Средства контроля и диагностики цифровых устройств

Тест  поиска дефекта - тест диагностирования для поиска дефекта. 

Система технического диагностирования - совокупность средств и объекта диагностирования и, при необходимости, исполнителей, подготовленная к диагностированию или осуществляющая его по правилам, установленным соответствующей  документацией. 

Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта  с указанием, при необходимости, места, вида и причины дефекта. Число  состояний, которые необходимо различить  в результате диагностирования, определяется глубиной поиска неисправности. 

Глубина поиска неисправности - степень детализации  при техническом диагностировании, указывающая до какой составной  части объекта определяется место  неисправности. 

  

2.2. Задачи  и классификация систем технической  диагностики 

  

Все более  возрастающие требования к надежности цифровых систем вызывают необходимость  создания и внедрения современных  методов и технических средств  контроля и диагностики для различных  стадий жизненного цикла. Как отмечалось ранее переход к широкому применению БИС, СБИС и МПК в цифровых системах создал вместе с бесспорными преимуществами и ряд серьезных проблем в  их эксплуатационном обслуживании, связанных  в первую очередь с процессами контроля и диагностики. Известно, что  затраты на поиск и устранение неисправностей на этапе производства составляют от 30% до 50% общих затрат на изготовление устройств. На этапе  же эксплуатации не менее 80% времени  восстановления цифровой системы приходится на поиск неисправного сменного элемента. В целом затраты, связанные с  обнаружением, поиском и устранением  неисправности возрастают в 10 кратном  размере при прохождении неисправности  через каждый технологический этап и от входного контроля интегральных микросхем до выявления отказа на этапе эксплуатации обходятся в 1000 раз дороже. Успешное решение  подобной задачи возможно только на основе комплексного подхода к вопросам контроля диагностики, так как системы  диагностики используются на всех этапах жизни цифровой системы. Это требует  дальнейшего повышения интенсивности  работ по обслуживанию, восстановлению и ремонта на этапах производства и эксплуатации. 

Общие задачи контроля и диагностики цифровых систем и ее составных частей обычно рассматриваются с точки зрения основных стадий разработки, производства и эксплуатации. Наряду с общими подходами к решению этих задач имеются и существенные различия, обусловленные специфическими особенностями присущими этим стадиям [1,7,22]. На стадии разработки цифровых систем решаются две задачи контроля и диагностики: 

1. Обеспечение  контролепригодности цифровой системы в целом и ее    

    составных частей. 

2. Отладка,  проверка исправности и работоспособности  составных частей  

    и цифровой системы    в  целом. 

При контроле и диагностике в условиях производства цифровой системы обеспечивается решение  следующих задач: 

1. Выявление  и отбраковка дефектных компонентов  и узлов на ранних  

    этапах     изготовления. 

2. Сбор  и анализ статистической информации  о дефектах и типах  

    неисправностей. 

3. Снижение  трудоемкости и, соответственно, стоимости контроля и  

    диагностики. 

Контроль  и диагностика цифровой системы  в условиях эксплуатации имеют следующие  особенности: 

1. В  большинстве случаев достаточна  локализация неисправностей на  

    уровне     конструктивно-съемного узла, как правило, типового  

    элемента замены (ТЭЗ). 

2. Высока  вероятность появления к моменту  ремонта не более одной  

    неисправности. 

3. В  большинстве цифровых систем  предусмотрены некоторые  

    возможности контроля и     диагностики. 

4. Возможно  ранее обнаружение предотказовых состояний при        

    профилактических осмотрах. 

Таким образом, для объекта, подлежащего техническому диагностированию должны быть установлены вид и назначение системы диагностирования. Согласно [1,14,21] устанавливаются следующие основные области применения систем диагностирования: 

а)  на этапе производства объекта: в процессе наладки, в процессе    

     приемки; 

б) на этапе  эксплуатации объекта; при техническом  обслуживании в  

    процессе применения, при техническом обслуживании в процессе     

    хранения, при техническом обслуживании  в процессе транспортировки; 

в) при  ремонте изделия: перед ремонтом, после ремонта. 

Системы диагностирования предназначаются  для решения одной или нескольких задач: проверки исправности; проверки работоспособности; проверки функционирования: поиска дефектов. При этом составляющими системы диагностирования являются: объект технического диагностирования, под которым понимают объект или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению, средства технического диагностирования,  совокупность измерительных приборов, средства коммутации и сопряжения с объектом. 

Техническое  диагностирование (ТД) осуществляется в  системе  технического  диагностирования  (СТД), которая  представляет  собой  совокупность  средств и  объекта  диагностирования  и при  необходимости  исполнителей, подготовленная  к  диагностированию  и  осуществляющая  его  по  правилам,  установленным  документацией. 

Составляющими  системы  являются: 

объект  технического  диагностирования (ОТД),  под которым понимают  системы или его составные части,  техническое состояние   которых подлежит  определению,  и средства  технического  диагностирования -  совокупность  измерительных приборов, средств коммутации  и сопряжения  с ОТД. 

Система технического  диагностирования работает  в  соответствии  с алгоритмом  ТД,  который  представляет  совокупность предписаний  о  проведении  диагностирования. 

Условия  проведения  ТД,  включающие  состав   диагностических  параметров (ДП),  их  предельно  допустимые  наименьшие  и наибольшие  предотказовые  значения,  периодичность диагностирования  изделия и эксплуатационные  параметры применяемых средств, определяют  режим технического  диагностирования и контроля. 

         Диагностический  параметр (признак)-  параметр,  используемый  в установленном   порядке  для  определения   технического  состояния  объекта. 

Системы  технического  диагностирования (СТД)  могут  быть  различными  по  своему  назначению,  структуре,  месту  установки,  составу,  конструкции,  схемотехническим решениям. Они  могут  быть  классифицированы по ряду признаков, определяющих  их  назначение,  задачи,  структуру,  состав  технических   средств: 

по  степени  охвата  ОТД;  по  характеру взаимодействия  между ОТД и системой технического диагностики и контроля (СТДК); по  используемым   средствам технического  диагностирования и контроля;  по  степени автоматизации ОТД. 

По  степени  охвата  системы  технического  диагностирования могут  быть  разделены  на  локальные и общие. Под локальными  понимают  системы технического диагностирования,  решающие  одну  или несколько перечисленных выше  задач - определения работоспособности или поиск места отказа. Общими – называют  системы технического  диагностирования,  решающие  все поставленные задачи  диагностики. 

По  характеру  взаимодействия  ОТД со  средствами технического диагностирования  (СрТД) системы технического  диагностирования подразделяют  на: 

системы  с  функциональной  диагностикой,  в которых  решение  задач  диагностики  осуществляется  в процессе  функционирования  ОТД  по  своему  назначению,  и системы с тестовой  диагностикой, в которых решение задач диагностики   осуществляется  в специальном режиме  работы ОТД путем подачи  на него  тестовых  сигналов. 

         По  используемым  средствам технического  диагностирования системы  ТД  можно  разделить на:  

 системы   с  универсальными  средствами  ТДК (например ЭВМ); 

       системы  со специализированными   средствами  (стенды, имитаторы,  специализированные      ЭВМ); 

       системы  с внешними  средствами,  в которых  средства  и ОТД  конструктивно отделены  друг     от  друга; 

системы  со  встроенными  средствами,  в которых  ОТД  и СТД конструктивно представляют  одно  изделие. 

         По  степени  автоматизации   системы  технического  диагностирования  можно  разделить  на: 

       автоматические,  в которых   процесс  получения  информации  о  техническом  состоянии  ОТД  осуществляется  без участия человека; 

       автоматизированные,  в которых  получение и обработка информации  осуществляется  с частичным участием  человека; 

       неавтоматизированные (ручные),  в  которых  получение и обработка информации  осуществляется  человеком-оператором. 

      Аналогичным  образом  могут   классифицироваться  и  средства  технического  диагностирования:  автоматические; автоматизированные; ручные. 

       Применительно  к объекту   технического  диагностирования  системы  диагностики  должны: предупреждать  постепенные   отказы; выявлять  неявные  отказы; осуществлять  поиск  неисправных   узлов,  блоков, сборочных  единиц  и  локализовать  место  отказа.  

  

2.3. Показатели  диагностирования и контролепригодности 

  

Как указывалось  ранее, процесс определения технического состояния объекта при диагностировании предусматривает использование  диагностических показателей.  

Диагностические показатели представляют набор характеристик  объекта, используемые для оценки его  технического состояния. Показатели диагностирования определяют при проектировании, испытании  и эксплуатации системы диагностирования и используют при сравнении различных  вариантов последних. Согласно [15] устанавливаются  следующие показатели диагностирования: 

1. Вероятность  ошибки диагностирования вида - вероятность  совместного наступления двух  событий: объект диагностирования  находится в техническом состоянии , а в результате диагностирования считается находящимся в техническом состоянии (при показатель ,  является вероятностью правильного определения технического состояния объекта диагностирования) 

              ,                   (2.1) 

где      - число состояний средства диагностирования; 

  - априорная  вероятность нахождения объекта  диагностирования в состоянии ; 

- априорная  вероятность нахождения средства  диагностирования в состоянии  ; 

- условная  вероятность того, что в результате  диагностирования объект диагностирования  признается находящимся в состоянии   при условиях, что он находится  в состоянии  и средство  диагностирования находится в  состоянии  ;