eng
Выпуск #10/2022
В. Быканов, М. Есакова, А. Тупицина
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭКБ. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ УСТАНОВЛЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ОБЯЗАТЕЛЬНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭКБ. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ УСТАНОВЛЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ОБЯЗАТЕЛЬНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ
Просмотры: 1218
DOI: 10.22184/1992-4178.2022.221.10.38.42
Рассматриваются вопросы, касающиеся модернизации отраслевой системы стандартов по ключевому направлению метрологического обеспечения процессов жизненного цикла изделий радиоэлектроники.
Рассматриваются вопросы, касающиеся модернизации отраслевой системы стандартов по ключевому направлению метрологического обеспечения процессов жизненного цикла изделий радиоэлектроники.
Теги: certification standardization system of general technical requirements (sgtr) for metrological аттестация система общих технических требований (сотт) по метрологическому стандартизация
Измерение параметров ЭКБ. Концептуальные основы
установления и реализации
обязательных метрологических требований
В. Быканов, к. т. н.1, М. Есакова 2, А. Тупицина 3
Обеспечение качественного обоснования и установления метрологических требований при разработке электронной компонентной базы является главной целью развития системы обеспечения единства измерений на предприятиях радиоэлектронной промышленности. В статье рассматриваются вопросы, освещающие актуальную тему – модернизацию отраслевой системы стандартов по ключевому направлению метрологического обеспечения процессов жизненного цикла изделий радиоэлектроники.
В последние годы в России принимаются значительные меры по созданию современной отечественной электронной компонентной базы (ЭКБ) не только для радиоэлектронной аппаратуры вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ), но и для других стратегически значимых объектов государственного и общепромышленного назначения.
Технические характеристики (ТХ) ЭКБ определяют качество их функционирования. Контроль и измерение ТХ ЭКБ осуществляются методами инструментального контроля, которые должны быть определены в нормативно-технической документации (НТД), реализующей обязательные метрологические требования к измерениям ТХ ЭКБ.
Исследования ФГБУ «ВНИИР» позволили определить более 800 технических характеристик ЭКБ и номенклатурный перечень контрольной измерительной аппаратуры с основными ТХ для метрологического обеспечения (МО) разработки и производства современной ЭКБ. Но в связи с отсутствием, к сожалению, в действующей НТД унификации МО разработки, испытаний и производства ЭКБ, синтезирование единых требований как для оборонной, так и для народно-хозяйственной продукции является приоритетом [1].
Совершенствование МО деятельности предприятий отражено в ключевом направлении «Отраслевые стандарты» [2], которое включает в себя руководящие нормативно-методические документы по анализу и оценке технических решений выбора ТХ, подлежащих измерению, установление норм точности и обеспечение методиками и средствами измерений (МИ, СИ) и обеспечение своевременного обоснования и качественного установления метрологических требований в тактико-техническом задании (техническом задании) (ТТЗ, Т3) на разработку перспективной ЭКБ. Своевременное выполнение предприятиями обязательной метрологической экспертизы (ОМЭ) и метрологической экспертизы технической документации на этапах создания изделий и проведения их испытаний, а также метрологическое сопровождение процесса жизненного цикла (ЖЦ) изделия ЭКБ в целом.
МО процессов ЖЦ современной ЭКБ на предприятиях радиоэлектронной отрасли предполагает реализацию законодательства Российской Федерации в трех областях: техническое регулирование (ТР), обеспечение единства измерений (ОЕИ) и стандартизация, что составляет основу для эффективного регулирования МО.
Схема их взаимодействия отражена диаграммой Венна и представлена на рис. 1.
Однако, проведя анализ разного уровня классификации НТД, определено, что понятие «Метрологическое обеспечение» и его концепция, сформулированные в конце двадцатого века, устарели и не соответствует законодательству РФ [3, 4, 5].
Следует отметить, что применяемая сегодня для изделий радиоэлектроники система общих технических требований (СОТТ) по МО состоит из требований для ВВСТ, включая системы и комплексы (образцы) ВВСТ.
Основные требования МО СОТТ предъявляются к конкретным образцам разрабатываемых ВВСТ. В процессе разработки и производства ЭКБ бóльшую значимость представляет измерение их параметров. Но отсутствие в настоящее время системы стандартизации в части МО процессов ЖЦ ЭКБ и задания метрологических требований в процессе разработки ЭКБ (ССМО) представляет собой сложность соблюдения установленных норм.
Например, одним из требований МО, связанных с качеством измерений ТХ ЭКБ, является оценка точности и достоверности измерений физических величин [6], которая определяется через погрешность и неопределенность измерений. Стоит подчеркнуть, что единство измерений определяется, как состояние измерений, при которых их результаты выражены в допущенных к применению в РФ единицах величин, а показатели точности измерений (ПТИ) не выходят за установленные границы [4]. Между тем, понятие данных терминов не раскрыто в НТД.
Точность измерений может быть выражена двумя способами [7]: оцениванием характеристик погрешности результата измерений и вычислением неопределенности измерений.
В отечественной метрологической практике, говоря об оценивании погрешности, как разности между результатом измерений и истинным значением измеряемой величины, подразумевают оценивание ее характеристик, что разъясняется в [8].
Неопределенность измерения выражает тот факт, что для измеряемой величины и результата ее измерения нет единственного значения, а есть интервал значений, где находится искомый результат измерений, который с учетом достаточно надежной апостериорной информации согласуется с имеющимися данными и с различной степенью уверенности может быть приписан измеряемой величине. Поэтому понятию «неопределенность измерения» следует приписать философское толкование, основанное на невозможности точного определения истинного значения измеряемой величины. Таким образом, существующее руководство [9] ориентировано на метрологов, выполняющих работы на высших уровнях поверочных схем.
В производственной практике преобладают априорные оценки качества измерений, основной способ оценивания которых – разработка МИ и их аттестация до того, как измерения состоялись. Но концепция неопределенности не адаптирована к сложным процедурам при разработке ЭКБ, выполняемым на основе измерений, таких как: допусковый контроль, испытания, диагностирование, управление и т. п. Следовательно, в НТД необходимо установление регламентирующих требований.
В связи с вышесказанным назрела необходимость разработки ССМО для предприятий, осуществляющих деятельность в области ведения Департамента радиоэлектронной промышленности Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, включающей концептуальные основы установления и реализации обязательных метрологических требований к измерениям параметров ЭКБ.
При создании ССМО необходимо учитывать принципы системного подхода в процессе реализации установленных требований:
объектом МО являются измерения и средства измерения ТХ ЭКБ и связанные с ними процессы ЖЦ, а предметом – обеспечение их метрологического качества;
техническую основу измерений ТХ ЭКБ образуют все виды измерительной техники, а испытаний – испытательное оборудование (ИО);
должно обеспечиваться разграничение полномочий и ответственности подразделений, выполняющих измерения ТХ ЭКБ, и метрологических служб, обеспечивающих метрологическое качество измерений и средств измерения.
ССМО должна базироваться на Федеральных законах № 184-ФЗ и № 102-ФЗ [3, 4] и устанавливать нормы к:
содержанию и порядку изложения требований к МО в ТТЗ (Т3);
правилам согласования конструкторской и технологической документации с метрологической службой;
планированию и проведению
МО на конкретном этапе ЖЦ ЭКБ.
Разработанные государственные стандарты будут предусматривать:
требования к МО, включаемые в TT3 (Т3) на разработку ЭКБ;
требования к МО при выполнении этапов опытно-конструкторских работ (ОКР) по созданию ЭКБ;
требования к МО, включаемые в ТТЗ (Т3) на разработку средств измерительного контроля и испытаний для создания ЭКБ;
ОМЭ создаваемой ЭКБ. Организация и порядок проведения;
руководство о порядке проведения ОМЭ технической документации на изделия ЭКБ;
общие требования к методам испытаний ЭКБ;
методики оценки МО отечественной ЭКБ при разработке, изготовлении и испытаниях;
алгоритмы (методы) аттестации непрямых МИ в процессе разработки, испытаний и производства ЭКБ;
общие требования к аттестации ИО для испытаний ЭКБ [1].
Предлагается в 2023–2025 годах разработать полную систему стандартизации в области измерений, СИ и метрологической техники, применяемых в радиоэлектронике.
Реализация концептуальных основ установления метрологических требований к измерениям ТХ ЭКБ, связанных с ними процессов, при разработке отраслевых стандартов по МО данных изделий позволит гармонизировать нормы законодательства РФ о техническом регулировании и о единстве измерений, систему обоснования и выполнения метрологических требований к измерениям и СИ, систему ОЕИ, точности и достоверности результатов измерений с положительными последствиями для качества выполнения работ по разработке перспективных ЭКБ.
Предлагаемая ССМО не будет служить препятствием при выполнении ОКР в большей степени, чем это минимально необходимо для выполнения целей, указанных в Распоряжении Правительства Российской Федерации [2].
В завершение необходимо подчеркнуть, что для осуществления в полной мере методического руководства метрологического обеспечения, не только как вида технического обеспечения, но и как составной части материально-технического обеспечения, выполняемого предприятиями радиоэлектронной промышленности, целесообразно создать на базе ФБГУ «ВНИИР», выполняющего функции головной организации по исследованию в области ЭКБ, отраслевую метрологическую службу, координирующую задачи по метрологическому обеспечению на всех этапах жизненного цикла изделий ЭКБ.
ЛИТЕРАТУРА
Быканов В., Подъяпольский Б., Булгаков В. Научно-технические проблемы метрологического обеспечения разработки ЭКБ нового поколения // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2019. № 3. С. 112–118.
Распоряжение Правительства Российской Федерации от 17.01.2020 г. № 20‑р «Об утверждении Стратегии развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года и плана мероприятий по реализации Стратегии развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года».
Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27.12.2002 № 184-ФЗ.
Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 № 102-ФЗ.
Федеральный закон «О стандартизации в Российской Федерации» от 29.06.2015 № 162-ФЗ.
ГОСТ Р 8.820-2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическое обеспечение. Основные положения».
РМГ 43-2001. Государственная система обеспечения единства измерений. Применение Руководства по выражению неопределенности измерений.
МИ 1317–2004. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров.
ГОСТ 34100.1-2017. Неопределенность измерения. Ч. 1. Руководство по выражению неопределенности измерения.
установления и реализации
обязательных метрологических требований
В. Быканов, к. т. н.1, М. Есакова 2, А. Тупицина 3
Обеспечение качественного обоснования и установления метрологических требований при разработке электронной компонентной базы является главной целью развития системы обеспечения единства измерений на предприятиях радиоэлектронной промышленности. В статье рассматриваются вопросы, освещающие актуальную тему – модернизацию отраслевой системы стандартов по ключевому направлению метрологического обеспечения процессов жизненного цикла изделий радиоэлектроники.
В последние годы в России принимаются значительные меры по созданию современной отечественной электронной компонентной базы (ЭКБ) не только для радиоэлектронной аппаратуры вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ), но и для других стратегически значимых объектов государственного и общепромышленного назначения.
Технические характеристики (ТХ) ЭКБ определяют качество их функционирования. Контроль и измерение ТХ ЭКБ осуществляются методами инструментального контроля, которые должны быть определены в нормативно-технической документации (НТД), реализующей обязательные метрологические требования к измерениям ТХ ЭКБ.
Исследования ФГБУ «ВНИИР» позволили определить более 800 технических характеристик ЭКБ и номенклатурный перечень контрольной измерительной аппаратуры с основными ТХ для метрологического обеспечения (МО) разработки и производства современной ЭКБ. Но в связи с отсутствием, к сожалению, в действующей НТД унификации МО разработки, испытаний и производства ЭКБ, синтезирование единых требований как для оборонной, так и для народно-хозяйственной продукции является приоритетом [1].
Совершенствование МО деятельности предприятий отражено в ключевом направлении «Отраслевые стандарты» [2], которое включает в себя руководящие нормативно-методические документы по анализу и оценке технических решений выбора ТХ, подлежащих измерению, установление норм точности и обеспечение методиками и средствами измерений (МИ, СИ) и обеспечение своевременного обоснования и качественного установления метрологических требований в тактико-техническом задании (техническом задании) (ТТЗ, Т3) на разработку перспективной ЭКБ. Своевременное выполнение предприятиями обязательной метрологической экспертизы (ОМЭ) и метрологической экспертизы технической документации на этапах создания изделий и проведения их испытаний, а также метрологическое сопровождение процесса жизненного цикла (ЖЦ) изделия ЭКБ в целом.
МО процессов ЖЦ современной ЭКБ на предприятиях радиоэлектронной отрасли предполагает реализацию законодательства Российской Федерации в трех областях: техническое регулирование (ТР), обеспечение единства измерений (ОЕИ) и стандартизация, что составляет основу для эффективного регулирования МО.
Схема их взаимодействия отражена диаграммой Венна и представлена на рис. 1.
Однако, проведя анализ разного уровня классификации НТД, определено, что понятие «Метрологическое обеспечение» и его концепция, сформулированные в конце двадцатого века, устарели и не соответствует законодательству РФ [3, 4, 5].
Следует отметить, что применяемая сегодня для изделий радиоэлектроники система общих технических требований (СОТТ) по МО состоит из требований для ВВСТ, включая системы и комплексы (образцы) ВВСТ.
Основные требования МО СОТТ предъявляются к конкретным образцам разрабатываемых ВВСТ. В процессе разработки и производства ЭКБ бóльшую значимость представляет измерение их параметров. Но отсутствие в настоящее время системы стандартизации в части МО процессов ЖЦ ЭКБ и задания метрологических требований в процессе разработки ЭКБ (ССМО) представляет собой сложность соблюдения установленных норм.
Например, одним из требований МО, связанных с качеством измерений ТХ ЭКБ, является оценка точности и достоверности измерений физических величин [6], которая определяется через погрешность и неопределенность измерений. Стоит подчеркнуть, что единство измерений определяется, как состояние измерений, при которых их результаты выражены в допущенных к применению в РФ единицах величин, а показатели точности измерений (ПТИ) не выходят за установленные границы [4]. Между тем, понятие данных терминов не раскрыто в НТД.
Точность измерений может быть выражена двумя способами [7]: оцениванием характеристик погрешности результата измерений и вычислением неопределенности измерений.
В отечественной метрологической практике, говоря об оценивании погрешности, как разности между результатом измерений и истинным значением измеряемой величины, подразумевают оценивание ее характеристик, что разъясняется в [8].
Неопределенность измерения выражает тот факт, что для измеряемой величины и результата ее измерения нет единственного значения, а есть интервал значений, где находится искомый результат измерений, который с учетом достаточно надежной апостериорной информации согласуется с имеющимися данными и с различной степенью уверенности может быть приписан измеряемой величине. Поэтому понятию «неопределенность измерения» следует приписать философское толкование, основанное на невозможности точного определения истинного значения измеряемой величины. Таким образом, существующее руководство [9] ориентировано на метрологов, выполняющих работы на высших уровнях поверочных схем.
В производственной практике преобладают априорные оценки качества измерений, основной способ оценивания которых – разработка МИ и их аттестация до того, как измерения состоялись. Но концепция неопределенности не адаптирована к сложным процедурам при разработке ЭКБ, выполняемым на основе измерений, таких как: допусковый контроль, испытания, диагностирование, управление и т. п. Следовательно, в НТД необходимо установление регламентирующих требований.
В связи с вышесказанным назрела необходимость разработки ССМО для предприятий, осуществляющих деятельность в области ведения Департамента радиоэлектронной промышленности Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, включающей концептуальные основы установления и реализации обязательных метрологических требований к измерениям параметров ЭКБ.
При создании ССМО необходимо учитывать принципы системного подхода в процессе реализации установленных требований:
объектом МО являются измерения и средства измерения ТХ ЭКБ и связанные с ними процессы ЖЦ, а предметом – обеспечение их метрологического качества;
техническую основу измерений ТХ ЭКБ образуют все виды измерительной техники, а испытаний – испытательное оборудование (ИО);
должно обеспечиваться разграничение полномочий и ответственности подразделений, выполняющих измерения ТХ ЭКБ, и метрологических служб, обеспечивающих метрологическое качество измерений и средств измерения.
ССМО должна базироваться на Федеральных законах № 184-ФЗ и № 102-ФЗ [3, 4] и устанавливать нормы к:
содержанию и порядку изложения требований к МО в ТТЗ (Т3);
правилам согласования конструкторской и технологической документации с метрологической службой;
планированию и проведению
МО на конкретном этапе ЖЦ ЭКБ.
Разработанные государственные стандарты будут предусматривать:
требования к МО, включаемые в TT3 (Т3) на разработку ЭКБ;
требования к МО при выполнении этапов опытно-конструкторских работ (ОКР) по созданию ЭКБ;
требования к МО, включаемые в ТТЗ (Т3) на разработку средств измерительного контроля и испытаний для создания ЭКБ;
ОМЭ создаваемой ЭКБ. Организация и порядок проведения;
руководство о порядке проведения ОМЭ технической документации на изделия ЭКБ;
общие требования к методам испытаний ЭКБ;
методики оценки МО отечественной ЭКБ при разработке, изготовлении и испытаниях;
алгоритмы (методы) аттестации непрямых МИ в процессе разработки, испытаний и производства ЭКБ;
общие требования к аттестации ИО для испытаний ЭКБ [1].
Предлагается в 2023–2025 годах разработать полную систему стандартизации в области измерений, СИ и метрологической техники, применяемых в радиоэлектронике.
Реализация концептуальных основ установления метрологических требований к измерениям ТХ ЭКБ, связанных с ними процессов, при разработке отраслевых стандартов по МО данных изделий позволит гармонизировать нормы законодательства РФ о техническом регулировании и о единстве измерений, систему обоснования и выполнения метрологических требований к измерениям и СИ, систему ОЕИ, точности и достоверности результатов измерений с положительными последствиями для качества выполнения работ по разработке перспективных ЭКБ.
Предлагаемая ССМО не будет служить препятствием при выполнении ОКР в большей степени, чем это минимально необходимо для выполнения целей, указанных в Распоряжении Правительства Российской Федерации [2].
В завершение необходимо подчеркнуть, что для осуществления в полной мере методического руководства метрологического обеспечения, не только как вида технического обеспечения, но и как составной части материально-технического обеспечения, выполняемого предприятиями радиоэлектронной промышленности, целесообразно создать на базе ФБГУ «ВНИИР», выполняющего функции головной организации по исследованию в области ЭКБ, отраслевую метрологическую службу, координирующую задачи по метрологическому обеспечению на всех этапах жизненного цикла изделий ЭКБ.
ЛИТЕРАТУРА
Быканов В., Подъяпольский Б., Булгаков В. Научно-технические проблемы метрологического обеспечения разработки ЭКБ нового поколения // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2019. № 3. С. 112–118.
Распоряжение Правительства Российской Федерации от 17.01.2020 г. № 20‑р «Об утверждении Стратегии развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года и плана мероприятий по реализации Стратегии развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года».
Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27.12.2002 № 184-ФЗ.
Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 № 102-ФЗ.
Федеральный закон «О стандартизации в Российской Федерации» от 29.06.2015 № 162-ФЗ.
ГОСТ Р 8.820-2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическое обеспечение. Основные положения».
РМГ 43-2001. Государственная система обеспечения единства измерений. Применение Руководства по выражению неопределенности измерений.
МИ 1317–2004. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров.
ГОСТ 34100.1-2017. Неопределенность измерения. Ч. 1. Руководство по выражению неопределенности измерения.
Отзывы читателей
