Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НАУКА


Версия для печати
Обсудить в форуме

Аппаратура ЖАТ: качество и надежность на всех этапах жизненного цикла

Реализация мер, описанных в статье заведующего отделением разработки микропроцессорных систем автоматики ВНИИАС доктора технических наук профессора Бориса Федоровича Безродного, позволит значительно снизить число отказов аппаратуры ЖАТ, сделать ее в основном необслуживаемой, долговечной и конкурентоспособной.

Аппаратура ЖАТ: качество и надежность на всех этапах жизненного цикла
В рамках "Программы развития и обновления средств ЖАТ на 2002- 2005 гг." повышение их надежности, напрямую связанной с безопасностью движения поездов, становится основным при переходе на электронную элементную базу. Создание многоуровневых систем безопасности требует изменения подходов к разработке, производству, испытаниям и эксплуатации аппаратуры, к анализу ее отказов. Значительное усложнение и высокая степень интеграции внедряемых устройств ЖАТ, использование технологии монтажа на поверхность печатных плат и импортной элементной базы - все это делает совершенную автоматику неремонтопригодной в условиях дорог, затрудняет поиск и устранение неисправностей. Привычные методы эксплуатации аппаратуры предыдущего поколения, в основном релейной, оказываются малоэффективными.

Особую актуальность приобретает разработка комплекса мер, базирующихся на системном подходе к обеспечению надежности современной РЭА, основу которого составляет процедура локализации и комплексного анализа отказов, их проявлений и условий возникновения.

Важно исследовать причины и физические механизмы отказов систем и комплектующих изделий. Получение аналитических сведений поможет в полной мере реализовывать один из принципов менеджмента качества, сформулированных в международных стандартах ИСО серии 9000, - принятие решений должно опираться на факты.

* * *

В зарубежной практике анализу отказов при решении проблемы обеспечения качества и надежности РЭА и комплектующих ее электрорадиоизделий (ЭРИ) также отводится существенная роль. Применение физико-технических методов нашло широкое отражение в мероприятиях и программах по обеспечению качества продукции фирм США, Японии, ФРГ и других развитых стран. Приемы анализа отказавших ЭРИ, первоначально предназначенные для фундаментальных исследований в области физики твердого тела, стали широко применяться при разработке оптимальных технологических процессов производства радиоэлектронной аппаратуры и ее комплектующих. Эти методы становятся неотъемлемой частью технологий, позволяющих контролировать качество как материалов, так и выполнения операций. Практически все крупные фирмы, выпускающие сложную и высоконадежную аппаратуру, имеют лаборатории, оснащенные сложнейшим аналитическим оборудованием для контроля качества материалов, операций, для анализа отказов.

На этапе установления причины и механизма отказа проводятся исследования элементного и химического состава "несработавших" узлов и деталей, загрязнений и посторонних включений. Применяется широкий диапазон исследовательских приемов - методы лазерного и рентгеноспектрального микроанализа электронной ожеспектроскопии, фотоэлектронной спектроскопии, вторично-ионной массспектрометрии, рентгеновской микродифракции, ИК-спектрофотометрии и т.п. Затем данные обобщаются и анализируются, после чего делается заключение о механизме и причине отказа.

При необходимости для подтверждения и уточнения результатов анализа отказ моделируется. Такая задача возникает, если сделано заключение, что причиной стало нарушение режимов и условий применения электрорадиоизделий в аппаратуре и необходимо установить параметры воздействий на ЭРИ и средств защиты от этих воздействий. Выбор и имитация условий работы ЭРИ в составе аппаратуры производится на основании физико-технического анализа отказавшего изделия путем построения его эквивалентной схемы.

Достоверное установление причин и, что принципиально важно, механизмов отказов - необходимое условие разработки эффективных корректирующих и предупреждающих действий, направленных на предотвращение отказов.

Проведено более двадцати международных симпозиумов по испытаниям и анализу отказов (International Symposium for Testing and Failure Analysis), регулярно организуются конференции, посвященные повышению процента выхода годной продукции микроэлектроники, ее надежности, анализу отказов (Microelectronic Manufacturing Yield, Reliability and Failure Analysis). Материалы семинаров, симпозиумов, других научных форумов регулярно публикуются в периодических изданиях и тематических сборниках, в сети Internet.

Другими словами, передовые зарубежные, а теперь уже и отечественные фирмы, в том числе ОАО "РЖД", справедливо придают все большее значение физическим исследованиям причин и механизмов отказов.

* * *

Опыт производителей РЭА свидетельствует: анализ и предотвращение отказов аппаратуры ЖАТ и комплектующих ее ЭРИ - задача комплексная, связанная с воздействием нескольких взаимозависимых факторов, охватывающих этапы разработки и производства аппаратуры, режимы и условия применения в ней ЭРИ, особенности эксплуатации.

Вот выводы, сделанные по результатам объективных физико-технических исследований отказавших элементов, узлов и блоков устройств ЖАТ. Сбои в работе аппаратуры вызваны: отказами покупных комплектующих изделий (ПКИ) - 41%; недостатками технологии производства - 26%; недостатками конструктивных и схемных решений - 19%; электрическими перегрузками в ходе эксплуатации - 11%; ошибками эксплуатационного персонала - 4%. В сумме получается больше 100 процентов!

Это означает, что корректирующие действия, нацеленные на повышение надежности устройств ЖАТ, требуются на всех этапах их жизненного цикла.

Эффективность таких действий значительно повышается, если все эти этапы замкнуты обратными связями, основанными на знании реальных причин отказов. Результаты исследования отказавших ПКИ для ряда изделий ЖАТ позволяют заключить, что основные причины сбоев таковы: дефекты изготовления (48%); электрические перегрузки при эксплуатации (33%); отклонения от нормы, связанные с монтажом (14%). Выходит, более половины сбоев, списываемых ранее на дефекты ПКИ, вызваны другими причинами, которые закладываются на всех этапах жизненного цикла аппаратуры.

Исходя из частоты проявления причин отказов, можно определить три основных направления повышения качества и надежности аппаратуры ЖАТ: повышение качества используемых ПКИ, внедрение методов надежностно-ориентированного проектирования аппаратуры, совершенствование систем менеджмента качества и технологии производства.

* * *

С целью повышения качества элементной базы, с одной стороны, целесообразно разработать и поддерживать в актуализированном состоянии "Перечень электрорадиоизделий, разрешенных к применению при разработке (модернизации) и производстве аппаратуры ЖАТ", внедрение которого позволит обеспечить единое информационное пространство для разработчиков и производителей этой аппаратуры, а также приоритетность применения перспективных и надежных элементов.

С другой стороны, необходимо построить систему централизованной поставки и сертификации элементной базы, включающей в себя: перечень квалифицированных поставщиков ПКИ; систему испытательных центров и лабораторий, обеспечивающих входной контроль и отбраковку потенциально ненадежных ПКИ; создать нормативно-методическую базу для ранжирования требований к элементной базе (спецпроверки, военная приемка, дополнительная отбраковка по информативным параметрам, контроль поставщиков и т.п.) и проведения необходимых измерений и испытаний ПКИ. Для этого разрабатывается "Положение о порядке поставки заводам-изготовителям аппаратуры ЖАТ элементной базы и комплектующих изделий", которое предусматривает: поставку только сертифицированных в установленном порядке и с учетом требований ОАО "РЖД" комплектующих изделий и материалов; организацию стопроцентного централизованного входного контроля элементной базы и комплектующих изделий; проведение необходимых для сертификации дополнительных испытаний и специальных исследований элементной базы в аккредитованных для этих целей организациях.

В частности, при комплектации наиболее ответственной аппаратуры, наряду с традиционными испытаниями ЭРИ на соответствие электрических параметров установленным требованиям электротермотренировками, широко применяют неразрушающие методы контроля, дополнительные отбраковочные испытания, так называемый "выборочный физический анализ". Ему подвергаются образцы из каждой партии ЭРИ, поступающих на комплектацию ответственной и высоконадежной аппаратуры. Анализ проводится до и после комплекса испытаний, в том числе разрушающих. Партии ЭРИ, не прошедшие параметрический и физический контроль, в ответственную аппаратуру не ставятся.

Реализация упомянутых мер позволит обеспечить сокращение номенклатуры применяемой элементной базы, снижение затрат на обеспечение деятельности службы материально-технического снабжения и входного контроля, в частности за счет установления устойчивых связей с комплексными аттестованными установленным порядком поставщиками. Удастся повысить уровень стандартизации и унификации схемотехнических и конструктивно-технологических решений, создать предпосылки для внедрения в разрабатываемую технику конструктивов мирового уровня и интеграции с глобальной технологией проектирования. Одновременно упорядочивются процедуры поставок и применения элементной базы; формируется нормативная база взаимоотношений с поставщиками; сокращаются затраты на анализ отказов; устанавливается оптимальное сочетание методов и средств сертификации, измерительного и испытательного оборудования, а также методик входного контроля элементной базы; расходуется меньше финансовых средств на технологический запас ПКИ.

Введение в действие названных руководящих документов нормативно ограничит и, в итоге, исключит использования некачественной элементной базы.

Повышение качества и надежности аппаратуры ЖАТ на этапе ее производства требует как внедрения высокопроизводительных, желательно автоматических технологических линий (монтажа элементов на поверхность печатной платы, металлообработки, приемосдаточных испытаний и т.п.), так и внедрения систем менеджмента качества на предприятиях - изготовителях устройств ЖАТ с обязательной их сертификацией на соответствие требованиям международных стандартов серии ИСО 9000 в ССФЖТ и ГОСТ Р. Сертификация СМК в ССФЖТ позволит обеспечить выполнение нормативных документов Министерства транспорта, а сертификат ГОСТ Р - признание СМК на международном уровне.

Повышение качества конструктивных и схемных решений и надежности аппаратуры ЖАТ на этапе ее разработки может быть обеспечено путем внедрения методов надежностно-ориентированного проектирования, которые позволяют выбрать оптимальный набор ПКИ и схемных решений, реализовать щадящие режимы применения элементов, гарантировать высокую устойчивость разрабатываемых устройств к различным дестабилизирующим воздействиям.

Идеология надежностно-ориентированного проектирования включает в себя совокупность методов выявления и устранения предпосылок отказов аппаратуры на самых ранних этапах проектирования. К наиболее эффективным относят методы обеспечения правильного применения комплектующих ЭРИ, оптимизации принимаемых схемо-конструктивных решений по построению аппаратуры.

Степень соответствия фактических значений параметров режима ЭРИ их предельно допустимым и рекомендуемым определяет состояние этих изделий в схеме. Эффективность работ по обеспечению правильного применения ЭРИ в аппаратуре следует из того, что, по экспертным оценкам, выявление и устранение 0,1% потенциально ненадежных схемных позиций, где не выполняются требования ТУ по допустимым режимам работы ЭРИ (процент определяется от общего числа примененных ЭРИ), снижает вероятность отказа аппаратуры при испытаниях и эксплуатации в среднем в 6-8 раз.

Сокращение временных и материальных затрат на разработку аппаратуры при одновременном повышении качества принимаемых схемных и конструкторских решений может достигаться применением систем автоматизированного проектирования (САПР). Из отечественных САПР принципам надежностно-ориентированного проектирования в наибольшей степени соответствует "АСОНИКА".

© Евразия Вести XI 2004







XI 2004

Евразия Вести XI 2004

Основные направления работы и перспективы развития транспортного комплекса

Москва приняла первый международный конгресс "ЕврАзЭС - Деловой мир"

Современные средства ЖАТ на службе безопасности

Перспективы эффективного применения средств ЖАТ

ЖАТ - инструмент и средство прогресса

Модернизация: ставка на микропроцессорные средства

Совершенствовать эксплуатацию железнодорожной автоматики и телемеханики

ФПЦ: многообещающие перспективы

Организация электронного документооборота на полигоне Октябрьской железной дороги

Знакомьтесь: центр компьютерных железнодорожных технологий

Пути радикального повышения безопасности железнодорожных перевозок

Новинка диспетчерской централизации - "Cетунь"

Комплексная система автоматизированного управления сортировочной станцией

УрГУПС - Железная дорога: связь прямая и обратная

"Радиоавионика": микропроцессорной автоматике - высочайшую надежность

Вклад "Югпромавтоматизации" в совершенствование технологических процессов

Система диспетчерской централизации "Юг"

Микропроцессорные системы с маркой Санкт-Петербургского электротехнического

НПЦ "Промэлектроника" на рынке ЖАТ

КИТ: интегрированный комплекс автоматизированных систем сигнализации и связи

Пути решения проблем разработки и внедрения устройств ЖАТ

НПЦ "Инфотэкс" - железнодорожному транспорту

КЛУБ-У на службе безопасности движения поездов

Автоматизированная система диспетчерского контроля "ГТСС-СЕКТОР": перспективы роста

Сименс: заслуженная высокая репутация

"Гипротранссигналсвязь" работает на прогресс автоматики

Вехи железнодорожной медицины

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести