Системные критерии технического уровня и качества изделий

Комплексный показатель качества представляет собой сумму нормированный частных материальных показателей со своими "весовыми" коэффициентами, как коэффициентами значимости этого параметра на суммарное качество конструкции:

К=jmmo+jVVo+jllo+jPPo+jCCo+jTTo, (1)

где mo, Vo, lo, Po, Co, To – нормированные значения материальных параметров относительно заданных по техническому заданию либо отношения этих материальных параметров для разных сравнительных вариантов конструкции,

jm, jV, jl, jP, jC, jT – коэффициенты значимости частных материальных параметров, определяемые методом экспертных оценок, обычно их значение выбирают в пределах от 0 до 1.

Выражение (1) показывает, что чем меньше каждый из материальных параметров, тем выше качество конструкции при одних и тех же функциональных параметрах. Коэффициенты значимости определяются группой экспертов (желательно в количестве не менее 30 человек), которые в зависимости от назначения и объекта установки РЭС присваивают каждый то или иное значение коэффициента значимости параметрам. Далее их результаты оценки суммируются, определяются средние значения и среднеквадратичные этих коэффициентов, находятся допустимые поля отклонений и по ним устраняют "промахи" экспертов, которые исключают из общей суммы и далее повторяют те же операции обработки данных. В результате получают средние, "достоверные" значения этих коэффициентов, и тем самым и само уравнение для расчетов.

Пример 1 Для бортового ракетного РЭС выбрать лучший вариант из двух методов конструирования РЭС: на печатных платах с корпусированными ИС широкого применения или на металлических рамах с бескорпусными микросборками.

Примем значения коэффициентов значимости для ракетных РЭС следующими: jm=1; jV=jl=0,8; jC=0,5; jP=0,4; jT=0,5. Поскольку потребляемая мощность РЭС при переходе от корпусированной ИС к ее бескорпусному варианту не меняется, то четвертую составляющую в уравнении (11.1) исключим. Для упрощения расчетов не будем учитывать и срок разработки. Из литературы известно, что при выборе второго варианта масса уменьшается в 3 раза, объем – в 5 раз, частота отказов – в 2 раза, а стоимость увеличивается в 3 раза. Тогда в первом варианте значения всех нормированных показателей (самих относительно себя) будут равны 1, а во втором варианте составят соответственно mo=0,33; Vo=0,2; lo=0,5 и Co=3. комплексный показатель качества для первого и второго варианта будет равен соответственно

К1=1*1+0,8*1+0,8*1+0,5*1=3,1 и К2=1*0,33+0,8*0,2+0,8*0,5+0,5*3=2,4.

Таким образом, лучшим вариантом является второй.

К удельным показателям качества конструкции относят удельные коэффициенты конструкций: плотность упаковки элементов на площади или в объеме, удельную мощность рассеивания на площади или в объеме (теплонапряженность конструкции), удельную массу (плотность) конструкции, величину истечения газа из объема конструкции (степень герметичности),

Удельные коэффициенты оценивают прогресс развития новых конструкций по сравнению с предыдущими аналогами и прототипами. Они выражаются как k=М/Ф и для каждого из типов радиоустройств или болков имеют конкретное выражение размерности величин. Так для антенных устройств, если для них в качестве основного параметра взять массу, удельный коэффициент kА=m/G [кг/ед.усиления], где G – коэффициент усиления антенны; для передающих устройств kпер=m/Рвых [кг/Вт], где Рвых – выходная мощность передатчика. Поскольку передающие устройства характеризуются большим количеством функциональных параметров (коэффициентом усиления, коэффициентом шума, полосой пропускания, выходной мощностью и др.), то функциональная сложность и качество выполняемых функций для микросборочных конструктивов может быть оценено количеством разработанных микросборок (nМСБ), тогда kпер=m/ nМСБ [кг/МСБ]. Аналогично можно рассчитать удельные коэффициенты и по отношению к другим материальным параметрам и получить для сравнения аналогов их величины, выраженные в [см3/ед.усиления], [см3/Вт], [см3/МСБ], [руб/ед.усиления], [руб/Вт], [руб/МСБ] и т.п. Такие оценки наиболее наглядны и не требуют доказательств, что лучше а что хуже без всяких эмоций.

Плотность упаковки элементов на площади или в объеме оценивается следующими выражениями gS=N/S и gV=N/V, где N – количество элементов, S и V – занимаемые ими площадь или объем соответственно. Количество элементов определяется как N=NИС*nэ+nЭРЭ, где NИС – количество ИС в устройстве, nэ – количество элементов в одной ИС (кристалле или в корпусе), nЭРЭ – количество навесных электрорадиоэлементов в конструкции ячейки, блока, стойки. Плотность упаковки является главным показателем уровня интеграции конструктивов того или иного уровня. Так если для полупроводниковых ИС с объемом кристалла в 1 мм3 и количеством элементов в нем равным 40 единиц, gИС=40*103 эл/см3, то на уровне блока цифровых РЭС gб=40 эл/см3. Происходит это за счет того, что кристаллы корпусируются, далее корпусированные ИС рзмещаются на плате с известным зазором и при компоновке ФЯ в блок опять-таки появляются дополнительные зазоры между пакетом ФЯ и внутренними стенками корпуса. Да и сам корпус имеет объем (объем стенок и лицевой панели), в котором нет полезных (схемных) элементов. Иначе говоря, при переходе с одного уровня компоновки на другой происходит потеря (дезинтеграция) полезного объема. Как будет сказано ниже, коэффициент дезинтеграции определяется отношение суммарного объема к полезному объему. Для блока цифрового типа он выражается как qV=Vб/NИС*VИС, где VИС – объем одной микросхемы (либо бескорпусной, либо корпусированной в зависимости от метода конструирования). Учтя это выражение, можно записать, что

gб= (NИС*nэ )/(qV* NИС*VИС) =gИС/ qV , (2)

где gИС=nэ/ VИС – плотность упаковки элементов в ИС.

Как показано выше, в бескорпусных ИС цифрового типа малой степени интеграции эта величина составляет 40 тыс.эл./см3. При установке бескорпусных ИС в корпус, например IV типа, происходит увеличение объема примерно в 200 раз, а при установке корпусированных ИС на плату и далее компоновке их в объеме корпуса еще в 5 раз, т.е. суммарный коэффициент дезинтеграции составляет уже 103, при этом и получается gб=40 эл/см3, что характерно для блоков III поколения РЭС цифрового типа.

Из выражения (2) следует, что конструирование цифровых устройств высокой интеграции требует от разработчика не только применения БИС и СБИС, но и достаточно компактной компоновки. Для конструкций аналоговых ЭС, где не наблюдается четко выраженных регулярных структур активных элементов, где их число становится соизмеримым или даже меньшим, чем число пассивных навесных ЭРЭ (обычно одну аналоговую ИС "обрамляют" до 10 пассивных элементов: конденсаторов вместе с катушками и фильтрами), коэффициенты дезинтеграции объема еще более возрастает (в 3…4 раза). Из этого следует, что сравнивать конструктивы разного уровня иерархии и различных по назначению и принципу действия нельзя, т.е. этот показатель качества для всех ЭС не является универсальным. К тому же добавим, что если в одной компактной конструкции применили ИС малой степени интеграции (до 100 элементов на корпус), а в другой – плохо скомпоноввнной, но на БИС, то может оказаться по этому показателю, что вторая конструкция лучше, хотя явно видно, что она хуже. Поэтому в случае применения элементной базы разной степени интеграции сравнение конструкций по плотности компоновки неправомерно.

 Скачать реферат