Анализ схемы наихудшего случая

Анализ схемы наихудшего случая (WCCA или WCA) — это экономически эффективный способ проверки конструкции, позволяющий с высокой степенью уверенности выявить и устранить потенциальные дефекты и недостатки до и во время испытаний, производства и поставки.

Это количественная оценка производительности оборудования, учитывающая производственные, экологические и стареющие эффекты. В дополнение к анализу схемы, WCCA часто включает анализ напряжения и снижения номинальных характеристик , режимы и последствия отказов, критичность ( FMECA ) и прогнозирование надежности ( MTBF ).

Конкретная цель — убедиться, что конструкция достаточно надежна, чтобы обеспечить работу, соответствующую спецификациям производительности системы в течение всего расчетного срока службы при наихудших условиях и допусках (начальных, старения, радиации, температуры и т. д.).

Анализ напряжения и снижения рейтинга призван повысить надежность, обеспечивая достаточный запас по сравнению с допустимыми пределами напряжения. Это снижает условия перенапряжения, которые могут вызвать отказ, и снижает скорость изменения параметров, вызванных напряжением, в течение срока службы. Он определяет максимальное приложенное напряжение к каждому компоненту в системе.

Общая информация

Анализ схемы наихудшего случая должен быть выполнен для всех схем, которые являются безопасными и финансово критичными. Анализ схемы наихудшего случая — это метод анализа, который, учитывая изменчивость компонентов, определяет производительность схемы в наихудшем сценарии (в экстремальных условиях окружающей среды или эксплуатации). Условия окружающей среды определяются как внешние напряжения, приложенные к каждому компоненту схемы. Они включают температуру, влажность или излучение. Условия эксплуатации включают внешние электрические входы, уровень качества компонентов, взаимодействие между деталями и дрейф из-за старения компонентов.

WCCA помогает в процессе создания надежности конструкции оборудования для долгосрочной эксплуатации в полевых условиях. Электронные детали выходят из строя в двух различных режимах:

Выход за пределы допуска : в этом случае схема продолжает работать, хотя и с ухудшенными характеристиками, и в конечном итоге требуемые эксплуатационные пределы схемы превышаются.

Катастрофические отказы можно свести к минимуму с помощью анализа среднего времени безотказной работы (MTBF) , анализа напряжений и снижения номинальных характеристик, а также анализа FMECA , который помогает гарантировать, что все компоненты надлежащим образом снижены, а также что ухудшение характеристик происходит «плавно...»

WCCA позволяет вам прогнозировать и оценивать пределы производительности схемы при всех комбинациях половинных допусков.

Существует множество причин для проведения WCCA. Вот несколько из них, которые могут повлиять на график и стоимость.

Нуждаться	Причина
Проверка и надежность конструкции	Проверяет работу схемы и количественно определяет эксплуатационные пределы по допускам деталей и условиям эксплуатации. Будет ли схема выполнять свои функции и соответствовать спецификациям?/WCCA количественно определяет риск
	Улучшение характеристик схемы — определение чувствительности компонентов к определенным характеристикам или допускам для лучшей оптимизации/понимания конструкции и факторов, влияющих на производительность.
	Проверяет, что схема правильно взаимодействует с другой конструкцией
	Определяет влияние отказов деталей или режимов, выходящих за пределы допусков
Снижение стоимости теста	Оценить аспекты производительности, которые трудно, дорого или невозможно измерить (т. е. определить влияние входного воздействия и выходной нагрузки, чтобы не повредить оборудование)
	Помогает установить пределы АТФ
	Проверяет корректировки Select-in-Test и их необходимость/каковы должны быть их пределы
	Сокращает объем и объем тестирования
Оценка деталей	Определяет, подходят ли детали для предполагаемого использования (слишком ли они дешевы, слишком ли дороги, правильные ли характеристики) или можно ли использовать новую технологию
	Поддерживает/устанавливает критические параметры и требования SCD/определения скрининга
	Модели можно использовать для проведения анализа переходных процессов в единичных событиях (SET).
Сокращение рисков, связанных с графиком, стоимостью или контрактом	Уменьшает количество вращений доски — определяет влияние изменений конструкции или деталей на поздних этапах
	Проверяет влияние изменений в традиционных схемах или замен деталей
	Позволяет получить более выгодные страховые тарифы или сократить договорные обязательства
	Анализ поможет вам избежать катастрофических или дорогостоящих инцидентов

Методология

Анализ наихудшего случая — это анализ устройства (или системы), который гарантирует, что устройство соответствует своим эксплуатационным характеристикам. Обычно они учитывают допуски, обусловленные первоначальным допуском компонентов, температурным допуском, возрастным допуском и воздействием окружающей среды (например, радиацией для космического устройства). Анализ начала срока службы включает первоначальный допуск и предоставляет пределы паспорта данных для цикла производственных испытаний. Анализ конца срока службы предоставляет дополнительную деградацию, возникающую в результате старения и температурных воздействий на элементы внутри устройства или системы.

Этот анализ обычно выполняется с использованием SPICE, но для определения чувствительности или наихудшей производительности необходимы математические модели отдельных цепей в устройстве (или системе). ^[1] Для суммирования и обобщения результатов часто используется компьютерная программа.

WCCA выполняет следующие шаги:

Сгенерировать/получить модель цепи
Получить корреляцию для проверки модели
Определить чувствительность к каждому параметру компонента
Определить допуски компонентов
Рассчитайте дисперсию каждого параметра компонента как чувствительность, умноженную на абсолютный допуск.
Используйте не менее двух методов анализа (например, ручной анализ и SPICE или Saber, SPICE и измеренные данные) для обеспечения результата
Составить официальный отчет для передачи полученной информации

Проект разбивается на соответствующие функциональные секции. Разрабатывается математическая модель схемы и применяются эффекты различных допусков деталей/систем. Результаты EVA и RSS схемы определяются для начального и конечного состояний.

Эти результаты используются для расчета напряжений деталей и применяются к другому анализу. Для того чтобы WCCA был полезен на протяжении всего жизненного цикла продукта, крайне важно, чтобы анализ был задокументирован в четком и кратком формате. Это позволит в будущем обновлять и просматривать его не только исходному проектировщику. Создается матрица соответствия, которая четко определяет результаты и все проблемы.

Ссылки

^ "Оценка наихудших показателей работы активных фильтров с использованием надежных идей управления" (PDF) . Декабрь 2010 г. Получено 20 сентября 2023 г.

Внешние ссылки

WCCA Простое сравнение различных методов: DOI: 10.13140/RG.2.2.13287.75689
В Mil-Std 785B есть краткий раздел по WCCA
Зачем проводить анализ наихудшего случая
Аэрокосмическая корпорация - Семинар по улучшению обеспечения полетов аэрокосмической корпорации: Анализ наихудшего варианта электрической схемы: Руководящие принципы и проект стандарта (REV A) (MAIW), TOR-2013-00297
Европейское сотрудничество по космической стандартизации, см. Анализ характеристик цепей в наихудшем случае - ECSS-Q-30-01A и ECSS-Q-HB-30-01A и Надежность ECSS-Q-ST-30C

[1] "Оценка наихудших показателей работы активных фильтров с использованием надежных идей управления" (PDF) . Декабрь 2010 г. Получено 20 сентября 2023 г.