«Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование»

Испытания радиоэлектронной, электронно-вычисли-

тельной аппаратуры и испытательное оборудование:

Учеб. пособие для вузов/О. П. Глудкин, А. Н. Енгалычев,

А. И. Коробов, Ю. В. Трегубов; Под ред. А. И. Коробо-

' ва. — М.: Радио и связь, 1987. — 272 с: ил.

Излагаются вопросы теории и практики проведения испытаний радио­электронной и электронно-вычислительной аппаратуры. Дается классификация испытаний. Рассматриваются общие вопросы методик испытаний и конкретные способы их проведения при воздействии механических, климатических, биоло­гических факторов.

Для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Конструирование и производство электронно-вычислительной аппаратуры и «Конструирование и производство радиоаппаратуры».

2401000000-024 046(01)—87

-50—87 ББК 32.844

© Издательство «Радио и связь», 1987

ПРЕДИСЛОВИЕ

Трудно назвать такую область народного хозяйства, прогресс в которой не связан с достижениями электронного аппаратостроения , и в частности с достижениями в области создания радиоэлек­тронной и электроно-вычислительной аппаратуры. Первостепенное значение для такой аппаратуры имеют показатели качества, опре­деляющие возможность выполнения ею целевой задачи нормаль­ного функционирования в заданных условиях в течение требуемого времени наработки. Качество радиоэлектронной аппаратуры обес­печивается ее конструкцией, технологией изготовления и условия­ми производства. Этапы проектирования и производства аппара­иуры предполагают получение информации о ее качестве на всех стадиях — от начала проектирования до изготовления в се­рийном производстве и последующей ее эксплуатации. Существен­ная роль в этом процессе отводится испытаниям. Результаты ис­пытаний являются основой решений по использованию аппарату­ры, совершенствованию ее конструкции и технологии изготовления.

Учебное пособие написано по программе курса «Испытания и испытательное оборудование», читаемого в вузах по специально­стям «Конструирование и производство радиоаппаратуры» и «Кон­струирование и производство электронно-вычислительной аппара­туры». Книга состоит из двух частей. Первая часть посвящена основам теории испытаний. Во второй части излагаются вопросы проведения испытаний и использования испытательного и конт­рольно-измерительного оборудования.

Авторы стремились к комплексному изложению темы, поэтому испытания рассматривались как средство получения информации в общей системе обеспечения качества изделий при их проекти­ровании и изготовлении. В такой системе цели и задачи испыта­ний динамично вытекают из общих задач, ставящихся при созда­нии радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры.

В отличие от других монографий и учебных пособий, напри­мер В. Д. Малинского [1], О. П. Глудкина и В. Н. Черняева [2], в данной книге уделено существенное внимание принципам фор­мирования и содержанию программ испытаний, более полно от­ражены вопросы общей методики испытаний, автоматизации испы-таний.

Материал пособия излагается на основе действующих государ­ственных и отраслевых стандартов. При написании книги авторы использовали свой опыт работы в промышленности в области «обеспечения качества радиоаппаратуры, а также курсы лекций, читаемых в Московском авиационном технологическом и Москов­ском авиационном институтах.

Главы 1, 5, § 3.1, 3.2, 6.1, 6.2 написаны А. И. Коробовым; § 2.1, 2.4, 3.3, гл. 4, § 6.3, 9.3 — 0. П. Глудкиным; § 2.2, 2.3, 9.1, 9.2, 9.4, гл. 10 —А. Н. Енгалычевым; гл. 7-Ю. В. Трегубовым; гл. 8 — О. П. Глудкиным и Ю. В. Трегубовым совместно.

Часть I. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИСПЫТАНИЙ

Глава 1. НАЗНАЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ,

ВОЗДЕЙСТВУЮЩИЕ ФАКТОРЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЭА И ЭВА

1.1. ИСПЫТАНИЯ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИИ

Качество радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппара­туры (сокращенно ЭА) складывается из целой системы показа­телей (критериев качества). К ним относятся: электрические па­раметры аппаратуры, габаритные размеры, масса, стоимость, на­дежность и др. Они, в свою очередь, определяются совокупностью схемотехнических, конструктивных, технологических и эксплуата­ционных факторов. Под качеством понимается степень совер­шенства изделий ЭА, оцениваемая соответствием требований по­требителя и возможностям производства [3].

Основными показателями эффективности работы предприятий, разрабатывающих и выпускающих ЭА, являются: темпы разра­ботки новых изделий и освоения их выпуска; качество выпускае­мой аппаратуры.

Электронное аппаратостроение развивается темпами, опере­жающими темпы развития многих других областей техники. Прог­ресс в этой области связан с применением в аппаратостроении изделий микроэлектроники и микроэлектронной технологии, что, в свою очередь, обеспечивает непрерывный рост функциональной и элементной плотности ЭА ![4]. Особенностью изделий микроэлек­троники является изготовление их конструкций групповыми мето­дами обработки. Это обеспечивает для изделий микроэлектрони­ки устойчивость тенденции к росту интеграции. Темпы роста ин­теграции иллюстрируются рис. 1.1. Можно утверждать, что и в дальнейшем эта тендеция сохранится. Это обусловлено:

уменьшением удельной стоимости (стоимости, отнесенной к единичной функции изделия);

снижением удельной интенсивности отказов (интенсивности отказов, отнесенной к единичной функции изделия);

уменьшением массы и габаритных размеров, достигаемым при повышении интеграции.

В связи с ростом интеграции изменяются условия проектирования и про­изводства ЭА. На предприятиях, разрабатывающих ЭА, внедряется новый

/page 5/

ленное отступлением от конструкции или (и) технологии. На прак­тике бывают случаи, когда изготовленные по одной и той же до­кументации образцы аппаратуры существенно отличаются по по­казателям качества. Основная задача разработчиков (конструк­торов, технологов) и изготовителей — обеспечить требуемые пока­затели качества и надежности аппаратуры в условиях, близких к условиям эксплуатации. Для решения этой задачи специалистам, нужна информация, убеждающая их в том, что разработанные конструкция, технология, установленные правила и режимы экс­плуатации и созданные условия производства обеспечивают тре­бования по качеству и надежности, предъявляемые к данному изделию вообще и к каждому конкретному образцу изготовленно­го изделия в частности.

Частично такую информацию получают по результатам экс­плуатации изделий. Но не все параметры аппаратуры, необходи­мые для оценки ее качества, измеряются в условиях эксплуата­ции. Нельзя также получить полные сведения о качестве изделий, находящихся на этапе разработки. Другим источником определе­ния показателей качества являются теоретические расчеты. Од­нако расчетные оценки показателей качества и надежности нуж­даются в экспериментальном подтверждении, так как исходные данные и модели являются приближенными. С усложнением ап­паратуры получение адекватных моделей становится проблематич­ным. Поэтому существенную долю информации о качестве ЭА получают проводя контроль и испытания изделий на всех этапах их «жизненного» цикла — при проектировании, производстве, эксплуатации.

Различают технический контроль и контроль качества продукции. Техни­ческий контроль — это проверка соответствия объекта установленным техни­ческим требованиям. Контроль качества продукции — это контроль количест­венных и (или) качественных характеристик свойств продукции..

Сущность всякого контроля сводится к осуществлению двух основных эта­пов: получение информации об объекте (эту информацию называют первич­ной); сопоставление первичной информации с заранее установленными требо­ваниями, нормами, критериями (информацию о расхождении фактических дан­ных и требуемых называют вторичной).

Объектом технического контроля может быть продукция или технологичес­кий процесс. На стадии разработки изделия технический контроль заключается в проверке соответствия опытного образца техническому заданию, а разработан­ной на него технической документации — правилам оформления. Различают производственный и эксплуатационный контроль. Контроль, осуществляемый на этапе производства, является производственным. Контроль, осуществляемой на этапе эксплуатации изделий, является эксплуатационным.

Производственный контроль охватывает качество, комплектность, упаков­ку, маркировку изготавливаемого изделия и количество предъявляемой про­дукции, состояние производственных процессов. Производственному контролю подвергаются, как правило, все вспомогательные, подготовительные и техно­логические операции.

/page8/

На этапе эксплуатации изделий технический контроль заключается в про-верке соблюдения требований эксплуатационной и ремонтной документации. Объектами эксплуатационного контроля являются эксплуатируемая ЭА и про-цесс эксплуатации.

Под испытаниями понимают экспериментальное определе­нии количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта: как результата воздействий на него, при его функциони-ровании, при моделировании объекта и (или) воздействий.

Следует выделить три группы задач, решаемых проведением испытаний:

получение эмпирических данных, необходимых для проектиро-вания аппаратуры;

установление соответствия изделия проектным требованиям;

определение предельного состояния ЭА.

Цели испытаний не постоянны: они меняются на различных этапах проектирования и изготовления аппаратуры.

Перечислим основные цели испытаний ЭА.

1. Экспериментальное подтверждение теоретических расчетов, принятых допущений и гипотез, заданных показателей качества разработанной аппаратуры, работающей в условиях, близких к эксплуатационным, а также получение оценок резервов повыше­нии показателей качества конструктивно-технологического вариан-та изделия и запасов качества (надежности) разработанного ва­рианта изделия.

2. Контроль условий производства, соблюдение исполнителями требований технической документации.

3. Устранение дефектов взаимодействия различных изделий в составе системы.

Проведение испытаний должно выявлять:

недостатки конструкции и технологии изготовления аппарату­ры, которые не позволят ей выполнить целевую функцию в усло-виях эксплуатации;

отклонения от конструкции или технологии, допущенные про-изводством;

скрытые случайные дефекты материалов, элементов конструк­ции, не поддающиеся обнаружению при существующих методах технического контроля;

резервы повышения качества и надежности разрабатываемого конструктивно-технологического варианта изделия.

Результаты испытаний, а именно количественные показатели уровни качества и надежности аппаратуры, используются разра-ботчиком системы, в которой данная аппаратура будет функцио-нировать. Одновременно разработчик ЭА по результатам испы-таний изделий в производстве выявляет конкретные отступления от технологической или конструкторской документации, допущен­ные и процессе изготовления аппаратуры, устанавливает причи­ны снижения требуемого уровня качества и конкретных виновни- Если причина снижения качества оказывается не установ-

/page9/

ленной, принимаются необходимые меры по совершенствованию методов и средств технического контроля продукции или техноло­гического процесса ее изготовления. Для повышения качества и надежности выпускаемых изделий разрабатывают специальные испытания, обеспечивающие выявление изделий со скрытыми де­фектами, обусловливающими появление ранних отказов в аппа­ратуре и ее компонентах. Для этого в технологический процесс изготовления аппаратуры и ее компонентов включают испытания,, режимы которых обеспечивают появление отказов в изделиях, со­держащих скрытые дефекты. Такие испытания называют трениров­ками (термотоковая тренировка, электротренировка, тренировка термоциклами и т. д.). Режимы тренировок выбирают такими, чтобы они не вырабатывали ресурса образцов, не содержащих дефектов, вызывающих при эксплуатации отказы.

Указанные выше назначения испытаний являются общими для любого вида изделий. В то же время программы и методы про­ведения испытаний определяются конкретным видом изделия, его целевым назначением, условиями эксплуатации. Значение ис­пытаний РЭА и ЭВА возрастает с увеличением интеграции и-функциональной плотности изделий.

Результаты испытаний используются в единой системе управ­ления качеством, функционирующей в организации, разрабатываю- щей и поставляющей ЭА. Рассмотрим принципы построения и. структуру этой системы.

Система — это множество взаимосвязанных объектов, рассмат- риваемых как одно целое, если выполнены условия:

1) сформулированы цель, стоящая перед системой, и крите­рий качества ее функционирования;

2) могут быть выделены части, которые являются самостоя­тельными и называются подсистемами данной системы;

3) существует некоторая другая система, включающая даннукю как подсистему.

Наиболее типичной организационной структурой является-научно-производственное объединение, состоящее из предприятия, разрабатывающего аппаратуру, и опытного завода.

Взаимосвязь подразделений единой службы управления ка­чеством научно-производственного объединения как системы пред­ставлена на рис. 1.3. Здесь объединены три самостоятельно дей­ствующие подсистемы: подразделения, разрабатывающие аппа­ратуру, служба управления качеством и подразделения произ­водства.

Первая подсистема состоит из разработчиков ЭА: схемотехни­ков, конструкторов и технологов. Они создают конструкторскую и технологическую документацию, по которой после освоения технологических процессов в производстве изготавливают изде­лия. Как было указано ранее, разработанная конструкторская и технологическая документация должна гарантировать выпуск ка­чественных изделий. Качество выпускаемых изделий во многом; определяется степенью соответствия изготовленного изделия тре-

/page10/