Вопросы оценки качества серийной продукции радиоэлектроники

Дмитрий Гаманюк

Жизненный цикл изделий
радиоэлектронной промышленности

Государственный стандарт Российской Федерации
из группы стандартов Единой системы конструкторской
документации определяет наличие нескольких
стадий жизненного цикла изделий.

На этапе рождения облика изделий реализуется
стадия технических предложений, эскизного и технического
проектов, этап разработки рабочей конструкторской
документации, по которой впоследствии
и будет изготавливаться изделие.

В дальнейшем этап разработки продолжается
изготовлением опытных образцов и проведением
предварительных и, при положительном их исходе,
— государственных испытаний. В зависимости
от важности разрабатываемого изделия государственные
испытания могут заменяться межведомственными.
В советское время такие испытания проводились
межведомственной комиссией, в которую
входили представители производства и, как правило,
Министерства обороны. Сейчас зачастую трудно разобраться
в хитросплетениях постоянно создаваемых
и реформируемых государственных структур контроля
работ подобного рода. В любом случае, состав
комиссии определяется при участии заказчика аппаратуры.

Создание конструктивного облика изделия заканчивается
корректировкой документации по результатам
испытаний и ее утверждения для организации
серийного производства.

После этих работ начинается «жизнь» изделия на серийном
конвейере и в эксплуатации. Следует отметить, что для проведения неизбежного среднего и капитального
ремонта изделий необходимо разрабатывать
соответствующую ремонтную документацию.

С большой степенью вероятности при достаточно
длительном времени использования возникает
необходимость в модернизации изделия, то есть оптимизации
и улучшения его характеристик без кардинального
изменения конструктива.

Теоретически, последним этапом жизненного цикла
изделий радиоэлектроники является стадия снятия
с производства и утилизация имеющихся изделий.
На практике в России такие работы выполняются
крайне редко.

Моделирование условий эксплуатации —
испытания как оценка качества
создаваемого изделия радиоэлектроники

Под качеством изделий будем понимать их соответствие
всем установленным заказчиком техническим
требованиям в течение всего назначенного срока
службы.

Наиболее достоверную оценку качества можно
получить на основе анализа эксплуатации изделия:
всех его отказов и дефектов. Однако такой способ
характеризуется большими временными затратами,
не говоря уже о том, что в эксплуатацию необходимо
отправлять уже вполне работоспособное и надежное
изделие. Поэтому условия, при которых происходит
его использование, воссоздаются на полигонах
и в лабораториях.

Изделия подвергаются испытаниям: проверке
функционирования до, во время и после различных климатических и механических, а иногда
и специальных воздействий. Примеры изделий,
подвергающихся оценке качества, приведены
на рис. 1–3.

Испытания продуктов, реализованных
в «железе», проводятся как на этапе разработки,
так и во время серийного выпуска. На этапе
разработки проходят так называемые конструкторские
испытания — на соответствие изделия
требованиям технического задания заказчика.
Такие испытания моделируют наиболее жесткие
из всех возможных условия эксплуатации
и проводятся по максимально расширенной
программе. Полученные результаты испытаний
— положительные или отрицательные —
позволяют судить о степени достижения целей
разработки, а это создание изделия, отвечающего
требованиям заказчика. Необходимо отметить,
что по существующим ГОСТам несоответствие
хотя бы одному пункту технического
задания означает отрицательные результаты
испытаний и всех работ по проектированию.
Поэтому конструкторские испытания проводятся
на всех опытных образцах специально
изготовленной для этого установочной партии.
В зависимости от сложности изделия и затратности
производства испытаниям подвергаются
от одного до пяти изделий.

На этапе разработки, кроме того, степень соответствия
требуемому уровню безотказности
должна подтверждаться теоретическими расчетами.
Здесь все ясно: есть условия, которым
должно соответствовать изделие (они указаны
в техническом задании), есть образцы и есть
совокупность воздействий, которые должно
выдержать изделие.

Если модернизация изделия не повлекла
сильные изменения в конструкции, что определяется
совместным решением заказчика
и разработчика изделия, то организуются
и проводятся так называемые типовые испытания.
Они по своим целям эквивалентны
конструкторским испытаниям, и для них используют
ограниченное число образцов (как
правило, два изделия).

На этапе серийного выпуска необходимо
оценивать не только качество конструкторской
документации с определением возможности
дальнейшего выпуска изделия по ее действующей
редакции, но и оценивать стабильность
и ликвидность технологического процесса изготовления.

Двойственная задача оценки качества предполагает
необходимость и наличие двух видов
испытаний: приемочных — для оценки соответствия
основных параметров изделия требованиям
технической документации и оценочных
— для оценки стабильности технологического
процесса и возможности выпуска изделия
по существующей документации. Приемочные
испытания проводятся по сравнительно небольшой
программе, в которую включены проверки
соответствия основополагающим техническим
требованиям на изделие. Причем объем выборок
для изделий радиоэлектроники (функционально
самостоятельные приборы: вычислители,
регуляторы, корректирующие контуры
и т.д.) составляет 100% от предъявляемой партии.
Это определяется техническими условиями на изделие, требования в которые закладываются
на основе технического задания заказчика.

Оценочные испытания, без периодического
проведения которых нормативные документы
системы качества производства продукции
в России не разрешают ее поставку потребителям,
физически невозможно организовать
с использованием всей изготовленной партии.
Такие испытания по объему и количеству испытуемых
параметров приближаются к конструкторским
испытаниям и «идеологически»
должны проводиться на некоторой выборке
из всего объема предъявляемой партии.
«Идеологические» соображения обусловлены,
во-первых, большим временем проведения
испытаний — иногда до нескольких месяцев;
во-вторых, значительной выработкой ресурса
из всего назначенного в конструкторской
документации и, в-третьих, огромной стоимостью
таких испытаний.

Вот на этой стадии и могут возникнуть (и возникают!)
некоторые затруднения. Сколько
изделий из партии подвергнуть оценочным
испытаниям? Как после испытаний будут использоваться
изделия, выработавшие значительную
часть своего ресурса? Кто заплатит
за изделия, идущие на испытания, и за работы
по обеспечению самих испытаний? Впрочем,
последний вопрос решается легко: платит
заказчик аппаратуры, а стоимость «испытуемых
» изделий «разбрасывается» на всю аппаратуру
заказанной партии.

В период «холодной» войны с Западом как положительное
(или отрицательное?) следствие
стабильного и отлаженного выпуска продукции
оценочные испытания проводились на определенном
количестве изделий за конкретные периоды
(полугодие, квартал). При этом прошедшие
испытания с положительными результатами
и начавшиеся очередные являлись законным
основанием для начала отгрузки аппаратуры
потребителям. Количество же испытуемых изделий
(как правило, два) устанавливалось в технических
условиях.

В настоящее время неопределенности и нестабильности
периодически повторяющийся
выпуск продукции — событие зачастую неординарное.
Заказы предприятиям поступают
от случая к случаю, между выпуском изделий
часто проходит значительное время. Может
быть, так и должно быть: спрос и предложение
формируется рынком, но есть в этом и отрицательные
стороны. Во время простоя специалисты
теряют квалификацию, оборудование
не поддерживается в должном состоянии, изделие
не сопровождают конструкторы, и оно,
не подвергаясь локальным улучшениям, во многом
теряет свою конкурентоспособность.

При прерывистом выпуске продукции испытания
теперь разрешается проводить от объема
выпускаемой продукции. Однако сколько конкретно
отбирать изделий для оценочных испытаний
и как ими распорядиться впоследствии,
на это часто ни в какой действующей нормативной
документации нет ответа.

ГОСТ 2.114, регламентирующий состав и содержание
технических условий (ТУ) — основного
документа любого мало-мальски важного
изделия, предписывает разработчикам устанавливать программы испытаний, периодичность
их проведения, количество контролируемых образцов
и перечень контролируемых параметров.
Однако традиционное назначение двух изделий
один раз в полгода может привести к экономическому
провалу проекта. Действительно, допустим,
заказчик нуждается в двух изделиях. Тогда
еще два необходимо изготовить для оценочных
испытаний. Это сразу поднимает стоимость
аппаратуры вдвое, что, как правило, заставляет
заказчика искать иные пути. Требование нормативных
документов устанавливать количество
испытуемых образцов в ТУ или контрактах
на поставку приводит к тому, что «у семи нянек
дитя оказывается без глазу». В ТУ ссылаются
на контракт, в контракте — на ТУ.

Таким образом, существует задача обоснования
количества испытуемых изделий, подвергаемых
приемочным и оценочным испытаниям,
отбираемых из всей предъявляемой
партии или из числа изготовленных в один
зачетный период.

Методы контроля качества
массовой серийной продукции
радиоэлектроники

Итак, реальная оценка качества изделий
радиоэлектроники возможна лишь в ходе
их реальной эксплуатации в условиях, для которых
они и создавались. Такой возможности
нет объективно. Следовательно, необходимо
идти на некий компромисс и оценивать качество
с помощью испытаний какой-то определенной
части изделий. Определенное
количество изделий из всего объема (партии)
называется выборкой. Такое понятие является
одним из основных в статистических методах
контроля. Поэтому аппарат математической
статистики можно использовать и при оценке
качества производства радиоэлектроники.

Эти методы являют собой научно обоснованную
форму выбора величины проверяемых изделий,
по соответствию которых требованиям
ТУ будет делаться заключение о годности всей
партии. Фактически, методы статистического
приемочного контроля представляют собой
совокупность формальных (математических)
и неформальных (согласительных) процедур,
что уже само по себе предопределяет некий
субъективизм получаемого результата.

Правила построения и содержания ТУ предписывают
разработчикам изделий при использовании
статистических методов контроля
качества указывать план контроля, который
в общем случае должен включать в себя следующие
параметры:

• Объем партии сдаваемых изделий.
• Объем выборки изделий для испытаний
  с целью оценки этой партии.
• Допустимое число дефектных изделий в выборке
  (для высокотехнологичных изделий
  радиоэлектроники оно, как правило, принимается
  равным нулю).
• Средний уровень качества производственного
  процесса в процентах.
• Заданная допустимая величина уровня качества
  (допустимое количество дефектных
  изделий в партии).
• Риск поставщика — вероятность того, что годная
  продукция будет оценена как негодная.
• Риск потребителя — вероятность того, что негодная
  продукция будет оценена как годная.

Очевидна трудность практического назначения
объективного плана контроля и,
как следствие, реализация статистического
приемочного контроля. Трудности возникают
как при назначении объема оцениваемой партии,
так и при оценке среднего уровня качества
производственного процесса (часто его не знают
ни заказчик, ни разработчик аппаратуры).
И если риски поставщика и потребителя могут
декларативно задаваться заказчиками в технических
заданиях, то приблизительные значения
других нормативов неизбежно приведут к погрешностям
в получаемых результатах.

На практике некоторые процедуры статистического
контроля достаточно сильно формализованы
и сведены в таблицы, в которых
указываются, как правило, следующие параметры
(входная информация): объем контролируемой
партии, риск потребителя и заданная
допустимая величина уровня качества.
Выходной величиной является объем выборки
изделий из данной партии, по соответствию
которой требованиям ТУ принимается решение
обо всех контролируемых изделиях.

Пример такой формализации представлен
в таблице. Ее анализ, прежде всего, показывает,
что объем проверяемой выборки представляет
собой значительную долю относительно всего
объема партии. Чем меньше браковочный уровень
качества и объем контролируемой партии,
тем больше размер выборки. Величина
браковочного уровня качества менее 0,1 исключает
зависимость размеров выборки от величины
партии и определяется аналитически.
При стремлении браковочного уровня качества
к нулю, то есть стремлении исключить возможность
присутствия дефектных изделий в партии,
статистический контроль вообще теряет
смысл.

Проводить периодические (оценочные)
и даже приемосдаточные испытания на таких
объемах изделий ни заказчик, ни изготовитель
не готовы по экономическим и временным соображениям.

Во многом поэтому на практике разработчики
(если необходимость статистического
контроля не оговаривается в техническом задании)
не применяют статистические методы
оценки качества. Альтернативой им являются «потолочные» сроки периодичности испытаний
и количество испытуемых изделий.

Таблица. Пример формализованного определения объема выборки

Заключение

Существующая процедура оценки качества
изделий электроники предполагает
проведение их испытаний. При этом если
содержание испытаний, виды воздействия
и методики проведения и оценки аппаратуры
подробнейшим образом описаны и установлены,
назначение периодичности проведения
испытаний и количество испытуемых
образцов в основном «отдано на откуп» разработчикам.
Парадокс ситуации усиливается
тем обстоятельством, что заказчик, желая
получить ликвидные изделия, вроде бы заинтересован в проведении испытаний на большом
количестве образцов, но следствием
этого становится рост расходов, так как цена
одного изделия увеличивается. Отсутствие
прозрачного механизма проведения периодических
испытаний может приводить и к некорректному
формированию цены единицы
продукции для государственных заказчиков,
так как стоимость испытаний «разбрасывается» на все заказанные изделия.

Автору статьи пока неизвестно решение
этой проблемы. Очевидно, что соответствующим
государственным структурам необходимо
начать работу в этом направлении.

Литература

1. ГОСТ 2.103 ЕСКД. Стадии разработки.
2. ГОСТ 2.114 ЕСКД. Технические условия.
3. ГОСТ Р 50779.30-95. Статистические методы.
   Приемочный контроль качества. Общие
   требования.
4. ГОСТ 16493-70.
   Качество продукции.
   Статистический приемочный контроль
   по альтернативному признаку. Случай
   недопустимости дефектных изделий в выборке.
5. Белоусов А.К.,Савченко В.С.Электрические
   разъемные контакты в радиоэлектронной
   аппаратуре. М.: Энергия, 1975.
6. Буловский П.И.,Зайденберг М.Г.Надежность
   приборов систем управления / Справочное
   пособие. Л.: Машиностроение, 1975.