Конспект лекций модуля № 1 «определение, задачи, места и объем технического диагностирования микропроцессорных иус»

Лекция №1

Стадии жизненного цикла микропроцессорных (мпс) информационных управляющих систем (иус).

ПСИ, ПИ, МВИ,ГИ, КИ

Сокращения:

ЖЦ – жизненный цикл

МПС – микропроцессорная система

ТЗ – техническое задание

ТП – технический проект

ОКР – опытно-конструкторская работа

КД – контрольная документация

КТД – контрольно-техническая документация

Оп. об. – опытные образцы

ПИ – предварительные испытания

ПСИ – приёмно-сдаточные испытания

ГИ – государственные испытания

Сер.п. – серийное производство

Хр – хранение

Тр – транспортировка

Ож – ожидание

ФИ – физическое использование

ТО – техническое обслуживание

1. Исследование и проектирование:

   • и сследование и обработка замысла

   • формирование уровня качества (соответствующие достижения научно-технического прогресса)

   • р азработка проектной и рабочей документации (КД главного конструктора)

   • изготовление и автономные испытания опытного образца (ПСИ, ПИ)

   • коррекция КД (литера «0»)

   • изготовление и ГИ опытного образца

   • коррекция КД (литера «01») для серийного изготовления, обращения и эксплуатации.

Реализация первого периода ЖЦ1 системы регламентирует определённые стадии разработки технической документации, которые включают:

1. Техническое задание (ТЗ), разрабатываемое на основе исходных требований заказчика и эксплуатационным характеристикам изделия, к надёжности, технологическому и метрологическому обеспечению производства и эксплуатации.

2. Эскизный проект (ЭП) (техническое предложение) – совокупность конструкторских документов, которые содержат техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки на основании анализа ТЗ и различных вариантов возможных решений, с учётом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого изделия.

3. Технический проект (ТП) – совокупность документов, которые отражают принципиальные схемные, конструкторские и параметрические решения, дающие общее представление об изделии, его конструкции и принципе работы.

4. Рабочий проект (РП) - совокупность конструкторской документации, которая содержит структуру изделия (схема деления изделия на составные части Е1); окончательные схемотехнические решения (схемы электрические принципиальные Э3, схемы электрические соединения Э4, перечни элементов ПЭ, ведомости покупных изделий ВП, ведомости разрешения применения покупных изделий ВИ); конструкторские (спецификации, сборочные чертежи СБ, ведомость спецификаций, ведомость держателей подлинников ДП); программные (спецификация, формуляр, описание программного обеспечения, текст программы, руководство программиста, руководство оператора); совокупность эксплуатационной документации (паспорт ПС, руководство по эксплуатации РЭ, габаритный чертеж ГЧ, схема электрическая подключения Э5); характеристики изделия (технические условия ТУ, расчет показателей стандартизации и унификации РР, расчет стойкости к воздействию ПФЯВ РР1, расчет надежности РР2, программа и методики испытаний ПМ, программа обеспечения надежности ПОН, комплект карт для оценки правильности применения изделий Д).

2. Изготовление:

   • технологическая подготовка производства

   • становление производства

   • подготовка изделий к транспортированию и хранению

3. Обращение изделий:

   • организация максимального сохранения качества готовой продукции в период транспортировки и хранения

4. Эксплуатация (основная стадия):

   • целевое использование изделия в соответствии с назначением (ФИ)

   • техническое обслуживание и профилактическое восстановление

   • ремонт и восстановление после отказа

5. Утилизация:

   • после потери изделием потребительских качеств реализуется операция его утилизации при максимальном использовании утилизированных компонентов.

Диагностика на этапах жизненного цикла РЭА

1. ТЗ - Техническое задание:

Два подхода при заключении ТЗ: язык заказчика (функциональные параметры) и разработчика (технические параметры). Каждый пункт ТЗ должен будет проверяться и фиксироваться количественными значениями характеристик в протоколах испытаний (не допускается субъективные оценки: например требования в ТЗ: красивый, быстродействующий нельзя оценить объективно, поэтому в ТЗ необходима конкретизация: цвет – черный, быстродействующий – тактовая частота процессора 2.1 Ггц). Часто изделие должно выполнять требования, которые прямо не записаны в ТЗ, но изделие относится к какой-либо группе исполнения:

1 гр. – сухопутная

2 гр. – морская

3 гр. – воздушная

4 гр. - космическая

5 гр. – взрывоопасная

Поэтому, по умолчанию, изделие относящееся к конкретной группе должно выдерживать все требования этой группе, если в ТЗ нет специальной уточнения.

2. ТП - Технический проект;

На этапе ТП (зарождения облика изделия) необходимо не забыть с точки зрения ДИАГНОСТИКИ встроенные и оптимальный объем внешних средств диагностирования:

Самоконтроль – заложить введение аппаратных и программных средств для обеспечения минимально-трудоемкого, оперативного и не требующего дополнительного оборудования проведения испытаний, входного контроля и эксплуатации.

Тестовой контроль - заложить введение аппаратных и программных средств для обеспечения стимулирующих тестов, контролирующих работоспособность изделия (тесты «мыши», клавиатуры в ПК).

Средства Технического обслуживания - заложить введение аппаратных и программных средств в изделие и внешних средств диагностирования для выявления неисправностей и дефектов при возникновении ошибок функционирования изделия (коды неисправностей в современных авто).

Ремонт – учесть, чтобы самые ненадежные элементы были более доступны при разборке изделия (чтобы замена предохранетеля не потребовала разборки всего изделия).

3. РКД - Разработка рабочей конструкторской документации:

На этапе РКД разрабатываются основные документы по диагностированию изделия: ТУ (технические условия) и ПМ (программа и методики испытаний).

В ТУ и ПМ – представлены методики испытаний, обеспечивающих проверку каждого требования, заложенного в ТЗ. Документы отличаются тем, что в по ПМ изделие проверяется на те требования, которые можно провести одноразово, чтобы удостоверится, что изделие правильно сконструировано, например – проверка на испытание грызунами (крысами), или на воздействия солнечного излучения, соляного тумана, песка, пыли и т.д.

В ТУ заложены методики по проверке требований, которым должно удовлетворять каждое выпускаемое изделие (например – климатические воздействия, удары, транспортная вибрация, герметичность или погружение в воду). Кроме этого в ТУ приводятся объемы необходимых периодических и типовых испытаний. Периодические испытания проводятся на выборочных образцах после определенных переодов выпуска изделий, для подтверждения неизменности технологии изготовления. Типовые испытания

Проводят при замене комплектации (например - снятие с производства микросхем), материалов или конструкции на новом образце.

4. Изготовление опытного образца

На этапе изготовления опытных образцов необходимо разработать и изготовить КСО (контрольно-стендовое оборудование) или КПА (контрольно-проверочную аппаратуру). Включает в себя универсальное, стандартное и не стандартное оборудование с помощью которого проводится отладка изготовленных опытных образцов и используется при их испытаниях (ПК, программаторы, технологические жгуты, тестовое программное обеспечение, составные части изделия и т.п.).

5. Испытания

Испытания классифицируются по разным признакам и назначениям (см. лекцию по КиД №2). На данном этапе проводятся следующие испытания:

Приемо-сдаточные испытания проводятся в освоенном производ¬стве. Это контрольные испытания изготовленной продукции при приемном контроле.

Предъявительские проводятся обязательно службой технического контроля предприятия-изготовителя перед предъявлением ее для приемки представителем заказчика, потребителем или другими органами приемки.

Предварительные испытания являются контрольными испытаниями опытных образцов и (или) опытных партий продукции с целью определения возможности их предъявления на приемочные испытания

Приемочные (МВИ, ГИ) испытания также являются контрольными испытаниями. Это испытания опытных образцов, опытных партий продукции или изделий единичного производства, проводимые для решения вопроса о целесообразности постановки этой продукции (ЭА) на производство и (или) использования ее по назначению

Межведомственные испытания - это испытания ЭА, проводимые комиссией из представителей нескольких заинтересованных министерств и ведомств или приемочные испытания установленных видов ЭА для приемки составных ее частей, разрабатываемых совместно не¬сколькими ведомствами

К государственным испытаниям относятся испытания установленных важнейших видов ЭА, проводимые головной организацией по государственным испытаниям, или приемочные испытания, проводимые государственной комиссией или испытательной организацией, которой предоставлено право их проведения

6. Серийное производство

На этапе серийного производства проводят квалификационные испытания, определяющие возможность производства качественно производить изделия по разработанной и утвержденной КД. Согласовываются воможные отклонения материалов и технологий, отличающихся от КД изделия.

7. Хранение

При хранении периодически должно проводится испытание на работоспособность при возможной переконсервацией.

8. Транспортирование

Перед транспортированием изделия необходимо убедится в возможности его транспортирования конкретным видом транспорта. Например, герметизированное изделие транспортируемое самолетом в не герметизированных контейнерах на высоте 12000 км должно иметь перепускной клапан, иначе перепад давления

9. Физическое использование

При эксплуатации изделия выявляются все достоинства и недостатки, заложенные с точки зрения диагностики практически на всех этапах жизненного цикла изделия. Самоконтроль и тестовое диагностирование обеспечивает уверенность в работоспособности. Средства Технического обслуживания и КСО обеспечивают оперативное устранение неисправностей. Проведенные испытания – уверенность, что изделия в подобных условиях будет работать. Учет закона Паркинсона (наименее надежный элемент разработчик устанавливает в самом труднодоступном месте) позволит оперативно производить замену дефектного элемента. Контроль и рекомендации по эргономике интерфейса оператора позволит сократить время освоения и избегать возникновения интерактивных неисправностей оператором. Сравните интерфейсы оператора для смартфонов, особенно китайских, вследствие перевода и менталитета.

10. Техническое обслуживание (см. Лекцию по КиД №2)

Единая система комплексного технического обслуживания и ремонта изделия включает в себя следующие виды технического обслуживания:

контрольный осмотр (КО);

текущее обслуживание (ТеО);

техническое обслуживание N1 (ТО-1);

техническое обслуживание N2 (ТО-2);

техническое обслуживание при длительном хранении;

текущий ремонт;

капитальный ремонт.

11. Ремонт (см. Лекцию по КиД №2)

Текущий ремонт обеспечивает восстановление работоспособности изделия при отказах. По сложности проведения под¬разделяется на три уровня.

Капитальный ремонт (КР) проводится после выработки межремонтного ресурса, при получении сильных боевых повреждений или возникновении неисправностей, устранение которых предусмотрено при КР

12. Утилизация

После окончания срока службы, физической и моральной деградации изделие утилизируется. Проводится поверка на содержание драгметаллов, редкоземельных материалов и т.д. Составные части изымаются и передаются в специализировнные предприятия.

Эксплуатация системы – стадия жизненного цикла, на которой реализуется (ФИ), поддерживается (ТО) и восстанавливается (ТО и ремонт) качество изделия.

Техническая эксплуатация – часть эксплуатации, включающая транспортирование, хранение, ТО и ремонт.

Качество – совокупность свойств, обуславливающих пригодность системы удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением. Качество изделия реализуется через совокупность показателей качества и эффективности.

Показатель качества – количественная характеристика одного или нескольких свойств изделия, составляющих его качество.

Для того, чтобы изделие выполняло своё функциональное назначение, оно должно находиться в работоспособном состоянии, т.е. в состоянии, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и КД.

Параметры работоспособности подразделяются на четыре группы:

• Параметры функционального использования (ПФИ) характеризуют МПС с точки зрения потребительской сущности.

• Технические параметры (ТП) определяются инженерными решениями, реализуемыми на стадиях исследования, проектирования и изготовления. Их количественные значения, в конечном счете, влияют на ПФК на стадии эксплуатации.

• Параметры технической эксплуатации (ПТЭ) характеризуют МПС как объект ТО и ремонта и приспособление МПС к этим операциям.

• Системные параметры позволяют представить МПС как большую техническую систему, состоящую из отдельных устройств, связей и имеющих общую целевую функцию, сложную структуру и др. системные характеристики.

Основной характеристикой периода развития является создание определённого комплекса требований к проектируемой системе и последующей реализацией его через совокупность ПФИ, воплощаемую посредством инженерных решений разработки (ТП). В этом же периоде в систему закладывается определённая совокупность ПТЭ – набор параметров надёжности и эксплуатационной технологичности конструкции.

Особенностью МПС является наличие в структуре двух типов средств: аппаратных и программных. Поэтому в отличие от обычных радиоэлектронных устройств и систем в МПС основной спецификой является оптимальное взаимодействие между аппаратными (АС) и программными (ПС) средствами устройств МПС (МПУ).