RU2783770C1 - Method for conducting multifactor equivalent-cyclic tests - Google Patents

Method for conducting multifactor equivalent-cyclic tests Download PDF

Info

Publication number
RU2783770C1
RU2783770C1 RU2021119959A RU2021119959A RU2783770C1 RU 2783770 C1 RU2783770 C1 RU 2783770C1 RU 2021119959 A RU2021119959 A RU 2021119959A RU 2021119959 A RU2021119959 A RU 2021119959A RU 2783770 C1 RU2783770 C1 RU 2783770C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
failures
tests
equivalent
reliability
stage
Prior art date
Application number
RU2021119959A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Комиссаров
Александр Борисович Виноградов
Валерий Петрович Деревянкин
Вадим Викторинович Шишкин
Original Assignee
Акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (АО "УКБП")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (АО "УКБП") filed Critical Акционерное общество "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" (АО "УКБП")
Application granted granted Critical
Publication of RU2783770C1 publication Critical patent/RU2783770C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: testing.
SUBSTANCE: invention relates to the field of tests for reliability of confirmation of reliability indicators of elements and devices of radio-electronic equipment. A method for conducting multifactor equivalent-cyclic tests is proposed, according to which simulation of multifactor equivalent-cyclic tests is performed, including determination of a stage of a life cycle by experience of analogue product operation, determination of main types of failures and their reasons inherent to each stage of the life cycle, based on a resource consumption model, test duration is determined for each stage of the life cycle under action of factors causing failure or a group of failures, as well as a number of cycles of action and duration of multifactor equivalent-cyclic tests are calculated, then, rejection tests are conducted with subsequent localization of a failed element provided that intensity of failures corresponds to Pearson’s consent criterion with
Figure 00000028
, after which multifactor equivalent-cyclic tests are conducted, based on which measures are developed for increasing the reliability of onboard radio-electronic equipment (OREE), depending on detected defect reasons, and their efficiency of reliability increasing is assessed by the ratio of operating time for malfunction after the measure is conducted to operating time for malfunction before the measure is conducted.
EFFECT: reduction in duration and increase in the efficiency of equivalent-cyclic tests in terms of detection of failures due to degradation processes of elements and device of radio-electronic equipment and products of electronic equipment for aviation purpose due to a synergetic effect of action of factors intensifying such failures.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области испытаний на надежность по подтверждению показателей безотказности элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры.The invention relates to the field of reliability testing to confirm the reliability of elements and devices of radio electronic equipment.

Современные тенденции развития устройств радиоэлектронной аппаратуры и изделий электронной техники направлены на повышение плотности монтажа радиоэлементов на модулях, что требует усовершенствование методов контроля, позволяющих в кратчайшие сроки определять уровень их надежности, таких как средняя наработка на отказ и назначенный ресурс. В целях контроля показателей безотказности элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры и изделий электронной техники проводятся эквивалентно-циклические испытания, которые имеют высокую продолжительность проведения. Например, для подтверждения показателя безотказности в 20000 ч требуется, как правило, не менее 1000 часов эквивалентно-циклических испытаний, проводимых в соответствии с отраслевыми стандартами на основе последовательного воспроизведения воздействия внешних факторов.Modern trends in the development of radio electronic equipment and electronic products are aimed at increasing the density of mounting of radio elements on modules, which requires the improvement of control methods that allow determining their reliability level in the shortest possible time, such as mean time between failures and assigned resource. In order to control the reliability indicators of elements and devices of radio-electronic equipment and electronic products, equivalent-cyclic tests are carried out, which have a long duration. For example, a 20,000 hour fail-safe rating typically requires at least 1,000 hours of equivalent cycle testing conducted to industry standards based on consistent simulation of external factors.

Наиболее эффективными эквивалентно-циклическимиThe most efficient equivalent-cyclic

испытаниями являются многофакторные испытания, при которых одновременно имитируется наибольшее количество воздействующих факторов. Продолжительность ЭЦИ зависит от коэффициента ускорения - безразмерного параметра, обозначающего отношение параметра безотказности (средней наработки на отказ) к продолжительности испытаний.tests are multifactorial tests, in which the largest number of influencing factors is simultaneously simulated. The duration of the ECI depends on the acceleration coefficient - a dimensionless parameter that indicates the ratio of the reliability parameter (mean time between failures) to the duration of the tests.

Известен способ многофакторных испытаний, описанный в патенте №2027246 (МПК Н01Н 49/00 от 01.04.1992), при котором испытания проводятся по специальным планам - полного факторного эксперимента (ПФЭ), ортогональным и ротатабельным центральным композиционным планам (соответственно ОЦКП и РЦКП) и др. В ходе таких испытаний уровни воздействующих факторов задаются на экспериментальных установках в соответствии с планами (ПФЭ, ОЦКП, РЦКП) и измеряются значения параметров исследуемого объекта. Недостатком данного способа является необходимость достаточно большого числа испытаний для построения моделей регрессии, что увеличивает продолжительность и стоимость испытаний, а также наличие у исследуемого изделия выходных параметров, однозначно определяющих изменение состояния работоспобности, что для радиоэлектронной аппаратуры и изделий электронной техники авиационного назначения в виде бортового электронного оборудования трудно выполнимо и требует дорогостоящих средств диагностики.A known method of multivariate testing, described in patent No. 2027246 (MPK H01N 49/00 dated 04/01/1992), in which tests are carried out according to special plans - a complete factorial experiment (PFE), orthogonal and rotatable central compositional plans (OCCP and RCCP, respectively) and etc. In the course of such tests, the levels of influencing factors are set at experimental facilities in accordance with the plans (PFE, OCSF, RCSF) and the values of the parameters of the object under study are measured. The disadvantage of this method is the need for a sufficiently large number of tests to build regression models, which increases the duration and cost of testing, as well as the presence of output parameters for the product under study that uniquely determine the change in the state of operability, which for electronic equipment and electronic products for aviation purposes in the form of on-board electronic equipment is difficult to implement and requires expensive diagnostic tools.

Известны модели, основанные на принципе независимости расходования ресурса: надежность объекта испытаний при условии сохранения физической картины отказов зависит от величины, выработанной им доли ресурса в прошлом, и не зависит от того, как выработан этот ресурс (принцип Седякина):Models are known based on the principle of independence of resource consumption: the reliability of the test object, provided that the physical pattern of failures is preserved, depends on the value of the share of the resource developed by it in the past, and does not depend on how this resource was developed (Sedyakin's principle):

Ресурс, выработанный в процессе испытаний, должен соответствовать ресурсу, выработанному при эксплуатации. В этом случае коэффициент ускорения будет определяться как [1]:The resource developed during the testing process must correspond to the resource developed during operation. In this case, the acceleration factor will be defined as [1]:

Figure 00000001
Figure 00000001

Наиболее распространенным подходом в практическом применении нашла модель коэффициента ускорения многофакторных испытаний, где предполагается, что все воздействующие факторы влияют на все механизмы отказов в равной степени значимости, тогда получим [2]:The most common approach in practical application was found by the multivariate test acceleration coefficient model, where it is assumed that all influencing factors affect all failure mechanisms equally, then we get [2]:

Figure 00000002
Figure 00000002

Указанная модель нашла широкое применение в различных видах ускоренных испытаний, предполагая, что каждое приложенное воздействие увеличивает базовую интенсивность отказов, а следующее приложенное напряжение увеличивает общую интенсивность отказов, увеличенную предыдущим фактором, и так далее. Однако, основной недостаток такой модели является переоценка воздействия приложенных воздействующих факторов, отсутствие различия в развитии механизмов отказа, при которых некоторые воздействия не оказывают ускоряющего эффекта.This model has found wide application in various types of accelerated tests, assuming that each applied stress increases the base failure rate, and the next applied stress increases the total failure rate increased by the previous factor, and so on. However, the main disadvantage of such a model is the overestimation of the impact of applied influencing factors, the lack of difference in the development of failure mechanisms, in which some impacts do not have an accelerating effect.

В европейском стандарте IEC 62506 по методам ускоренных испытаний приведена модель воздействия i-го фактора, ускоряющего один из j-механизмов отказа с коэффициентом ускорения Kyij, при этом обобщенный коэффициент ускорения многофакторных испытаний [2]:In the European standard IEC 62506 on accelerated test methods, a model of the impact of the i-th factor accelerating one of the j-failure mechanisms with an acceleration factor K yij is given, while the generalized multifactor test acceleration factor [2]:

Figure 00000003
Figure 00000003

Недостатком данной модели является отсутствие весовых коэффициентов доминирующих механизмов отказа в виде относительнойThe disadvantage of this model is the absence of weight coefficients of the dominant failure mechanisms in the form of a relative

доли вероятности отказа qt при воздействие i-го фактора.share of the probability of failure q t under the influence of the i-th factor.

Данный недостаток устранен моделью, описанной в ГОСТ Р 57394-2017. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые, однако, в ней отсутствует усреднение суммарного воздействия факторов и не учитывается этап жизненного цикла изделия [3]:This disadvantage is eliminated by the model described in GOST R 57394-2017. Integrated microcircuits and semiconductor devices, however, it does not average the total impact of factors and does not take into account the stage of the product life cycle [3]:

Figure 00000004
Figure 00000004

При этом,

Figure 00000005
где di - число отказов изделий, вследствие развития j-го механизма отказа; S - общее число отказов; λИi - интенсивность отказов, вследствие развития j-го механизма отказа; аWherein,
Figure 00000005
where d i is the number of product failures due to the development of the j-th failure mechanism; S is the total number of failures; λ Иi - failure rate due to the development of the j-th failure mechanism; a

Figure 00000006
Figure 00000006

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является сокращение продолжительности и повышение эффективности эквивалентно-циклических испытаний для выявления отказов радиоэлектронной аппаратуры и изделий электронной техники путем моделирования оптимальных для интенсификации отказов условий.The problem to which this invention is directed is to reduce the duration and increase the efficiency of equivalent-cyclic tests to detect failures of radio-electronic equipment and electronic products by modeling optimal conditions for intensifying failures.

Технический результат заключается в сокращении продолжительности и повышении эффективности эквивалентно-циклических испытаний в части выявления отказов вследствие деградационных процессов элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры и изделий электронной техники авиационного назначения за счет синергетического эффекта воздействия интенсифицирующих подобные отказы факторов.The technical result consists in reducing the duration and increasing the efficiency of equivalent-cyclic tests in terms of identifying failures due to degradation processes of elements and devices of radio-electronic equipment and electronic products for aviation purposes due to the synergistic effect of the impact of factors intensifying such failures.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в ходе моделирования контрольных многофакторных испытаний на безотказность жизненный цикл изделия разделяют на несколько этапов с собственной вероятностью отказа и факторов, оказывающих наибольшее влияние на развитие механизмов отказа на данном этапе, определяют модель накопления усталости, интенсифицирующую основные виды отказов, рассчитывают коэффициенты ускорения для каждой стадии жизненного цикла при воздействии факторов, вызывающих отказ или группу отказов, рассчитывают количество циклов воздействия и продолжительность многофакторных эквивалентно-циклических испытаний, затем проводят предварительные исследования, включающие отбраковочные испытания и физико-технический анализ отказов, далее проводят многофакторные эквивалентно-циклические испытания, на основании которых определяют мероприятия и оценивают их эффективность по повышению надежности.The specified technical result is achieved due to the fact that in the course of modeling control multifactor tests for fail-safe operation, the product life cycle is divided into several stages with their own failure probability and the factors that have the greatest influence on the development of failure mechanisms at this stage, a fatigue accumulation model is determined that intensifies the main types failures, acceleration coefficients are calculated for each stage of the life cycle when exposed to factors causing a failure or a group of failures, the number of exposure cycles and the duration of multifactorial equivalent-cyclic tests are calculated, then preliminary studies are carried out, including screening tests and physical and technical analysis of failures, then multifactorial equivalent-cyclic tests, on the basis of which measures are determined and their effectiveness in improving reliability is evaluated.

Способ проведения многофакторных эквивалентно-циклических испытаний на примере бортового радиоэлектронного оборудования начинается с определения стадий жизненного цикла изделия. Для этого, согласно опыту эксплуатации изделий - аналогов, выделяют этапы, обозначающие взаимосвязь процессов изменения состояния изделия. Для БРЭО это будет транспортирование - как стадия имитации предполетных условий ВС, функционирование на борту - как стадия имитации полетных условий ВС и сохраняемость - как стадия имитации послеполетных условий. Далее определяют основные виды отказов и их причины, присущие той или иной стадии жизненного цикла. По опыту эксплуатации изделий-аналогов, а также согласно анализу, проведенному в соответствии с руководством по методам оценки безопасности систем и бортового оборудования воздушных судов гражданской авиации Р4761, отказы, вызванные факторами тепловой и механической энергии, составляют в совокупности от 80% до 95%. После определения основных причин отказов, методом подбора наиболее подходящей данным отказам модели физики отказов или на основе параметрических моделей, определяют модель накопления повреждений, интенсифицирующую указанные отказы. Для БРЭО моделью физики отказов является модель расходования ресурса, где ресурс представлен как интеграл от изменения энтропии: при λ = const dS/dt(t), выполняется принцип Седякина (1). Время выработки ресурса может быть найдено из соотношения S(t)=S*, где S* - критическое значение накопленной энтропии.The method of conducting multifactorial equivalent-cyclic tests on the example of on-board radio-electronic equipment begins with the definition of the stages of the product life cycle. To do this, according to the experience of operating products - analogues, there are stages that indicate the relationship between the processes of changing the state of the product. For avionics, this will be transportation - as a stage of simulating aircraft pre-flight conditions, functioning on board - as a stage of simulating aircraft flight conditions and persistence - as a stage of simulating post-flight conditions. Further, the main types of failures and their causes inherent in one or another stage of the life cycle are determined. According to the experience of operating analogue products, as well as according to the analysis carried out in accordance with the manual on methods for assessing the safety of systems and on-board equipment of civil aviation aircraft P4761, failures caused by thermal and mechanical energy factors total from 80% to 95%. After determining the main causes of failures, by selecting the most suitable failure physics model for these failures or based on parametric models, a damage accumulation model is determined that intensifies these failures. For avionics, the failure physics model is the resource consumption model, where the resource is represented as an integral of the entropy change: at λ = const dS/dt(t), the Sedyakin principle (1) is fulfilled. The resource depletion time can be found from the ratio S(t)=S*, where S* is the critical value of the accumulated entropy.

Figure 00000007
Figure 00000007

Где

Figure 00000008
где di - число отказов изделий, вследствие развития j-го механизма отказа; S - общее число отказов; λИi - интенсивность отказов, вследствие развития j-го механизма отказа; a
Figure 00000009
qi = 1; Pk - вероятность отказа на М-стадии жизненного цикла.Where
Figure 00000008
where d i is the number of product failures due to the development of the j-th failure mechanism; S is the total number of failures; λ Иi - failure rate due to the development of the j-th failure mechanism; a
Figure 00000009
q i = 1; P k is the probability of failure at the M-stage of the life cycle.

Вероятность отказа на протяжении всего жизненного цикла

Figure 00000010
Probability of failure throughout the life cycle
Figure 00000010

Определение коэффициента ускорения МФЭЦИ, осуществляем согласно следующей формулы:Determination of the MFECI acceleration coefficient is carried out according to the following formula:

Figure 00000011
, где доли отказов при воздействии механической и тепловой энергии обозначены как qшсв и qцит соответственно, а вероятности отказа на стадиях «Транспортирование», «Функционирование на борту ВС» и «Сохраняемость» обозначены как РТрансп, РФункц, РСохр соответственно. Расчет количества циклов и их продолжительности производим для каждой стадии отдельно. Для БРЭО количество циклов на стадии «Функционирование на борту» рассчитывается по формуле:
Figure 00000012
, где Nвп - количество взлетов/посадок ВС за год, а продолжительность одного цикла по формуле:
Figure 00000013
где ТМФЭЦИ - планируемая продолжительность МФЭЦИ. На стадии «Сохраняемость» количество циклов изменения температуры определяется по формуле:
Figure 00000014
где Nxi - среднемесячное количество колебаний суточной температуры в течении года, а продолжительность одного цикла воздействий изменения температуры рассчитывается по формуле: tцон, где τн, τо - время достижения нагрева и охлаждения установившейся температуры в наиболее массивном элементе БРЭО соответственно.
Figure 00000011
, where the proportions of failures under the influence of mechanical and thermal energy are denoted as q wsv and q cyt , respectively, and the failure probabilities at the stages "Transportation", "Functioning on board the aircraft" and "Storability" are denoted as Р Transp , Р Functs , Р Save , respectively. We calculate the number of cycles and their duration for each stage separately. For avionics, the number of cycles in the "Operating on board" stage is calculated by the formula:
Figure 00000012
, where N vp - the number of takeoffs / landings of aircraft per year, and the duration of one cycle according to the formula:
Figure 00000013
where T MFECI is the planned duration of the MFECI. At the "Storability" stage, the number of temperature change cycles is determined by the formula:
Figure 00000014
where N xi is the average monthly number of daily temperature fluctuations throughout the year, and the duration of one cycle of temperature change effects is calculated by the formula: avionics element, respectively.

Для подтверждения того, что конструкция блока обладает необходимой прочностью и виброустойчивостью проводят анализ вибропрочности с определением резонансных частот с помощью программных пакетов САЕ-систем (ANSYS, ABAQUS, NASTRAN, MARC, Асоника и пр.), а также натурных испытаний в соответствии нормативно-технической документацией.To confirm that the block design has the necessary strength and vibration resistance, vibration strength analysis is carried out with the determination of resonant frequencies using software packages of CAE systems (ANSYS, ABAQUS, NASTRAN, MARC, Asonika, etc.), as well as full-scale tests in accordance with the regulatory and technical documentation.

Далее необходимо удостовериться, что во время проведения многофакторных испытаний с указанными коэффициентами ускорения, параметр потоков отказов будет постоянным. Для этого проводят предварительные исследования, суть которых заключается в фиксации и последующей классификации отказов, а также определение их влияния на скорость изменения параметра надежности.Next, you need to make sure that during the multivariate tests with the specified acceleration factors, the parameter of the failure flows will be constant. To do this, preliminary studies are carried out, the essence of which is to fix and then classify failures, as well as to determine their impact on the rate of change in the reliability parameter.

Для определения уровней воздействующих факторов многофакторных эквивалентно-циклических испытаний на безотказность проводят отбраковочные испытания по процедурам и на оборудовании HALT (High accelerated life(limited) test) состоящих из:To determine the levels of influencing factors of multifactorial equivalent-cyclic tests for reliability, rejection tests are carried out according to the procedures and on the equipment HALT (High accelerated life (limited) test) consisting of:

- воздействия повышенных и пониженных температур, состоящих из двух стадий, в ходе которых температура ступенчато изменяется с начального уровня до пределов, при котором изделие не может выполнять заложенные в него функции;- exposure to high and low temperatures, consisting of two stages, during which the temperature changes stepwise from the initial level to the limits at which the product cannot perform its functions;

- воздействие циклического изменения температуры со скоростью от 10°С/мин до 60°С/мин в диапазоне на 10-20% ниже и выше предельных значений эксплуатации;- exposure to temperature cycling at a rate of 10°C/min to 60°C/min in the range of 10-20% below and above the operating limits;

- воздействия многоосной широкополосной случайной вибрацией (далее ШСВ) с равномерным спектром без ограничения диапазона нагружения;- exposure to multiaxial broadband random vibration (hereinafter referred to as SHV) with a uniform spectrum without limiting the loading range;

- комбинированного воздействия циклического изменения температуры (далее ЦИТ) и ШСВ.- combined effects of temperature cycling (hereinafter referred to as CIT) and SHV.

В каждой процедуре последовательно определяют следующие уровни внешних воздействующих факторов для изделия:In each procedure, the following levels of external influencing factors for the product are sequentially determined:

- Предельное значение пониженной температуры, при котором сохраняется работоспособность;- The limit value of the low temperature at which the working capacity is maintained;

- Предельное значение повышенной температура при котором сохраняется работоспособность;- The limit value of elevated temperature at which performance is maintained;

Предельный уровень ШСВ, при котором сохраняется работоспособность;The limiting level of SHV at which operability is maintained;

- Предельное значение пониженной температуры, при котором работоспособность не восстанавливается (разрушение);- The limit value of the low temperature at which the performance is not restored (destruction);

- Предельное значение повышенной температуры, при котором работоспособность не восстанавливается (разрушение);- The limit value of elevated temperature at which performance is not restored (destruction);

- Предельное уровень ШСВ, при котором работоспособность не восстанавливается (разрушение).- The limiting level of SHV, at which the performance is not restored (destruction).

Все отказы фиксируют с определенным временем наработки (Т12,…,TK) и анализируют методами, описанными в руководстве 4761 (FMEA, анализ дерева неисправности (FTA), анализа логической схемы (DD), Марковский анализ (МА) и др.). По каждому отказу принимают решение, например, с оценкой необходимости корректирующих действий. При критических дефектах изделие снимают с испытаний для устранения замечаний и внедрения корректирующих действий, либо изменения требований научно-технической документации.All failures are fixed with a certain operating time (T 1 ,T 2 , ..., T K ) and analyzed by the methods described in manual 4761 (FMEA, fault tree analysis (FTA), logic diagram analysis (DD), Markov analysis (MA) and etc.). For each failure, a decision is made, for example, with an assessment of the need for corrective actions. In case of critical defects, the product is removed from testing to eliminate comments and implement corrective actions, or change the requirements of scientific and technical documentation.

Физико-технический анализ отказов объекта испытаний проводят в следующем порядке:Physical and technical analysis of failures of the test object is carried out in the following order:

1) Проведение контроля работоспособности в соответствие с научно-технической документацией (НТД) изделия на основе:1) Performance monitoring in accordance with the scientific and technical documentation (NTD) of the product based on:

- проверки электрической схемы;- checking the electrical circuit;

- проверки электрического сопротивления и электрической прочности изоляции;- checks of electrical resistance and electrical strength of insulation;

- проверки при крайних значениях напряжения питания.- checks at extreme values of supply voltage.

2) Локализация отказавшего модуля объекта испытаний (конструктивно-сменного элемента).2) Localization of the failed module of the test object (structurally replaceable element).

3) Проведение контроля работоспобности модуля объекта испытаний с целью локализации отказавшего элемента (межсоединения, разъема, печатной платы, ЭКБ) и выявления конструктивно-технологический элемента, вызвавший отказ.3) Monitoring the operability of the module of the test object in order to localize the failed element (interconnection, connector, printed circuit board, ECB) and identify the structural and technological element that caused the failure.

В случае обнаружения перемежающегося отказа, повторяют отбраковочные испытания по процедурам HALT, устанавливая предельные режимы воздействия. При отсутствии однозначного вывода о виде и причине отказа объекта испытаний вследствие перемежающего характера отказа проводят замену всех элементов цепочки, потенциально ответственных за возникновение зафиксированного несоответствия.If an intermittent failure is detected, the rejection tests are repeated according to the HALT procedures, setting the limiting exposure modes. In the absence of an unambiguous conclusion about the type and cause of the failure of the test object due to the intermittent nature of the failure, all elements of the chain that are potentially responsible for the occurrence of the recorded discrepancy are replaced.

4) В случае определения отказа конструктивно-технологического элемента (печатные платы, межсоединения, разъемы и др.), устанавливают причину его возникновения.4) If a failure of a structural and technological element (printed circuit boards, interconnections, connectors, etc.) is determined, the cause of its occurrence is determined.

После проведения отбраковочных испытаний производят классификацию выявленных отказов по характеру изменения параметра надежности во времени. В связи с тем, что определяющим фактором является скорость изменения параметра надежности (мгновенная для внезапных и постоянная для постепенных), установление которой по ряду объективных причин связано с проведением длительных экспериментов, для классификации отказов принимается следующее условие, где Т0 - гарантийная наработка, Ti - время возникновения i-го отказа:After screening tests, the identified failures are classified according to the nature of the change in the reliability parameter over time. Due to the fact that the determining factor is the rate of change of the reliability parameter (instantaneous for sudden and constant for gradual ones), the establishment of which, for a number of objective reasons, is associated with long-term experiments, the following condition is adopted for classifying failures, where T 0 is the guaranteed operating time, T i - time of occurrence of the i-th failure:

- для внезапных отказов: Ti≤0,1⋅Т0;- for sudden failures: T i ≤0.1⋅T 0 ;

- для постепенных отказов: Ti>0,1⋅Т0.- for gradual failures: T i >0.1⋅T 0 .

На фиг. 1 представлена кривая интенсивности отказов во времени.In FIG. 1 shows a curve of failure rate over time.

Время жизни любого изделия принято разделять на три стадии. Первая стадия - период приработки, характеризующаяся большим количеством отказов, вызванных сбоями в работе дефектных элементов. Так как дефектные элементы отказывают один за другим, интенсивность отказов быстро снижается и к окончанию первой стадии выходит на плато. Вторая стадия характеризуется постоянством отказов и имеет наиболее низкий уровень интенсивности отказов. По окончании второй стадии, когда на изделии начинает сказываться износ, интенсивность отказов начинает быстро расти и наступает третья стадия, характеризующаяся повышением интенсивности отказов.The lifetime of any product is usually divided into three stages. The first stage is the running-in period, characterized by a large number of failures caused by failures in the operation of defective elements. Since the defective elements fail one after another, the failure rate decreases rapidly and reaches a plateau by the end of the first stage. The second stage is characterized by the constancy of failures and has the lowest level of failure rate. At the end of the second stage, when wear begins to affect the product, the failure rate begins to increase rapidly and the third stage begins, characterized by an increase in the failure rate.

Для определения границ указанных стадий производят проверку гипотезы о постоянстве отказов. Проверку гипотезы проводят в соответствии с критерием согласия Пирсона по числу зафиксированных внезапных отказов к в ходе процедур HALT, при этом количество внезапных отказов должно быть от 3 до 40. Критерий согласия Пирсона принимает следующий вид:To determine the boundaries of these stages, the hypothesis of constancy of failures is tested. The hypothesis is tested in accordance with Pearson's goodness-of-fit criterion for the number of recorded sudden failures k during HALT procedures, while the number of sudden failures should be from 3 to 40. Pearson's goodness-of-fit criterion takes the following form:

Figure 00000015
Figure 00000015

где Т1, Т2, …, TK - моменты отказов объекта испытаний (или группы объектов);where Т 1 , Т 2 , …, T K - failure moments of the test object (or group of objects);

TΣ=TK - суммарное учитываемое время, если используется план по ограничению числа отказов;T Σ =T K - total time taken into account if a plan is used to limit the number of failures;

TΣ=TK+T, где Т - время наработки после последнего учитываемого отказа, если используется план с ограничением по времени;T Σ \u003dT K +T, where T is the operating time after the last considered failure, if a plan with a time limit is used;

d=k-1 - при ограничении числа отказов,d=k-1 - when limiting the number of failures,

d=k - план с ограничением по времени.d=k - plan with a time limit.

Расчетное значение χ2 сравнивается с теоретическими значениями Р-квантилей [4]. двустороннего доверительного интервала, которые при уровне значимости 10% для числа степеней свободы ν=2(k-1) [4].The calculated value of χ 2 is compared with the theoretical values of P-quantiles [4]. two-sided confidence interval, which at a significance level of 10% for the number of degrees of freedom ν=2(k-1) [4].

Если расчетное значение

Figure 00000016
лежит в пределах двустороннего интервала, то принимается гипотеза, что интенсивность отказов постоянна во времени, (λ=const»).If the calculated value
Figure 00000016
lies within the two-sided interval, then the hypothesis is accepted that the failure rate is constant in time, (λ=const”).

Если расчетное значение

Figure 00000017
то интенсивность отказов вероятно возрастет и необходимо повторное выполнение отбраковочных испытаний.If the calculated value
Figure 00000017
then the failure rate is likely to increase and the rejection tests need to be repeated.

Если расчетное значение

Figure 00000018
, то интенсивность отказов вероятно уменьшается и необходимо дальнейшее проведение отбраковочных испытаний с учетом предыдущих результатов, для определения момента времени, когда интенсивность отказов становится постоянной.If the calculated value
Figure 00000018
, then the failure rate is likely to decrease and further screening tests are necessary, taking into account previous results, to determine the point in time when the failure rate becomes constant.

После проведения отбраковочных испытаний и подтверждения гипотезы о постоянстве отказов проводят планирование многофакторных эквивалентно-циклических испытаний с расчетным значением коэффициента ускорения по модели (1) последовательным методом Вальда, обеспечивающим среднюю ожидаемую продолжительность испытаний при ограниченном количестве испытываемых образцов.After carrying out screening tests and confirming the hypothesis of constancy of failures, planning of multifactorial equivalent-cyclic tests is carried out with the calculated value of the acceleration coefficient according to model (1) by the sequential Wald method, which provides the average expected duration of tests with a limited number of tested samples.

Согласно методическим указаниям ГосНИИАС, продолжительность МФЭЦИ с учетом шифра плана испытаний, выбираемого согласно ОСТ 1 01204-2012 для подтверждения заданного уровня показателя безотказности будет рассчитывают по следующим выражениям:According to the guidelines of GosNIIAS, the duration of the MFECI, taking into account the code of the test plan, selected in accordance with OST 1 01204-2012 to confirm a given level of reliability indicator, will be calculated using the following expressions:

Линия несоответствия:

Figure 00000019
Mismatch line:
Figure 00000019

При отсутствии отказов:

Figure 00000020
In the absence of failures:
Figure 00000020

Линия соответствия:

Figure 00000021
Match line:
Figure 00000021

где

Figure 00000022
продолжительность непрерывной работы БРЭО, заданной в техническом задании; THP - средняя наработка на отказ и повреждение, (при контрольных испытаниях по настоящей методике назначенный ресурс TTP); NМФЭЦИ - число циклов испытаний, b(byc) - нормированный коэффициент, n - число испытываемых образцов.where
Figure 00000022
the duration of continuous operation of the avionics specified in the terms of reference; T HP - mean time between failures and damage, (during control tests according to this method, the assigned resource T TP ); N MFECI - number of test cycles, b(b yc ) - normalized coefficient, n - number of tested samples.

Для наглядного отображения полученных результатов, по заданным значениям Тα, Тβ, α, β, ведут графическое представление оперативной характеристики МФЭЦИ.For a visual display of the results obtained, according to the given values of T α , T β , α, β, a graphical representation of the operational characteristics of the MFECI is carried out.

Далее проводят многофакторные эквивалентно-циклические контрольные испытания на безотказность для трех стадий жизненого цикла «Транспортирование», «Функционирование на борту ВС» и «Сохраняемость» в камере HALT при одновременном воздействии циклического изменения температуры, широкополосной случайной вибрации и электрического напряжения в режимах воздействия определенных ранее на этапе предварительных исследований.Next, multifactorial equivalent-cyclic control tests for reliability are carried out for three stages of the life cycle "Transportation", "Functioning on board the aircraft" and "Storability" in the HALT chamber with simultaneous exposure to temperature cycling, broadband random vibration and electrical voltage in the previously defined exposure modes at the stage of preliminary research.

После подтверждения или не подтверждения показателя безотказности (средней наработки на отказ) принимают решение о разработке мероприятий по повышению надежности изделия в зависимости от выявленных причин дефектов (например, в ходе апробации способа была определена группа отказов, связанных с нарушением паянного соединения микросхем в BGA-корпусах, для устранения чего были разработаны специальные технологические процессы по их реболлингу) и последующая оценка их эффективности в соответствии с OCT В1 00094 с помощью коэффициента эффективности (Kэ), который определяется отношением наработки на неисправность после проведения мероприятия (Тnnм) к наработке на неисправность до проведения мероприятия (Тdnм):After confirming or not confirming the reliability indicator (mean time between failures), a decision is made to develop measures to improve the reliability of the product, depending on the identified causes of defects (for example, during the testing of the method, a group of failures was identified associated with a violation of the solder connection of microcircuits in BGA packages , to eliminate which special technological processes for their reballing were developed) and subsequent evaluation of their effectiveness in accordance with OCT B1 00094 using the efficiency factor (K e ), which is determined by the ratio of the time to failure after the event (T nnm ) to the time to failure before the event (T dnm ):

KЭппмдпм K E \u003d T ppm / T dpm

Таким образом, указанный способ проведения многофакторных эквивалентно-циклических испытаний на основе моделирования воздействия множества факторов позволяет сократить продолжительность и повышает эффективность испытаний элементов и устройств радиоэлектронной техники на безотказность.Thus, the specified method of conducting multifactorial equivalent-cyclic tests based on modeling the impact of many factors makes it possible to reduce the duration and increase the efficiency of testing elements and devices of electronic equipment for reliability.

Источники информации:Sources of information:

1. Седякин Н.М. Об одном физическом принципе теории надежности. Известия академии наук СССР. Техническая кибернетика. №3. 19661. Sedyakin N.M. About one physical principle of the theory of reliability. Proceedings of the Academy of Sciences of the USSR. Technical cybernetics. Number 3. 1966

2. IEC 62506. Methods for product accelerated testing. Edition 1.0. - 2013. - 188 c.2. IEC 62506. Methods for product accelerated testing. Edition 1.0. - 2013. - 188 p.

3. ГОСТ P 57394-2017. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Методы испытаний на безотказность.3. GOST P 57394-2017. Integrated circuits and semiconductor devices. Test methods for reliability.

4. РД107.460000.010-89. Радиоэлектронные средства. Методы технологической тренировки. Дата введения - 01.07.1990. ГНТУ МРП. - 1990. - 57 с.4. RD107.460000.010-89. Radioelectronic means. Methods of technological training. Date of introduction - 07/01/1990. GNTU MRP. - 1990. - 57 p.

Claims (5)

Способ проведения многофакторных эквивалентно-циклических испытаний радиоэлектронной аппаратуры авиационного назначения на безотказность, согласно которому производят моделирование многофакторных эквивалентно-циклических испытаний, включающее определение стадии жизненного цикла по опыту эксплуатации изделий-аналогов, определение основных видов отказов и их причин, присущих каждой стадии жизненного цикла, далее на основе модели расходования ресурса определяют продолжительность испытаний для каждой стадии жизненного цикла при воздействии факторов, вызывающих отказ или группу отказов, а также производят расчет количества циклов воздействия и продолжительности многофакторных эквивалентно-циклических испытаний, затем проводят отбраковочные испытания с последующей локализацией отказавшего элемента при условии соответствия интенсивности отказов критерию согласия Пирсона, выраженному в
Figure 00000023
, где Т1, Т2, …, TK - моменты отказов объекта испытаний (или группы объектов);
A method for conducting multi-factor equivalent-cyclic tests of aviation electronic equipment for reliability, according to which multi-factor equivalent-cyclic tests are simulated, including determining the stage of the life cycle based on the experience of operating analogue products, determining the main types of failures and their causes inherent in each stage of the life cycle, then, based on the resource consumption model, the duration of tests is determined for each stage of the life cycle under the influence of factors causing a failure or a group of failures, and the number of exposure cycles and the duration of multifactorial equivalent-cyclic tests are calculated, then rejection tests are carried out, followed by localization of the failed element, provided compliance of the failure rate with Pearson's goodness-of-fit criterion, expressed in terms of
Figure 00000023
, where Т 1 , Т 2 , …, T K - failure moments of the test object (or group of objects);
TΣ=TK - суммарное учитываемое время, если используется план по ограничению числа отказов;T Σ =T K - total time taken into account if a plan is used to limit the number of failures; d=k-1 - при ограничении числа отказов,d=k-1 - when limiting the number of failures, d=k - план с ограничением по времени;d=k - plan with a time limit; при
Figure 00000024
, после чего проводят многофакторные эквивалентно-циклические испытания, на основании которых разрабатывают мероприятия по повышению надежности БРЭО (бортовое радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов) в зависимости от выявленных причин дефектов и оценивают их эффективность по повышению надежности путем отношения наработки на неисправность после проведения мероприятия к наработке на неисправность до проведения мероприятия.
at
Figure 00000024
, after which multifactorial equivalent-cyclic tests are carried out, on the basis of which measures are developed to improve the reliability of avionics (on-board radio-electronic equipment of aircraft) depending on the identified causes of defects and evaluate their effectiveness in improving reliability by the ratio of the time between failures after the event to the time on failure before the event.
RU2021119959A 2021-07-07 Method for conducting multifactor equivalent-cyclic tests RU2783770C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2783770C1 true RU2783770C1 (en) 2022-11-17

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1357778A1 (en) * 1985-08-13 1987-12-07 Курганский машиностроительный институт Method of estimating characteristics of cyclic load of structures
RU2140064C1 (en) * 1997-07-31 1999-10-20 Коровин Альберт Серафимович Method of equivalent-cyclic tests of piston internal combustion engines
EP1619489A1 (en) * 2004-07-19 2006-01-25 Techspace Aero Test equipment for the development of an aircraft gas turbine engine
RU2389998C1 (en) * 2008-11-13 2010-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method to estimate aircraft gas turbine engine state
RU135801U1 (en) * 2013-06-20 2013-12-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации DEVICE FOR CONTROL OF EQUIVALENT CYCLIC DAMAGE TO AIRCRAFT ENGINES

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1357778A1 (en) * 1985-08-13 1987-12-07 Курганский машиностроительный институт Method of estimating characteristics of cyclic load of structures
RU2140064C1 (en) * 1997-07-31 1999-10-20 Коровин Альберт Серафимович Method of equivalent-cyclic tests of piston internal combustion engines
EP1619489A1 (en) * 2004-07-19 2006-01-25 Techspace Aero Test equipment for the development of an aircraft gas turbine engine
RU2389998C1 (en) * 2008-11-13 2010-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method to estimate aircraft gas turbine engine state
RU135801U1 (en) * 2013-06-20 2013-12-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации DEVICE FOR CONTROL OF EQUIVALENT CYCLIC DAMAGE TO AIRCRAFT ENGINES

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
vek-2020-0951-0010. - EDN LICWDE. - Статья принята к публикации 11.12.2020. *
Комиссаров А. В. и др. Методика проведения многофакторных эквивалентно-циклических испытаний для оценки показателей надежности БРЭО на стадии научно-исследовательских опытно-конструкторских работ //Автоматизация в промышленности. - 2020. - Номер 4. - С. 36-39 (дата подписания в печать-27.04.2020. Разработка методики определения коэффициента ускорения многофакторных эквивалентно-циклических испытаний на основе процедур halt для оценки долговечности и безотказности БРЭО / А. В. Комиссаров, В. В. Шишкин, В. А. Коженков, Е. В. Степашкина // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. - 2020. - Т. 9. - Номер 4(52). - С. 57-61. - *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8478479B2 (en) Predicting time to maintenance by fusion between modeling and simulation for electronic equipment on board an aircraft
Liu et al. Dynamic reliability assessment for nonrepairable multistate systems by aggregating multilevel imperfect inspection data
An et al. Fatigue life prediction based on Bayesian approach to incorporate field data into probability model
US20080244326A1 (en) Prognosis of faults in electronic circuits
Catelani et al. Toward a new definition of FMECA approach
Cheng et al. Reliability modeling and prediction of systems with mixture of units
Gu et al. Uncertainty Assessment of Prognostics of Electronics Subject to Random Vibration.
CN117406048B (en) Transformer discharge fault diagnosis method and device
Kumar et al. A study on system reliability in Weibull distribution
RU2783770C1 (en) Method for conducting multifactor equivalent-cyclic tests
Majewicz et al. Estimating the Probability of Human Error by Incorporating Component Failure Data from User‐Induced Defects in the Development of Complex Electrical Systems
Jutman et al. High quality system level test and diagnosis
Gao et al. An IMA degradation model with intermittent faults for RUL prediction
US7895545B2 (en) Methods for designing a product chip a priori for design subsetting, feature analysis, and yield learning
Khayrullin et al. Distribution of controlling volumes of metrological support for the objectives of complex organizational and technical systems with the use of semi-Markov models
Coyette et al. Latent defect screening with visually-enhanced dynamic part average testing
Gullo In-service reliability assessment and top-down approach provides alternative reliability prediction method
TW201903544A (en) Tool machine residual service life prediction system and method thereof
Carnevali et al. A novel layered approach to evaluate reliability of complex systems
Menon et al. Optimization of PHM system for electronic assemblies using maintenance aware design environment software
Hoang et al. An approach in determining the critical level of degradation based on results of accelerated test
Liu et al. The modeling method on failure prognostics uncertainties in maintenance policy decision process
RU2517948C1 (en) Method of gamma-percentile life validation tests for non-recoverable radioelectronic devices under exponential law of failure probability distribution
Tevetoğlu et al. Quantitative reliability demonstration from production to operation on the example of the new radiation tolerant power converter controller for the Large Hadron Collider
Lall et al. Prognostic health monitoring for a micro-coil spring interconnect subjected to drop impacts