Software & Systems

Применение иностранной электронной компонентной базы в отечественных образцах радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) является объективной реальностью. В соответствии с требованиями действующих нормативно-правовых документов оно осуществляется на основании Решения о порядке применения электронной компонентной базы (ЭКБ) иностранного производства (ИП) в изделии, в котором указано, что планируемые к применению электрорадиоизделия (ЭРИ) ИП должны пройти сертификационные испытания на соответствие требованиям отечественных стандартов с учетом модели внешних воздействующих факторов (ВВФ).

Проведение сертификационных испытаний ЭРИ ИП обусловлено целым рядом объективных и субъективных обстоятельств, основные из которых следующие [1]:

-    отсутствие возможности контроля технологического процесса производства ЭРИ ИП;

-    отсутствие нормативно-технической документации на поставляемые ЭРИ ИП (технических условий на ЭРИ ИП);

-    отсутствие обоснованного ограничительного перечня ЭРИ ИП, разрешенных к применению в РЭА;

-    рассогласования в требованиях отечественных и зарубежных стандартов (проблема гармонизации).

В то же время небольшие объемы поставок ЭРИ ИП, высокая стоимость проведения сертификационных испытаний (зачастую она в несколько раз, а иногда и на порядок превышает стоимость партии ЭРИ ИП) и невозможность решать эту задачу полномасштабно и оперативно вследствие недостаточной оснащенности экспериментальной базы требуют разработки и внедрения новых подходов для оптимизации этого процесса.

В современных условиях актуальность решения данной проблемы становится еще более очевидной. Одним из наиболее эффективных путей ее оперативного разрешения сотрудники ЗАО «Спарта» (г. Санкт-Петербург) видят в скорейшей реализации подходов и методов, разработанных в предложенной «Концепции организации проведения сокращенных сертификационных испытаний электронной компонентной базы ИП в процессе комплектования предприятий-производителей РЭА РФ» [2].

Концепция определяет направления организации сокращенных сертификационных испытаний ЭРИ ИП и порядок их проведения, а также обосновывает выработку рекомендаций о возможности отказа от их проведения (то есть проведение их расчетно-аналитическим методом) и перехода к испытаниям в составе образца специальной техники в процессе комплектования предприятий-производителей ЭКБ ИП предприятиями – вторыми поставщиками.

Реализация этой концепции базируется на внедрении технологий обработки и учета информации о качестве ЭКБ ИП, полученной на основе использования результатов маркетинговых исследований иностранных производителей и предварительных расчетов показателей их качества, в процессе составления программ и разработки методик сертификационных испытаний.

Предлагаемая ЗАО «Спарта» концепция сокращенных сертификационных испытаний ЭРИ ИП направлена, в первую очередь, на решение основной задачи: выбранная к применению и поставляемая ЭКБ ИП должна гарантированно отвечать уровню качества, достаточному для обеспечения требований, предъявляемых к свойствам РЭА конкретного типа.

Поэтому, говоря об оптимизации сертификационных испытаний ЭРИ ИП, следует помнить, что она прежде всего заключается в сокращении сертификационных испытаний и/или в их замене расчетно-аналитическими операциями, то есть целевой функцией является минимизация затрат на их организацию и проведение при условии достижения необходимой эффективности (степени идентификации качества ЭРИ ИП) в конкретной информационной ситуации.

Информационная ситуация определяется областью возможного изменения факторов, оказывающих существенное влияние на качество поставляемых ЭРИ ИП. Нетрудно выделить их совокупность в следующем виде:

-    действующая система качества управления производством изделий;

-    принятая система технических условий применения изделий;

-    реализуемая программа поддержки выпуска изделий необходимого типа;

-    установленная система контроля качества;

-    состав гарантийных обязательств на изготавливаемые (поставляемые) изделия;

-    объем и качество предлагаемой информации о производимых изделиях;

-    степень защищенности от подделки;

-    ценовая политика предприятия-изготовите­ля (дистрибьютора).

При выборе к применению ЭРИ ИП целесообразно ориентироваться на ЭРИ, которые отвечают всем требованиям, предъявляемым Центром поставок агентства логистики Минобороны США (DSCC/DLA) к функциональной достаточности, надежности и качеству элементов, применяемых на этапах проектирования и производства РЭА в интересах Минобороны США.

Данный выбор обусловлен ведущим положением США на мировом рынке технологий проектирования и производства электронных компонентов (в первую очередь, интегральных микросхем как наиболее высокотехнологичных и сложных), четко отработанной системой управления качеством технологических процессов производства, наличием соответствующей нормативно-технической базы и фактически сформированным постоянным блоком предприятий-производителей электронных компонентов для нужд Минобороны США (класса military) [3].

При этом следует учитывать, что принятая на государственном уровне программа стандартизации Минобороны США направлена на максимальное использование коммерческих элементов в военных применениях путем доведения уровня их надежности до военных требований. Данное обстоятельство является достаточно важным для российского рынка, который практически полностью комплектуется из электронных компонентов ИП классов industrial и commercial.

Именно поэтому главным критерием, обеспечивающим высокую степень достоверности качества ЭРИ ИП, является уровень квалификации производителя. Программы квалификации, утвержденные Минобороны США, не зависят от закупки или контракта и гарантируют, что технология, изделие или семейство изделий изначально соответствуют заданным характеристикам и качеству, что проект изделия, производственный процесс, а также программы контроля качества непрерывно обеспечивают производство ЭРИ, соответствующих заданным характеристикам.

Среди систем качества, в максимальной степени гарантирующих необходимый уровень надежности поставляемых ЭРИ, могут рассматриваться только утвержденные Минобороны США системы QML и QPL квалификации технологического процесса и продукции соответственно. (QML – Qualified Manufacturing List (перечень аттестованных производителей) – программа квалификации процесса производства. Включение предприятия в Перечень QML является гарантией обеспечения требований, предъявляемых Объединенным советом по электронным устройствам Ассоциации электронной промышленности США к изделиям индустриального уровня качества, в том числе по составу, методам и условиям проведения квалификационных испытаний ЭРИ. QPL – Qualified Product List (перечень квалифицированных изделий) – программа квалификации изделий, гарантирующая, что изделия производителя не только изначально, но и на непрерывной основе отвечают требованиям спецификации.)

Рассмотрим возможные пути оптимизации сертификационных испытаний в различных типовых информационных ситуациях.

Информационная ситуация № 1: ЭРИ ИП, заявляемые для применения в специальной технике,  идентифицируются как продукция класса military, что на российском рынке по понятным причинам встречается крайне редко, или изделия класса industrial, изготовленные QML/QPL квалифицированными производителями.

При условии удовлетворения ЭРИ ИП требованиям функционального назначения, допустимым весовым, геометрическим, стоимостным и временным параметрам такие изделия рассматриваются как основные кандидаты на проведение оценки соответствия их партии требованиям модели внешних воздействующих факторов расчетно-аналитическим методом (то есть без проведения сертификационных испытаний в традиционной форме – методом натурных экспериментов).

В настоящее время вероятность возникновения подобной ситуации, полученная на основе результатов работы ЗАО «Спарта» по обеспечению заказов за последние 3 года, составляет не более 30 % по номенклатуре и не более 17 % по объему всех поставок ЭРИ ИП.

Информационная ситуация № 2: возникает тогда, когда ЭРИ ИП, заявляемые для применения в специальной технике, идентифицируются как продукция классов industrial и commercial (более 70 % по номенклатуре и более 80 % по объему всех поставок ЭРИ ИП), производители которой работают без полной QML/QPL квалификации, но реализуют различные программы обеспечения ее высокого качества и надежности. В частности, если на предприятии принят и внедрен в производство Стандарт JESD47 «Квалификационные испытания интегральных схем в нагрузочных режимах» Объединенного совета по электронным устройствам (JEDEC) Ассоциации электронной промышленности США (EIA) – документ, специально разработанный для изделий, отвечающих требованиям высокой надежности и качества.

Сравнение состава и значений характеристик внешних воздействий, определенных JESD47 и ГОСТ РВ 20.39.414.1, позволяет сделать следующие выводы:

-    состав и значения внешних воздействующих факторов, установленных в стандарте JESD47, соответствуют составу и значениям внешних воздействий, установленных стандартом ГОСТ РВ 20.39.414.1 для изделий группы унифицированного исполнения 4У;

-    стандарт JESD47 предполагает проведение большего количества температурно-влажностных испытаний, активизирующих механизмы отказов, связанных с коррозией;

-    стандартом JESD47 предусмотрены дополнительные испытания: термоудар и температурное циклирование силовых приборов, активизирующих такие механизмы отказов, как трещины по границе диэлектрик–область полупроводника, отслаивание электрических соединений, нарушение целостности проволочных соединений, усталость пайки (соединений, столбиковых и сферических выводов), трещины и отслаивание кристалла.

Таким образом, при установленном факте проведения иностранным производителем квалификационных испытаний ЭРИ коммерческого уровня качества в соответствии со стандартом JESD47 либо при действии другой программы экспериментальной отработки изделий в достаточном объеме и с необходимым уровнем текущего контроля их надежности допустимо принятие предварительного заключения о предъявлении этих ЭРИ ИП к оценке соответствия их партии требованиям модели ВВФ расчетно-аналитичес­ким методом.

Информационная ситуация № 3: отличается от предыдущей наличием удовлетворяющих предъявляемым требованиям сведений о действующих программах обеспечения качества выпускаемых ЭРИ классов industrial и commercial или информации о достаточности уровня текущего контроля их надежности.

В этом случае возможно предварительное решение о проведении сокращенных сертификационных испытаний в сочетании с расчетно-анали­тическим методом.

Во всех остальных случаях следует проводить сертификационные испытания ЭРИ ИП в полном объеме, предварительно убедившись в отсутствии аналога этого изделия, чтобы быть уверенным в том, что невозможно осуществить переход в одну из ранее приведенных информационных ситуаций, позволяющих решать оптимизационную задачу.

Процесс выбора пути решения задачи оптимизации сертификационных испытаний ЭРИ ИП в зависимости от идентифицированной на рассматриваемый момент информационной ситуации, возможно, целесообразно представить в виде алгоритма, изображенного на рисунке.

Основу предложенного алгоритма составляет процедура формирования информационной ситуации, представляющая собой мониторинг иностранных производителей, сущность которого заключается в оценке и установлении соответствия производителей ЭРИ ИП принятым требованиям (критериям оценки), предъявляемым к иностранному производителю ЭРИ, применяемых в образцах специальной техники.

Мониторинг основывается на сборе, анализе и обобщении информации об иностранных производителях и включает, в первую очередь, установление действующей у производителя системы управления качеством производства, принятой методологии квалификации, действующей программы организации и управления производством ЭРИ, другой информации, позволяющей объективно оценить уровень качества изготавливаемой продукции.

Теоретическую основу предложенного подхода составляют результаты целого комплекса связанных между собой научно-исследовательских работ, выполняемых в течение последних двух лет сотрудниками ЗАО «Спарта» с целью совершенствования системы комплектования предприятий-изготовителей специальной техники Российской Федерации ЭКБ ИП.

Основными результатами исследований являются:

1)   методология проведения анализа планируемой к применению номенклатуры ЭРИ ИП на стадии опытно-конструкторских работ (ОКР);

2)   методология создания перечня ЭРИ ИП, рекомендованных для применения в РЭА специальной техники;

3)   методология проведения работ по оптимизации состава сертификационных испытаний.

Результаты апробации разработанного расчетно-аналитического метода в процессе выполнения ОКР образцов РЭА специальной техники подтвердили его работоспособность и экономическую эффективность: экономия составила не менее 90 % от объема финансовых средств, обычно выделяемых для проведения сертификационных испытаний ЭРИ ИП.

Выполнение описанного комплекса работ, непосредственно предваряющих планирование, подготовку и собственно испытания, позволяет принять обоснованное решение о целесообразности:

-    отказа от проведения испытаний для QML/QPL продукции, применяемой в образце специальной техники;

-    проведения оптимизированных расчетно-аналитическим методом испытаний тех ЭРИ ИП, для которых возможна идентификация разногласий на уровне оценки производителя и в процессе которой установлена возможность удовлетворения характеристик качества;

-    проведения в полном объеме испытаний с целью подтверждения (неподтверждения) соответствия полному набору характеристик качества для продукции с неустановленной возможностью восполнения дефицитов надежности.

Окончательное решение принимается по результатам мониторинга производителей, анализа и оценки качества ЭРИ ИП.

Дальнейшая модернизация метода производится в направлении сокращения временных затрат на основе автоматизации процесса поддержки в принятии решений о проведении сокращенных сертификационных испытаний ЭКБ ИП, планируемых к применению в образцах специальной техники.

Литература

1. Левин Р.Г., Уханов А.В. Некоторые проблемы обеспечения электронной компонентной базой в процессе жизненного цикла образцов специальной техники // Анализ и прогнозирование систем управления: тр. IX Междунар. науч.-практич. конф. молодых ученых, студентов и аспирантов. СПб: СЗТУ, 2008. Ч. II. 287 с.

2. Концепция создания системы комплектования предприятий – изготовителей специальной техники высокотехнологичной электронной компонентной базой и материалами (проект). СПб: ЗАО «Спарта». 12 c.

3. Панкратов В.К., Уханов А.В. Комплексная система управления качеством технологических процессов производства электрорадиоизделий в США. СПб: ЗАО «Спарта», 2006.

4. Ершов Л.А., Бабенко В.А., Клавдиев А.А. Актуальные вопросы состояния и перспективы развития электронной компонентной базы в США // Анализ и прогнозирование систем управления: тр. IX Междунар. науч.-практич. конф. молодых ученых, студентов и аспирантов. СПб: СЗТУ, 2008. Ч. II. 287 с.