Надежность и качество радиоэлектронной аппаратуры

УДК 621.3.095

Власова. А.М., Андреев П.Г. , Наумова И.Ю.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

Произведен обзор решения проблем выпуска некачественной продукции. Приведен список возможных оптимальных методов контроля для диагностики и преждевременного устранения потенциальных дефектов. Рассмотрены виды резервирования. Ключевые слова:

радиоэлектронная аппаратура, методы контроля, надежность, резервирование.

Надежность и качество радиоэлектронной аппаратуры (далее РЭА) и ее структурных составляющих по большей части зависит от производственно-технологических факторов и производственной культуры на предприятии.

На качество и надежность РЭА оказывают влияние следующие возможные проблемы: несовершенство технологических процессов и технологического цикла, сбои при выполнении сборочных и монтажных работ, отсутствие качественной регулировки и настройки, отсутствие порядка рабочего места, загрязнение оборудования и приспособлений, не квалифицированность рабочих и инженерно-технических работников, а также неотлаженный входной и выходной контроль качества. Одной из основных составляющих повышения надежности производимой РЭА является использование современных методов контроля (входного, текущего и выходного) качества.

Актуальность решения проблемы выпуска некачественной продукции.

В рамках различных государственных программ исследованиями ведущих предприятий промышленности была подтверждена актуальность решения проблемы выпуска некачественной продукции, которая обусловлена рядом причин:

развитие электронной аппаратуры и ее сложности;

значительный рост количества продукции, что приводит к уменьшению ее качества;

функции, которые выполняет аппаратура становятся более сложные;

полное или частичное исключение исключение оператора;

продукция эксплуатируется в довольно сложных условиях. [1].

Очевидно, что с развитием технологического процесса, а также с ужесточением требований к конкурентоспособности товара самой важной становится задача комплексного подхода к улучшению характеристик совокупности свойств аппаратуры, который в соответствии с ее назначением удовлетворить потребности покупателей. [2]

Не малую роль в развитии современного радиоэлектронного оборудования играет то, что новшества зачастую усложняют электронные узлы, что приводит к резкому снижению надежности аппаратуры. В свою очередь снижение надежности приводит к увеличению стоимости эксплуатации оборудования в несколько раз в течении года. Эти факторы ведут к огромным экономическим потерям и очень сильно снижает эффективность использования РЭА.

Для того, чтобы определить оптимальный метод контроля необходимо выбрать более надежный способ диагностики аппаратуры для выявления и преждевременного устранения потенциальных дефектов с минимальными затратами.

Показателем успешно выбранной и реализованной стратегии контроля качества и надежности является стоимость проведения ремонтов в процессе производства. Кроме того, с учетом постоянно повышающихся требований заказчиков по увеличению сроков гарантийного обслуживания, реализуемая стратегия контроля должна обеспечивать также и надежность выпускаемых изделий, оцениваемую по стоимости проведения ремонтов в гарантийный период.

В силу того, что все влияющие на надежность и качество РЭА условно принято классифицировать в соответствии с тремя последовательными этапами жизненного цикла аппаратуры: проектирования, из-

готовления и эксплуатации, - проблема обеспечения надежности устройств и элементов включает в себя также очень много различных этапов от процесса создания аппаратуры до ее использования.

На всех этапах проектирования оборудования учитываются некоторые факторы:

для осмотра и ремонта оборудования должна быть определенная доступность к деталям; стандартизация и унификация;

повышение качества и увеличение количества применяемых деталей.

К факторам производства, которые отрицательно влияют на надежность можно отнести:

отсутствие надлежащего качества комплекрую-щих;

несоответствующий контроль за ходом производства;

сборка коплектующих, хранящихся длительное время в неблагоприятных условиях;

несоблюдение чистоты оборудования и рабочего места;

замена материала на материал плохого качества в целях экономии.

Существуют также эксплуатационные факторы, влияющие на надежность оборудования:

воздействие внешних условий на комплектующие; квалификация персонала; различные временные факторы.

Характеристики надежности делятся на две группы: качественные и количественные.

Качественное определение характеризует свойства отдельно взятого изделия. Понятие надежности определяется огромным множеством различных количественных характеристик, поэтому не может быть использовано в полной мере.

Но несмотря на это чаще стараются использовать количественные характеристики надежности, потому как качественные характеристики нельзя выразить математически. Это привело к необходимости создания новых основных критериев, которые могли бы количественно оценить надежность конкретных элементов и оценить надежность изделий в сравнении между собой. Самые применяемые критерии надежности:

вероятность отказов (интегральная функция распределения случайной величины);

вероятность безотказной работы (вероятность события, когда время безотказной работы больше общего времени). [3].

Под характеристикой надежности понимают конкретное количественное значение критерия надежности для определенной детали. Данные количественные значения помогают произвести расчет надежности, рассчитать приблизительные сроки службы РЭА, рассчитать предполагаемые сроки ремонта.

Вместе с понятием надежности производители рассматривают такое понятие как отказ. Под отказом мы понимаем событие, в результате которого изделие утрачивает свою работоспособность. Существует классификация отказов по признакам:

по времени (устойчивые, временные и перемещающиеся);

по степени влияния на работоспособность (полные и неполные);

по физическому характеру появления (параметрические и катастрофические);

по связи с другими отказами (зависимые и независимые).

Отказы делятся на внезапные и постепенные. Внезапный отказ - это отказ, возникший в результате внезапного изменения характеристик изделия.

Постепенный отказ - это отказ, возникший в результате постепенного изменения характеристик изделия.

Существует также такое понятие как второстепенная неисправность - это отказ элементов изделия, которые не влияют на надежность.

Второстепенные неисправности делят на дефекты и неполадки. Дефекты - это неисправности, которые не приводят к повреждению или нарушению работы прибора в момент обнаружения, но могут со временем к этому привести. Неполадки - это неисправности, которые не оказывают влияние на выполнение основных функций прибора. Для повышения надежности классифицируют несколько методов: структурные; информационные.

Структурные методы повышения надежности. Важнейшей научно-технической задачей производителей РЭА явление повышение показателей надежности, которое достигается устранением причин, которые вызывают отказы, сведением к минимуму различные конструкторско-эксплуатационных ошибок и неточностей.

К значительному повышению надежности аппаратуры привело то, что конструкторы РЭА начали создавать и применять более новые элементы, например интегральные схемы.

Но путем повышения надежности элементов не всегда получается полностью устранить проблему. Поэтому для повышения надежности конструкторы РЭА придумали следующее:

введение схемной избыточности;

резервирование - дублирование РЭА полностью или отдельных ее частей.

Резервирование предполагает включение в схему специальных элементов, которые скомпенсируют отказы отдельных ее частей и обеспечат надежную работу. Существуют несколько видов резервирования: постоянное (резервные элементы всегда включены и функционируют), резервирование замещением (обнаружение неисправного элемента и замена на резерв), скользящее резервирование (любой резерв может заменить любой отказавший элемент).

Постоянное резервирование предполагает, что прямого обнаружения отказавшего элемента или узла не предусмотрено, так как он не влияет на выходные сигналы. Такой вид резервирования чаще всего используется в невосстанавливаемых условиях и является возможным в устройствах, где не

должно быть даже кратковременного перерыва в работе.

Если подключение неисправно, но нужно обнаружить отказавший элемент системы, то используют резервированные замещение, которое может происходить как автоматически, так и вручную. Такое резервирование имеет множество достоинств. Резервы до момента включения в работу не функционируют и обесточены, что повышает общую надежность системы, так как сохраняется ресурс электронных устройств. Можно использовать на несколько рабочих элементов всего один резервный. Резервирование замещением рационально применять к крупным блокам, так как имеется сложность автоматического включения резерва.

Скользящее резервирование представляет собой то, что любой основной элемент можно заменить любым резервом. Но для этого вида резервирования необходимо иметь специальный прибор, который автоматически находит неисправности и подключает резерв. При идеальном автоматическом устройстве будет выигрыш в надежности, если сравнивать с другими методами резервирования. Но применение скользящего резервирования возможно только при однотипности составных частей.

Информационные методы повышения надежности РЭА.

Информационные методы в основном используются в вычислительной технике с помощью корректирующих кодов. Эти коды предназначены для обнаружения и исправления ошибок в РЭА без прерывания работы.

Для работы корректирующего кода необходимо введение в изделие избыточности. Существует два вида избыточности. Это временная и пространственная избыточность. С помощью неоднократного решения задачи выявляется временная избыточность. Затем результаты сравниваются и если все результаты совпали, значит задача решена верно. Временная избыточность вводится всегда только программным путем. [5, 6].

В заключении хочется отметить, что в связи с развитием все более новых технологий возникает потребность в более качественных товарах, спрос на которые будет в разы больше. Для этого при выпуске продукции необходимо соблюдать все условия и факторы надежности и качества.

ЛИТЕРАТУРА

1. Маликов И.М. Надежность судовой электронной аппаратуры и систем автоматического управления. Ленинград, 1967 - 316с.

2. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.

3. Пряников В.С. Прогнозирование отказов полупроводниковых приборов. М.: Энергия 1978 - 112с.

4. Физические основы надежности интегральных схем. Под редакцией Ю.Г. Миллера. М.: Советское радио, 1976 - 320с.

5. Ивченко В.Г. Конструирование и технология ЭВМ. Конспект лекций. - /Таганрог: ТГРУ, Кафедра конструирования электронных средств. - 2001

6. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры: Учебник для вузов. -

М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 528 с.

УДК 621.3.095

Андреев П.Г., Козин Р. Р., Емельянов А. С.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

В статье рассмотрены технические вопросы создания микропроцессорной системы управления фрезерным станком типа ВМ127, Т 220, 6Р13, 675П. Для определения основных требований к подобным системам, по соответствующим признакам представлена классификация фрезерных станков. Дана обобщенная структурная схема микропроцессорной системы управления. Ключевые слова:

микропроцессор, режущий инструмент, автоматизация, модернизация, числовое программное управление.

Задача обновления станочного парка промышленных предприятий страны является крайне актуальной. Решить эту задачу исключительно за счёт замены физически изношенного и морально устаревшего оборудования на новое в обозримые сроки не удастся: парк металлообрабатывающего оборудования страны составляет 1,5 - 2,0 млн. ед.; отечественные станкозаводы способны в настоящее время выпускать лишь порядка 3 - 4 тысяч единиц

оборудования в год; производство многих типов оборудования прекращено; импорт высокотехнологичного оборудования по ряду причин затруднён или невозможен.

Задача обновления станочного парка может быть частично решена за счёт модернизации имеющегося у предприятий оборудования. Под модернизацией в данном случае понимается доведение имеющегося оборудования до уровня зарубежных образцов по