Виртуальным испытаниям электроники прописали стандарты
Пресс-служба "НИИ "Асоника" сообщила, что новый ГОСТ Р 70201-2022 "Системы автоматизированного проектирования электроники. Оптимальное сочетание натурных и виртуальных испытаний электроники на надежность и внешние воздействующие факторы. Требования и порядок проведения при выполнении технического задания на НИОКР" - это оптимальное сочетание натурных и виртуальных испытаний электроники на надежность и внешние воздействующие факторы. "Данный стандарт, подкрепленный программным обеспечением в области виртуальных испытаний электроники "Асоника", позволит создавать отечественную электронику с минимальными затратами и в минимальные сроки", - рассказали представители пресс-службы компании.
Также в техническом комитете по стандартизации ТК 165 вышли в свет и введены в действие в текущем месяце национальные стандарты ГОСТ Р 70290-2022 "Системы автоматизированного проектирования электроники. Термины и определения", ГОСТ Р 70291-2022 "Системы автоматизированного проектирования электроники. Состав и структура системы автоматизированного проектирования электронной аппаратуры", ГОСТ Р 70292-2022 "Системы автоматизированного проектирования электроники. Подсистема автоматизированного создания карт рабочих режимов электронной компонентной базы" и ГОСТ Р 70293-2022 "Системы автоматизированного проектирования электроники. Подсистема автоматизированного анализа показателей надежности электронной аппаратуры".
Генеральный директор ООО "НИИ "Асоника", председатель технического комитета по стандартизации ТК 165 "Системы автоматизированного проектирования электроники" Александр Шалумов отмечает, что использование при проектировании электронной аппаратуры (ЭА) и электронной компонентной базы (ЭКБ) натурных испытаний на внешние воздействующие факторы (ВВФ) невозможно, так как схему и конструкцию ЭА и ЭКБ создают еще до изготовления опытного образца. Виртуализация испытаний ЭА и ЭКБ на ВВФ на ранних этапах проектирования является безальтернативной.
"Без применения математического моделирования невозможно определить показатели стойкости к внешним воздействующим факторам и надежности. Такой подход является информативным, так как благодаря ему на этапе проектирования отслеживается большинство возможных отказов ЭА и ЭКБ по электрическим, тепловым, механическим, электромагнитным и другим характеристикам, и эффективным, так как из-за недоработок проектирования ЭА и ЭКБ, вскрытых уже путем натурных испытаний, возможно множество итераций: доработка проекта - испытания опытного образца - доработка проекта и т.д., что значительно увеличивает сроки и стоимость разработки", - объясняет он.
"Многие предприятия России уже применяют систему "Асоника" и проводят виртуальные испытания на надежность электроники военного, космического и авиационного назначения, создают карты рабочих режимов ЭКБ, однако на основе стандартов своих предприятий и методик, согласованных с разработчиком ПО "Асоника" - ООО "НИИ "Асоника". Сейчас же появились общероссийские документы - ГОСТы, имеющие более высокий статус, чем стандарты предприятий", - говорит Александр Шалумов.
По его словам, применение математического моделирования и виртуальных испытаний ЭА и ЭКБ на внешние воздействующие факторы на ранних этапах проектирования до изготовления опытного образца позволит избежать отказов ЭА и ЭКБ или значительно сократить отказы на этапе испытаний опытного образца, сокращая тем самым количество испытаний опытного образца, возможные итерации по доработке схем и конструкций, затраты на разработку ЭА и ЭКБ при одновременном повышении качества и надежности, в том числе в критических режимах работы, что делает ЭА и ЭКБ конкурентоспособными на отечественном и международном рынке.
Директор центра компетенций инженерного анализа и продуктовой разработки группы Т1 Александр Собачкин считает, что описанные стандарты дают общую информацию о том, что виртуальные исследования важны и их нужно проводить для электроники.
"Безусловно, тема виртуальных исследований для отрасли электроники актуальна и важна как никогда. Это связано в первую очередь с вопросом технологического отставания отечественной электроники от зарубежных аналогов. Продуктов, которые могут качественно проводить виртуальные эксперименты, не так много. На сегодняшний день тема виртуальных экспериментов повсеместно не распространена у отечественных производителей - прямо противоположная картина на Западе, - они используют либо упрощенные расчеты "на карандаше", либо ограничиваются реальным экспериментом, то есть не используют виртуальные эксперименты совсем. Только те отечественные компании, которые конкурируют с мировыми аналогами, имеют потребность в виртуальных экспериментах", - отметил он.
По его словам, очень нужны продукты со сквозным мультифизическим решением, где один продукт объединяет в себе несколько дисциплин - тепло, прочность, электричество, излучение, влажность - с автоматической передачей данных между дисциплинами, что значительно приближает эксперимент к реальности и делает его проведение более легким для пользователя. "Следование этим стандартам должно увеличить качество продукции в отечественной электронике и сократить разрыв с зарубежными аналогами", - считает Александр Собачкин.
По словам директора центра разработки Artezio (входит в группу "Ланит") Дмитрия Паршина, стандарты в тестировании не могут оказать сильного влияния на производство электроники. "Это скорее надстройка. Она отвечает за появление рабочих схем и идей, которые можно протестировать на раннем этапе без необходимости инвестиций в создание первых образцов. Да, в какой-то мере экономия времени и средств ощущается, но она распространяется на конструкторские бюро и отделы разработки. Широкого влияния на массовый выпуск техники практически нет. При этом стандартизация - это шаг в правильном направлении в любой области", - считает он.
По его словам, стандартизация позволит расширить список доступных программных инструментов для испытаний электроники. "Несмотря на то что приемы цифрового моделирования применяются достаточно давно, для России сейчас наступил важный момент продвижения на внутреннем рынке собственных решений. И чтобы их стало больше, нужны стандарты, описанные правила, которым могут следовать разработчики ПО для виртуализации испытаний. Пока эта ниша занята отечественными НИИ, которые имеют наработанную за много лет основу для подобных решений. Но нужно понимать, что сами по себе стандарты в области тестирования электроники не сильно влияют на скорость и качество отечественной продукции. Развитие этого сектора зависит от множества факторов, включая доступность технологий и компонентов", - говорит Дмитрий Паршин.
По его словам, чтобы подобные прикладные программы приносили существенную пользу, требуется интенсивное развитие производства российской электроники и активное создание собственных уникальных решений.
Директор по стратегическому маркетингу в машиностроении "Аскон" Павел Щербинин отмечает, что применение технологии цифровых двойников в промышленности, в том числе для проведения виртуальных испытаний, требует тщательной проработки нормативной базы. "В прошлом году был утвержден ГОСТ Р 57700.37-2021 "Цифровые двойники изделий". Он определяет общие положения разработки и применения цифровых двойников. Также промышленность использует ГОСТ "Электронный макет изделия" и семейство стандартов, описывающих компьютерные и математические модели. Сегодня практически любое крупное изделие имеет в своем составе электронную "начинку". Для обеспечения адекватности цифрового двойника изделия должна учитываться и специфика его составных частей - механической части, гидравлики, электроники. В данном случае речь идет о цифровых двойниках электроники на ранних этапах проектирования, изготовления и испытаний электронной аппаратуры и электронной компонентной базы", - говорит Павел Щербинин. По его словам, появление таких отраслевых и узкоспециализированных стандартов позволяет упорядочить работу по созданию и применению цифровых двойников.
Директор центра разработки технологий АСУТП "Рексофт Консалтинг" Денис Фролагин отмечает, что, как только появилась электроника, сразу стали появляться вопросы, связанные с тем, как оценить ее надежность и работоспособность. "Например, в советское время в Пензе профессором Александром Мартяшиным разработаны принципы испытаний для поиска и быстрого исправления брака на электронных печатных платах, как на новых, так и на вышедших из строя, с целью экономии компонентов и оборудования. В настоящее время с учетом развития компьютерной техники появилась возможность расчета надежности оборудования до его производства. В мире есть целый класс систем, которые позволяют определить потенциально узкие места для будущего оборудования и, таким образом, увеличить срок его службы. Это касается любого сложного оборудования, не только электроники. Например, через системы моделирования пропускаются двигатели до пуска их в производство и устраняются погрешности и меняются детали, которые могут привести к быстрому выходу из строя оборудования. Прекрасно, что появились методики и стандарты для электроники", - говорит он.
По его мнению, новые стандарты ориентированы на производство наиболее сложной и дорогой электроники, в том числе той, для которой существует дефицит на рынке. "С принятием стандартов упростится жизнь тех, кто будет эксплуатировать электронику в будущем, она должна будет работать надежнее и дольше. Также можно проводить испытания для закупаемой иностранной техники, чтобы быстро оценить возможный срок ее эксплуатации. Я думаю, это вопрос, которой возникает у любого человека при покупке электроники, - сколько она проработает после гарантийного срока. Мы все привыкли, что дорогая электроника работает надежно и долго, но с учетом дефицита электронных компонентов в мире ситуация меняется. Это, кстати, касается не только электроники - вспомните качество премиальных машин 20 лет назад и сейчас", - отметил Денис Фролагин.
