Инноватика - 2013
Близится осень, а значит уже скоро состоится долгожданная научная конференция...
04.06.2013
читать подробно
История
Современные направления в теории и практике обеспечения надёжности и качества электронных изделий, применяемых в различных отраслях народного хозяйства, связаны, прежде всего, с математическим моделированием и с информационной поддержкой всех этапов жизненного цикла проектируемых объектов. Фактически речь идёт о надёжностно-ориентированном проектировании, когда почти в каждой проектной работе рассматривается влияние её результатов на показатели надёжности. При этом важная роль отводится именно математическому моделированию протекающих в изделии физических процессов (электрических, тепловых, аэродинамических, механических и др.), определяющих во многом его надёжность.
На ХХХIV Всесоюзной научной сессии, посвящённой Дню радио, в 1979 г. был сделан доклад «Автоматизированная система обеспечения надёжности и качества РЭА» (автор – Кофанов Ю.Н.). Так впервые было сформулировано название системы, которая сегодня на промышленных предприятиях и в вузах среди учёных и специалистов по автоматизации проектирования электронных средств, математического моделирования электрических, тепловых, механических и других физических процессов, надёжности и качества радиоэлектронной аппаратуры достаточно широко известна в сокращённом названии АСОНИКА.
Примеры использования программного комплекса при технической экспертизе разработок РЭС
| № п/п | Наименова-ние комплекса РЭС | Предприятие – разработчик РЭС | Результаты экспертизы | Рекомендации |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Многоканальная станция наведения | Научно-исследовательский электромеханический институт | Превышение допустимых электрических режимов работы ЭРИ (интегральные схемы серии 530, 133, 585, 583, 101, 251, 588 и др.) в 60 схемных позициях. 90 шт. ЭРИ (резисторы, разъёмы) использованы в условиях, не разрешённых НД | Доработать принципиальные электрические схемы.Принять дополнительные меры защиты от воздействия внешних фак-торов |
| 2 | Бортовая аппаратура опознавания | Казанский НИИ радио-электроники | Превышение допустимых электрических режимов работы ЭРИ (интегральные схемы серии 142, транзисторы 2Т310, 2Т208, 2Т921) в 23 схемных позициях. 104 шт. ЭРИ применены в условиях воздействия внешних факторов, превышающих нор-мы ТУ | Доработать электрические принципиальные схемы.Принять дополнительные меры защиты от воздействия внешних фак-торов |
| 3 | Система управления ориентацией и стабилиза-цией | НПО «Электроприбор» | Недостаточная надёжность вследствие применения конденсаторов К52-1Б в импульсном режиме работы, не рекомендованном НД | Провести замену конденсаторов К52-1Б на конденсаторы К52-9, имеющие высокий уровень безотказности при работе в импульсном режиме |
| 4 | Цифровой вычислительный комплекс | Институт точной механики и вычислительной техники | Превышение допустимых электрических режимов работы ЭРИ (интегральные схемы серии 533, 537, 530, 1НТ251) в 33 схемных позициях | Доработать принципиальные элект-рические схемы |
| 5 | Бортовые системы управления самолётов | 3-й Московский приборостроительный завод | Превышение допустимых электрических режимов работы ЭРИ (интегральные схемы серии 564, 533, 140, 341, 765) в 30 схемных позициях. Нарушены условия применения ЭРИ 12 типов | Доработать принципиальные электрические схемы.Принять дополнительные меры защиты от воздействия пыли |
| 6 | Командно-измерительная система КА | НПО Космического приборостроения | Пониженная помехозащищённость из-за превышения длительности фронта входного сигнала ИС 134ЛБ1.Пониженная безотказность из-за высоких коэффициентов нагрузки ЭРИ | Доработать принципиальные электрические схемы с целью снижения коэффициентов нагрузки ЭРИ до величины Ј 0,6 и уменьшения до 200 нс длительности фронта входного сигнала ИС 134ЛБ1 |
| 7 | Аппаратура гидроакустической системы «Посейдон» | НПО «Атолл»НИИ «Дальняя связь» | Превышение допустимых электрических режимов работы ЭРИ (интегральные схемы серий 590, 142, 564, 533, 537, 249, 1533, 133, 588, транзисторы 2Т904, диоды Д815) в 156 схемных позициях | Доработать принципиально электрические схемы |
| 6 | Бортовая аппаратура радиоинерционной системы управления КА | НИИ Прикладной математики | Превышение допустимого электрического режима работы соединителя ОС ОНЦ-БМ (по величине минимального тока).Применение 8 шт. ЭРИ (реле) при воздействии механических нагрузок, превышающих допустимые уровни | Доработать схему включения соединителя ОС ОНЦ-БМ.Изменить способ крепления реле на печатной плате |
Продолжение. табл. 2.1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 11 | Комплект наземной и бортовой аппаратуры системы управления комплексами 15Ж59 и 15П159 | НИИ Автоматических приборов | Превышение допустимых электрических режимов работы ЭРИ (интегральные схе-мы 1417, 1526, 533) в 10 схемных пози-циях | Доработать электрические принципиальные схемы |
| 12 | Бортовая аппаратура КА «Метеор-3» | ВНИИ Электромеханики | Превышение электрических и темпера-турных режимов работы ЭРИ (интеграль-ных схем серий 142, 564, 544, 580, 533, 133, 251, транзисторов 2ТС622, диодов 2Д103) в 61 схемной позиции.Недостаточная безотказность из-за высо-ких коэффициентов нагрузки ЭРИ | Доработать принципиально электрические схемы с целью снижения коэффициентов нагрузок ЭРИ до Ј 0,6 |
| 13 | Корабельная система управления артиллерийским вооружением | КБ «Аметист» | Превышение допустимых электрических режимов работы ЭРИ (интегральные схемы серий 140, 590, 1119, 597, 142, 1433, 556, 1821, 533, 530, 249, 1531, 1533, ста-билитроны 2С139, 2С156А) в 107 схемных позициях.Применение ЭРИ в условиях воздействия соляного тумана без необходимых мер защиты.Избыточный запас по стойкости к воздействию механических факторов | Доработать принципиальные электрические схемы.Принять конструктивные меры защиты от воздействия соляного тумана на ЭРИ.Рассмотреть возможность доработки конструкции с целью ее упрощения и снижения массы объекта (уменьшить толщину плат, сократить количество крепежных элементов). |
Тогда же в 1979 г. были созданы типовые методики применения системы АСОНИКА для анализа на ЭВМ электрических, тепловых и механических (при воздействии вибраций и ударов) процессов, протекающих в радиоэлектронной аппаратуре. По этим методикам для КБ точного машиностроения был разработан стандарт предприятия СТП П6-74-79 “Система автоматизированного проектирования РЭА. Диалоговая система проектирования аналоговой РЭА. Правила проведения расчётов” (авторы – Кофанов Ю.Н., Зайцев А.К., Косменко Б.Н., Чернушенко А.М.). В нём впервые был реализован метод комплексного электротеплового моделирования электронной аппаратуры.
Фактически это сокращение среди специалистов, занимающихся созданием высоконадёжных приборов и электронных средств ответственного назначения, стало известным брендом (см. сайтwww.asonika.ru).
А в 1980 г. в стандартах предприятия СТП БК-44-80 “Методика прогнозирования вибрационного состояния типовых плат на ЭВМ” и СТП БК-91-81 “Методика расчета тепловых режимов электрорадиоэлементов РЭА”, разработанных для ЦНИИ Автоматики и гидравлики (авторы – Кофанов Ю.Н. и Кожевников А.М.) впервые была показана эффективность замены испытаний математическим моделированием на ЭВМ для выявления возможных отказов аппаратуры.
В определённой мере этапным в процессе создания системы АСОНИКА было авторское свидетельство № 496573 «Устройство для моделирования колебаний упругих пластин» (Бюл. изобр., 1975, № 47, авторы Кофанов Ю.Н. и Кожевников А.М.). Запатентованная в нём модель, построенная на методе конечных разностей с использованием электромеханической аналогии, до сих пор является основой для механического моделирования печатных узлов, микросборок, стенок корпусов и других плоских деталей электронной аппаратуры при воздействии вибраций, ударов, линейных ускорений и акустических шумов.
В дальнейшем система АСОНИКА интенсивно развивалась для новых поколений ЭВМ новыми интерфейсами связи с пользователями и с новыми усовершенствованными моделями, требования к которым диктовались практикой их применения. При этом большое внимание уделялось также системному подходу к комплексному моделированию одновременно протекающих в аппаратуре разнородных физических процессов, а также к исследованию чувствительности выходных характеристик к изменениям внутренних параметров.
Большой вклад в развитие системы АСОНИКА под руководством Кофанова Ю.Н. внесли Шалумов А.С. и Сарафанов А.В., которые на современной научной, методической и компьютерной базе разработали новые версии соответственно подсистем АСОНИКА-М и АСОНИКА-Т, что послужило основой их кандидатских и докторских диссертаций.
Созданию подсистемы диагностического моделирования авторский коллектив системы АСОНИКА-Д обязан, прежде всего, докторской диссертации Увайсова С.У. (консультант Кофанов Ю.Н.) и кандидатской диссертации Долматова А.В.
Первая версия подсистемы АСОНИКА-К для ЕС ЭВМ была создана коллективом Жаднов В.В., Кофанов Ю.Н., Куликов В.Н., Мазница Е.М., Подшивалов В.В. и внедрена в учебный процесс МИЭМ в 1981 г. На Всесоюзной конференции молодых учёных и специалистов она заняла первое место.
В 1987 г. Жаднов В.В. защитил кандидатскую диссертацию «Разработка методов обеспечения безотказности аналоговых РЭУ при проектировании». В ней была создана подсистема прогнозирования показателей надёжности по внезапным и постепенным отказам и допусков как показателей качества. Публикация в межвузовском сборнике ЛИАП. На ХХХIV Всесоюзной научной сессия, посвящённой Дню радио в докладе Жаднова В.В. и Тумковского С.Р. доложен программный комплекс обеспечения стабильности микросборок, который объединил подсистемы АСОНИКА-Э и АСОНИКА-К под руководством Кофанова Ю.Н. и Шрамкова И.Г. В 1988 г. этот комплекс завоевал серебряную медаль ВДНХ. В НТОРЭС завоевали 1 место в конкурсе. В 1991 г. была создана версия для персональных ЭВМ.
В 1995 г. создана версия подсистема АСОНИКА-К для изделий автомобильной электроники.
В 1997 г. был подготовлен специальный руководящий документ (военный) для комплекса стандартов Мороз-6.
В 2001 г. создана клиент-серверная версия АСОНИКА-К под ВИНДОУС-2000, по которой получены медаль Минобразования РФ «За лучшую научную студенческую работу» и 2 премии НТОРЭС им. Попова А.С., 2 диплома выставки СОФТУЛ с присуждением марки «Продукт года» (2004 г.) и более 40 дипломов Минобразования РФ, НТОРЭС, ФОБИНН, Издательского Дома «Технологии», Правительства Москвы, ВВЦ и Совета ректоров вузов Москвы и Московской области и конкурсов нескольких вузов России.
В 1991 г. Сарафановым А,В, «Разработка метода автоматизированного проектирования бортовых устройств электропитания с учётом тепловых и механических воздействий» решена задача комплексного исследования тепловых и механических процессов. В 2001 г., выполненной им при консультации Кофановым Ю,Н., докторская диссертация на тему «Разработка методологии проектирования бортовых РЭС на базе системной идеологии» решена новая научная проблема, до сих разрабатываемая различными учёными и специалистами.
Проблема создания современного варианта ключевой подсистемы АСОНИКА-К, особенно в части обеспечения надёжности РЭС по внезапным отказам, решена к.т.н. Жадновым В.В.
Всего по тематике, связанной с системой АСОНИКА, под руководством Кофанова Ю.Н., было защищено 28 кандидатских и 7 докторских диссертаций.
Система АСОНИКА имеет приоритетный характер и соответствует передовому мировому уровню.
Разработанная в интересах обороны и народного хозяйства России она не имеет аналогов, т.к. впервые позволяет решать следующие задачи: 1) комплексное моделирование взаимосвязанных физических процессов; 2) выявление системных отказов, возникающих при взаимодействии наложенных друг на друга нескольких физических процессов; 3) комплексное исследование широкого спектра выходных характеристик РЭС, включая их чувствительность к взаимосвязанным изменениям протекающих процессов; 4) моделирование натурных испытаний с целью их оптимизации по времени и трудоемкости; 5) замена натурных испытаний математическим моделированием.
Известные универсальные программные комплексы (NASTRAN, ASKA, COSMOS, ANSYS, MARS, ДИАНА и др.) ориентированы на проектирование машиностроительных изделий. Существующие специализированные программные комплексы (например, пакет PRAC, отечественные программы по расчету механических характеристик узлов и блоков РЭС) охватывают лишь узкий круг задач, поставленных в данной работе, и не предназначены для комплексного моделирования протекающей совокупности физических процессов. Из публикаций известно, что проблема создания в США автоматизированной системы комплексного моделирования разнородных физических процессов в РЭС поставлена, и проводятся исследования по её решению. Но публикаций, свидетельствующих об окончательном решении данной проблемы за рубежом, нет.
Разработка системы АСОНИКА постоянно соотносилась с требованиями промышленности, где она апробировалась и внедрялась. В настоящее время идёт интенсивное освоение системы АСОНИКА в РКК «Энергия», ГосНИИприборостроения, ОАО «НПО «Волна», ЦНИИ «Циклон», ОАО «Концерн «Моринформсистема – Агат» и др.
С 1979 г. и по настоящее время творческий коллектив, разрабатывающий систему АСОНИКА, проводит ежегодные научно-технические конференции, посвящённые теории комплексного моделирования и практике системного применения разработанных программ, что способствует дальнейшему совершенствованию системы и её распространению в промышленности и вузах.