для решения проблемы облучения оператора ПЭВМ необходимо использовать дисплеи с высокой разрешающей способностью размер пиксела 0,28 лучше 0,25 и размером экрана не менее 14 Hi-Resolution, Non-Interlaced, Low-Radiation установить видеоадаптеры с высоким разрешением и частотой кадровой развертки не менее 70-72Гц обязательно ставить на дисплеи экранные фильтры с антистатическим покрытием, в несколько раз снижающие утомляемость глаз и концентрацию пылевых частиц в близи экрана монитора сидеть не ближе 70 см от дисплея экран дисплея должен быть ориентирован таким образом, чтобы исключить блики от источников света не следует располагать дисплей непосредственно под источником освещения или вплотную с ним желательно, чтобы освещенность рабочего места оператора не превышала 2 3 нормальной освещенности помещения стена позади дисплея должна быть освещена примерно так же, как его экран Электрооборудование ВЦ относится к установкам напряжением до 1000 В. В помещении машинного зала основными техническими средствами, обеспечивающими безопасность работ, являются - обеспечение недоступности токоведущих частей - заземление - отключение.

Обеспечение недоступности токоведущих частей достигается изолированием токоведущих кабелей и проводов.

Защитным заземлением называется намеренное соединение нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с заземляющим устройством.

Заземлению подлежат корпуса ЭВМ, трансформаторов, металлические оболочки кабелей и проводов, металлические ограждения. Для электроустановок с напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не менее 4 Ом. Защитное отключение - система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения электрическим током.

Для участка персональных компьютеров наиболее приемлемым вариантом является защитное заземление, т.к. корпуса компьютеров и периферии обычно выполнены не из токопроводящих материалов, а также имеются специальные клеммы для подключения заземления. Далее приводятся рекомендации по организации рабочего места пользователя ПЭВМ 1. Рабочие места с ПЭВМ должны размещаться в помещениях с естественным освещением при ориентации оконных проемов на север или северо-восток. 2. Оконные проемы в помещениях использования ПЭВМ должны быть оборудованы регулируемыми жалюзями или занавесями, позволяющими полностью закрывать оконные проемы.

Занавеси следует выбирать одноцветные, гармонирующие с цветом стен, выполненные из плотной ткани и шириной в два раза больше ширины оконного проема.

Для дополнительного звукопоглощения, занавеси следует подвешивать в складку на расстоянии 15-20 см от стены с оконными проемами. 3. Шкафы, сейфы, стеллажи для хранения дисков, дискет, комплектующих деталей, запасных блоков ПЭВМ, инструментов, следует располагать в лаборантских. 4. При конструировании оборудования и организации рабочего места пользователя ПЭВМ следует обеспечить соответствие конструкции элементов рабочего стола и их взаимного расположения, конструкции стула кресла гигиеническим и эргономическим требованиям с учетом характера выполняемой деятельности, комплексности технических средств, форм организации труда и основного рабочего положения пользователя. 5. Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей размер ПЭВМ, клавиатуры, и др характера выполняемой работы, а также возможность выполнения трудовых операций в пределах досягаемости моторного поля. 6. Поверхности рабочих столов для расположения ПЭВМ должны легко и плавно регулироваться по высоте с надежной фиксацией в заданном положении.

Поверхность стола должна быть ровной, без углублений. 7. Конструкция рабочего стула кресла должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе на ПЭВМ, позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Тип рабочего стула кресла должен выбираться в зависимости от характера и продолжительности работы с ПЭВМ. 8. Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула кресла должна быть полумягкой, с неэлектризуемым и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнений. 9. Экран видеомониторов должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 700 мм, но не ближе 500 мм. 10. Помещения для занятий с использованием ПЭВМ и в высших учебных заведениях должны быть оборудованы одноместными столами, предназначенными для работы на ПЭВМ. 11. Рабочие места с ПЭВМ должны располагаться по периметру помещения, вдоль стен. 12. Для обеспечения нормируемых уровней освещенности работа на ПЭВМ учащихся и студентов должна осуществляться при зашторенных окнах и искусственном освещении. 13. Конструкция одноместного стола для работы с ПЭВМ и ВДТ должна предусматривать - две раздельные поверхности одна горизонтальная для размещения ПЭВМ с плавной регулировкой по высоте в пределах 520-760 мм и вторая - для клавиатуры с плавной регулировкой по высоте и углу наклона от 0 град. до 15 град. с надежной фиксацией в оптимальном рабочем положении 12 -15 град что способствует поддержанию правильной рабочей позы учащимися и студентами, без резкого наклона головы вперед - ширину поверхностей для ПЭВМ, и клавиатуры не менее 750 мм ширина обеих поверхностей должна быть одинаковой и глубину не менее 550 мм - опору поверхностей для ПЭВМ и для клавиатуры на стояк, в котором должны находиться провода электропитания и кабель локальной сети. Основание стояка следует совмещать с подставкой для ног - отсутствие ящиков - увеличение ширины поверхностей до 1200 мм при оснащении рабочего места принтером 14. Высота края стола, обращенного к работающему с ПЭВМ, и высота пространства для ног должна соответствовать росту учащихся или студентов в обуви. 15. При наличии высокого стола, несоответствующего росту учащихся или студентов, необходимо обязательно пользоваться регулируемой по высоте подставкой для ног. Рекомендуется подставка размерами 40х30х15 см с углом наклона 300, без перемещения по полу. 16. Рабочее место оборудуется пюпитром в оптимальной зоне зрительного восприятия 30 град. и располагается между экраном и клавиатурой. 17. Уровень глаз при вертикально расположенном экране монитора должен приходиться на центр или 2 3 высоты экрана.

Линия взора должна быть перпендикулярна центру экрана и оптимальное ее отклонение в вертикальной плоскости не должно превышать 5 град допустимое 10 град. Угол рассматривания, ограниченный линией взора и поверхностью экрана, должен быть не менее 45 град. 18. Рабочий стул должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья. Конструкция его должна обеспечивать - ширину и глубину поверхности сиденья не менее 400 мм - плоскую поверхность сиденья с закругленным передним краем - регулировку высоты поверхности сиденья в пределах 400-500 мм и углам наклона вперед до 15 град. и назад до 5 град высоту опорной поверхности спинки 30020 мм, ширину - не менее 380 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости - 400 мм - угол наклона спинки в вертикальной плоскости в пределах 030 град регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260400 мм - стационарные или съемные подлокотники длиной не менее 250 мм и шириной - 50-70 мм - регулировку подлокотников по высоте над сиденьем в пределах 23030 мм и внутреннего расстояния между подлокотниками в пределах 350-500 мм. Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защитой.

Понятие о пожарной профилактике включает комплекс мероприятий, необходимых для предупреждения возникновения пожара или уменьшения его последствий.

Под активной пожарной защитой понимаются меры, обеспечивающие успешную борьбу с возникающими пожарами или взрывоопасными ситуациями.

Профилактические методы борьбы с пожарами на участке ПЭВМ предусматривают Организационные правильное содержание помещений, противопожарный инструктаж служащих, издание приказов по вопросам усиления пожарной безопасности и т.д. Технические соблюдение противопожарных правил, норм при проектировании помещений, при устройстве электропроводов и оборудования, отопления, вентиляции, освещения.

Режимные запрещение курения в неустановленных местах, производство пожароопасных работ в помещении машинного зала ВЦ и т.д. Эксплуатационные своевременные профилактические осмотры, ремонты оборудования.

При проектировании и строительстве зданий и также должны быть соблюдены противопожарные меры защита деревянных конструкций достигается пропиткой огнезащитными химическими препаратами например, антипиренами, покрытием огнезащитными красками для ограничения распространения пожара устраивают противопожарные преграды стены, перегородки, перекрытия, двери, ворота, люки, окна. Все это должно быть выполнено из несгораемых материалов Необходимо предусмотреть безопасную эвакуацию людей на случай возникновения пожара. При пожаре люди должны покинуть помещение в течение минимального времени.

В соответствии с СНиП 11-2-80 число эвакуационных выходов из зданий, помещений должно составлять не менее двух. Для тушения пожаров в машинном зале ВЦ необходимо применять углекислотные и порошковые огнетушители, которые обладают высокой скоростью тушения, большим временем действия, возможностью тушения электроустановок, высокой эффективностью борьбы с огнем.

Исходя из норм пожарной безопасности см. Справочник по ТБ П.А.Долина, для машинного зала ВЦ площадью до 100 м2 для нашего случая около 40 м2 требуются следующие первичные средства пожаротушения один углекислотный огнетушитель типа ОУ-5 или ОУ-8, с помощью которого можно тушить загорания различных материалов и установок напряжением до 1000 В один химпенный ОХП-10 или воздушно-пенный огнетушитель ОВП-5 или ОВП-10 , с помощью которого можно тушить твердые материалы и горючие жидкости кроме установок под напряжением войлок, кошму или асбест 1Х1 2Х1,5 2X2 м. Вместо углекислотного допускается применение порошкового огнетушителя например, типа ОК-10 . Помещение машинного зала должно быть оборудовано пожарными извещателями, которые позволяют оповестить дежурный персонал о пожаре.

Пожарные извещатели преобразуют неэлектрические физические величины излучение тепловой или световой энергии, движение частиц дыма в электрические, которые в виде сигнала определенной формы направляются по проводам на приемную станцию.

В качестве пожарных извещателей в машинном зале устанавливаются дымовые фотоэлектрические извещатели типа ИДФ-1 или ДИП-1. Исходя из высоты потолка 4 м и площади помещения 30-40 м2 по нормам достаточно одного извещателя на машинный зал. Эти устройства характеризуются высокой скоростью и надежностью срабатывания и работают на принципе рассеяния частицами дыма теплового излучения. Преимуществом извещателей является их безинерционность, большая контролируемая площадь.

Недостатком является возможность ложного срабатывания и высокая стоимость.

Чрезвычайной ситуацией, возникающей при работе пользователя на персональной ЭВМ можно и необходимо считать случай заражения компьютерным вирусом 24 . Когда вирус только попадает в компьютер, он не заметен. Но через некоторое время, когда он заразит собой большое количество программ, он может себя проявить некоторые программы перестают работать или работают некорректно, исчезают файлы, разрушается их структура, на экран могут выводиться непонятные сообщения, работа компьютера может сильно замедлиться и т.д. Таким образом, если не предпринимать мер по защите от вируса, то последствия заражения компьютера могут быть очень серьезными.

Для защиты от вирусов можно использовать - общие средства защиты информации. Которые полезны также и как страховка от физической порчи магнитных дисков, неправильно работающих программ или ошибочных действий пользователей копирование информации, разграничения доступа - профилактические меры, позволяющие уменьшить вероятность заражения вирусом резидентные программы-фильтры, программы-ревизоры, создание архивных копий, системных дискет и т.д специализированные программы для защиты от вирусов программы-детекторы, программы вакцины, программы-доктора, программы-ревизоры, программы-фильтры и т. п 2.4. Анализ факторов, оказывающих вредное воздействие на природу и разработка мер защиты Анализ факторов, оказывающих вредное воздействие на природу и разработка мер защиты приведена согласно 23 . Использование компьютеров требует решения таких важных вопросов, как утилизация отходов микросхемы с содержанием цветных металлов, платы, дискеты. При утилизации старых компьютеров происходит их разработка на семь фракций металлы, пластмассы, штекеры, провода, батареи, стекло. Ни одна деталь не идет для повторного использования, так как нельзя гарантировать их надежность, но в форме вторичного сырья они идут на изготовление новых компьютеров или других устройств.

Подробно рассмотрим несколько примеров переработки отходов вычислительной техники.

Гадолиниево-галлиевые гранаты ГГГ используются в производстве компонентов запоминающих устройств.

В ходе обработки около 80 исходного материала превращается в отходы или отбраковывается. ГГГ имеют высокую стоимость и их выделение из отходов представляет интерес с экономической точки зрения.

При получении достаточно чистых продуктов возможно повторное их использование в качестве исходного материала.

При этом значительно повышается экономичность производства заготовок из ГГГ. Под термином отходы подразумеваются кристаллические остатки остатки среды для роста кристаллов, части кристаллов, образующиеся на разных стадиях производства, а также мелкий порошок, получающийся при резке, шлифовке, полировке кристаллов граната или подобных материалов.

Переработка этих отходов в течении ряда последних лет вызывает трудности и не решена до сих пор. Все предыдущие попытки были безуспешными из-за низкой растворимости этих сложных оксидов.

Усовершенствованный процесс, разработанный Е.Гуссетом патент США 4-198231 от 15 апреля 1980 года, фирма Свисс Алюминиум Лтд Швейцария, предназначен для выделения галлия и гадолиния из отходов, содержащих оба эти элемента в виде оксидов или соединений, переводимых в оксиды.

Отходы мелко измельчаются и затем растворяются в сильных минеральных кислотах.

Гадолиний осаждается из очищенных растворов в виде оксалата, галлий выделяется в металлическом виде электролитически.

Электролитическое выделение галлия может проводиться до выделения гадолиния в виде оксалата из раствора. Рассмотрим прим5ер проведения такого процесса. Отходы подвергаемые переработке, представляют собой остатки загрузки в устройства для роста кристаллов, расколотые части кристаллов со всех стадий переработки, мелкозернистые порошки и пудры после операции резки, шлифовки и полировки гранатов GdGaO. Мелкоизмельченный порошок после обработки кристаллов ГГГ высушивается при 1200С и затем нагревается при 6000С в течении нескольких часов для разложения летучих загрязнений.

Мелкозернистые отходы в количестве 1000 г размером меньше 40 мкм содержащие 34 галлия и 46 гадолиния кипятятся с обратным холодильником в течении двух часов в 2100 мл 35 -ной соляной кислоты. Это соответствует 99 загрузки. После кипячения не растворившаяся часть отходов отфильтровывается и промывается. После высушивания остаток весит 20 г. Остатки такого типа объединяются и подвергаются повторной обработке кипячением. Фильтрат, включающий промывные воды, объемом 2300 мл, обрабатывается 4000 г металлического галлия при 500С в течении 45 минут.

Металл должен быть максимально диспергирован. В ходе этой операции более благородные элементы, присутствующие в растворе, выделяются и частично растворяются в галлии до его насыщения и далее охлаждаются в виде интерметаллических включений или в элементарной форме. Высаживания можно проводить с меньшим количеством галлия. Металл может переодически заменяться на новую порцию до достижения необходимой степени очистки.

В результате процесса очистки получается раствор с содержанием галлия 140 г л и гадолиния 190 г л. Устанавливается величина рН 1 путем добавления 900 мл 4 -ного раствора перекиси водорода для окисления примесей железа. Осаждение гадолиния проводится при 500С путем добавления 1500г кристаллической технической щавельной кислоты COH 2HO суспензия аккуратно перемешивается12 часов для повторного осаждения в виде оксалата гадолиния.

Оксалат гадолиния Gd CO 10HO отделяется центрифугованием, промывается 20 мл разбавленной щавельной кислоты 6 г л и высушивается при 1300С превращение в оксид гадолиния достигается прокаливанием при 8000С. Последующая очистка может проводиться растворением в кислоте и осаждением в виде окасалата гадолиния. К жидкости после центрифугования и промывки осадка 3300 мл добавляют 2300 г КОН при интенсивном перемешивании до рН 12,6000 мл раствора с содержанием галлия 55 г л и гадолиния 1 г л подвергается электролизу при 600С с использованием катода из нержавеющей сталии и графитового анода при плотности тока около 0,1 А кв.см. После 48 часов осаждается 325 г галлия и остается раствор с содержанием 0,4 г л, не подвергаемый дальнейшей переработке.

Осажденный металл имеет чистоту 99,99 и может быть непосредственно превращен в оксид. При эксплуатации персонального компьютера расходуются следующие ресурсы - электроэнергия - бумага для принтера - картриджи с красящей лентой. Для рационального использования электроэнергии не следует оставлять включенным компьютер и принтер, если они не нужны в настоящее время.

Печатать можно с двух сторон. Расходы на бумагу вряд ли удастся сократить вдвое, однако экономия будет весьма существенной. Проблему с утилизацией бумажных отходов может решить вторичная переработка. Для повторного использования картриджей с красящей лентой необходимо купить устройство для пропитки лент и тогда картриджи можно будет использовать 20-40 раз. Современная технология изготовления элементов средств вычислительной техники СВТ позволяет достичь очень низкого уровня отказов элементов во время эксплуатации приблизительно 10 ч отказ. В связи с этим отпадает необходимость проведения ремонтных работ на месте эксплуатации современных средств вычислительной техники и как следствие не образуются отходы неисправные микросхемы, содержащие драгоценные и редкоземельные металлы.

Естественно, в сервисных центрах, специализирующихся на ремонте и техническом обслуживании СВТ, должен быть организован сбор и учет материалов, содержащих ценные металлы, с последующей обработкой этих материалов на специализированных заводах с целью из извлечения.

В связи с тем, что отечественное производство современных компонентов информационных технологий находится в сегодняшние дни только в зачаточном состоянии, СВТ состоят из парка импортных машин и оборудования. Из-за отсутствии информации о содержании драгоценных металлов в элементах оборудования, строгий учет не представляется возможным и должен быть возложен на специалистов экспортных фирм. При работе в условиях рыночной экономики предприятия должны быть сами заинтересованы во вторичной переработке, содержащих драгоценные металлы узлов и элементов при условии невозможности их использования.

Суммарная масса драгоценных металлов в компьютере типа IBM PC XT, используемом в разработке данного дипломного проекта составляет золото - 0,22968 г серебро - 5, 091336 г. Технологический процесс извлечения драгоценных металлов из печатных плат осуществляется по следующей схеме.

Печатные платы сортируются по преобладанию в них количества драгоценных металлов, дробятся и измельчаются, обжигаются и плавятся. В процессе обжига перолитическому разложению подвергается пластмассовая основа, а основа драгоценных металлов в виде металлических остатков восстанавливается до оксидов. Металлический остаток измельчается, гранулируется, проходит магнитную сепарацию и происходит отделение магнитных от немагнитных частиц.

Полученный таким образом порошок, разделенный по видам драгоценных металлов, в виде гранул расплавляется в индукционных плавильных печах с последующим разделением к