Метод анализа результатов расчета надежности РЭА и ЭРИ

Метод анализа результатов расчета надежности РЭА и ЭРИ

Н.В. Смирнов

Кафедра «Радиотелекоммуникационных устройств и систем» Московский Государственный институт математики и электроники

E-mail: а8отка-к@,mail.ru

Расчет надежности РЭА является необходимой проектной процедурой, предусмотренной в ПОН (Программа Обеспечение Надежности). ПОН регламентирует порядок проведения расчетов надежности на всех этапах процесса проектирования РЭА. На основе результатов расчетов принимаются решения о проведении тех или иных мероприятий, направленных на обеспечение требуемого уровня надежности.

Как правило, это происходит следующим образом: сравнивается требуемое и расчетное значения показателей надежности, и, если они существенно различаются, то предлагается некоторый перечень направлений по повышению надежности.

В качестве примера таких направлений можно привести следующие: 1. Снижение эксплуатационной интенсивности отказов ЭРИ. Это может быть достигнуто за счет:

- применения ЭРИ с более низким значением базовой интенсивности отказов. Для этого необходимо рассмотреть следующие возможности:

а. Изменения типономиналов ЭРИ;

б. Применения зарубежных ЭРИ с более высоким уровнем качества на основе данных, приведенных в MIL-HDBK-217F;

в. Введения отбора для отечественных ЭРИ по критерию на надежности, например с использованием методов, разработанных в ЦНИИ ЦИКЛОН.

- снижение величин рабочих температур ЭРИ, коэффициентов их электрической нагрузки и уровней внешних воздействующих факторов. Для этого необходимо рассмотреть следующие возможности:

а. Применения системы охлаждения, изменения компоновочных схем изделия и его модулей, применения дополнительных мер для охлаждения ЭРИ и т.д.;

б. Изменения схем электрических принципиальных изделия с целью снижения величин рабочих токов, напряжений и мощностей на ЭРИ, а так же изменения типономиналов ЭРИ (применение ЭРИ, имеющих более высокие предельно-допустимые электрические параметры);

в. Применения дополнительных средств защиты от ВВФ(внешние воздействующие факторы) изделия в целом, модулей и ЭРИ с целью изменения класса аппаратуры по классификации ГОСТ РВ 20.39.304-98 (с использованием данных «Справочника НАДЕЖНОСТЬ ЭРИ» и МИ-ИБВК-217Р).

2. Рассмотреть возможность снижения количества комплектующих ЭРИ, например, за счет применения заказных БИС и СБИС.

3. Рассмотреть возможность введения резервирования изделия в целом, его отдельных модулей и ЭРИ.

4. Рассмотреть возможность изменения требований по надежности изделия в сторону их снижения.

При этом выбор конкретных направлений и оценка их эффективности перекладывается на плечи проектировщика РЭА. К сожалению, основным критерием выбора является минимум изменений, вносимых в схему и конструкцию. Повсеместная распространенность такого критерия обусловлена, с одной стороны, естественным желанием снизить объем изменений, вносимых в проект, а, с другой стороны, отсутствием достоверной информации об эффективности мероприятий. Получение таких оценок является весьма непростой задачей, а с точки зрения трудоемкости в несколько раз превышает трудоемкость самого расчета надежности.

Так, простое изменение базовой интенсивности отказов ЭРИ, может повлечь за собой лавину изменений:

- изменение типа ЭРИ (изменение его геометрических размеров);

- изменение конструкции РЭА (изменение компоновки, размещения, трассировки);

- изменение тепловых и механических характеристик конструкции РЭА и режимов работы ЭРИ;

- проведение расчета надежности РЭА.

При этом может оказаться, что все эти изменения приведут не к повышению, а даже к снижению общей надежности РЭА!

К сожалению, при создании программных средств (ПС) расчета надежности РЭА как отечественных (например, САПР АСРН), так и зарубежных (например, подсистема RELIABILITY системы CADENCE) проблеме анализа результатов расчетов не уделено достаточно внимания. Поэтому решение задачи обеспечения надежности РЭА с применением таких систем может быть получено только путем проведения многократных повторных расчетов.

Если принять во внимание сжатые сроки проектирования современной РЭА поколения и большие временные затраты на проведение расчета надежности (время расчета определяется количеством комплектующих ЭРИ), то применение этих систем для обеспечения надежности просто неэффективно.

Поэтому для новой версии подсистемы АСОНИКА-К был разработан метод автоматизированного анализа результатов расчетов надежности РЭА[51, 63, 74, 78, 102]. Метод позволяет проводить анализ результатов расчетов надежности РЭА, имеющей до 4-х уровней разукрупнения и различные виды резервирования. В результате анализа надежности компонентов всех уровней пользователем может быть получена количественная информация следующего характера:

- величины показателей надежности как РЭА в целом, так и его компонентов (в т.ч. и ЭРИ);

- виды и параметры резервирования как РЭА в целом, так и отдельных ее компонентов (в т.ч. и ЭРИ).

Кроме того, для ЭРИ определяются

- максимально-допустимые значения рабочей температуры и коэффициента электрической нагрузки или рабочих токов, напряжений, мощностей, нормированных на их предельные значения;

- вид приемки для отечественных ЭРИ и уровень качества для зарубежных ЭРИ;

- максимально-допустимые значения внешних воздействующих факторов (климатических и механических).

Использование "Системы анализа результатов" позволяет пользователю найти типономиналы ЭРИ, требуемые значения электрических и тепловых режимов работы ЭРИ, значение внешних воздействующих факторов (ВВФ) и тип и параметры резервирования, при которых обеспечиваются требование ТЗ по надежности.

Таким образом, полученные в результате анализа количественные данные позволяют наполнить конкретным содержанием рекомендации общего характера (например, вместо рекомендации «Снизить рабочую температуру резистора Я!» дать рекомендацию «Обеспечить рабочую температуру резистора Я! не выше 40 °С»).

Что же касается выбора конкретных схемных, конструкторских и технологических решений, позволяющих практически реализовать рекомендации, которые получены в результате анализа, то решение и этой задачи вполне возможно.

Однако для этого требуется применение экспертных систем, основанных на использовании аппарата нечетких множеств. Очевидно, что задача эта является не самой простой и ее решение является одним из перспективных направлений дальнейшего развития эксплуатационных возможностей подсистемы АСОНИКА-К.

Список литературы

1. Сотников В.В. Справочная система подсистемы АСОНИКА-К // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов, посвященная 40-летию МИЭМ. Тезисы докладов - М.~: МИЭМ, 2002. - с. 71-73.

2. Жаднов В.В., Мазница Е.М. Подсистема анализа и обеспечения показателей надежности и качества на ЭВМ IBM PC/AT // Международная научно-техническая конференция «Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем». Тезисы докладов Пенза: ППИ, 1992. - с. 80.

3. Жаднов В.В., Мазница Е.М., Гусев А.Ю. Пакет программ обработки результатов анализа стабильности для подсистемы АСОНИКА-К // Международная научно-техническая конференция «Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем». Тезисы докладов - Пенза: ППИ, 1992. - с. 20.

4. Борковский А.В., Жаднов В.В., Коноплев Я.И. Автоматизация анализа отказов ИЭТ // Современные методы обеспечения качества и надежности электронных приборов. Материалы семинара - М.~: МДНТП, 1990. - с. 123-125.

5. Жаднов В. В., Полегайко А. В., Полесский С. Н. Метод автоматизированного анализа результатов расчетов надежности РЭА // Сборник научных трудов «Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств». / Составление - Кечиев Л.Н. -М.~: МИЭМ, 2002. - с. 73-77.