2.5. Прискорені випробування

Прискорені випробування ЕА засновані на методах прогнозування і вживання форсованих режимів.

Прогнозувати надійність ЕА можна при її проектуванні, виробництві і експлуатації. Математичні основи прогнозування на всіх трьох етапах залишаються загальними, проте конкретні методики і алгоритми різні. Початковими даними для прогнозування надійності є:

на етапі проектування передбачені характеристики, робочі режими і умови експлуатації ЕА;

на етапі виробництва допуски на параметри якості, кореляційні зв'язки між параметрами якості процесу виготовлення і параметрами готової апаратури, вимоги по виробничій надійності готової продукції.

На практиці існує багато різних методів прогнозування надійності ЕА. Проте всі вони поділяются на математичні і фізичні.

Найпоширенішими є математичні методи прогнозування надійності, які залежно від прогнозованих параметрів і мети прогнозу, у свою чергу, підрозділяються на детерміновані, вірогідність (стохастичні) і методи, засновані на вживанні математичного апарату теорії розпізнавання образів.

Детермінований метод прогнозування застосовується при відомому характері зміни значень прогнозованого параметра в часі,

Можливі методи прогнозу припускають визначення довірчого інтервалу значень параметра в заданому часовому інтервалі, в якому із заданою вірогідністю параметр не вийде за допустимі межі його змін.

Фізичний або причинний підхід до прогнозу надійності ЕА базується на аналізі фізичних і физико-хімічних процесів. Різноманіття процесів, що протікають в РЕА під впливом різних дестабілізуючих чинників, і їх взаємна залежність вимагають створення для цілей прогнозу вельми складних фізичних моделей надійності*. Проте процеси зносу і руйнування в реальній ЕА, як правило, локалізовані, конкретні і залежать від конкретних причин. Відповідно до цього найприйнятнішою моделлю надійності є модель, заснована на принципі підсумовування компонентів надійності.

При прогнозі надійності ЕА результати фізичних досліджень повинні доповнюватися даними аналізу відмов і даними статистичного характеру. Тому одним з перспективних методів прогнозу надійності ЕА є такий, в основі якого лежать математична статистика і глибоке знання фізичної суті процесів, що протікають в ЕА. До таких методів відноситься метод прискорених випробувань. Форсовані режими роботи ЕА лежать в основі методу прискорених випробувань. Суть методу полягає у відшуканні залежності між статистичними показниками надійності і умовами, експлуатації, що характеризуються температурою, електричною нагрузкою та іншими параметрами. В цьому випадку створюються моделі для визначення показників надійності при різних рівнях нагрузки і умовах навколишнього середовища.

Побудова таких моделей здійснюється за допомогою аналізу физико-хімічних процесів, що протікають в ЕА, проведення спеціальних випробувань і використовування закономірностей, яким підкоряються процеси деградації. Физико-хімічні процеси, що приводять до відмови, можна прискорити за рахунок підвищення рівня впливаючих зовнішніх чинників: температури, напруги, струму, тиску, швидкості вібрації, частоти циклів і т.д. В цьому і полягає значення прискорених випробувань, заснованих на вживанні форсованих режимів роботи ЕА. Строго кажучи, прискореними випробуваннями ЕА називаються випробування виробів у форсованих режимах з подальшою екстраполяцією результатів до умов випробування при нормальних навантаженнях.

При проведенні прискорених випробувань встановлюють зв'язки між рівнями навантажень і вірогідністю безвідмовної роботи, які потім можуть екстраполюватися в ту або іншу сторону; виявляють впливи різних технологічних чинників на надійність ЕА; розробляють оптимальні методи контрольних випробувань на надійність, що забезпечують отримання вичерпних відомостей при мінімальних термінах і витратах.

Фізичне значення прискорених випробувань полягає в прискоренні тільки того механізму відмов, який є характерним для випробовуваних виробів при їх роботі під нормальним навантаженням. Тому при збільшенні навантажень, що прикладаються до ЕА нагрузок з метою скорочення часу випробування на надійність необхідно завжди мати на увазі, що механізми відмов повинні зберігатися незмінними. Це є в прискорених випробуваннях найскладнішою проблемою, бо виявити сам механізм відмов іноді дуже важко, а складена на підставі аналізу відмови гіпотеза може виявитися помилковою.

Вибір величини навантаження, що прикладається, для прискорення випробування виробу визначається не тільки вимогою збереження механізмів відмов, характерних для нормальних навантажень, але і надійними характеристиками випробовуваної апаратури. Навантаження, застосоване при прискорених випробуваннях, визначається тією інформацією про відмови, яку необхідно одержати в результаті прискорених випробувань, причому характер старіння комплектуючих елементів ЕА залежно від конкретного навантаження (або поєднання декількох навантажень) буде, звичайно, різним.

Лекція 3.

СКЛАДАННЯ І УЗГОДЖЕННЯ ПРОГРАМ ВИПРОБУВАНЬ

3.1. ЗАГАЛЬНИЙ ПІДХІД ДО ПЛАНУВАННЯ ВИПРОБУВАНЬ

Оскільки в розробці нового виробу ЕА беруть участь декілька підрозділів НДІ і досвідченого заводу, то існує загальний план, що пов'язує діяльність кожного підрозділу. Для цілеспрямованої дії підрозділів і окремих виконавців на всіх етапах створення ЕА (від складання технічних вимог на проектування виробу до контролю його якості при експлуатації) формується програма забезпечення якості (ПОК) варіанту ЕА, що розробляється.

Аналізуючи перелік робіт програми забезпечення якості, відзначимо наступне.

1. Виконання програми повинне забезпечити керівників і виконавців найбільш важливою інформацією для ухвалення рішень і проведення заходів щодо подолання існуючих і виникаючих труднощів реалізації проекту.

1. Особлива роль в програмі відведена дослідженням, що проводяться на ранніх етапах створення ЕА. Інформація, що отримується на цих дослідженнях, є технічною основою вдосконалення і оптимізації конструктивно-технологічних вирішень виробів ЕА.

2. Забезпечення якості виробів ЕА на етапі виробництва досягається не тільки контролем технологічного процесу і проведенням технологічних тренувань, але і дослідженнями продукції.

3. На реалізацію досліджень йде велика частка всіх затрат, призначених для виконання програми.Контрольні операції технології і продукції, проведення дослідженнь істотно підвищують вартість виробу, що виготовляється.

Етап	Найменування роботи і вимоги	Результат роботи	Показники оцінки якості і ефективності
1. Розробка ТЗ	1.1. Вивчення існуючих аналогів 1.2. Аналіз обгрунтованості претензій і побажань по вдосконаленню аналогів з боку розробників системи 1.3. Прогнозування надійності і техніко-економічне обґрунтування найважливіших параметрів ЕА 1.4. Аналіз результатів експериментальної перевірки принципово нових конструкторських і технологічних рішень	Перелік аналогів з основними параметрами їх характеристик Перелік недоліків Результати прогнозу надійності і техніко-економічних розрахунків Протокол дослідницьких випробувань	Науково-технічний рівень Вірогідність безвідмовної роботи по поступових і раптових відмовах Економічний ефект Запас стійкості до дії кліматичних, механічних, електричних,и інших чинників
2. Розробка рішень схемотехнік	2.1. Збір і аналіз інформації про надійність використовуваних ЕРЕ і компонентів ЕА 2.2. Складання програми випробувань макету 2.3. Експериментальна оцінка надійності 2.4. Розподіл значень показників надійності між компонентами і деталями конструкції 2.5. Оцінка чутливості і працездатності схеми в якнайгірших режимах 2.6. Вибір і обгрунтування електричних допусків на параметри схеми	Звідні дані Програма випробувань Протокол випробувань Акт аналізу відмов, що виникли при випробуваннях Протокол ресурсів випробувань Результати визначення допусків	Виводи і рекомендації аналізу Виводи протоколу Виводи протоколу випробувань Виводи акту аналізу Запас стійкості Втрати від необгрунтованих допусків
3. Розробка конструк-торско-техноло-гических рішень	3.1. Складання програми, випробування лабораторних зразків 3.2. Контроль конструкторської документації 3.3. Розрахункова і експериментальна оцінка міцності конструкції при граничних експлуатаційних навантаженнях	Програма Протокол випробувань Особиста картка виконавця Протоколи ресурных випробувань	Виводи протоколу Число помилок і зауважень Запас стійкості

Етап	Найменування роботи і вимоги	Результат роботи	Показники оцінки якості і ефективності
	3.4. Експериментальна оцінка теплових режимів при граничних експлуатаційних навантаженнях 3.5. Визначення критичних елементів 3.6. Розробка критеріїв і методів приймального контролю і приймальних випробувань 3.7. Складання повної схеми технологічного процесу виготовлення виробу 3.8. Розробка методів контролю виробів, що виготовляються 3.9. Складання програми і проведення технологічної проби 3.10. Оптимізація технологічного процесу і конструкція із застосуванням багатофакторного планування експерименту	Протоколи випробувань Акт аналізу відмов Контрольна карта (КК) Схема технологічного процесу Контрольні карти Програма Протокол випробувань Протокол, математичні моделі Оптимальні параметри конструкції і технологічного процесу	Запас стійкості Види і відсоток відмови при випробуваннях Согласованіє КК з ОТК Узгодження Узгодження з ОТК Виводи протоколу Узгодження
4. Розробка контролю і технологічних випробувань	4.1. Забезпечення підготовки до атестації операторів і контролерів 4.2. Виготовлення дослідної партії в цеху 4.3. Збір і узагальнення статистичних даних по видам браку на кожній технологічній і контрольній операції 4.4. Вибір виду й обґрунтування доцільності технологічних випробувань	Наказ про атестацію Дослідні зразки Розподіл технологічних втрат по видах Технологічна карта випробувань	Узгодження з ОТК Відсоток виходу придатних Показники технологічних втрат кожного виду Узгодження з ОТК
5. Випробування дослідної партії на етапі проектування	5.1. Складання програми випробувань в обсязі вимог ТЗ і ТУ 5.2. Складання програми випробувань по оцінці запасів стійкості до впливу експлуатаційних факторів 5.3. Складання програми випробувань по оцінці ефективності технологічних тренувань	Програма Програма Програма	Узгодження з ОТК, відділом надійності й відділом випробувань Те ж Узгодження з відділом надійності

Етап	Найменування роботи й вимоги	Результат роботи	Показники оцінки якості й ефективності
	5.4. Проведення випробувань по програмі 5.5. Аналіз видів і причин відмов 5.6. Розробка рекомендацій з усунення виявлених причин відмов	Протокол випробувань Акт аналізу відмов Заходи щодо результатів випробувань	Виводи протоколу Виводи акту Узгодження заходів з ОТК
6. Етап виробництва	6.1. Підготовка виробництва, забезпечення його необхідним технологічним оснащенням 6.2. Проведення означальних випробувань 6.3. Забезпечення систематичної звітності про відмови й зміни 6.4. Проведення прийомоздаточних випробувань	Акт по настановній партії Протокол випробувань Інформаційна система керування якістю Протоколи прийомоздаточних випробувань	Виводи акту Виводи протоколу Заходу щодо інформації Рішення про приймання продукції
7. Застосування в системі	7.1. Дотримання вимог технічної документації по контролі й експлуатації 7.2. Усунення дефектів взаємодії блоків і виробів у системі 7.3. Натурні випробування в системі	Зведення про порушення технічної документації Протокол усунення дефектів взаємодії Протокол випробувань	Відсоток порушень Кількість виявлених дефектів Виводи протоколу

При розробці програм дослідженнь повинні враховуватися цілі і завдання забезпечення якості виробу ЕА, що розробляється і виготовляється, з урахуванням витрат на проведення дослідженнь. Дослідження повинні бути оптимізовані по ефекту від використання отримуваної інформації і за витратами на їх проведення.

Таблиця 5.2. Вартості вилучення дефектних приладів, долари

Призначення ЕА (клас ЕА)	Етап вилучення компонента, що відмовив
	при вхідному контролі	при монтажі блоку	при випробуваннях системи	при експлуатації
Для широкого вжитку	2	5	5	50
Промислова	4	25	45	215
Військова	7	50	120	1000
Космічна	15	75	300	200-106

Як правило, розробник проекту визначає об'єкти і цілі дослідженнь, служба управління якістю стежить за відповідністю програми встановленим в технічній документації нормам дослідженнь і методики їх проведення. Відділи надійності і дослідженнь, вхідні в службу управління якістю, встановлюють вимогу за об'ємом і методиці дослідженнь, погоджують режими дослідженнь виходячи з реальних можливостей досліджувального устаткування і оснащення. Підрозділи виробництва планують своєчасне виготовлення зразків, відповідних вимогам НТД.