 |
Контроль и качество – основные определения
|
|
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ_ 3
Контроль и качество – основные определения 4
Контроль как средство повышения качества электронных устройств. 4
КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ_ 6
Классификация воздействий. 6
Классификация воздействующих факторов. 7
Климатические воздействия 8
Биологические воздействия 9
Космические воздействия_ 11
Механические воздействия 12
Проблемы проведения испытаний ЭУ_ 14
Адекватность условий испытаний реальным условиям эксплуатации ЭУ. 15
Классификация испытаний__ 17
Квалиметрия. Экспертная оценка качества. 22
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА_ 23
Проведение лабораторных и стендовых испытаний_ 24
Программа испытаний ЭУ__ 25
Качество и конкурентоспособность продукции_ 26
Основные понятия в области качества продукции_ 27
Моральное старение продукции_ 28
Оптимальный уровень качества 28
ОСНОВЫ ИСПЫТАНИЙ И ТЕСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ_ 30
Статистический ряд и его характеристики. 31
Интервальные и доверительные оценки_ 33
Композиция и суперпозиция распределений_ 34
Допуски на параметры ЭУ__ 35
Выходные и первичные параметры_ 35
Определение производственного допуска методом "min-max" 37
Определение коэффициентов влияния 38
Вероятностное описание параметров ЭУ__ 40
Модели законов распределения параметров_ 41
ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ_ 43
Испытания на механические воздействия_ 43
Обнаружение резонансных частот 43
Воздействие ударной нагрузки_ 46
Воздействие линейной нагрузки_ 47
Воздействие акустического шума 48
ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ НА КЛИМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ_ 50
Методология климатических испытаний_ 50
Воздействие повышенной температуры среды_ 50
|
|
|
Воздействие пониженной температуры среды_ 51
Испытание на воздействие изменения температуры и термоудар_ 51
Воздействие повышенной влажности_ 52
Воздействие песка и пыли_ 52
Воздействие атмосферы, содержащей агрессивные среды_ 53
Испытание на герметичность_ 54
Комплексные климатические воздействия_ 54
Радиационные испытания 55
Радиационная стойкость 56
Методика проведения радиационных испытаний_ 57
ИСПЫТАНИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ, КОРРОЗИОННО-АКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ_ 59
Биологические воздействия_ 59
Испытания на технологические воздействия_ 60
Испытания на пожарную безопасность 61
Испытания на нагрев при неисправности ЭУ_ 63
Испытания на электромагнитную совместимость_ 64
Измерения на открытых полигонах_ 66
Камеры с поперечной электромагнитной волной (ТЕМ- камеры) 66
Реверберационные камеры_ 69
Безэховые СВЧ- камеры_ 70
Проверка и диагностирование БИС микропроцессоров_ 72
Основные этапы цикла разработки микропроцессорного контроллера 75
Влияние точности измерительных средств на результаты испытаний_ 76
Тестирование выходных параметров РЭУ методом Монте-Карло_ 78
Моделирование погрешностей выходных параметров РЭУ_ 81
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА В ПРОЦЕССАХ ИСПЫТАНИЙ РЭС_ 83
Основные понятия и определения технической диагностики_ 83
системы технической диагностики. 85
Диагностика отказов_ 85
Моделирование и диагностика электронных устройств и систем управления 87
Диагностика отказов. 90
Структуры и алгоритмы функционирования СТД_ 93
Метод графического представления. Диаграммы "причина- результат" – схема "рыбий скелет". 96
SMART – технологии_ 97
Надёжность и отказы ЭУ_ 99
Основные понятия надёжности_ 99
Классификация отказов ЭУ__ 101
Краткая характеристика надёжности элементов_ 103
Приближенный расчёт показателей надежности РЭУ_ 105
Надежностные схемы электронных устройств. Оценка надёжности. Методы повышения надёжности. 106
|
|
|
Системы массового обслуживания в технологии РЭУ_ 109
Основные характеристики систем массового обслуживания_ 109
Потоки событий (заявок) и их описание_ 109
Виды систем массового обслуживания_ 110
ЛИТЕРАТУРА__ 115
Рекомендуемая_ 115
Дополнительная_ 115
Стандарты и нормативные документы_ 115
ПРИЛОЖЕНИЕ А_ 117
Деминг. Четырнадцать принципов Деминга управления качеством_ 117
Принципы Деминга: 118
ВВЕДЕНИЕ_ 3
Контроль и качество – основные определения 4
Контроль как средство повышения качества электронных устройств. 4
КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ_ 6
Классификация воздействий. 6
Классификация воздействующих факторов. 7
Климатические воздействия 8
Биологические воздействия 9
Космические воздействия_ 11
Механические воздействия 12
Проблемы проведения испытаний ЭУ_ 14
Адекватность условий испытаний реальным условиям эксплуатации ЭУ. 15
Классификация испытаний__ 17
Квалиметрия. Экспертная оценка качества. 22
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА_ 23
Проведение лабораторных и стендовых испытаний_ 24
Программа испытаний ЭУ__ 25
Качество и конкурентоспособность продукции_ 26
Основные понятия в области качества продукции_ 27
Моральное старение продукции_ 28
Оптимальный уровень качества 29
ОСНОВЫ ИСПЫТАНИЙ И ТЕСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ_ 30
Статистический ряд и его характеристики. 31
Интервальные и доверительные оценки_ 33
Номер 33
Композиция и суперпозиция распределений_ 34
Допуски на параметры ЭУ__ 35
Выходные и первичные параметры_ 35
Определение производственного допуска методом "min-max" 37
Определение коэффициентов влияния 39
Вероятностное описание параметров ЭУ__ 41
Модели законов распределения параметров_ 42
ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ_ 44
Испытания на механические воздействия_ 44
Обнаружение резонансных частот 44
Воздействие ударной нагрузки_ 47
Воздействие линейной нагрузки_ 48
Воздействие акустического шума 49
ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ НА КЛИМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ_ 51
Методология климатических испытаний_ 51
Воздействие повышенной температуры среды_ 51
Воздействие пониженной температуры среды_ 52
Испытание на воздействие изменения температуры и термоудар_ 52
|
|
|
Воздействие повышенной влажности_ 53
Воздействие песка и пыли_ 54
Воздействие атмосферы, содержащей агрессивные среды_ 54
Испытание на герметичность_ 55
Комплексные климатические воздействия_ 55
Радиационные испытания 56
Радиационная стойкость 57
Методика проведения радиационных испытаний_ 58
ИСПЫТАНИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ, КОРРОЗИОННО-АКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ_ 61
Биологические воздействия_ 61
Испытания на технологические воздействия_ 62
Испытания на пожарную безопасность 63
Испытания на нагрев при неисправности ЭУ_ 65
Испытания на электромагнитную совместимость_ 66
Измерения на открытых полигонах_ 67
Камеры с поперечной электромагнитной волной (ТЕМ- камеры) 68
Реверберационные камеры_ 71
Безэховые СВЧ- камеры_ 72
Проверка и диагностирование БИС микропроцессоров_ 73
Основные этапы цикла разработки микропроцессорного контроллера 76
Влияние точности измерительных средств на результаты испытаний_ 78
Тестирование выходных параметров РЭУ методом Монте-Карло_ 80
Моделирование погрешностей выходных параметров РЭУ_ 83
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА В ПРОЦЕССАХ ИСПЫТАНИЙ РЭС_ 85
Основные понятия и определения технической диагностики_ 85
системы технической диагностики. 87
Диагностика отказов_ 87
Моделирование и диагностика электронных устройств и систем управления 89
Диагностика отказов. 92
Структуры и алгоритмы функционирования СТД_ 95
Метод графического представления. Диаграммы "причина- результат" – схема "рыбий скелет". 98
SMART – технологии_ 99
Надежность и отказы ЭУ_ 100
Основные понятия надежности_ 101
Классификация отказов ЭУ__ 103
Краткая характеристика надежности элементов_ 105
Приближенный расчет показателей надежности РЭУ_ 107
Надежностные схемы электронных устройств. Оценка надежности. Методы повышения надежности. 108
Системы массового обслуживания в технологии РЭУ_ 111
Основные характеристики систем массового обслуживания_ 111
Потоки событий (заявок) и их описание_ 112
Виды систем массового обслуживания_ 112
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА__ 117
Рекомендуемая_ 117
Дополнительная_ 117
Стандарты и нормативные документы_ 117
ПРИЛОЖЕНИЕ А_ 119
Деминг. Четырнадцать принципов Деминга управления качеством_ 119
Принципы Деминга: 120
ВВЕДЕНИЕ
Прогресс в любой области экономики связан с развитием радиоэлектронных (РЭУ) и электронных вычислительных средств (ЭВС). Проектирование, конструирование и изготовление РЭУ и ЭВС осуществляют на базе дискретных элементов (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и др.), и интегральных схем (ИС). Так как методы и устройства для испытаний РЭУ и ЭВС, аналогичны, то далее принимается общее наименование – электронные устройства (ЭУ).
Современные ЭУ характеризуются широкими функциональными возможностями и высокой степенью интеграции. Качество и надёжность ЭУ определяются точностью и стабильностью технологического процесса, которых невозможно достичь без эффективного контроля как в процессе производства ЭУ, так и при их эксплуатации. Существенную роль при этом отводят испытаниям, по результатам которых принимают решения о целесообразности дальнейшего производства ЭУ, совершенствования их конструкции и технологии изготовления, уточняют условия эксплуатации. В большинстве зарубежных фирм на долю испытаний приходится до 40% стоимости выпускаемой продукции. Потенциальные проблемы надёжности и соответствия требованиям стандартов должны решаться ещё на ранних стадиях проектирования, чтобы избежать в дальнейшем дорогостоящих изменений на стадиях производства. В настоящее время действия по усилению роли испытаний в повышении качества ЭУ осуществляются на государственном уровне.
Качество выпускаемой продукции и оказываемых услуг зависит от принципов научно-технической политики. В Республике Беларусь определён комплекс методов и средств участия государства в управлении научными исследованиями, использовании их результатов, техническом обновлении производства. Законом регулируются отношения, возникающие между органами государственной власти и управления и всеми субъектами научно-технической деятельности в процессе формирования и реализации государственной научно-технической политики. Основным нормативно-правовым актом в этой области является Закон Республики Беларусь "Об основах государственной научно-технической политики" от 12 ноября 1997 г. № 83-3, в соответствии, с которым разрабатываются нормативно-правовые акты, регламентирующие научно-техническую деятельность Республики Беларусь.
Законом от 12 ноября 1997 1997 г. определяется, что наука находится под опекой государства и пользуется его поддержкой как исключительно важная сфера не только в области экономического развития, но и в области культуры, истории, общественных отношений, обеспечивает экономические и правовые гарантии развития научно-технической деятельности.
|
|
|
| Под государственной научно-технической политикой понимается часть социально-экономической политики Республики Беларусь, включающей в себя основные цели, принципы, направления и способы воздействия государства на участников научной (фундаментальные и прикладные научные исследования), технической (опытно-конструкторские и технологические разработки, изготовление опытных образцов) и инновационной (производственное освоение и тиражирование новшеств) деятельности. |
Основные цели научно-технической политики РБ:
- использование научно-технического прогресса для повышения экономической эффективности производства, улучшения экологической обстановки в республике;
- достижение высокого интеллектуального и культурного уровней общества, направленных на улучшение качества жизни народа.
Ключевой фактор обеспечения качества продукции – система сертификации. Правовое регулирование сертификации осуществляется Законом РБ "О сертификации продукции, работ и услуг" от 5.09.1995 г. №3849-XII. Согласно ст. 6 Закона реализация продукции без сертификата или знака соответствия, подтверждающих соответствие свойств продукции заданным требованиям, запрещается. Производитель обязан в сопроводительной документации указывать сведения о сертификации и нормативных документах, которым должна соответствовать продукция (ГОСТ, ТУ и т.д.).
Современные ЭУ – сложные изделия, поэтому специалист, занимающийся их тестированием и диагностикой, разработкой методов и устройств для испытаний ЭУ, должен знать их принцип действия, пользоваться современными методами измерений, уметь анализировать полученные результаты, иметь представление об испытываемой аппаратуре и аппаратуре, используемой при испытаниях. Основные направления обеспечения качества: создание нормативной базы; метрологическое обеспечение производства; контроль технологического процесса и качества выпускаемой продукции; создание системы обеспечения качества на предприятии.
В данном курсе излагаются современные аспекты испытаний ЭУ. Обосновывается необходимость проведения испытаний на стадиях исследования и проектирования изделий с целью повышения качества последних, а на стадии изготовления – с целью оценки их качества. Рассматриваются зависимость видов испытаний от внешних воздействующих факторов, современные физические и математические модели испытаний. в результате изучения курса студент должен уметь правильно выбирать устройства для испытаний, а также устанавливать порядок их проведения для получения максимальной информации о качестве ЭУ. Знание методики тестирования и испытаний ЭУ позволяет ещё на начальных стадиях проектирования ЭУ правильно сформировать сбалансированные требования к проектируемым изделиям.
Контроль и качество – основные определения
Контроль как средство повышения качества электронных устройств.
| Качество ЭУ – совокупность свойств, определяющих способность изделий удовлетворять заданным требованиям потребителя в течение срока эксплуатации устройства. |
Качество ЭУ обусловливает их конструктивные, технологические, экономические, эргономические и другие параметры. Качество как свойство закладывается в процессе разработки и изготовления ЭУ, а объективно оценивается в процессе эксплуатации. Эта оценка является, во-первых, недостаточной, т.к. не все параметры ЭУ измеряются в условиях эксплуатации, во-вторых, – запоздалой.
Один из источников оценки качества – теоретические расчёты. Но расчётные оценки нуждаются в экспериментальном подтверждении, т.к. и исходные данные и модели являются приближенными. Создание адекватных моделей для сложных ЭУ с большим числом разнообразных элементов проблематично. Поэтому основной объем информации о качестве получают во время испытаний на всех этапах, начиная с разработки нормативно-технической документации (НТД) и кончая анализом рекламаций.
Рис. 1. Последовательность процессов разработки производства и эксплуатации ЭУ
| На рис. 1 последовательность процесса разработки, производства и эксплуатации ЭУ в общем виде показывает место и значимость контрольных и испытательных операций в производстве изделий. Контроль качества осуществляется на различных этапах: разработки (теоретическое исследование свойств ЭУ, определяющих качество изделий); выполнения технологических операций при изготовлении ЭУ, включая входной контроль параметров электрорадиоэлементов; испытания готовых ЭУ (аттестация изделий на соответствие требуемому качеству); эксплуатации (проверка соответствия качества ЭУ требованиям НТД). Операции контроля циклически включены в разные стадии жизненного цикла изделия – от разработки до утилизации. |
Вопрос о проведении контроля на том или ином этапе "жизненного" цикла ЭУ (проектирование, постановка на производство, изготовление, эксплуатация, ремонт, поставка на экспорт, импортные закупки и др.) решается в зависимости от требований к ЭУ и возможностей осуществления контроля. Наибольшее число отказов происходит в период освоения изделий в производстве. В серийном производстве и в процессе эксплуатации число отказов резко уменьшается. Поэтому особое значение имеет информация, получаемая в результате испытаний ЭУ на этапах разработки. Различают контроль готовых изделий или полуфабрикатов и контроль технологического процесса (ТП) их изготовления.
Контроль изделий или полуфабрикатов – совокупность операций, направленных на выявление дефектных изделий или полуфабрикатов в процессе их производства. Контроль ТП – операционный контроль изделия или процесса во время выполнения или после завершения технологической операции.
Большую роль в контроле качества изделий при массовом производстве занимает статистический контроль качества. Статистический контроль качества применяется на всех этапах производства и развивается циклически (рис. 1).
Цикл Деминга – процесс контроля, представленный в виде цикла (рис.2).
| Рис. 2 Цикл Деминга Цикл Деминга реализуется не в одном, а всегда в нескольких оборотах. При этом методы контроля в каждом обороте и качество продукции совершенствуются. |
Реализация циклов Деминга является целью организации системы контроля. Часто считают, что термин "Quality Control" следует переводить не как "контроль качества продукции" а более правильно – "управление качеством".
Испытания – основная форма контроля ЭУ; – экспериментальное определение при различных воздействиях количественных и качественных характеристик изделий при их функционировании. Испытываемые изделия и воздействия могут быть смоделированы. На различных этапах проектирования и изготовления ЭУ цели испытаний различны. Но основные цели испытания являются общими для всех ЭУ:
¨ выбор оптимальных конструктивно-технологических решений при создании новых изделий;
¨ доводка изделий до необходимого уровня качества;
¨ объективная оценка качества изделий при их постановке на производство, в процессе производства и при техническом обслуживании;
¨ гарантирование качества изделий (особенно при международном товарообмене).
Испытания – эффективное средство повышения качества, т.к. позволяют выявить:
* недостатки конструкции и технологии изготовления ЭУ;
* отклонения от выбранной конструкции или принятой технологии,
* допущенные в производстве скрытые случайные дефекты материалов и элементов конструкции, не поддающиеся обнаружению существующими методами технического контроля;
* резервы повышения качества и надежностинадёжности разрабатываемого конструктивно-технологического варианта изделия.
Для повышения качества ЭУ на конечных операциях изготовления проводят испытания, выявляющие изделия со скрытыми дефектами. Режимы испытаний выбирают так, чтобы они обеспечивали отказы изделий, содержащих скрытые дефекты, и в то же время не вырабатывали ресурса изделий, которые не содержат дефектов, вызывающих отказы при эксплуатации. Такие испытания называют технологическими тренировками (термотоковая тренировка, электротренировка, тренировка термоциклами и др.).
При испытаниях и оценке их результатов различные организации выступают как изготовители, испытатели, потребители ЭУ. Нормальное взаимодействие между ними возможно в случае, если разработаны: единый технический язык (терминология, классификация методов и устройств испытаний); форма и содержание специальных технических документов (стандартов, методик, программ, графиков, протоколов и т.п.); общие требования к методам и устройствам для испытаний в зависимости от видов испытаний ЭУ; порядок проведения испытаний; положения о правах и обязанностях предприятий и отдельных должностных лиц при проведении испытаний.
Все организационные требования являются объектами стандартизации. Стандартизации подлежат:
1) требования к испытаниям продукции;
2) процесс организации испытаний,
3) методы и устройства испытаний;
4) планирование испытаний (оговаривается в частных и общих технических условиях - ЧТУ и ОТУ)
Основной документ, по которому осуществляют контроль качества выпускаемых ЭУ – стандарты технических условий. На основании этого документапо результатам испытаний принимают решение о пригодности ЭУ к использованию, а также решают все спорные вопросы между изготовителем и потребителем изделий.
Повышение эффективности контроля приводит к снижению роли испытаний готовой продукции. Хорошо организованный контроль ТП позволяет сократить объем испытаний готовых изделий. Существует подход, когда при высоком уровне технологии некоторые виды изделий и ряд операций технологического процесса не подвергаются испытаниям. При этом предполагается, что исходные сырье, полуфабрикаты и технологические процессы близки к идеальным.
|
|
|
