- •Оглавление
- •Глава 1 ОСНОВЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ
- •1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- •1.2 ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
- •1.3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИЗДЕЛИЯМ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •1.4 КРИТЕРИИ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ
- •1.5 ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ОСНОВНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НАДЕЖНОСТИ
- •1.6 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО НАДЕЖНОСТИ
- •Глава 2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •2.1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
- •2.2 ПРОГРАММНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ
- •2.2.1 Типовая структура и содержание программы обеспечения надежности космического аппарата
- •2.2.2 Основные нормативные требования к составу и содержанию КПЭО КА
- •2.3 АНАЛИЗЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ, БОРТОВЫХ СИСТЕМ И КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
- •2.3.1 Функциональный анализ
- •2.3.2 Анализ (расчет) надежности
- •2.3.2.2. Методы нормирования показателей надежности по составным частям космического аппарата
- •2.3.2.3.Методы анализа и оценки показателей надежности на соответствие нормативным значениям (расчетные, расчетно-экспериментальные методы)
- •2.3.2.5 Надежность КА при хранении
- •2.3.3 Анализ видов, последствий и критичности отказов
- •2.3.3 Анализ электрических и тепловых нагрузок на комплектующие и мер по облегчению нагрузок для комплектующих.
- •2.3.4 Анализ худшего случая.
- •2.3.5 Анализ обеспечения требуемого ресурса и сохраняемости.
- •2.3.6 Перечень и программа контроля критичных элементов
- •Глава 3 СТРУКТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ БОРТОВЫХ СИСТЕМ И БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
- •Глава 4 ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОТКАЗАХ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •4.1 ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТКАЗОВ
- •4.2 МЕХАНИЗМЫ ВНЕЗАПНЫХ И ПОСТЕПЕННЫХ ОТКАЗОВ
- •4.3 СТРУКТУРНЫЕ ДЕФЕКТЫ КОМПОНЕНТОВ БИС
- •4.4 ОБЩИЕ ДЕФЕКТЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
- •4.5 ДЕФЕКТЫ В КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ
- •4.5.1 Механизм образования "отрицательных нитевидных кристаллов".
- •4.5.2 Растворение кремния алюминием
- •4.6 ДЕФЕКТЫ ПЛЕНОК ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
- •4.7 ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ
- •4.7.1 Локализованные дефекты структуры и состава диэлектрических слоев
- •4.7.2 Химические и физические нелокализованные дефекты
- •Глава 5 ОТБРАКОВОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ – СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПАРТИЙ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •5.1 СОСТАВ ОТБРАКОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ
- •5.2 ТРЕНИРОВКА
- •5.3 ЭЛЕКТРОТРЕНИРОВКА
- •5.4 ЭЛЕКТРОТЕРМОТРЕНИРОВКА
- •5.5 ТЕРМОТРЕНИРОВКА
- •5.6 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ТРЕНИРОВОК
- •Глава 6 МОДЕЛЬ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ ДЛИТЕЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
- •6.5.1 Излучения естественных радиационных поясов Земли
- •6.5.2 Воздействие одиночных частиц
- •Глава 7 МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АППАРАТУРЫ КА ИЗДЕЛИЯМИ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ НЕОБХОДИМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ
- •Глава 8 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ НА ИЗДЕЛИЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •Глава 9 НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА МИКРОСХЕМ
- •9.1.1 Обзор систем формирования рентгеновского изображения
- •9.1.2 Неразрушающее формирование трехмерного изображения
- •9.1.3 Практическое использование рентгеновских инспекционных установок в лабораториях анализа отказов
- •Влияние облучения на образец
- •9.2.1 Сравнение РЭМ и оптического микроскопа
- •9.2.2 Электронная оптика
- •Зарядка образца
- •Скорость сканирования и качество изображения
- •Краткое описание
- •Глава 10 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •Глава 11 РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
- •11.1.1 Метод прогнозирования работоспособности ЭРИ к воздействию электрических и тепловых нагрузок в КА негерметичного исполнения
- •11.1.2 Определение допустимого коэффициента электрической нагрузки ИС в КА негерметичного исполнения
- •11.1.3 Справочник конструктора по применению изделий микроэлектроники в КА негерметичного исполнения длительного функционирования
- •11.2.1 Причины разбросов показателей радиационной стойкости ЭРИ от образца к образцу
- •11.2.2 Экспериментальные данные разброса радиационной стойкости ЭРИ
- •11.2.3 Обоснование номенклатуры критически важных ЭРИ определяющих радиационные характеристики бортовой аппаратуры КА
- •11.2.4 Обеспечение радиационной стойкости критически стойких ЭРИ
- •11.2.5 Влияние идеологии проведения ВК, ОИ и ДНК на уровень радиационной стойкости ЭРИ, устанавливаемых в аппаратуру
- •11.3.1 Разработка подхода к оценке работоспособности ЭРИ в условиях комплексного воздействия ФКП
40
¾Анализа электрических и тепловых нагрузок комплектующих и мер по облегчению нагрузок для комплектующих (на уровне бортовой аппаратуры);
¾Анализа ресурса и сохраняемости (на уровне бортовой аппаратуры);
¾Анализа безопасности (на уровне КА, бортовых систем, бортовой аппаратуры);
¾Анализа перерывов (на уровне бортовых систем и КА).
По результатам анализов должны быть выпущены перечень и программа
контроля критичных элементов.
Необходимость проведения вышеперечисленных анализов по обеспечению надежности должна быть предусмотрена в программах обеспечения надежности КА (ПОН) . Кроме этого, в ПОН должны быть предусмотрены проведение и выпуск отчетов по тепловому анализу, механическому анализу, анализу стойкости бортовой аппаратуры к воздействию факторов космического пространства.
Требования к составу и содержанию программных документов по обеспечению надежности космических аппаратов, а также порядок проведения анализов по обеспечению надежности рассмотрены в следующих подразделах.
Контрольные вопросы
1.Приведите общее содержание работ по обеспечению надежности КА, как элемента системы менеджмента качества на этапе проектирования;
2.На чем базируются принципы обеспечения надежности КА на этапе проектирования, исходя из современных требований?
3.Приведите перечень анализов по обеспечению надежности
2.2ПРОГРАММНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ
Всоответствии с требованиями нормативно-технической документации
основными программными документами по обеспечению надежности и безопасности КА являются:
¾Программа обеспечения надежности (ПОН), программа обеспечения безопасности (ПОБ), комплексная программа экспериментальной отработки (КПЭО) – для опытных КА;
41
¾Программа обеспечения надежности на стадии производства (ПОНп)-для серийных КА;
¾Программа обеспечения надежности на стадии эксплуатации (ПОНэ)- для серийных КА;
¾Программа повышения (поддержания) надежности (ППН) – для КА, находящихся в штатной эксплуатации.
ПОН, ПОНп, ПОНэ, ППН – документы, устанавливающие комплекс орга- низационно-технических мероприятий, подлежащих проведению при создании, серийном производстве и эксплуатации КА для обеспечения заданных требований по надежности.
ПОБ - представляет собой отдельный, плановый организационнометодический документ (отдельная книга эскизного проекта или раздел в составе аванпроекта), определяющий комплекс основных мероприятий по обеспечению безопасности на всех этапах жизненного цикла КА.
КПЭО – документ, в котором развивают и конкретизируют работы и мероприятия ПОН, проводимые при наземной экспериментальной отработке.
Мы будем рассматривать ПОН, КПЭО для опытных КА.
Цель ПОН состоит в гарантировании того, что КА и его составные части разработаны, изготовлены, отработаны, хранятся, поставляются такими способами, при которых САС (ресурс) КА и вероятность безотказной работы КА за требуемый САС (ресурс) будут не ниже значений требуемых по тактикотехническому заданию (ТТЗ).
Основу ПОН составляет перечень работ, проводимых на всех этапах создания КА в целях обеспечения требуемых по ТТЗ показателей надежности.
КПЭО – документ, в котором развивают и конкретизируют работы и мероприятия ПОН, проводимые при наземной экспериментальной отработке.
Рассмотрим структуру программных документов по обеспечению надежности КА.
42
2.2.1Типовая структура и содержание программы обеспечения надежности космического аппарата
В рамках системы менеджмента качества предприятия при разработке и создании нового КА на стадии эскизного проекта основным документом, определяющим комплекс конструктивных, научно-методических и организационнотехнических мероприятий, направленных на получение требуемых значений показателей надежности, является программа обеспечения надежности (ПОН), которая в конечном счете определяет структуру процесса обеспечения надежности. При составлении ПОН учитываются:
¾требуемые показатели надежности разрабатываемого КА;
¾новизна и сложность разрабатываемого КА;
¾характер и объем производства, условия эксплуатации КА;
¾возможность определения степени соответствия фактического уровня надежности КА предъявляемым требованиям на основных этапах жизненного цикла (проектирование, производство, отработка, летные испытания и эксплуатация).
ПОН основывается на достигнутых ранее результатах по обеспечению на-
дежности и должна содержать:
¾структуру ПОН КА, перечень задач по обеспечению надежности, методы их решения, методическое обеспечение, а также сроки решения каждой задачи;
¾порядок документирования, контроля выполнения работ и корректировки ПОН.
К ПОН опытного КА предъявляются следующие требования:
¾ПОН должна содержать основные сведения по назначению и структуре КА, эксплуатационно–технические характеристики КА, номенклатуру и требуемые значения показателей надежности КА, а также организацион- но-технические требования по обеспечению надежности, основные принципы и пути обеспечения надежности КА, перечень предполагаемых условий эксплуатации КА с определением сущности внешних воздейст-
43
вующих факторов и факторов, обусловленных взаимодействием составных частей КА, порядок и способы применения, хранения, обслуживания КА и его составных частей, перечень ПОН составных частей КА более низких уровней структуры КА с указанием количественных и организаци- онно-технических требований, предъявляемых к их надежности;
¾ПОН должна предусматривать перечень работ и мероприятий по обеспечению надежности, сроки начала и окончания выполнения каждой работы (мероприятия), связанные со стадиями и этапами выполнения работ, состав исполнителей по каждой работе (мероприятию) и форму отчетности; ссылки на нормативно-технические и методические документы, используемые при выполнении каждой из этих работ;
¾В ПОН должен быть приведен перечень руководящих нормативнотехнических и методических документов, которыми необходимо руководствоваться при выполнении работ и мероприятий по обеспечению надежности»;
¾ПОН должна устанавливать контрольные точки рассмотрения хода выполнения ПОН и возможные сроки ее корректировки по стадиям и этапам создания КА, порядок выпуска отчетных документов по выполнению ПОН, порядок принятия решения о переходе к выполнению последующих задач ПОН; основание для проведения корректировки, порядок внесения
и согласования корректировок.
Разработке ПОН должен предшествовать анализ видов последствий и критичности отказов, который может быть включен в ПОН как приложение, при этом в ПОН должны включаться мероприятия, направленные на устранение возможных отказов и неисправностей.
2.2.2Основные нормативные требования к составу и содержанию КПЭО КА
К КПЭО КА предъявляются определенные требования по составу и содержанию. Как правило, КПЭО КА должна содержать следующие разделы
[3]:
¾ основные положения;
44
¾структура и этапность НЭО КА;
¾перечень бортовых систем, подвергаемых НЭО;
¾перечень отработочных изделий. Порядок, объем и организация НЭО КА, отчетность по испытаниям;
¾цели и задачи комплексных испытаний.
¾требования по обеспечению необходимой имитации условий функционирования КА в целом. Перечень основного испытательного оборудования для реализации требований в процессе отработки;
¾порядок оценки отработки КД, ТД и ЭД на КА в целом;
¾порядок оценки, отработки и подтверждения технических и эксплуатационных характеристик КА и требований к надежности;
¾порядок поставки объектов, оборудования и документации на испытания. Итоговая отчетность по НЭО КА;
¾контрольные испытания;
¾межведомственные испытания (при необходимости);
¾метрологическое обеспечение;
¾требования безопасности персонала при испытаниях (при необходимости).
К КПЭО КА предъявляются следующие требования:
¾КПЭО должна содержать назначение КА, структурный состав КПЭО КА по всем уровням разработки с указанием всех частей КПЭО и их взаимосвязей;
¾КПЭО должна содержать обоснование выбранной структуры и этапности отработки, структурную схему НЭО и регламентацию этапности отработки;
¾КПЭО должна предусматривать перечень бортовых систем, подвергаемых НЭО. При изменении нормативного объема НЭО в КПЭО приводят обоснование изменения объема отработки;
45
¾в последовательности, определенной этапностью отработки, и в привязке к отработочным изделиям КПЭО должна определять виды испытаний, количество образцов, перечень необходимой рабочей документации на комплектацию и проведение испытаний, исполнителей, место проведения испытаний и отчетность по видам испытаний;
¾в привязке к объекту отработки, видам и содержанию испытаний КПЭО должна назначать требования по имитации условий эксплуатации КА в целом (нормы испытаний), содержать номенклатуру основного испытательного оборудования и требуемые параметры имитации условий эксплуатации;
¾КПЭО должна содержать требования к этапности отработки документации на отработочных изделиях, критерии полноты и достаточности отработки по результатам НЭО для присвоения литеры «О» на отработочных изделиях, порядок присвоения литеры «О» полному комплекту документации на изделие в целом;
¾КПЭО должна определять способы и этапы их отработки, оценки и подтверждения при проведении расчетных работ в процессе наземных и натурных испытаний, а также перечень документов, в которых должна подтверждаться возможность их выполнения;
¾КПЭО должна содержать требования к порядку комплектации и поставки объектов, оборудования и документации на испытания, уточнять состав и исполнителей итогового отчета по НЭО изделия;
¾КПЭО должна содержать перечень испытаний, отнесенных к предварительным;
¾КПЭО должна определять перечень бортовых систем (оборудования), подвергаемых МВИ, цели и задачи МВИ и порядок их проведения;
¾КПЭО должна предусматривать порядок реализации мероприятий метрологического обеспечения: