Software & Systems

Модернизация существующих и создание новых образцов специальной техники, отвечающих мировым стандартам качества, основывается на современной, динамично развивающейся электронной компонентной базе (ЭКБ). Ситуация, создавшаяся в отечественной электронной промышленности, и прежде всего в микроэлектронике, не позволяет обеспечивать необходимый технический уровень изделий специальной техники. Поэтому наблюдается тенденция к увеличению объемов поставок ЭКБ иностранного производ- ства (ИП).

Основным требованием при применении ЭКБ ИП является обеспечение соответствия функциональных и эксплуатационных характеристик. Гарантом качества электрорадиоизделий (ЭРИ) ИП могут служить лишь сертификационные испытания. Вместе с тем ввиду отсутствия методологий выбора ЭРИ ИП обеспечить высокую вероятность прохождения сертификационных испытаний не представляется возможным. Иными словами, на стадии опытно-конструкторской разработки радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) специальной техники невозможно обеспечить выбор ЭРИ ИП, заведомо стойких к условиям эксплуатации.

При выборе ЭКБ ИП необходимо также учитывать:

•      стадию и продолжительность жизненного цикла ЭРИ ИП в производстве;

•      доступность на рынке;

•      стоимость ЭРИ ИП с учетом проведения сертификационных испытаний;

•      достоверность информации, получаемой от производителя ЭКБ ИП, и т.д.

Очевидно, что подход к выбору ЭКБ ИП, планируемой к применению в образцах РЭА специальной техники, должен быть системным, то есть должен учитывать достаточно большое количество факторов, касающихся как самого ЭРИ ИП, так и его производителя.

Рациональный выбор ЭКБ ИП

Под рациональным выбором понимается единая методология выбора высокотехнологичной ЭКБ ИП, обеспечивающая стойкость применяемых ЭРИ ИП, уменьшение финансовых затрат, связанных с закупкой некачественных ЭРИ ИП и проведением сертификационных испытаний, а также выбор ЭРИ ИП с максимальным жизненным циклом [1].

Основой предлагаемого подхода является методика мониторинга производителей ЭКБ ИП, которая позволяет оптимизировать состав и количество производителей выбираемой номенклатуры ЭРИ ИП. В статье приводятся методы и критерии выбора производителей ЭРИ ИП.

Базовые принципы выбора:

-    выбранная к применению и поставляемая ЭКБ ИП должна гарантированно отвечать уровню качества и надежности, достаточному для обеспечения требований, предъявляемых к надежности РЭА в заданных условиях ее применения;

-    система качества предприятий-производи­телей ЭКБ ИП должна быть контролирующей, а не заявительной;

-    предприятие-производитель ЭКБ ИП должно функционировать в рамках выбранной системы качества не менее 5 лет.

Достоверность получаемой от производителя информации

Проведенные по рассматриваемой проблематике исследования [2] позволяют утверждать, что сегодня в мире существуют две контролирующие системы качества в области ЭКБ – QML/QPL (системы качества Минобороны США) и комплек­сы государственных стандартов специальной тех­ники в РФ, призванные обеспечивать близкую к стопроцентной гарантию качества выпускаемых изделий.

QML (Qualified Manufacturing List – перечень аттестованных производителей) – основная система качества производства монолитных интегральных, гибридных микросхем и полупроводниковых приборов для нужд Минобороны США.

В рамках QML:

•      программа квалификации не зависит от контракта или поставки изделий;

•      стандартизированная система производства – это система производства продукции двойного применения с правительственным контролем над изменениями в спецификации изделий;

•      процесс производства является аттестованным (квалифицированным) и не требует для каждого изделия специальной и индивидуальной квалификации, предусмотренной стандартной совокупностью испытаний, то есть при правильном выборе элементов по условиям применения у потребителя не требуется проведение обязательных испытаний и отбраковок.

QРL (Qualified Product List – перечень квалифицированных изделий) – основная система качества производства пассивных компонентов для нужд Минобороны США.

Программа квалификации в системе QPL применяется для изделий с устойчивыми конструкцией и производственным процессом (изменения в конструкцию или производственный процесс вносятся относительно редко) и с программой производства, рассчитанной на длительный период времени. Некоторые ожидаемые в проектах изделий и производственных процессах изменения легко корректируются благодаря специально спроектированной исходной программе контроля над изменениями, а также программам проекта изделий и повторной квалификации.

Соответствующим образом спроектированная и внедренная программа QPL-квалификации гарантирует, что изделия не только изначально, но и на непрерывной основе отвечают требованиям спецификации.

Разница между QML- и QPL-квалификациями заключается в том, что при QML-квалификации Минобороны США аттестовывается процесс производства изделия или семейства изделий, а при QPL-квалификации – само изделие или семейство изделий.

Программа QPL-квалификации применяется для пассивных компонентов, соединителей и тому подобных изделий.

Основные достоинства систем:

-    направленность на разработку и внедрение качества, надежности и непрерывное улучшение процессов производства самих приборов;

-    ответственность производителя за изменения в процессе, повышающие качество и позволяющие уменьшить количество дополнительных испытаний;

-    наличие служб прослеживаемости, контроля конструкции, уведомления об изменениях в изделии, уведомления о прекращении производства;

-    единое стандартизованное производство продукции двойного применения и система контроля качества, повышающие коэффициент готовности и эффективности для всех потребителей, применяющих приборы высокого качества, при этом отсутствие необходимости в значительных закупках ЭРИ ИП;

-    правительственный контроль за изменениями спецификации прибора.

Основные недостатки систем:

-    эмбарго на поставки ЭРИ в Россию;

-    относительная дороговизна приборов класса military по сравнению с обычными приборами индустриального или коммерческого (потребительского) уровня качества;

-    ограничение номенклатуры приборов числом квалифицированных производителей и технологических процессов.

Выбор систем управления качеством

Как уже отмечено, гарантией наибольшей достоверности получаемой от производителя ЭКБ ИП информации является аттестация его производства Минобороны США. Но возможность поставки изделий класса military в Российскую Федерацию является скорее исключением, чем правилом.

Тем не менее, производители, аттестованные Минобороны США на соответствие требованиям системы качества QML, принимают на себя в отношении изделий индустриального уровня качества гарантии по выполнению требований стандартов JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council – Объединенного совета по электронным устройствам Ассоциации электронной промышленности США).

К достоинствам ассоциации JEDEC можно отнести следующие:

-    изделия класса military и industrial в большинстве случаев производятся на одной технологической линии;

-    система по качеству и надежности изделий наиболее приближена к военным стандартам;

-    базовый потребитель может адаптировать спецификацию под требования определенных применений;

-    большие объемы производства предполагают сравнительно невысокую стоимость элементов.

Состав и типовые требования, предъявляемые квалификационными испытаниями к микросхемам коммерческого уровня качества, общее руководство по выбору проверочных лотов и критерии годности представлены в стандарте JESD47 Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits, редакция D, ноябрь 2004 г. Стандарт JESD47 Объединенного совета по электронным устройствам Ассоциации электронной промышленности США (EIA) – документ, специально разработанный для изделий, отвечающих требованиям высокой надежности и качества.

Компанией «Спарта» (г. Санкт-Петербург) был проведен анализ соответствия требований стандарта JESD47 требованиям, предъявляемым к специальной технике в Российской Федерации. Анализ показал, что требования стандарта JESD47 полностью отвечают требованиям стандартов на изделия соответствующей группы унифицированного исполнения 4У.

Таким образом, гарантией установленной надежности элементов индустриального уровня качества является принятие производителем на себя обязательств по возможности прохождения этими изделиями квалификационных испытаний, состав и условия проведения которых, а также критерии годности заданы стандартом JESD47.

Данный стандарт применяется достаточно ограниченным кругом производителей электронных компонентов, а именно теми производителями, которые достигли наилучших результатов по качеству и надежности производимой ими продукции. К ним в первую очередь относятся производители, прошедшие сертификацию производственных процессов Минобороны США.

Жизненный цикл

В большинстве случаев жизненный цикл ЭРИ ИП в производстве составляет порядка 5 лет, в то время как жизненный цикл РЭА измеряется десятками лет. В такой ситуации не представляется возможным обеспечить не только весь жизненный цикл аппаратуры, но и серийное производство. Одним из способов разрешить данную ситуацию является создание складских запасов ЭКБ ИП. Но даже он не позволяет полностью решить проблему. Причин для этого три:

•     некоторые ЭРИ ИП имеют ограниченный срок хранения;

•     зачастую сложно прогнозировать сроки эксплуатации РЭА;

•     довольно часто требуются дополнитель- ные образцы РЭА, не запланированные при за- пуске серийного производства, не говоря о разработке.

Как было отмечено, при производстве ЭРИ ИП для нужд Минобороны США предприятие-изготовитель ЭКБ ИП в целях рентабельности производства начинает выпуск его индустриального аналога. При этом групповые технические условия на ЭРИ ИП класса military заносятся в SMD-перечень (Standardized Microcircuit Drawing – Групповые технические условия Миноборо- ны США).

С 1993 г. в США любые новые приборы для применения в РЭА вооружений и военной техники, поставляемые от производителя, аттестованного Минобороны США, реализуются на основе «один прибор – один шифр» прибора, указанного в групповых технических условиях Минобороны США. Достоинством таких элементов является расширенный жизненный цикл, составляющий 10 лет и более. Анализ, проведенный компанией «Спарта», показал, что за 10 лет было снято с производства лишь 12 % ЭРИ ИП, групповые технические условия на которые были занесены в SMD-перечень.

Индустриальный аналог обычно выпускается в течение всего времени производства самого ЭРИ ИП. В случае приостановки производства ЭРИ ИП выпуск индустриального аналога продолжается. Таким образом, наличие групповых технических условий на аналог класса military позволяет с большой долей вероятности рассчитывать на расширенный жизненный цикл в производстве ЭРИ ИП индустриального уровня качества.

На основании изложенного можно сделать определенные выводы. При выборе ЭРИ ИП необходимо руководствоваться следующими критериями: у производителя должна быть полная аттестация всех технологических процессов производства (полная QML-аттестация технологических процессов); продолжительность непрерывной аттестации технологических процессов производства на текущий момент не менее пяти лет; наличие квалификации изделий класса industrial в соответствии с требованиями стандарта JESD47; групповые технические условия на аналог ЭРИ ИП класса military должны содержаться в SMD-перечне.

Литература

1. Ершов Л.А., Левин Р.Г., Панкратов В.К., Бабенко В.А., Клавдиев А.А., Уханов А.В. Методология создания перечня ЭРИ иностранного производства для специальной техники // Петербургский журнал электроники. 2008. № 4. С. 75–86.

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