Введение

Тип аппаратного тестирования. Экологическая стрессовая проверка (ЭСС) – это процесс воздействия на недавно изготовленный или отремонтированный продукт или компонент (как правило, электронный) такими факторами стресса, как температурные циклы и вибрация, с целью выявления скрытых дефектов путем их проявления в виде постоянных или критических отказов в процессе проверки. Считается, что прошедшая проверку партия обладает более высокой надежностью, чем аналогичная непроверенная партия.

Стандартизированные определения и методы

Ниже приводится выдержка из научной работы по испытаниям ESS, подготовленной ВВС США для обеспечения стандартизированными определениями и методиками.

Введение

Целью данной работы является предоставление стандартизированных определений и дорожной карты процессов испытаний для проверки на устойчивость к воздействию окружающей среды (ESS) заменяемых и отремонтированных компонентов, используемых в системах ВВС. Термин "компонент" используется как синоним термина "устройство" и включает в себя линейно заменяемые устройства (LRU) и составные части (SRU). Компонент, выбранный для испытания, называется испытуемым устройством (UUT). Политика и инструкции по операционной безопасности, пригодности и эффективности (OSS&E) требуют последовательности в применении строгого инженерного процесса, обеспечивающего, чтобы такие действия, как ремонт и замена деталей, не приводили к ухудшению исходных характеристик системы или конечного продукта в течение всего срока их эксплуатации. Исходные характеристики в значительной степени зависят от надежности, которая подтверждается и поддерживается посредством испытаний ESS. Политика и инструкции OSS&E также требуют последовательных инженерных процессов для обеспечения ответственности организаций, занимающихся производством и ремонтом, за поставку качественной продукции, а также для определения критериев отбора и квалификации новых поставщиков. Оценка качества продукции и возможностей поставщика обычно требует проведения испытаний ESS. Несмотря на наличие значительного объема информации о методах и процедурах ESS, включая военные стандарты США, справочники, руководства и планы испытаний производителей, часто в этих публикациях используются различные и неоднозначные определения для этапов испытаний, на которых применяется ESS. Для разъяснения пунктов контрактов, ссылающихся на эти публикации, требовались обширные пояснения. Данный документ обеспечивает единообразное применение требований к испытаниям и их четкое понимание при составлении письменных требований к квалификации поставщиков и заключении контрактов.

Цель

Убедиться, что выполнен качественный монтаж и что испытываемое устройство не имеет очевидных физических дефектов.

Метод

Перед и после каждой производственной, ремонтной и испытательной операции проводите визуальный осмотр испытываемого устройства (УУ). Убедитесь в правильности маркировки, веса и габаритных размеров. Невооруженным глазом осмотрите все доступные области УУ. Под минимальным увеличением в 10 раз осмотрите все критические поверхности и интерфейсы УУ.

Критерии успешности/неудачи

Изготовление должно соответствовать применимым стандартам, включая Т.О. 00 25 234, и не должно содержать очевидных физических дефектов. Устройство, демонстрирующее какие-либо признаки того, что компонент испытывает нагрузку, превышающую его расчетные пределы (трещины на печатных платах, ослабленные разъемы и/или винты, погнутые крепления и/или винты, изношенные детали и т.п.), считается неисправным, даже если испытываемое устройство проходит функциональное тестирование.

Цель

Проводится до, во время и после испытаний ESS для подтверждения функционирования ИСЗ в пределах заданных допусков.

Метод

Приложение входного сигнала или стимула и измерение выходного сигнала.

Критерии успешности/неудачи

Выходные сигналы и ответы должны соответствовать техническим характеристикам, а испытываемое устройство (UUT) должно функционировать должным образом при установке в следующую по уровню сборку.

Цель

Испытания в условиях физического воздействия окружающей среды (удар, вибрация, температура, высота, влажность и т.д.), имитирующих условия, возникающие в течение всего срока службы компонента. Случайная вибрация и температурные циклы показали наибольшую эффективность в выявлении скрытых дефектов при проведении ЭСС.

Метод

Разрабатывается профиль нагрузок и применяется к испытываемому устройству (UUT). Этот профиль имитирует условия окружающей среды, возникающие на этапах транспортировки, хранения, обработки и эксплуатации. UUT конфигурируется в соответствии с этапом, например, ударные нагрузки при транспортировке применяются к UUT, находящемуся в транспортной таре, а температурные циклы при эксплуатации – к UUT в рабочем состоянии.

Критерии успешности/неудачи

УПП (устройство, подвергаемое испытанию) должно пройти функциональное тестирование и визуальный осмотр до, во время и после ЭСИ (экологических испытаний).

Квалификация ESS

Испытание опытного образца, изготовленного в условиях серийного производства, для подтверждения соответствия аппаратного обеспечения спецификации, достигнутого благодаря процессам проектирования, изготовления, сборки и ремонта. Успешное завершение квалификационных испытаний свидетельствует о готовности к следующим этапам тестирования. Ограниченные летные испытания могут быть допустимы до завершения всех фаз квалификационных испытаний.

Квалификационное испытание производственной единицы

Цель: Выполняется для квалификации нового производителя, конструкции, процесса или объекта с целью обеспечения адекватности и пригодности конструкции для надежной работы во время и после воздействия экологических напряжений, превышающих прогнозируемые эксплуатационные условия с заданным запасом. Метод: Согласно Mil Std 810G для LRU и SRU, согласно Mil Std 202G для электронных компонентов, согласно Mil Std 1540 для космических систем и согласно Mil Std 883H для микроэлектронных устройств. Испытания на электромагнитную совместимость (EMI/RFI) обычно включаются в квалификационные испытания ESS и требуют применения MIL STD 461E. Эти военные стандарты требуют адаптации. Подробные рекомендации приведены в Mil HDBKs 340, 343, 344 и 2164. Последовательность испытаний первого образца: Визуальный осмотр и функциональный контроль – Предварительная подготовка – Приемочные испытания ESS – Приемочная надежность – Визуальный осмотр и функциональный контроль – Квалификационные испытания ESS – Визуальный осмотр и функциональный контроль – Квалификационная надежность – Визуальный осмотр и функциональный контроль. Примечание: Квалификационные испытания обычно включают в себя “усиленные” испытания ESS, то есть испытания на фактические уровни и продолжительность воздействия окружающей среды плюс запас (обычно 10 °C, 6 дБ). Добавление запаса необходимо из-за статистически небольшой выборки и неопределенности фактических уровней воздействия окружающей среды. Поскольку это деструктивное испытание, испытуемое устройство (UUT) не должно использоваться в эксплуатационных системах. Примечание: Необходимо сначала провести приемочные испытания, включая предварительную подготовку. Это связано с тем, что эти испытания проводятся на всех производственных единицах и, следовательно, становятся частью профиля экологических напряжений. Примечание: Другой производитель (второй источник), производящий тот же блок или замену, предназначенную в качестве полной функциональной замены оригинального блока или его подсистемы, должен быть квалифицирован по спецификациям, эквивалентным используемым для оригинального производителя.

Квалификационное испытание по ремонту

Цель: Выполняется на первом отремонтированном образце или образцах предварительной квалификации для квалификации нового источника ремонта или метода ремонта. Также выполняется для оценки заменных компонентов. Метод: Если ремонтные детали и процессы эквивалентны оригинальным производственным деталям и процессам, то используется приемочное испытание отремонтированного блока, выполненное подрядчиком, с последующей государственной инспекцией и проверкой в составе следующей по уровню сборки. Если эквивалентность деталей и процессов не установлена, то применяются соответствующие этапы квалификационных испытаний серийного образца. Последовательность испытаний образцов предварительной/первой квалификации: визуальный осмотр и функциональная проверка – предварительная подготовка – приемочное испытание на воздействие окружающей среды (ESS) – визуальный осмотр и функциональная проверка – государственная инспекция и функциональная проверка. Примечание: В связи с сокращением числа производителей (DMS) замена компонентов часто необходима. Заменные компоненты, которые при испытаниях в нормальных условиях функционируют как оригинальные, могут демонстрировать неудовлетворительную производительность в реальных условиях эксплуатации. Квалификация по аналогии. Квалификация замененного или отремонтированного блока по аналогии с оригинальным блоком требует, чтобы блоки были по существу идентичны. Кроме того, заменяемый блок должен быть предварительно квалифицирован путем испытаний на соответствие требованиям к экологической и эксплуатационной надежности, которые соответствуют или превосходят требования к оригинальному блоку.

Прием ЭСС

Формальные испытания, проводимые для подтверждения соответствия отдельного изделия требованиям к поставке. Они демонстрируют соответствие характеристик требованиям закупочной спецификации и служат контролем качества для выявления дефектов изготовления и материалов. Успешное прохождение таких испытаний означает принятие изделия закупающей организацией.

Испытания приемки производственной единицы

Цель: Выполняется на 100% новых изделий для выявления дефектов изготовления и технологических ошибок. Инспекция некоторых микроэлектронных устройств является разрушающей, поэтому для приемочных испытаний используется выборочный контроль партий (см. пункт 8.3.2). Метод: Основан на применимом производственном квалификационном испытании, но выполняется на уровне, соответствующем требованиям к качеству изготовления, не более жестком, чем фактические эксплуатационные условия, и сокращенной продолжительности. Обычно эти испытания включают в себя требования к предварительному кондиционированию и приемочным испытаниям на надежность. Последовательность испытаний компонентов: Визуальный контроль и функциональное тестирование – Предварительное кондиционирование – Приемочное испытание на воздействие окружающей среды (ESS) – Приемочное испытание на надежность – Визуальный контроль и функциональное тестирование. Примечание: Данные об эффективности приемочных испытаний производственных изделий также используются для оценки характеристик изделий одной серии. Даже если испытуемое устройство (UUT) соответствует всем остальным критериям приемочных испытаний, результаты, значительно отличающиеся от результатов других устройств в производственной партии, должны привести к его отклонению.

Испытание приемлемости отремонтированного агрегата

Цель: Выполняется на 100% отремонтированных изделий для выявления дефектов, связанных с качеством изготовления и технологическими ошибками. Метод: Адаптирован на основе применимых приемочных испытаний продукции. Для поддержания заданных критериев надежности, необходимо включить предварительные испытания, если ремонтные детали не были предварительно подготовлены или если ремонтные работы могут привести к возникновению отказов. Последовательность испытаний компонентов: Визуальный осмотр и функциональное тестирование – Предварительная подготовка – Приемочное ускоренное стресс-тестирование (ESS) – Визуальный осмотр и функциональное тестирование. Примечание: Уровни испытаний невысокие и не являются разрушающими, поэтому испытания можно повторять в случае неудач и последующих ремонтов без существенного ускорения старения испытываемого устройства (УУИ). Примечание: Типы и уровни испытаний могут быть повышены, если в процессе эксплуатации наблюдаются отказы в период младенческой смертности. И наоборот, если статистически значимая выборка показывает отсутствие отказов в период младенческой смертности, ESS-тесты могут быть сокращены или исключены. Функциональное тестирование остается обязательным. Примечание: При проведении испытаний необходимо найти баланс между вероятностью того, что ремонт вызвал дефект, и вероятностью того, что испытание сможет этот дефект обнаружить. Например, уменьшение количества температурных циклов снижает вероятность обнаружения дефекта, но может быть оправдано, если ремонт незначителен и не представляет большого риска возникновения дефекта. Примечание: Данные об эффективности приемочных испытаний отремонтированных изделий также используются для оценки эффективности изделий той же серии. Если УУИ соответствует всем остальным критериям приемочных испытаний, но результаты значительно отличаются от результатов других отремонтированных изделий или от данных приемочных испытаний исходной производственной партии, то УУИ подлежит отклонению.

Надежность ESS

Это должно быть частью ЭСС квалификации и приёмки при необходимости подтверждения надёжности.

Квалификационное испытание надежности

Цель: Выполняется на образце UUT, прошедшем производственную квалификацию, для демонстрации соответствия жизненного цикла требованиям к надежности согласно Mil Std 781 и спецификациям разработки оригинального производителя. Метод: Использовать Mil Hdbk 781A. Обычно UUT испытывается при реальных уровнях воздействия окружающей среды, но при необходимости ускоренного старения добавляется запас прочности. Примечание: Необходимо сначала выполнить приемочные испытания, включая предварительную подготовку. Это обусловлено тем, что эти испытания проводятся на всех производственных экземплярах и, таким образом, становятся частью профиля напряжений от окружающей среды. Примечание: Наличие резервирования в конструкции не является основанием для отказа от испытаний на надежность. Резервирование используется для компенсации любых неизвестных и непроверенных видов отказов, а также для обеспечения живучести. Резервирование лишь незначительно повышает надежность.

Испытание приемлемости надежности

Цель: Проводится на всех производственных единицах для выявления любых экземпляров с ухудшением надежности, вызванным ежедневными отклонениями в производственном процессе и качеством изготовления. Метод: Вибрационные испытания (обычно 0,04 G²/Гц в течение 5 минут на ось) и температурные испытания в течение 3 и более циклов, последний из которых должен пройти без отказов. Примечание: Обычно применяется только к изделиям с высокой степенью надежности (3 сигма) и критичным для безопасности полета.

Предварительная проверка, также называемая "проверкой на сгорание"

Цель: Проводится на всех активных блоках LRU, SRU и отдельных компонентах (производственных, запасных и ремонтных) для выявления ранних отказов деталей и качества изготовления. Метод: в соответствии с Mil Std 750D, Mil Std 883E и Mil Std 202G. Примечание: большинство стандартных деталей не подвергались предварительной подготовке производителем.

Пассивная единица

Примеры: шасси, согласующее устройство антенны, оптика без движущихся частей, жгуты проводов. Примечание: Требуется квалификация ESS конструкции и технологических процессов, обычно на уровне следующей более высокой сборки. Приемочные испытания ограничиваются визуальным контролем и функциональными испытаниями в следующей вышестоящей сборке.

Активная единица

Примеры: Печатная плата с твердотельными компонентами, электродвигатель, электронно-лучевая трубка, сосуд, работающий под давлением. Примечание: Обычно требуется квалификационное ESS и приемочное ESS.

Одноразовые и ограниченно используемые устройства

Примеры: взрывчатое вещество, ракетное топливо, газогенератор, пиротехнический запал, аккумулятор. Метод: Квалификационное ESS проводится путем воздействия на уровни окружающей среды, соответствующие квалификационным требованиям, после чего устройство приводится в действие для демонстрации его работоспособности с запасом. Приемочное ESS обычно выполняется на 10% производственной партии (но не менее 10 единиц) путем воздействия на уровни окружающей среды, соответствующие квалификационным требованиям, после чего устройство приводится в действие для демонстрации его работоспособности с запасом. Отказ одного испытываемого образца (UUT) требует отбраковки всей производственной партии. Для взрывчатых устройств требования и методы испытаний разрабатываются на основе MIL HDBK 1512 и NATO AOP 7. Для аккумуляторов рекомендации по требованиям к испытаниям содержатся в RCC Doc 319 99. Примечание: Контрольное тестирование – это периодическое повторение приемочного тестирования с использованием анализа тенденций или ускоренного старения для продления срока службы. Анализ тенденций предполагает частое взятие проб и сравнение с предыдущими результатами для прогнозирования деградации. Ускоренное старение предполагает моделирование известных механизмов отказа для выявления деградации.

Первая статья производства

Это ИСУ для квалификационной ESS (обычно требуется три ИСУ). ИСУ должен быть репрезентативным для конструкции, производственной линии, материалов и качества изготовления.

Первая исправленная статья

Также называется Первая статья. Это UUT (обычно требуется четыре экземпляра), который подтверждает, что предприятие, выполняющее ремонт, обладает необходимыми возможностями и технологиями для проведения качественного ремонта.

Статья предварительного определения

Образец для предварительной квалификации серийного изделия. Также называется образец предсерийного производства. Это UUT, используемый для снижения рисков программы и квалификации ключевых процессов, технологий и т.д. Образец для предварительной квалификации после ремонта. Также называется Qual Article. Это UUT (обычно требуется два), отремонтированный потенциальным подрядчиком для выполнения, в части, критериев, необходимых для включения в список квалифицированных поставщиков.

Приготовление

Адаптация – это формальная инженерная задача, заключающаяся в использовании имеющихся технических данных (требований, стандартов, спецификаций, планов испытаний и т.д.) и выборе или модификации применимых разделов для соответствия требованиям, уникальным для испытываемого изделия. Неприменимые требования удаляются. Дополнительные требования могут быть добавлены в связи с изменениями федеральных стандартов, выявлением новых рисков, модификацией изделия или изменениями в профиле миссии/ESS. Подрядчик обязан выявлять все случаи несоответствия техническим данным и направлять в Правительство запрос на адаптацию требований (RTR) по каждому случаю. Запрос RTR должен содержать подробное обоснование. Принять запрос RTR может только уполномоченный инженерный орган Правительства, ответственный за компонент.

Спецификации и стандарты

Адаптация обычно заключается в выборе подходящих областей применения, оптимальных методов испытаний или использовании эквивалентных требований.

Приспособление плана испытаний

Адаптация обычно подразумевает изменение уровней и продолжительности тестирования, последовательности тестов или требований к отчетности. Адаптация также должна определять любые требования к тестированию, которые будут выполнены посредством анализа, аналогии или инспекции.

МПИ, отказ от уплаты и отклонения

Каждый RTR классифицируется как MIC, Waiver или Deviation. MIC. RTR, который по-прежнему соответствует назначению указанных технических данных, классифицируется как соблюдение назначения (MIC). Waiver. Если RTR потенциально повышает риски для безопасности, он классифицируется как Waiver и также должен быть одобрен соответствующими государственными и подрядными службами безопасности. Цель Waiver – предоставить временное разрешение на продолжение работ до устранения опасности. Серия маловероятных, не связанных между собой одновременных отказов не считается опасностью. Deviation. RTR, который не повышает риски для безопасности и не является MIC, классифицируется как Deviation.