Программа_Методы и средства технической ..электронных

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет «Электроники и телекоммуникаций»
Программа дисциплины «Методы и средства технической диагностики электронных
средств»
для направления 211000.62 «Конструирование и технология электронных средств»,
бакалавр
Автор программы:
Иванов Илья Александрович, к.т.н
Одобрена на заседании кафедры«Радиоэлектроники и телекоммуникаций»
Зав. кафедрой Увайсов С.У.
«___»____________ 20 г
Рекомендована профессиональной коллегией УМС по электронике
Председатель С.У. Увайсов
«___»____________ 20 г
Утверждена Учёным советом МИЭМ
Ученый секретарь В.П. Симонов
«___»____________20 г.
Москва, 2013
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями
университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
1. Область применения и нормативные ссылки.
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования
к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и
отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину,
учебных ассистентов и студентов направления подготовки для направления 211000.62
«Конструирование и технология электронных средств» подготовки, изучающих
дисциплину «Методы и средства технической диагностики электронных средств».
Программа разработана в соответствии с:
• ФГОС;
• Рабочим учебным планом университета по направлению подготовки
211000.62 «Конструирование и технология электронных средств»,
утвержденным в 2013 г.
2. Цели освоения дисциплины.
Целью освоения дисциплины «Основы управления техническими системами»
являются:
формирование базовых знаний по оценке текущего технического состояния
электронных средств, выбору наиболее информативных диагностических признаков о их
состоянии, методов сбора и обработки диагностической информации, выбору средств и
методов принятия решений, планированию работ по техническому обслуживанию и
ремонту ЭС..
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины.
В результате освоения дисциплины студент должен:
● знать:
- термины и определения в области технической диагностики;
- основные регламентирующие документы и стандарты по технической диагностике;
- виды технического состояния электронных средств;
- основные принципы организации и технические средства автоматизированного
диагностирования ЭС;
- основные методы технической диагностики, применяемые для оценки технического
состояния электронных средств;
- средства сбора и обработки диагностической информации;
- методы формирования совокупности диагностических признаков и оценки их
информативности;
- характерные дефекты различных ЭС и их диагностические признаки;
● уметь:.
- проводить электрическое, тепловое и механическое диагностическое моделирование
схем и конструкций электронных средств с применением современных компьютерных
технологий;
- выбирать из всего множества комплектующих элементов наиболее значимые из них, и
для них обеспечивать контролепригодность по критериям заданной глубины и требуемой
полноты проверки;
2
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
- определять эффективный набор входных тестовых воздействий ЭС;
- формировать множество информативных контрольных точек для оценки технического
состояния устройства;
- путем моделирования формировать электронную диагностическую базу относительно
заданного набора характерных неисправностей;
● иметь навыки (приобрести опыт):
использования контрольно-измерительной аппаратуры;
формирования диагностических справочников и вявления неисправносткей с их
использованием;
работы на специализированном диагностическом программном обеспечении.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция
Общекультурные
Код по
ФГОС/
НИУ
ОК-1
ОК-4
ОК-5
Общепрофессиональная
деятельность
ПК-1
ПК-2
ПК-3
Дескрипторы – основные признаки
освоения (показатели достижения
результата)
Способность владеть культурой
мышления, способностью к
обобщению, анализу, восприятию
информации, постановке цели и
выбору путей ее достижения
Способность находить
организационно-управленчиские
решения в нестандартных ситуациях
и готовность нести за них
отвественность
Способность использовать
нормативные правовые документы
своей деятельности
способностью представить
адекватную современному уровню
знаний научную картину мира на
основе знания основных положений,
законов и методов естественных
наук и математики
способностью выявить естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе
профессиональной деятельности,
привлечь для их решения
соответствующий физикоматематический аппарат
готовностью учитывать
современные тенденции развития
электроники, измерительной и
вычислительной техники,
информационных технологий в
своей профессиональной
деятельности
Формы и методы обучения,
способствующие
формированию и развитию
компетенции
Лекционные и практические
занятия
Лекционные и практические
занятия
Лекционные и практические
занятия
Лекционные и практические
занятия
Лекционные и практические
занятия.
Лекционные и практические
занятия
3
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
ПК-4
Проектноконструкторская
деятельность
ПК-9
ПК-10
ПК-11
ПК-12
Научно-исследовательская
деятельность
ПК-18
ПК-17
способностью владеть методами
решения задач анализа и расчета
характеристик электрических цепей
Лекционные и практические
занятия.
готовностью осуществлять сбор и
анализ исходных данных для расчета
и проектирования деталей, узлов и
модулей электронных средств
готовностью выполнять расчет и
проектирование деталей, узлов и
модулей электронных средств в
соответствии с техническим
заданием с использованием средств
автоматизации проектирования
способностью разрабатывать
проектную и техническую
документацию, оформлять
законченные проектноконструкторские работы
готовностью осуществлять контроль
соответствия разрабатываемых
проектов и технической
документации стандартам,
техническим условиям и другим
нормативным документам
способностью осуществлять сбор и
анализ научно-технической
информации, обобщать
отечественный и зарубежный опыт в
области конструирования и
технологии электронных средств,
проводить анализ патентной
литературы
способностью моделировать
объекты и процессы, используя
стандартные пакеты
автоматизированного
проектирования и исследования
Лекционные и практические
занятия.
Лекционные и практические
занятия.
Лекционные и практические
занятия.
Лекционные и практические
занятия.
Лекционные и практические
занятия.
Лекционные и практические
занятия.
4. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к циклу дисциплин профессионального цикла и блоку
дисциплин вариативной части.
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
1. Математика
2. Математические моделирование физических процессов в конструкциях
радиоэлектронных средств;
3. Специальные главы математики
4. Численные методы в проектировании электронных средств
5. Электротехника и электроника
4
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
6. Основы конструирования электронных средств
7. Управление качеством электронных средств
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при:
● выполнении научно-исследовательских работ;
● при выполнении выпускной квалификационной работы
5. Тематический план учебной дисциплины
№
Название раздела
1.
Техническое диагностирование
- этап обеспечения надежности
систем
Математические
модели
диагностирования ЭС
Диагностика неисправностей в
аналоговых цепях
Методы
диагностирования
цифровых электронных средств
Контролепригодность объектов
диагностирования
Системы диагностирования
Автоматизация
средств
диагностики и контроля
Тепловой контроль качества
электронных средств
Технические
средства
диагностирования
Итого
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Аудиторные часы
Практиче Лаборато Курсов
Семин
ские
рные
ой
ары
занятия работы проект
Всего
часов
Лекции
8,0
4,0
4,0
8,0
4,0
4,0
8,0
4,0
4,0
8,0
4,0
4,0
8,0
4,0
4,0
8,0
8,0
4,0
4,0
4,0
4,0
8,0
4,0
4,0
8,0
4,0
4,0
72,0
36,0
36,0
Самостоятельная
работа
6. Формы контроля знаний студентов
Тип
контроля
Текущий
(неделя)
Итоговый
Форма
контроля
Домашнее
задание
Экзамен
1
1
4 год
2 3
1
*
Параметры
4
Письменная работа 4000-5000
слов
Устный экзамен
6.1. Критерии оценки знаний, навыков
При текущем контроле используются следующие критерии:
Посещение занятий
5
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
• Активность работы на аудиторных занятиях
• Своевременность выполнения домашних заданий
• Правильность выполнения домашних заданий
Оценки по всем формам текущего контроля выставляются по десятибалльной балльной
шкале.
При промежуточном контроле используются следующие критерии:
• Выполнение критериев оценки знаний на этапе текущего контроля
• Точность, развернутость и корректность выполнения домашнего здания
Оценки по всем формам промежуточного контроля выставляются по десятибалльной
балльной шкале.
При итоговом контроле используются следующие критерии:
• Выполнение критериев оценки знаний на этапе промежуточного контроля
• Точность, развернутость и корректность ответов на экзаменационные вопросы
Оценки по всем формам итогового контроля выставляются по десятибалльной шкале.
6.2.
Порядок формирования оценок по дисциплине
Преподаватель оценивает работу студента на практических занятиях, уровень
посещаемости лекционных и практических занятий, ответ студента на итоговом экзамене.
Критерии оценки работы на практических занятиях: знание материала, умение
сообщать материал, умение дополнять ответы, умение задавать существенные вопросы и
формулировать проблему, умение готовить и презентовать доклады, посещаемость.
Оценки за работу на практических занятиях преподаватель выставляет в рабочую
ведомость. Накопленная оценка по 10-ти балльной шкале за работу на практических
занятиях определяется перед промежуточным или итоговым контролем.
Оценка самостоятельной работы определяется степенью активности их работы на
лекционных занятиях (ответы на вопросы по материалам, выходящим за рамки лекций,
участие в обсуждениях и др.).Оценки за самостоятельную работу выставляет в рабочую
ведомость. Накопленная оценка по 10-ти балльной шкале за работу на практических
занятиях определяется перед промежуточным или итоговым контролем.
Критерии оценки ответа на экзамене: наличие вовремя выполненных домашних заданий,
знание материала (суть, основные теории, подходы, методы, критика), умение выделить
существенное, умение логически и аргументировано излагать материал.
Накопленная оценка за текущий контроль учитывает результаты студента по текущему
контролю следующим образом:
Онакопленная = 0,2·Оконтр. работа . + 0,2·Одом.зад. +0,1·Оауд.. + 0,5·Осам.раб. ;
Способ округления накопленной оценки текущего контроля – арифметический.
Результирующая оценка за итоговый контроль в форме экзамена выставляется по
следующей формуле, где Оэкзамен – оценка за работу непосредственно на экзамене:
Оитог. = 0,5·Оэкзамен +0,5 Онакопленная.
6
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
Способ округления накопленной оценки промежуточного (итогового) контроля в форме
экзамена - арифметический.
На пересдаче студенту предоставляется возможность получить дополнительный балл для
компенсации оценки за текущий контроль, если существуют уважительные причины
пропуска соответствующий занятий (больничный, больничный на ребенка, форсмажорные обстоятельства), студент демонстрирует, что отлично (хорошо) владеет
материалом, умеет рефлексивно работать, логически мыслить, обсуждать проблемы.
На экзамене студент может получить дополнительный вопрос (дополнительную
практическую задачу, решить к пересдаче домашнее задание), ответ на который
оценивается в 1 балл. Таким образом, результирующая оценка за промежуточный
(итоговый) контроль в форме экзамена, получаемая на пересдаче, выставляется по
формуле
Оитог. = 0,5·Оэкзамен +0,4 Онакопленная.+ 0,1 Одоп.вопрос
В диплом ставится оценка за итоговый контроль, которая является результирующей
оценкой по учебной дисциплине.
ВНИМАНИЕ: оценка за итоговый контроль блокирующая, при неудовлетворительной
итоговой оценке она равна результирующей.
7. Содержание дисциплины
Раздел 1. Техническое диагностирование - этап обеспечения надежности систем (8 часов)
Содержание технической диагностики. Основные понятия, термины и определения.
Функциональное
диагностирование.
Тестовое
диагностирование.
Организация
диагностирования сложных объектов. Методология диагностирования. Диагностирование
– системная задача этапов проектирования, производства и эксплуатации. Общая
методика решения задачи диагностирования. Показатели и критерии эффективности
диагностирования. Алгоритм диагностирования электронных средств.
Раздел 2. Математические модели диагностирования ЭС (8 часов)
Математическая модель диагностирования параметрических отказов элементов ЭС
- Часть 1. Математическая модель диагностирования параметрических отказов элементов
ЭС - Часть 2. Математическая модель диагностирования параметрических отказов
элементов ЭС - Часть 3. Математическая модель диагностирования внезапных отказов ЭС.
Математическая модель диагностирования внезапных отказов ЭС - Часть 1.
Математическая модель диагностирования внезапных отказов ЭС - Часть 2.
Математическая модель диагностирования внезапных отказов ЭС - Часть 3.
Раздел 3. Диагностика неисправностей в аналоговых цепях (8 часов)
Традиционные методы диагностирования ЭС. Методы диагностирования ЭС,
основанные на моделировании. Классификация методов обнаружения неисправностей.
Сравнительный анализ методов. Метод справочников неисправностей. Методы
диагностирования цифровых ЭС.
Раздел 4. Методы диагностирования цифровых электронных средств (8 часов)
7
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
Особенности цифровой электроники с точки зрения ее контроля и
диагностирования. JTAG-технология. Подбор тестовых комбинаций. Тестовые структуры
Раздел 5. Контролепригодность объектов диагностирования (8 часов)
Показатели контролепригодности и их выбор. Категории контролепригодности
объектов диагностирования. Условия диагностируемости и контролепригодности
объектов. Выбор показателей и оценка уровня контролепригодности для электронной
системы. Определение глубины поиска неисправностей и полноты проверки ЭС.
Раздел 6. Системы диагностирования (8 часов)
Структура системы диагностирования. Элементы системы диагностирования.
Организация взаимодействия элементов в системе диагностирования. Оптимизация
организации системы диагностирования. Встроенные средства диагностирования. Общие
сведения. Встроенные средства диагностирования ЭВМ. Внешние средства
диагностирования. Особенности проектирования технических средств диагностирования
(ТСД).
Определение
требований
по
безопасности,
ремонтопригодности
и
контролепригодности ОД и ТСД. Основные элементы ТСД. Элементная база и
конструкция ТСД.
Раздел 7. Автоматизация средств диагностирования и контроля (8 часов)
Автоматизация как метод повышения эффективности диагностирования
технического состояния ЭС. Классификация автоматизированных средств контроля.
Раздел 8. Тепловой контроль качества радиоэлектронных средств (8 часов)
Тепловой контроль как неразрушающий метод контроля качества ЭС. Сущность
неразрушающего метода контроля ЭС. Особенности теплового контроля. Методы и
средства контроля температуры. Классификация методов контроля температуры.
Классификация средств контроля температуры. Тепловизионные системы.
Общие сведения о тепловидении. Состав тепловизионной системы.
Характеристики тепловизионных систем. Печатные узлы как объекты теплового контроля
и виды дефектов в них. Особенности печатных узлов как объектов теплового контроля.
Виды дефектов в печатных узлах. Влияние коэффициента излучения поверхности объекта
на значения температур, определяемых по термограмме. Метод теплового контроля
печатных узлов. Постановка задачи теплового контроля. Структура метода теплового
контроля печатных узлов. Математическая модель расчета допусков на температуру
элементов печатного узла.
Раздел 9. Технические средства диагностирования (8 часов)
ТСД ЭВМ и электронных приборов. ТСД технологического оборудования и гибких
производственных систем.
8. Образовательные технологии
Используются следующие образовательные технологии: разбор практических задач,
компьютерные симуляции. Предусмотрены в рамках курса встречи с представителями
российских и зарубежных компаний, мастер-классы экспертов и специалистов.
8
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
9. Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
9.1. Тематика заданий текущего контроля
Тема для каждого студента утверждается преподавателем в индивидуальном порядке.
9.2. Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Примерный перечень вопросов для оценки качества освоения дисциплины.
1.
Техническая диагностика;
2.
Основные термины и определения технической диагностики;
3.
Отношения между понятиями: измерение, контроль, диагностика, управление;
4.
Особенности ЭС как объекта диагностирования;
5.
Техническое состояние ЭС и его виды;
6.
Задачи ТД ЭС;
7.
Виды контроля ТС ЭС;
8.
Глубина и полнота диагностирования;
9.
Функциональная и тестовая диагностика ЭС;
10.
Диаграмма изменения ТС ЭС и причины изменения ТС;
11.
Контролепригодность ЭС;
12.
Показатели контролепригодности ЭС;
13.
Ранговый критерий обеспечения контролепригодности ЭС;
14.
Основные недостатки традиционного подхода к обеспечению
контролепригодности ЭС;
15.
Методы обеспечения контролепригодности ЭС;
16.
Диагностическая модель ЭС;
17.
Тестовые воздействия для диагностирования ЭС;
18.
Контрольные точки для диагностирования ЭС;
19.
Ранжирование комплектующих элементов по значимости;
20.
Выбор значимых элементов схемы ЭС;
21.
Критерий значимости комплектующих элементов ЭС;
22.
Методы диагностирования на основе априорного моделирования;
23.
Методы диагностирования на основе апостериорного моделирования;
24.
Дефекты и неисправности ЭС;
25.
Виды неисправностей ЭС;
26.
Теория фозмущений в задачах диагностики;
27.
Метод параметрической идентификации;
28.
Задачи черного и серого ящика;
29.
Метод справочников неисправностей;
30.
Метод Сэшу-Уоксмэна;
31.
Особенности диагностирования ЭС в статическом режиме, в частотной и
временной областях;
32.
Роль и значение функции чувствительности в задачах диагностики;
33.
Диагностическая модель ЭС для параметрических неисправностей;
34.
Детерменированная и вероятностная диагностичекие модели ЭС;
35.
Условия корректности диагностических задач;
36.
Регуляризация задач диагностики;
9
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
37.
Роль и физический смысл регуляризирующего оператора в диагностической
модели;
38.
Роль и физический смысл стабилизирующего оператора в диагностической модели;
39.
Роль и физический смысл оператора-ограничителя в диагностической модели;
40.
Роль и физический смысл коэффициента регуляризации в диагностической
модели;
41.
Методы оптимизации в задачах диагностики.
42.
Однопараметрическая оптимизация;
43.
Многопараметрическая оптимизация;
44.
Диагностирование катастрофических неисправностей ЭС;
45.
Диагностирование «больших» отклонений параметров элементов ЭС;
46.
Взаимосвязь надежности ЭС и его контролепригодности;
47.
Общность и различия методов диагностирования цифровых и аналоговых ЭС;
48.
Метод декомпозиции в задачах диагностики;
49.
JTAG- технология диагностирования ЭС;
50.
Тепловые методы диагностирования ЭС;
51.
Диагностирование ЭС по механическим характеристикам;
52.
Нечеткое диагностическое моделирование ЭС;
53.
Синтез отбраковочных допусков на параметры элементов ЭС;
54.
Методы расчета допусков на внутренние модельные параметры элементов ЭС;
55.
Метод наихудшего случая в синтезе допусков на внутренние параметры ЭС;
56.
Метод моментов в синтезе допусков на внутренние параметры ЭС;
57.
Метод Монте-Карло в синтезе допусков на внутренние параметры ЭС;
58.
Роль тестовых структур для диагностирования СБИС;
9.4. Примеры заданий промежуточного /итогового контроля
Примеры билетов с вопросами и задачами, заданий для экзамена по дисциплине не
приводятся.
9.5. Примерные темы практических занятий
1.
Содержание технической диагностики. Основные понятия, термины и определения
2.
Диагностирование – системная задача этапов проектирования, производства и
эксплуатации
3.
Традиционные методы диагностирования ЭС
4.
Математические модели диагностирования ЭС
5.
Диагностика неисправностей в аналоговых цепях
6.
Классификация методов обнаружения неисправностей
7.
Сравнительный анализ методов диагностирования. Метод справочников
неисправностей
8.
Контролепригодность объектов диагностирования
9.
Выбор показателей и оценка уровня контролепригодности электронных средств
10.
Структура системы диагностирования. Элементы технических средств
диагностирования
10
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины Защита РЭС от дестабилизирующих воздействий
для направления 211000.68 Конструирование и технология
электронных средств для подготовки бакалавра
10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
10.1. Базовый учебник
Базовый учебник отсутствует.
Литература
1.
Основы технической диагностики/В.А. Карибский, П.П. Пархоменко, Е.С.
Согомонян и др.; Под редакцией П.П. Пархоменко: В 2-х книгах. – М. Энергия, 1976 г. –
Кн. 1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза.- 462 с.
2.
Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник / Под редакцией В.В.
Клюева. – М: Машиностроение, 1995. -448 с.
3.
И.А. Биргер Техническая диагностика. - М. Машиностроение, 1978 г., 239 с.
10.2. Справочники, словари, энциклопедии
Электронные версии изданий справочников, словарей или электронные справочники
студенты ищут самостоятельно
10.3. Программные средства
Для успешного освоения дисциплины, студент использует следующие программные
средства:
• программный комплекс АСОНИКА
• базы данных, информационно-справочные и поисковые системы.
Рекомендуется использовать Интернет-ресурсы для поиска информации, дополняющей
лекционный курс, и выполнения курсовой работы
10.4. Дистанционная поддержка дисциплины
Дистанционная поддержка курса производится с помощью LMS e-Front/ Доступ к
дистанционным ресурсам свободный.
10.5. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Материально-техническое обеспечение дисциплины базируется на материальнотехническом обеспечении кафедры РЭТ и базовой организации.
11