ГОСТ Р 70293-2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Подсистема автоматизированного анализа показателей надежности электронной аппаратуры

Приложение А

(справочное)

Пример автоматизированного анализа показателей надежности ЭА в подсистеме "АСОНИКА-Б" с применением математического моделирования и виртуальных испытаний ЭКБ и ЭА на ВВФ

Подсистема автоматизированного анализа показателей надежности ЭА "АСОНИКА-Б" является одной из 13 подсистем автоматизированной системы обеспечения надежности и качества аппаратуры "АСОНИКА" (https://asonika-online.ru/), предназначенной для анализа и обеспечения стойкости ЭА и ЭКБ к комплексным тепловым, механическим, электромагнитным воздействиям, усталостной прочности к тепломеханическим воздействиям, создания карт рабочих режимов ЭКБ, анализа показателей надежности ЭА и создания цифровых двойников ЭА и ЭКБ.

"АСОНИКА" - это замена натурных испытаний опытных образцов ЭА и ЭКБ виртуальными испытаниями на внешние механические, тепловые, электромагнитные и другие воздействия еще до их изготовления. Это значительная экономия денежных средств и сокращение сроков создания ЭА и ЭКБ при одновременном повышении качества и надежности за счет сокращения количества натурных испытаний.

В качестве примера анализа показателей безотказности ПУ на основе комплексного моделирования физических процессов рассматривают процесс разработки ПУ, в ТЗ на который предусмотрено обеспечение безотказной работы ПУ в течение 10000 ч с вероятностью не менее 0,95.

Вначале разрабатывают электрическую схему и проводят анализ электрических характеристик в системе PSpice. Затем в системе P-CAD формируют конструкцию ПУ.

В подсистеме "АСОНИКА-ТМ" конструкция ПУ конвертируется из системы P-CAD (рисунок А.1) и проводят моделирование тепловых и механических характеристик ПУ.

Результаты моделирования тепловых режимов показаны на рисунке А.2. По данным результатам автоматически формируются КРР ЭКБ в подсистеме "АСОНИКА-Р" (рисунки А.3-А.5). При этом температуры и ускорения ЭКБ переносятся в подсистему "АСОНИКА-Р" из подсистемы "АСОНИКА-ТМ", а токи и напряжения - из системы PSpice. Кроме того, конвертор PSpice - "АСОНИКА-Р" рассчитывает мощности тепловыделения каждого электронного компонента.

В подсистеме "АСОНИКА-Б" конструкция ПУ извлекается из системы P-CAD (перечень ЭКБ), а значения токов, напряжений, температур импортируются из подсистем "АСОНИКА-Р" и "АСОНИКА-ТМ".

С учетом реальных режимов работы рассчитывают показатели безотказности ПУ (рисунок А.6). По результатам этого расчета в подсистеме "АСОНИКА-Б" было определено, что вероятность безотказной работы ПУ в течение 10000 ч составляет 0,92, что не отвечает требованиям ТЗ.

Из диаграмм вкладов ЭРИ в общую безотказность ПУ (рисунки А.7 и А.8) видно, что наименьшей надежностью обладают диод V1 и резистор R2.

Чтобы повысить отказоустойчивость ПУ, было решено понизить нагрузки на диод V1 и внести соответствующие изменения в схему ПУ. Для повышения отказоустойчивости резистора были приняты два решения: понизить температуру путем перекомпоновки ЭКБ, а также ввести резервирование (рисунок А.9).

Рисунок А.1 - Конструкция ПУ, конвертированная из системы P-CAD