Качество и надежность электронных средств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ю. В. ЗАХАРОВ 

 

 

 

 

КАЧЕСТВО И НАДЕЖНОСТЬ  

ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ 

 

Учебное пособие 

 

 

 

 

 

 

Йошкар-Ола 

ПГТУ 
2018 

УДК 621.38:004.05(075.8) 
ББК  32.85я7 

З 38 

 
 
Рецензенты: 

профессор кафедры безопасности жизнедеятельности ПГТУ, доктор 
техн. наук Н. М. Скулкин; 
руководитель Управления федеральной службы по надзору в сфере 
связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, 
канд. техн. наук Г. А. Шишкин 

 
 

Печатается по решению  

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 

Захаров, Ю. В. 

З 38     Качество и надежность электронных средств: учебное пособие / 

Ю. В. Захаров. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический 
университет, 2018. – 164 с. 
ISBN 978-5-8158-1981-8 
 

Приведены основные сведения из теории математической статистики, 

теории ошибок измерения физических величин. Предложены методы выбора 
показателей качества объекта исследования. Рассмотрены вопросы 
оценки и управления качеством электронных средств на стадиях проектирования, 
производства и эксплуатации. Даны понятия, количественные 
показатели и методика расчета надежности электронных средств по внезапным 
отказам. Показана роль резервирования в повышении надежности 
электронных средств. 

Для бакалавров направлений подготовки 11.03.03, 11.03.04, 27.03.02, 

27.03.04. 
 

УДК 621.38:004.05(075.8) 

ББК 32.85я7  

 
ISBN 978-5-8158-1981-8 
© Ю. В. Захаров, 2018 
© Поволжский государственный  
технологический университет, 2018 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Настоящее учебное пособие предназначено для подготовки бакалавров 
направлений «Управление качеством»; «Конструирование и технология 
электронных средств»; «Управление в технических системах»; 

«Электроника и наноэлектроника». Необходимость его издания продиктована 
тем, что в учебных планах этих направлений имеется дисциплина «
Управление качеством» или «Надежность электронных средств». 

Основной задачей учебного пособия является систематизация знаний 
и совершенствование умений студентов в области управления качеством, 
в выполнении расчетов, оценке и повышении надежности электронных 
средств. 

Первый раздел пособия посвящен кибернетическому представлению 
процесса производства электронного средства в виде системы, что 

позволяет формализовать описание его технического состояния матема-

тическими моделями зависимости показателя качества изделия от фак-

торов, определяющих его численную величину. 

Во втором разделе приведены основные сведения из теории мате-

матической статистики, так как количественные показатели качества и 

надежности электронных средств – случайные величины и события. 

В третьем разделе предложены методы выбора информативных по-

казателей для оценки качества и надежности электронных средств. 

Основной материал учебного пособия изложен в четвертом и пятом 

разделах. Здесь представлены необходимые сведения об электронных 

средствах и показателях их качества, а также рассмотрены: вопросы 

оценки и управления качеством электронного средства на всех стадиях 

его жизненного цикла; виды отказов, количественные показатели 

надежности изделий электронной техники и выражения для их расчета; 

методика расчета надежности нерезервированного электронного сред-

ства по внезапным отказам; роль и виды резервирования электронного 

средства для повышения его надежности. 

Изложение материала учебного пособия сопровождается приме-

рами расчетов и контрольными вопросами, призванными помочь си-

стематизировать теоретический и практический материал, организо-

вать самостоятельную работу по его изучению, осуществлять само-

проверку знаний. На это же направлен достаточно обширный список 

литературных источников. 

В приложениях представлены варианты заданий для выполнения 

расчетных работ по изучаемым дисциплинам.  
 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 

 

АСК – автоматизированная система контроля 

АСУТП – автоматизированная система управления технологическим 

процессом 

ИМС – интегральная микросхема 

ИС – интегральная схема 

КК – контроль качества 

НЗР – нормальный закон распределения 

ОК – обеспечение качества 

ОЭ – основной элемент 

ПП – полупроводниковый прибор 

РЭ – резервный элемент 

РЭС – радиоэлектронное средство 

СВ – случайная величина 

СП – себестоимость продукции  

ТП – технологический процесс 

УК – управление качеством 

УКП – уровень качества продукции 

ЭВС – электронно-вычислительное средство 

ЭРЭ – электрорадиоэлемент  

ЭС – электронное средство 

РDCA – цикл план-реализация-проверка-действие 

TQC (Total Quality Control) – тотальный контроль качества 

UQC (Universal Quality Control) – универсальный контроль качества 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Повышение качества продукции – одна из важнейших проблем на 

современном этапе развития общества. Именно качество определяет 

сегодня конкурентоспособность производителей продукции. 

В условиях рыночных отношений успех предприятия зависит от 

степени соответствия выпускаемой продукции требованиям потребителя. 
Только в этом случае предприятие будет иметь устойчивый спрос на 

свою продукцию и получать прибыль, необходимую для его развития.  

Для достижения этих целей изготовитель продукции должен, во-

первых, изучить рынок и потребности потребителей и, во-вторых, разработать 
и освоить производство высококачественных изделий. На 

предприятии такую комплексную проработку должны вести специалисты 
различных структурных подразделений с учетом технических, юридических, 
экологических, социально-экономических норм и правил. 

Постоянно возрастающие требования к качеству электронных 

средств (ЭС), быстрая смена номенклатуры и усложнение процессов 

производства изделий актуализируют необходимость целенаправленной 

деятельности по обеспечению заданного уровня качества разрабатываемых 
и выпускаемых электронных средств, т.е. созданию системы 

управления их качеством. 

Главная цель системы управления качеством ЭС – создание изделий 

высокого качества при минимальных затратах.  

Основными в системах управления качеством электронных средств 

являются вопросы получения, обработки и обобщения информации об 

уровне качества изделия. В последующем эта информация используется 

для организации управляющих воздействий на условия и факторы, 

определяющие уровень качества ЭС на этапах проектирования, производства 
и эксплуатации. 

Качество изделия, являясь его свойством, закладывается в процессе 

проектирования, обеспечивается при производстве и оценивается в процессе 
эксплуатации с помощью определенных показателей. Все показатели 
качества любого электронного средства подразделяются на восемь 

групп, но наиболее важной является группа, характеризующая его 

надежность. 

Безотказность, долговечность, сохраняемость, безопасность, конкурентоспособность 
электронного средства обеспечиваются его надежно-

стью. Имеется тенденция рассматривать фактор надежности как необ-

ходимый элемент сертификации ЭС. Знание видов и причин возникно-

вения отказов, количественных показателей, методов расчета, испыта-

ний и резервирования является определяющим условием высокой 

надежности электронных средств. 

 
 

СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ  

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА  

ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ  

 

Электронную промышленность выделяет среди других отраслей 

обширность номенклатуры выпускаемых изделий и соответственно тех-

нологических процессов (ТП) их изготовления, различающихся по фи-

зической сущности, организации, характеру протекания и другим при-

знакам, причем наиболее сложными из них являются ТП производства 

электронных средств (радиоэлектронные и электронно-вычислительные 

средства). 

Наиболее эффективных результатов при анализе и синтезе слож-

ных объектов, какими являются ТП производства электронных 

средств (ЭС), можно добиться, используя системный подход – фор-

мализацию, приводящую к некоторой абстрактной модели функцио-

нирования объекта.  

На основе системного подхода вопрос решения сложной комплекс-

ной проблемы сводится к процессу взаимосвязанных решений менее 

сложных задач с большей степенью детализации при едином рассмот-

рении. 

Обобщенным абстрактным образом функциональной модели ТП 

производства ЭС может быть его схематическое представление в виде 

структурной схем, представленной на рисунке 1. 

Рис. 1. Технологическая система производства электронных средств 

 

На рисунке 1 использованы следующие обозначения:  

𝑋⃗ – входные переменные, определяющие численную величину по-

казателей качества ЭС. В эту группу объединены управляемые парамет-

ры ТП, такие как режимы технологических операций, характеристики 

исходного материала и технологического оборудования и др. Изменение 

значений входных переменных ограничено в определенном интервале, 

задаваемом нормативно-технической документацией; 

𝑌⃗⃗ – выходные переменные, представляющие собой показатели ка-

чества изготовленного изделия (основные регламентирующие данные 

ЭС); 

𝑍⃗ – контролируемые, но неуправляемые переменные. Данную со-

вокупность составляют параметры, целенаправленное изменение ко-

торых невозможно, например, качество сырья, меняющегося от партии 

к партии; 

Е⃗⃗⃗ – неконтролируемые переменные (вектор помехи), отличающиеся 

от элементов множеств 𝑋⃗ и 𝑍⃗ своим случайным характером в смысле 

величины, точки приложения и распределения во времени. К парамет-

рам вектора помехи, кроме действующих извне, относятся неоднород-

ность сырья и материалов, погрешности операторов и другие возмуща-

ющие воздействия; 

𝑋⃗𝑖 (i = 1, 2, …, n–1; n – число операций ТП) – промежуточные пере-

менные, являющиеся в общем случае элементами вектора 𝑋⃗, причем 

если значения переменных 𝑌⃗⃗ определяют состояние ТП в целом, то зна-

чения 𝑋⃗𝑖 – состояние отдельных технологических операций; 

𝑆⃗𝑖 , i = 1, 2, …, m – множество возможных состояний i-ой операции. 

Соответствуя общему понятию «система» [1], ТП производства ЭС 

обладают рядом специфических особенностей, наличие которых застав-

ляет выделить их в особый класс систем – технологических. 

Технологические системы (Т-системы) состоят из подсистем (тех-

нологических операций), включающих в себя: 

а) технологическое оборудование, технические средства и инстру-

менты, используемые при выполнении операций производственного 

процесса; 

б) исходные и вспомогательные материалы, сырьё, полуфабрика-

ты, подвергающиеся энергетическим воздействиям (механическим, 

химическим, электрическим и др.) для изготовления элементов, узлов 

и блоков ЭС; 

в) технологическую среду (температура, влажность, давление, чи-

стота среды и т.д.), в которой осуществляется процесс производства ЭС; 

г) технологическую документацию, определяющую уровень произ-

водства; 

д) контрольное и испытательное оборудование; 

е) операторов, участвующих в технологическом процессе производ-

ства электронных средств.