Материал: Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем

• для разработчиков (изготовителей) продукции:

конкурентоспособность изделий на отечественном и зарубежных рынках;

повышение цены изделия;

повышение шансов на конкурсах и тендерах, проводимых государственными заказчиками;

повышение доверия к продукции и возможные инвестиции;

• для заказчиков:

защита от недобросовестности разработчиков и изготовителей продукции;

повышение объективности и достоверности анализа результатов испытаний изделий;

решение проблемы полноты контроля параметров продукции (для изделий зарубежного изготовления и изделий, закупаемых без контроля представителями государственного заказчика);

• для государственных и общественных организаций:

повышение ответственности за угрозу жизни и здоровью личного состава, эксплуатирующего изделия, и окружающего населения;

предотвращение или уменьшение до критического уровня отрицательного воздействия на окружающую среду.

Независимо от мотивов перспективы сертификации зависят главным образом от вероятности возникновения отказа изделия, который является критическим для конкретного заинтересованного участника государственного заказа. Поэтому следует согласиться с методологией FMEA – анализа потенциальных несоответствий и их последствий, – и выбрать в качестве критерия коэффициент риска нежелательного последствия:

, (1)

где К_п - коэффициент, который учитывает роль конкретного отказа на вероятность возникновения критического последствия, определяющего, в конечном счете, необходимость сертификации; К_н - коэффициент, учитывающий вероятность того, что отказ не обнаруживается до возникновения критической ситуации непосредственно в условиях применения в войсках (на флотах); К_о - коэффициент, учитывающий вероятность отказа /1/.

Если критическое последствие, вызывающее значительную заинтересованность в сертификации, определено, то с помощью критерия (1) можно оценить его вероятность и целесообразность сертификации продукции /2/.

Кроме того, коэффициент риска может быть использован для определения составных частей и конкретных параметров изделия, которые должны контролироваться при сертификации. Для этого путем структурной и функциональной декомпозиции изделия следует синтезировать цепочки причинно-следственных связей между критическими последствиями и отказами конкретных элементов и блоков. При этом выбор конкретных показателей безотказности не играет существенной роли. Значительно важнее полнота и объективность анализа, требующие участия в нем подготовленных специалистов. Решением сформулированной таким образом задачи будет номенклатура сертифицируемых изделий, включая требования, на соответствие которым должна проводиться сертификация /3/.

Учет мотивации работ по сертификации, а также организационных и экономических проблем, позволяет дополнить выбор сертифицируемых изделий рекомендациями по формам подтверждения соответствия продукции установленным требованиям. Очевидно, государственные интересы (безопасность продукции) должны учитываться путем установления обязательной сертификации. Для других случаев могут быть рекомендованы другие формы сертификации (добровольная сертификация, декларация изготовителя).

Литература

1. Сагунов В.И., Ломакина Л.С. Контролепригодность структурносвязанных систем. М.: Энергоатомиздат, 1990.

2. Штейер Р. Многокритериальная оптимизация. Теория, расчет и приложения: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1992. 156 с.

3. Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности РЭА: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1986. 192 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

С.Д. Кретов, А.В. Турецкий, Н.В. Ципина

обеспечение процедур теплового расчета

в процессе топологического проектирования

РЭС

Расчеты теплового режима разрабатываемых радиоэлектронных средств, столь же необходимы и важны, как и расчеты, связанные с их функциональным назначением. При разработке радиоэлектронных средств (РЭС), все большее внимание конструкторами уделяется обеспечению заданного теплового режима, как отдельных его узлов и модулей, так и всего РЭС в целом

Сложность современных РЭС, степень интеграции, миниатюризации и плотности размещения большого числа различных компонентов внутри ограниченного пространства корпуса, делают практически невозможным ручной расчет теплового режима, без применения систем автоматизированного проектирования (САПР), как для отдельных модулей и компонентов, так и для всего изделия в целом. Невозможность качественного расчета без применения САПР обусловлена тем, что современные РЭС представляют собой систему многих тел сложным образом распределенных в пространстве и во времени. В редких случаях, используя простейшие математические модели, можно описать температурные перегревы такой системы тел.

Программа предназначена для обеспечения процедур теплового расчета в процессе топологического проектирования РЭС, для анализа теплового режима одноблочной конструкции при естественном охлаждении.

Кроме того, возможно, использовать данный программный продукт для автоматизации проведения расчета на лабораторных работах и курсовом проектировании. Минимальные требования к системе для нормального запуска и работы программы:

• компьютер типа IBM PC или совместимый;

• манипулятор типа «мышь»;

• разрешение экрана не менее 800x600 пикселей;

• 32 битовая цветовая палитра;

• принтер;

• операционная система Windows 98/NT/2000/XP.

Открытие программы осуществляется открытием файла Analiz.exe из места установки программы на диске.

Входными данными для расчета служат следующие исходные параметры: материал корпуса и состояние поверхности, давление внутри корпуса, тепловая энергия, выделяемая пакетом плат, температура окружающей среды, геометрические размеры корпуса, геометрические размеры нагретой зоны субблока, толщина платы субблока, ширина зазора между платами субблока, число субблоков и точность приближения перегревов.

Результатами работы программы являются расчетные значения перегревов корпуса относительно окружающей среды и зоны относительно корпуса, среднеповерхностных температур корпуса и нагретой зоны, диаграмма рассчитанных перегревов, а также графики зависимости температурных перегревов от температуры окружающей среды и тепловой энергии, выделяемой нагретой зоной. После нажатия кнопки «Далее» появляется основное окно программы, которое изображено на рисунке.

Основное окно программы

Для проведения расчетов теплового режима необходимо сначала ввести все исходные параметры, либо загрузить эти данные из файла, нажав соответствующую кнопку. Активизируется окно «Результаты расчета», в котором выведены результаты расчета, а именно расчетные значения перегревов корпуса относительно окружающей среды, зоны относительно корпуса, среднеповерхностных температур корпуса.

В верхней части окна расположены кнопки управления, позволяющие напечатать или сохранить полученный отчет о результатах, а также открыть сохраненные ранее результаты.

После просмотра, сохранения или вывода результатов расчета на принтер следует закрыть окно результатов, нажав кнопку управления «Close». В этом случае происходит закрытие окна результатов и показ основного окна программы.

Для построения диаграммы перегревов необходимо нажать кнопку «График» и в появившемся меню выбрать пункт «Построить диаграмму перегревов». Активизируется окно, в котором изображена полученная диаграмма. Предусмотрена возможность вывода диаграммы на печать. Для этого необходимо нажать кнопку управления «Печать». Для возврата в основное окно программы необходимо нажать кнопку «Назад».

Для построения графика зависимости перегревов корпуса и нагретой зоны от температуры окружающей среды необходимо нажать кнопку «График» и в появившемся меню выбрать пункт «Проследить зависимость перегревов от температуры окружающей среды». Активизируется окно, в котором необходимо задать интервал температур для построения графика зависимости.

Для построения графика зависимости перегревов корпуса и нагретой зоны от тепловой энергии, выделяемой нагретой зоной необходимо нажать кнопку «График» и в появившемся меню выбрать пункт «Проследить зависимость перегревов от тепловой энергии, выделяемой нагретой зоны». Активизируется окно, в котором необходимо задать интервал мощностей для построения графика зависимости.

Если вы хотите отказаться от построения графика необходимо нажать кнопку «Назад». В этом случае происходит закрытие окна ввода интервалов мощностей и показ основного окна программы. Для построения графика зависимости на заданном интервале необходимо нажать кнопку «Далее». Активизируется окно, в котором изображен полученный график зависимости перегревов корпуса и нагретой зоны от тепловой энергии, выделяемой нагретой зоной. Предусмотрена возможность вывода графика на печать. Для этого необходимо нажать кнопку управления «Печать». Для возврата в основное окно программы необходимо нажать кнопку «Назад».

В программе предусмотрен контроль правильности ввода исходных параметров и в случае ошибки активизируется окно с сообщением об ошибке.

С действующими в программе правилами ввода исходных данных можно ознакомиться в разделе программы «Помощь», вызвав его путем нажатия соответствующей кнопки.

Также в программе действует контроль необходимости выхода из программы. Если вы действительно хотите выйти из программы необходимо нажать кнопку «ОК». Если же кнопка «Выход» была нажата случайно, необходимо нажать кнопку «Отмена». Окно предупреждения будет закрыто и произойдет возврат в основное окно программы.

Возможен неоднократный ввод исходных данных, не выходя из программы, а также сохранение результатов для дальнейшего анализа

Литература

1. Муратов А.В., Макаров О.Ю. Автоматизированное теплофизическое проектирование микроэлектронных устройств: Учеб. пособие. Воронеж, 1997. 92 с.

2. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов А.В. Методы расчета теплового режима приборов. М.: Радио и связь, 1997. 312 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

В.А. Муратов, И.А. Новикова, А.А. Пирогов

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Приводится система критериев для оценки эффективности неразрушающего контроля, используемого в процессе изготовления продукции для повышения ее надежности

Растущие требования к надёжности, эффективности и безопасности применения различных типов современного вооружения и военной техники (ВВТ), усложнение их конструкции предопределило повышение требований к комплектующим их электрорадиоизделиям (ЭРИ). Это, в свою очередь, потребовало для снижения риска от применения потенциально ненадежных ЭРИ расширения области применения физических методов неразрушающего контроля (НК) ЭРИ при изготовлении, ремонте и техническом обслуживании сложных объектов ВВТ.

Решение проблемы надежности в определенной степени зависит от того, насколько контролируемые параметры ЭРИ отражают их состояние. Особо остро эта проблема возникает в случае принятия решения о продлении сроков эксплуатации и хранения радиоэлектронных средств (РЕС) вооружения или прогнозировании технического состояния сложной системы с длительным сроком активного функционирования. В этих условиях на начальном этапе доминирующая роль отводится методам НК оценки и прогнозирования технического состояния, показателей надежности и остаточного ресурса ЭРИ. Особенности методов НК определили их использование при выработке решений о техническом состоянии ЭРИ, по характерным признакам и параметрам состояния, а также показателями развития деградационных процессов в ЭРИ.

В работе излагаются методы оценки эффективности неразрушающего контроля с различных позиций. Общим для них является априорное утверждение о невозможности оценить ущерб от проникновения в сферу эксплуатации дефектных изделий.

При выборочном контроле использование неразрушающего контроля позволяет:

- сократить объем выборки при сохранении прежней достоверности и надежности выборочного контроля, поэтому мерой эффективности контроля является уменьшение объема выборки или соответствующее уменьшение стоимости контроля;

- повысить достоверность (надежность) контроля без увеличения объема выборки.

Неразрушающий выборочный контроль является экономически оправданным только в той степени, в которой приходится мириться с отсутствием необходимого оборудования высокой производительности для сплошного контроля. При сплошном контроле основным критерием, по которому производится выбор метода контроля, является повышение надежности контроля за счет соответствующего увеличения информации о контролируемом изделии. Однако в случае применения сплошного контроля экономическая эффективность может являться определяющим критерием выбора метода контроля. Это имеет место, когда по результатам неразрушающего контроля производится корректировка технологических процессов производства изделий.

При таком использовании неразрушающего контроля сигналом для остановки и корректировки технологических процессов производства изделий является выявление серии из т дефектных изделий, следующих друг за другом /2/.

Чем эффективнее метод неразрушающего контроля, тем большую информацию о технологическом процессе он дает, и критериями оценки эффективности могут служить:

- относительное уменьшение потерь от брака:

(1)

- относительное уменьшение числа дефектных изделий:

. (2)

При определении уровня надежности по результатам испытаний применение методов неразрушающего контроля позволяет уменьшить объем выборки, сократить время испытаний и уменьшить их стоимость. Рассмотрим критерии оценки эффективности для каждого из этих случаев.

а) Уменьшение объема выборки.

В последнее время все большее применение находят методы статистического контроля с переменным планом. Такой контроль производится по гибкой программе, которая изменяется в зависимости от результатов контроля предыдущей партии. Применение в этом случае неразрушающего контроля также позволяет уменьшить объем выборки, как это имело место при выборочном контроле, а, кроме того, позволяет приблизить план контроля к оптимальному и степень приближения может служить дополнительным критерием эффективности при выборе метода контроля /1,3/.

Число необходимых испытаний для достижения заданной вероятности можно определить по уравнению

. (3)

При проведении испытаний с разрушением будут получены другие значения р₁^' и р₂^' в силу чего будет иметь место иное число испытаний.

В этом случае количественной характеристикой эффективности контроля может служить относительное изменение числа испытываемых изделий:

. (4)

б) Сокращение времени испытаний.

Методы неразрушающего контроля по самой своей cyти близки к методам ускоренных испытаний на надёжность. Сущность этого сходства состоит в том, что методы неразрушающего контроля позволяют задолго до отказовой ситуации прогнозировать ее возможность.

Поэтому имеется возможность сокращения времени испытания вследствие того, что будут признаны негодными элементы, имеющие скрытые дефекты, которые в реальных условиях работы проявлялись бы позднее. Критерием эффективности в этом случае может служить отношение

, (5)

где t_нк - время испытаний при использовании методов неразрушающего контроля до заданного числа отказавших изделий; t_рк - время испытаний в реальных условиях работы изделий до того из числа отказавших изделий.

в) Уменьшение стоимости испытаний.

Стоимость проведения испытаний на надежность определяется выражением

C_n = C₁ n T_n + C_пр m_пр + C_2. , (6)

где С₁ - стоимость испытания одного образца в единицу времени;

п - количество испытываемых образцов;

T_n - продолжительность испытаний;

m_пр - количество проверок;

С_п - стоимость каждой проверки при испытаниях;

C₂ - первоначальная стоимость opганизации испытаний.

При испытаниях п образцов и число отказов п_j, во время испытаний имеем

, (7)

где Т_ср - средняя наработка на отказ.

Среднее количество проверок (при экспоненциальном законе распределения времени между проверками) до появления n_j отказов

, (8)

где t_пр - интервал времени между изменениями параметров в изделии в процессе испытаний. Подставляя (10) и (9) в (8), получим

. (9)

В качестве стоимостного критерия эффективности рекомендуется принять уменьшение стоимости при неразрушающем контроле

. (10)

Таким образом, применение данных методов оценки эффективности применения неразрушающего контроля позволяет повысить достоверность получаемой информации о контролируемых параметрах, оптимизировать процесс проведения испытаний за счет снижения времени и стоимости проведения исследований.

Литература

1. Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. М.: Высш. шк., 1975. 215 с.

2. Сагунов В.И., Ломакина Л.С. Контролепригодность структурносвязанных систем. М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Поиск дефектов в линейных динамических объектах с использованием машинных методов / В.А. Гуляев, Г.Г. Костанди, А.В. Мозгалевский, С.В. Шалобанов. Киев, 1983. 179 с.