ppt, 9.70 мб
advertisement
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ И КАЧЕСТВА АППАРАТУРЫ АСОНИКА Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) Научный руководитель – д.т.н., проф. Кофанов Ю.Н. 2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И КАЧЕСТВА АППАРАТУРЫ «АСОНИКА» ЭТАПЫ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЯ Техническое задание Проектирование изделия Изготовление Система конструкторского проектирования (AUTOCAD) Система 3Dмоделирования и выпуска КД (Компас, SolidWorks) СТАНДАРТИЗОВАННЫЕ СИСТЕМЫ Подсистема планирования и управления процессом проектирования (АСОНИКА-У) WorkFlow программа маршрутизации документов Клиент программы SQL_PDM Системы проектир. и электр. модел. ПП (OrCad, P-CAD) Утилизация Dictionary программа настройки SQL_PDM База данных Конвертеры между различными системами и подсистемами Эксплуатация PDM-система «SQL_PDM». Формирование виртуального макета РЭА Подсистема аэродинамического моделирования (АСОНИКА-А) Подсистема концептуального моделирования (АСОНИКА-П) Подсистема тепломеханического моделирования (АСОНИКА-ТМ) Подсистема механического моделирования (АСОНИКА-М) Подсистема теплового моделирования (АСОНИКА-Т) Подсистема расчета надежности (АСОНИКА-К) Подсистема заполнения карт рабочих режимов (АСОНИКА-Р) Подсистема диагностического моделирования (АСОНИКА-Д) Перспективные системы (Pro/ENGINEER, CATIA, UGX и др.) ПОДСИСТЕМЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЭА 3 СВОЙСТВА СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ АСОНИКА С УЧЁТОМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА БАЗЕ ИМЕЮЩЕЙСЯ PDM-СИСТЕМЫ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПОДСИСТЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПОДСИСТЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ МОДЕЛИ ИЗДЕЛИЯ 1. Из системы размещения и трассировки печатных плат PCAD выходной pcb-файл сохраняется в PDM-системе, а также передается в системы AUTOCAD, КОМПАС, SolidWorks для создания чертежей. Чертежи также сохраняются в PDM-системе. 2. Чертежи шкафов и блоков и спецификации к ним передаются из PDM-системы в подсистему анализа механических процессов в шкафах и блоках РЭС АСОНИКА-М. Полученные в результате моделирования напряжения, перемещения и ускорения в конструкциях шкафов и блоков сохраняются в PDM-системе. 3. Чертежи шкафов и блоков и спецификации к ним передаются из PDM-системы в подсистему анализа тепловых процессов в шкафах и блоках РЭС АСОНИКА-Т. Полученные в результате моделирования температуры в конструкциях шкафов и блоков сохраняются в PDM-системе. 4. Чертежи печатных узлов и спецификации к ним, а также pcb-файлы передаются из PDM-системы в подсистему комплексного анализа тепловых и механических процессов в печатных узлах АСОНИКА-ТМ. Кроме того, передаются температуры воздуха в узлах, полученные в подсистеме АСОНИКА-Т, а также ускорения опор, полученные в подсистеме АСОНИКА-М. Полученные в результате моделирования температуры и ускорения электрорадиоизделий (ЭРИ) сохраняются в PDM-системе. 5. Перечень ЭРИ, файлы с электрическими характеристиками ЭРИ, температурами и ускорениями ЭРИ передаются из PDM-системы в подсистему формирования карт рабочих режимов ЭРИ АСОНИКА-Р. Одновременно контролируются коэффициенты нагрузок. Полученные в результате карты рабочих режимов сохраняются в PDM-системе. 6. Карты рабочих режимов ЭРИ с электрическими характеристиками ЭРИ, температурами и ускорениями ЭРИ передаются из PDM-системы в подсистему анализа показателей надежности РЭС АСОНИКА-К. Результаты расчетов и рекомендации по коррекции показателей надежности РЭС сохраняются в PDM-системе. 7. С помощь специального графического редактора вводится электрическая схема. Она сохраняется в базе данных проектов в PDM-системе и передается в виде файла в систему анализа электрических схем PSpice и в систему размещения и трассировки печатных плат P-CAD. Система АСОНИКА предусматривает совместную работу со стандартизованными системами проектирования: OrCAD, P-CAD, AUTOCAD, КОМПАС. Предусмотрено планирование и управление проектами подсистемой АСОНИКА-У, которая позволяет построить планы-графики работ с учётом необходимых ресурсов для минимизации времени выполнения проектов, равномерного распределения трудоёмкости, снижения рисков выполнения проектов и пр. 4 СХЕМА КОМПЛЕКСНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РЭА T ЭРЭ , aЭРЭ АСОНИКА – К T ЭРЭ Конвертер Конвертер Конвертер АСОНИКА – А T ЭРЭ T ЭРЭ , aЭРЭ АСОНИКА – Р Конвертер Конвертер T КУ , Т ВОЗДУХА Конвертер АСОНИКА – М Конвертер Конвертер T СТЕНОК , Т ВОЗДУХА V ВОЗДУХА aКУ T ВОЗДУХА , Т КУ АСОНИКА – Т АСОНИКА – ТМ LГЕОМ .РАЗМ , PЭРЭ LГЕОМ .РАЗМ , PЭРЭ Конвертер Конвертер IЭРЭ, UЭРЭ AUTOCAD, PCAD, OrCAD IЭРЭ, UЭРЭ Конвертер Конвертер АСОНИКА – П PЭРЭ PЭРЭ 5 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И КАЧЕСТВА АППАРАТУРЫ «АСОНИКА» В ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ СОЗДАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПЕЧАТНЫХ УЗЛАХ 6 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ШКАФАХ И БЛОКАХ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ Pspise, OrCAD 7 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ 3 ТРиАНА КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 4 АСОНИКА-П АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АСОНИКА-А 5 АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ФОРМИРОВАНИЕ КАРТ РАБОЧИХ РЕЖИМОВ АСОНИКА-К АСОНИКА-Р 9 СОЗДАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ КОНСТРУКЦИИ 8 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ШКАФОВ, БЛОКОВ АСОНИКА-ТМ АСОНИКА-Т, ТРиАНА 2 СОЗДАНИЕ ЧЕРЧЕЖЕЙ AUTOCAD КОМПАС СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМИ ДАННЫМИ И ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ИЗДЕЛИЯ 1 МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ШКАФОВ, БЛОКОВ 1 РАЗМЕЩЕНИЕ, ТРАССИРОВКА PCAD, ACCEL EDA АСОНИКА-М 2 SQL-PDM ПОДСИСТЕМА ПЛАНИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ АСОНИКА-У 6 ПОДСИСТЕМА ПЛАНИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ АСОНИКА-У Возможности: • рассчитать сроки выполнения работ в календарном режиме времени; • установить оперативную связь между исполнителями работ; • доводить до исполнителя текущие корректирующие управленческие решения; • планировать производственные показатели; • оптимизировать потоки финансовых, трудовых и материальных ресурсов; • выявить динамику организационно-экономических показателей производства; • повысить качество и эффективность всех работ на основе моделирования процессов производства. 7 ПЛАНИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТАМИ С ПОМОЩЬЮ ПОДСИСТЕМЫ АСОНИКА-У Календарная модель комплексного моделирования Функциональная модель комплексного моделирования Ресурсы каждой работы, входящей в комплексное моделирование 8 ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ (ПЛАН-ГРАФИК) 9 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДСИСТЕМЫ АСОНИКА-У • • • • • существенное сокращение времени на проектирование; возможность одновременного многоуровневого проектирования в реальном режиме времени; текущий контроль за фактическим использованием финансовых ресурсов материальных потоков производства; организация связей между работами для реализации системного подхода в проектировании; постоянное регулирование количественных и качественных параметров проекта (объем работ, расходы ресурсов, оценка рисков, сравнение плановых и фактических показателей, структура затрат). Диаграмма Ганта Пример отчетов 10 ПОДСИСТЕМА КОНЦЕПТУАЛЬНОГО КОМПЛЕКСНОГО МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ АСОНИКА-П Возможности: • Моделирование процессов : – электрических; • • • • • • – аэродинамических – механических – тепловых комплексное макромоделирование анализ параметрической чувствительности полученных характеристик: Использование при построении моделей электротепловых, электромеханических и электроаэродинамических аналогий; обеспечивает наглядность при отображении результатов расчета (таблицы, графики, диаграммы); динамическое изменение параметров в процессе моделирования; реализация методик обучения и контроля знаний для: – первичного обучения проектировщика моделированию в режиме самообучения и самоконтроля; – повышение квалификации в области моделирования физических процессов; – освоения комплексного моделирования с учетом взаимосвязи электрических, тепловых, механических и аэродинамических процессов. 11 ПРИМЕР РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ПОДСИСТЕМЫ АСОНИКА-П Схема электрическая принципиальная Комплексная теплоаэромеханическая модель конструкции блока 2-А2 Зависимость напряжения от частоты в узлах Амплитуды виброускорений в узлах механической макромодели блока 2-А2 12 13 ПОДСИСТЕМА АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АППАРАТУРЫ АСОНИКА-Т Возможности: • автоматизация процесса проектирования нетиповых конструкций радиоэлектронных средств с учетом их тепловых режимов; • анализ стационарного и нестационарного тепловых режимов аппаратуры; • определение температуры выделенных изотермических объемов, температур ЭРИ, температурных полей и интегральных температур; • использование имеющейся базы данных со справочными геометрическими и теплофизическими параметрами ЭРИ и конструкционных материалов; • графический ввод исходных данных для конструкций. 14 ПРИМЕРЫ ТЕПЛОВЫХ МОДЕЛЕЙ И РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ В ПОДСИСТЕМЕ АСОНИКА-Т Многоэтажный шкаф Пластина График и таблица результатов расчета Блок кассетного типа Блок модульного типа 15 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ s s0 e eA kT I f I s (e e A rl l l kT , R ,R e , I I f Iy S sS s0 S V NVt 1), I y I BV e ( BV V ) Vt разности токов прямой и обратной ветвей ВАХ kT ,Vt ; CD I f C0 q mVt U n RA p q l 2 ; p ij ; q ij ; ; q 2 S0 DГ 4 S0 wD l ; Re 0 Г ; Pe 0 P0 a s Удельная электропроводность вещества r Удельное сопротивление (обратная величина электропроводности) DГ eA Энергия активации проводимости a (18.8 0.14TB )106 ; (13.28 0.09216TB )10 6 ; k Постоянная Больцмана s0 Коэффициент зависящий от температуры Is Ток насыщения Vt Температурный потенциал q расход воздуха в ветви (потоковая переменная); Р0 диаметр поперечного сечения участка канала; C0 Емкость при нулевом смещении p Re число Рейнольдса; n Показатель степени перепад давлений в ветви (потенциальная переменная); число Пекле; t Постоянная времени Pe кинематическая вязкость воздуха; y Контактная разность потенциалов коэффициент аэродинамического сопротивления; динамическая вязкость воздуха; Uc Напряжение стабилизации коэффициент сопротивления трения единицы относительной длины участка; a коэффициент температуропроводности воздуха; Tв температура воздуха. 273 111 Т в 17,12 Tв 111 273 S0 площадь поперечного сечения участка канала; w0 скорость воздуха в участке канала; DГ гидравлический диаметр участка канала; 3 2 16 ВЗАИМОСВЯЗЬ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПОДСИСТЕМЕ АСОНИКА-А С МОДЕЛИРОВАНИЕМ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА В ПОДСИСТЕМЕ АСОНИКА-Т (ТРиАНА) Пример аэродинамической модели блока Результаты аэродинамического расчета Окно задания параметров ветви тепловой модели блока в АСОНИКА-Т (ТРиАНА) Окно задания параметров ветви тепловой модели печатного узла в АСОНИКА-Т (ТРиАНА) 17 СРАВНЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ПРИ РАЗДЕЛЬНОМ И КОМПЛЕКСНОМ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ТЕПЛОВЫХ, АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БЛОКЕ УПРАВЛЕНИЯ При раздельном моделировании При комплексном моделировании 18 РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БЛОКАХ Зависимости ускорений от частоты и времени в контрольных точках и узлах конструкции Перемещения, прогибы, ускорения и напряжения участков конструкции блоков и шкафов Подсистема включает в себя Базу данных со справочными геометрическими, теплофизическими и физико-механическими параметрами конструкционных материалов. Деформации блоков и шкафов Распределение ускорений на резонансной частоте 19 РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПОДСИСТЕМЫ АСОНИКА-ТМ • температуры корпусов и активных зон ЭРЭ, участков ПУ при стационарных и нестационарных тепловых воздействиях; • динамические характеристики (ускорения, перемещения и напряжения) ЭРЭ и участков ПУ при всех видах механических воздействий в заданный момент времени или частоты; • амплитудно-частотные (АЧХ) и амплитудно-временные (АВХ) характеристики по ускорению, перемещению и напряжению, а также АВХ по температуре в контрольных точках ПУ и на ЭРЭ; • максимальные напряжения в выводах ЭРЭ и время до их усталостного разрушения при воздействии вибраций и шумов. 20 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕПЛОВОГО И МЕХАНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ НА МЕХАНМЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНСТРУКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ Температурное поле ПУ Собственная форма колебаний Температуры корпусов ЭРИ Ускорения ЭРИ печатного узла при воздействии гармонической вибрации 21 ПРОГРАММА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЗАПОЛНЕНИЯ КАРТ РАБОЧИХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ АСОНИКА-Р • • • • Возможности: В программу заложены все возможные формы карт рабочих режимов последней редакции (2000 года). Программа имеет необходимую базу данных, где находится информация о предельных значения параметров ЭРИ. Заполненные карты режимов ЭРИ автоматически конвертируются программой в текстовый процессор WORD, где они могут быть отредактированы и распечатаны. Перечень ЭРИ может быть введен как вручную пользователем, так и путем конвертирования из выходных файлов систем AUTOCAD и P-Cad. 22 РЕЗУЛЬТАТЫ ПОДСИСТЕМЫ АСОНИКА-Р • Заполнение параметров ЭРИ Непосредственно из базы данных выбирать параметры ЭРИ • Подготовка данных для формирования карты 5 - «Карта ЭРИ, примененных при механических воздействиях, не соответствующих требованиям НТД» • Подготовка данных для формирования карты 4 - «Карта оценки номенклатуры ЭРИ и сведений о соответствии условий их эксплуатации и показателей надежности требованиям НТД». • Конвертирование перечня ЭРИ из программы AUTOCAD • Конвертирование перечня ЭРИ из программы P-CAD 23 ВЫЯВЛЕНИЕ СИСТЕМНЫХ ПРЕВЫШЕНИЙ ДОПУСКОВ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НЕСКОЛЬКИХ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ФАКТОРОВ Красным цветом выделены значения электрических, тепловых и механических режимов ЭРИ, превышающие предельные значения по нормативнотехнической документации 24 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ В ПОДСИСТЕМЕ АСОНИКА-К С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУР, ПОЛУЧЕННЫХ С ПОМОЩЬЮ ПОДСИСТЕМЫ АСОНИКА-Т Возможные варианты повышения надежности Окно подключения данных из других подсистем Температурная зависимость эксплуатационной интенсивности отказов Интерфейс связи АСОНИКА-К с АСОНИКА-Т 25 ПРИМЕР ВИРТУАЛЬНОГО МАКЕТА РЭС В ПОДСИСТЕМЕ АСОНИКА-PDM Рабочее окно клиентской части подсистемы АСОНИКА-PDM Рабочее окно серверной части подсистемы АСОНИКА-PDM 26 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ВНЕДРЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ РЭС Экономический эффект был получен за счет замены макетирования и испытаний комплексным математическим моделированием и автоматизации разработки КД. Технологический этап Экономический эффект (тыс. руб.) модуль прибор Забортное устройство Макетирование 10,0 50,0 15,0 Разработка КД 25,0 80,0 80,0 Изготовление 10,0 40,0 40,0 Испытания 45,0 220,0 360,0 ИТОГО: 90,0 390,0 495,0 Предположительный экономический эффект на предприятиях Количество предприятий разработчиков РЭА = 500 В год одно предприятие разрабатывает: приборов - 1; модулей - 4. Экономический эффект одного предприятия: 4 * 90 + 390 = 750 тыс. руб. Общий экономический эффект: 0,75 * 500 = 375 млн. руб. 27 ПРИМЕР КОМПЛЕКСНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕТИПОВОЙ КОНСТРУКЦИИ 28 29 30
