Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Аранин Дмитрий Викторович
1-38 80 04 Технология приборостроения
Научный руководитель
кандидат технических наук, доцент
Боровиков Сергей Максимович
Минск, 2009
Актуальность
Сокращение времени
решения
задачи
по
оценке
надёжности
электронных устройств.
λЭ = 3·10-6 1/ч
λЭ = 5,2·10-7 1/ч
λЭ = 1,4·10-6 1/ч
Решение
проблемы
недостаточности данных
для оценки показателей
безотказности элементной базы зарубежных
производителей.
Системы зарубежных производителей
RELEX® Software
Corporation, США
RISK SPECTRUM,
Швеция
ALD Group,
США-Израиль
ISOGRAPH,
Великобритания
Системы отечественных производителей
ПК АСОНИКА-К,
МИЭМ-ASKsoft
Россия
АСРН, ФГУП
«3 ЦНИИ МО РФ»
Цель диссертационной работы
Разработка
структуры
автоматизированной
системы
расчёта
показателей
надёжности
электронных устройств, ориентированную на
условия недостаточности данных о надёжности
комплектующих элементов электронных устройств.
Модуль 2
Модуль 1
Модуль ввода исходной
информации
Модуль управления
подпрограмми
Модуль редактирования
базы данных
Модуль работы с
базой данных
Ядро
программы
Модуль анализа
результатов расчета
Модуль
представления результатов
База данных
Модуль расчета
показателей безотказности
Задачи диссертационной работы
Уточнение
моделей
расчёта
показателей
безотказности электронных устройств в условиях
недостаточности информации об элементной базе как
зарубежных, так и отечественных производителей.
Создание методики расчёта основных показателей
безотказности электронных аппаратов на основе
уточнённых (адаптированных) моделей.
Разработка структурной схемы автоматизированной
системы расчёта показателей безотказности электронных
аппаратов и приборов, использующей разработанную
методику расчёта.
Задачи диссертационной работы
Уточнение
моделей
расчёта
показателей
безотказности электронных устройств в условиях
недостаточности информации об элементной базе как
зарубежных, так и отечественных производителей.
Справочники и стандарты, используемые для уточнения
(адаптации ) моделей пересчёта показателей безотказности
Данные зарубежных
справочников и стандартов
были адаптированы к
условиям оценки
надёжности электронных
устройств в РБ, основной
особенностью которых
является недостаточность
данных о безотказности
элементов производства
стран СНГ и крайне
ограниченная информация
о безотказности элементов
производства стран
дальнего зарубежья.
Справочник США
MIL-217F
Стандарт Франции
Стандарт Китая
GJB/z-299B
Справочник министерства
обороны России
Уточнение моделей
Математическая
модель
расчёта
интенсивности отказов аппаратуры:
суммарной
n
ðýà  Ê à   ýi
i 1
Ка – коэффициент качества производства аппаратуры;
λэi – эксплуатационной интенсивность отказов i-го
элемента;
n – количество изделий.
Уточнение моделей
Математические модели расчёта эксплуатационной
интенсивности отказов электрорадиоизделий:
Простые ЭРИ:
Составные ЭРИ:
λб.с.г (λб.с.г. j) – базовая интенсивность отказов ЭРИ (j-го
потока отказов);
Кi (Кij) – коэффициенты, учитывающие изменения
эксплуатационной интенсивности отказов в зависимости от
различных факторов эксплуатации (j-го потока отказов);
n (nj) – число учитываемых факторов (j-го потока отказов).
Обобщённые показатели базовой интенсивности
отказов полупроводниковых приборов
Группа элементов
Диоды выпрямительные
λб.с.г·10-6, 1/ч
0,4
Стабилитроны
0,016
Транзисторы биполярные
0,24
Резисторы постоянные
металлодиэлектрические
Терморезисторы
0,2
0,032
Сравнение моделей расчета
Интегральные микросхемы
Справочник США
Справочник России
λкр – интенсивность отказов
кристалла (значение зависит от
количества
базовых
ячеек
цифровых ИС, от количества
транзисторов аналоговых ИС, от
объёма памяти ИС памяти);
Кt (Кt.х) – коэффициента режима
(расчет проводится в зависимости
от температуры кристалла ИС);
λкорп – интенсивность отказов
корпуса ИС (зависит от количества
выводов N);
λб. – базовая интенсивность отказов
группы ЭРИ;
Кс.т (Кt.х) – коэффициент режима
(значение зависит от сложности ИС и
температуры окружающей среды);
Ккорп – коэффициент корпуса;
Кv – коэффициент зависимости от
максимальных значений напряжения
питания.
KЭ – коэффициент эксплуатации;
Кпр – коэффициент приёмки (качества).
Уточненные модели расчета эксплуатационной
безотказности
Группа элементов
Модель расчёта λЭ
Диоды, кроме стабилитронов.
Ý  0 ÃÊ ÐÊ Ô Ê Ä Ê U Ê Ý Ê Ï
Стабилитроны
Транзисторы биполярные,
транзисторные сборки
Транзисторы полевые
Ý  0 Ã Ê Ð Ê Ý Ê Ï
Тиристоры
Диоды СВЧ
Транзисторы биполярные мощные
СВЧ
Ý  0 Ã Ê Ð Ê Ô Ê Ä Ê U Ê Ý Ê Ï
Ý  0 Ã Ê Ð Ê Ô Ê Ý Ê Ï
Ý  0 Ã Ê Ð Ê Ä Ê Ý Ê Ï
Ý  0 Ã Ê Ð Ê Ä Ê Ý Ê Ï
Ý  0 Ã Ê t Ê F Ê Ô Ê Ý Ê Ï
Разработка методики расчёта
Разработка методики расчёта основных показателей
безотказности электронных аппаратов на основе
уточнённых (адаптированных) моделей.
Исходные данные
1.
Электрические
принципиальные
схемы
функциональных частей и устройства в целом, перечни
элементов к
2.
Спецификации к сборочным единицам и сборочные
схемам.
чертежи функциональных частей и устройства в целом.
3. Результаты расчёта теплового режима ЭУ .
4. Информация о категории исполнения по ГОСТ 15150–69
и объекте размещения ЭУ или указание о требованиях к
климатическим факторам и механическим воздействиям.
5. Функциональные, эксплуатационные, конструктивнотехнологические и другие особенности элементов, входящих в состав ЭУ.
Методика расчёта
Общие правила расчёта безотказности ЭУ
регламентируются ГОСТ 27.301–95
Элемен
т
Модуль
Электронное
устройство
1. В рассматриваемом ЭУ (РЭУ, РЭС) выделяют функциональные
части, которые с точки зрения надёжности будут рассматриваться
как самостоятельные.
2. Рассчитывают показатели безотказности модулей;
3. Используя показатели безотказности модулей, оценивают безотказность ЭУ в целом.
Разработка структурной схемы
Разработка структурной схемы автоматизированной
системы расчёта показателей безотказности электронных
аппаратов и приборов, использующей разработанную
методику расчёта.
Окно выбора элементов устройства для учёта при расчёте
(прогнозировании) показателей безотказности РЭУ
Доступные в БД
элементы
Характеристики
выбранного элемента
Окно выбора элементов устройства для учёта при расчёте
(прогнозировании) показателей безотказности РЭУ
Возможность изменения модели пересчёта
показателей надёжности элемента (компонента)
Окно отображения вклада элементов в общую ненадёжность
рассматриваемого устройства
Протокол уточнённого расчёта эксплуатационной интенсивности
отказов элементов в составе устройства
Основные преимущества разработанной системы
автоматизированного расчёта безотказности приборов
1. Адаптация системы для расчёта (прогнозирования)
показателей надёжности в условиях ограниченности или
недостаточности данных о показателях безотказности.
2. Возможность редактирования как моделей расчета, так
и значений коэффициентов этих моделей.
Спасибо за внимание