Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое создание электронной техники, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое создание электронной техники , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Конструирование и проектирование электронной аппаратуры.
Появление нового технического изделия в любой отрасли – сложное и иногда
противоречивый процесс. Особенно это касается радиоэлектронных изделий,
функционирование которых основано на широчайшем спектре физических,
химических и других явлений Новая техника, воплощая результаты последних научно-технических достижений, способствует развитию производительных сил общества и
удовлетворению его требований в продукции более высокого качества, чем известные ранее
прототипы или аналоги.
Важнейшим вопросом для успешных действий в сфере производства
техники является прогнозирование. Определение главных направлений будущих
исследований и разработок с целью концентрации усилий на них проводится в
ходе научно-исследовательских работ (НИР) и опытно-конструкторских работ
(ОКР).
Разработать и организовать производство нового изделия – значит,
превратить знания, новую идею в готовый продукт. Этот процесс требует
затрат времени и крупных единовременных финансовых вложений. Величина этих
затрат зависит от уровня новизны продукции и частоты смены моделей.
Расходы на изготовление нового изделия в первый год его выпуска могут
несколько раз превышать расходы последующих лет. Это снижает уровень
эффективности производства новой техники, а иногда приводит к большим
убытков
Рис. 1.1. Структура жизненного цикла изделия.
Быстрые темпы технического прогресса требуют такого периода смены
моделей продукции, то есть жизненного цикла продукции, при котором суммарные
затраты на разработку и внедрение новых моделей, а также потери от
морального износа были бы минимальны, а уровень экономической эффективности был
бы максимальным.
В жизненном цикле изделия (Рис. 1.1) можно выделить два характерных
периоды: первый – это время, в течение которого осуществляется разработка новой
продукции, и второе – время, за которое новая продукция осваивается,
производится и реализуется до полного прекращения выпуска и утилизации.
В первый период жизненного цикла изделия включается полный комплекс.
работ по созданию новой техники:
1 – ГДР. В процессе этой стадии возникают и проходят всестороннюю проверку
новых идей, реализуемых иногда в виде открытий изобретений.
Теоретические предпосылки решения научной проблемы проверяются в ходе
опытно-экспериментальных работ;
2 – ОКР. Это переходная стадия от научных исследований к производству. На этой
стадии идеи, возникающие в процессе ГДР, практически воплощаются в техническую
документацию и опытные образцы;
3 – конструкторская подготовка производства (КПВ): осуществляется
проектирование новой техники, разрабатываются чертежи и техническая
документация;
4 – технологическая подготовка производства (ТБО). Здесь разрабатываются и
проверяются новые технологические процессы, проектируется и изготавливается
технологическая оснастка для производства новой техники;
5 – организационная подготовка производства (ОПС). На этой стадии выбираются
методы и моделируются процессы перехода на выпуск новой продукции,
производятся расчеты потребности в материалах и комплектующих изделиях,
определяются календарно-плановые нормативы (продолжительность производственного цикла
изготовление нового изделия, размеры партий, период дежурства партий
изделий и др.);
6 – отработка в опытном производстве (ВДВ) новой конструкции
изделия. Осваивается выпуск опытного образца, производится отладка.
новых технологических процессов, проверка и оценка "жизнеспособности" новой
продукции.
Во второй период жизненного цикла изделия включается седьмая стадия -
освоение его в серийном производстве (ОСВ). На этой стадии создаются
условия для промышленного производства нового изделия Практика показывает, что
иногда и на этой стадии возникают конструкторские изменения и вызванные ими или
независимые от них изменения в технологических процессах. Поэтому на стадии
освоение производства возникает необходимость определения рациональной меры
отработки технологической документации, целесообразного уровня оснащенности
производства специальными видами оснастки и оборудования.
Стадия освоения является связующим звеном с фазой производства и реализации
изделия (ВиР).
Точное соблюдение технологического процесса – одна из важнейших
организационных условий повышения эффективности выпуска нового изделия,
включая высокое качество продукции и высокие технико-экономические показатели
производства.
Завершающим этапом жизненного цикла есть эксплуатация новой продукции
(Е) – период, когда эта продукция используется в соответствии с ее
назначением и приносит экономический эффект, к моменту утилизации (У).
Предприятию выгодно было бы продлить второй период жизни
цикла изделия на максимальный срок, поскольку в настоящее время оно не несет
дополнительных затрат на разработку и внедрение новой продукции. Однако этот
период имеет свой предел: новая продукция с момента ее появления обеспечивает
социально-экономический эффект только до определенного времени, после которого она
морально стареет и ее дальнейшее производство и использование приносят ущерб
предприятию.
Государственными стандартами определен порядок разработки и постановки на
производство продукции технического назначения, в том числе и РЭА:
- техническое предложение;
- эскизный проект (ЭП);
– технический проект.
Основой для разработки является техническая задача (ТС), содержимое которой
устанавливает ГОСТ. В ТС излагаются назначение и область применения
Разрабатываемая РЭА, технические, конструктивные, эксплуатационные и экономические
требования к РЭА, условия по ее хранению и транспортировке, требования по
надежности, правила проведения испытаний и приемки образцов в
производстве.
Стадии разработки ТС, технических предложений и ЭП включаются, как
правило, в ГДР, а стадии разработки технического проекта и технологической
подготовки производства – в ОКР.
На стадии технических предложений проводится анализ существующих технических
решений, патентные исследования, проработка возможных вариантов создания
РЭА, выбор оптимального решения, макетирование отдельных узлов РЭА,
выработка требований для последующих этапов разработки.
На стадии эскизного проектирования осуществляют конструкторское и
технологическая проработка выбранного варианта реализации РЭА; готовится
действующий образец или серия РЭА; проводятся их испытания в объеме,
достаточном для подтверждения заданных в ТС технических и эксплуатационных
параметров; организуется разработка в полном объеме необходимой
конструкторской документации, которой присваивается буква "Е";
обрабатываются основные вопросы технологии изготовления, наладки и
испытание элементов, узлов, устройств и РЭА в целом.
На стадии технического проекта принимаются окончательные решения о
конструктивное оформление РЭА и составляющих ее узлов, разрабатывается полный
комплект конструкторской и технологической документации, которой
присваивается буква "Т", производится опытная серия РЭА,
проводятся испытания РЭА на соответствие заданным в ТС техническим и
эксплуатационным требованиям Результаты технического проектирования являются основой
для разработки полного комплекта рабочей конструкторской документации,
которой присваивается буква "О".
В дальнейшем осуществляется технологическая подготовка производства,
выпуск установочной серии и организация серийного (массового) выпуска РЭА.
С развитием сети INTERNET широкие возможности для создателей РЭА
открывает CALS–технология (Computer Aided of Logistics Support) – стратегия
промышленности, направленная на эффективное создание, обмен, управление и
использование баз данных, поддерживающих жизненный цикл создаваемого
изделия.
Разрабатываемая РЭА должна соответствовать тактико-техническим,
конструктивно-технологическим, эксплуатационным, требованиям надежности и
экономическим требованиям Эти требования относятся к электроарматуре радиоэлементам, печатным платам, другим конструктивным элементам аппаратуры, методам сборки узлов и модулей. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Оптимальное удовлетворение этим
требованиям является сложной инженерной задачей. Кроме того, эти требования должны
соответствовать рекомендациям соответствующих государственных стандартов. До
конструктивно-технологических требований относятся: обеспечение
функционально-узлового принципа построения конструкции РЭА,
технологичность, минимальная номенклатура комплектующих изделий,
ремонтопригодность, защита от несанкционированного доступа, удобный доступ
к узлам и элементам; обеспечение безопасной работы оператора.
Понятие технологичности тесно связано с понятием экономичности
конструкции РЭА. Наиболее технологичные конструкции, как правило, и наиболее
экономические в условиях производства. Технологичность конструкции РЭА в
существенной степени определяется рациональным выбором ее структуры, которая должна
разрабатываться с учетом автономного, раздельного изготовления и наладки ее
основных элементов, узлов, блоков Конструкция РЭА боль технологическая,
если меньше операций регулирования и доводки приходится выполнять после
ее окончательной сборки. В этом плане идеальная технологичность у РЭА, которая,
будучи собранной из отдельных узлов, выполняет заданные функции сразу же после
включение электропитания.
В технологической конструкции должны максимально использоваться
унифицированные, нормализованные и стандартные детали и материалы. Необходимость
разработки новых материалов с улучшенными свойствами или новых
технологических процессов должно быть технически и экономически обосновано. В
технологической конструкции максимально используют
взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность, инструментальную
доступность узлов и частей.
Требования по надежности включают конкретные количественные характеристики:
вероятность безотказной работы за определенный отрезок времени, среднее время
восстановление трудоспособности и другие.
К экономическим требованиям относят минимально возможные затраты времени,
труды и материальных средств на разработку, изготовление и эксплуатацию РЭА;
минимальную стоимость РЭА после освоения ее в производстве; минимальные затраты
на эксплуатацию, обслуживание и плановые ремонты
Снизить затраты на разработку, изготовление и освоение производства
РЭА, обеспечить совместимость и преемственность аппаратурных решений при
одновременном улучшении качества, увеличении надежности и срока службы
разрешает использование модульного принципа конструирования на основе
конструктивной и функциональной взаимозаменяемости составных частей
конструкции – модулей.
Модульный принцип конструирования предполагает разукрупнение
(разбиение, расчленение) электронной схемы РЭА на функционально и
конструктивно законченные подсхемы (части), выполняющие определенные
функции и снабжены элементами коммутации и механического соединения с
подобными модулями и с модулями более низкого уровня в изделии. Модули одного
уровня объединяются между собой в РЭА на какой-либо конструктивной основе
(несущей конструкции).
Конструкция современной РЭА является иерархией модулей, каждая степень которой
называется уровнем модульности. При выборе числа уровней модульности
производится типизация модулей, то есть уменьшение их разнообразия и
установка таких конструкций, которые выполняли бы самые широкие функции в
изделиях определенного функционального назначения Функциональное
разнообразие изделий достигается использованием разного числа уровней
модульности с возможностью конструктивного оформления высшего и, следовательно, самого сложного модуля посредством законченного изделия.
Выделяют четыре основных уровня модульности:
Модуль нулевого уровня – электронный компонент. В зависимости от
выполнение аппаратуры по модулю нулевого уровня правят
электроарматура, радиоэлементы и интегральные микросхемы (ИМ)
Модуль первого уровня представляет собой печатную плату (ДП) с установленными на ней
модулями нулевого уровня и электрическим соединителем (разъемом),
с помощью которого модуль подключается к другим модулям. Иначе
модуль первого уровня называется сборочным узлом, в который
входят оригинальные детали и покупные изделия (электроарматура
радиоэлементы, детали крепления). Сборочные узлы на основе ПП
основой широчайшего спектра изделий, отнесенных к РЭА.
Модуль второго уровня – блок, основным конструктивным элементом которого
появляется панель с соединителями ответных модулей первого уровня.
Межблочная коммутация выполняется соединителями, расположенными по
периферии панели блока. Модули первого уровня располагаются в один
или несколько рядов.
Модуль третьего уровня – стойка, в которой устанавливаются блоки.
Модульный принцип конструирования предполагает также несколько уровней
коммутации.
При разработке несложной аппаратуры более высокие уровни модульности отсутствуют.
Полная модульность используется только в сложной аппаратуре.
Ускорение разработки и производства аппаратуры, увеличение ее
серийности, снижение стоимости можно достичь унификацией, нормализацией и
стандартизацией основных параметров и типоразмеров модулей
В основе стандартизации модулей и несущих их конструкций лежат
типичные функции, свойственные многим электронным системам. Для
использование при проектировании модульного принципа конструирования
разработаны ведомственные нормали и государственные стандарты, в установленные сроки,
определение, системы типовых конструкций модульных систем.
Конструкционная система должна представлять многоуровневое семейство
модулей с оптимальным составом набора, обеспечивающего функциональную
полноту при построении аппаратуры определенного назначения Все модули
системы должны быть совместимы между собой по конструктивным, электрическим и
эксплуатационных параметрах
Базовым называется принцип конструирования, при котором частичные
конструктивные решения реализуются на основе стандартных конструкций
модулей или конструкционных систем модулей (базовых конструкций),разрешенных к применению в аппаратуре определенного класса, назначения и объектов
установки.
При разработке базовых конструкций должны учитываться особенности
современных и, что более важно, будущих разработок. При этом частные
конструктивные решения обобщаются, а основные свойства и параметры
закладываются в конструкции, которые стандартизируются, поставляются и
рекомендуется для широкого применения.
Базовые конструкции не должны быть полностью конструктивно завершены, необходимо предусматривать возможность их изменения (непринципиального).
характера) для создания модификаций аппаратурных решений Иерархическая
построение базовых конструкций с гибкой структурой и числом уровней не
более четырех является вполне достаточным для разработки РЕА любой
сложности.
При стандартизации параметры конструкций объединяются в параметрические ряды, характеризующиеся совокупностью числовых значений на основе
принимаемых градаций и диапазонов Если в качестве параметров ряда используются
геометрические размеры конструкции, то говорят не о параметрических, а о
размерные ряды. Широкое распространение имеют оба вида рядов.
Оптимальными с позиций стандартизации следует считать ряды, которые
обеспечивают наибольший экономический эффект от их использования и
опережающую стандартизацию, то есть сокращение объема работ, связанных
с просмотром стандартов и их модернизацией (упреждающая стандартизация
позволяет увеличить срок действия стандартов).
Технологичность – это совокупность свойств проявляющихся конструкций
в оптимальных затратах труда, средств, материалов и времени при
изготовлении, эксплуатации и ремонте изделия. Основные показатели
технологичности определяются стандартами ЭСТПП и делятся на конструкторские и технологические. Различают
технологичность всего изделия, технологичность конструкции
отдельных деталей и сборочных единиц, а также технологичность
конструкции по процессу изготовления К качественным характеристикам
технологичности конструкции относят взаимозаменяемость,
регулируемость, контролепригодность и инструментальную
доступность конструкции.
Стандарты ЭСТПП предусматривают обязательную отработку конструкции на технологичность на всех стадиях ее создания, что направлено на
повышение производительности труда, снижение затрат и сокращение времени на
проектирование, технологическая подготовка производства, изготовление, техническое
обслуживание и ремонт изделия при обеспечении требуемого качества изделия.
Выделим некоторые характерные показатели технологичности:
коэффициент унификации (конструкторский показатель)
где Эу и Ду – число унифицированных составляющих единиц и деталей соответственно; Е и Д
– общее число составляющих единиц и деталей в изделии;
коэффициент применимости типовых ТО (технологический показатель)
где ТТО – трудоемкость типовых технологических операций при изготовлении
изделия, ТИ – общая трудоемкость изготовления изделия;
коэффициент автоматизации и механизации (технологический показатель)
где Тма – трудоемкость операций, выполняемых на автоматическом или
автоматизированном оборудовании.
Технологичность конструкции изделия напрямую связана с экономическими показателями производственного процесса изготовления изделия, и количественные
оценки технологичности конструкции используются при сравнении различных
вариантов разработки ТО для изготовления изделия для оптимизации ТО.
Конструктивные характеристики нового изделия, в том числе комплектующие детали, зависят от условий эксплуатации аппаратуры. Интенсивность действия
климатических, механических и радиационных факторов определяют степень защиты
РЭА, что влияет на ее массо-габаритные показатели, экономические показатели и
показатели надежности По областям использования РЭА можно разделить на
три большие группы: стационарную, транспортируемую и портативную.
Стационарные РЭА – это аппаратура, эксплуатируемая в разных помещениях и на
открытом воздухе (РЭА 1-й 2-й групп). Условия эксплуатации и
транспортировка такой аппаратуры характеризуются очень
широким диапазоном рабочих (-50 ÷ 50 °С) и предельных (-50 ÷ 65
°С) температур, влажностью до 90–98 %, вибрацией до 120 Гц при
4–6 g, наличием многократных (до 5 g) и единичных (до 75 g)
ударов, влиянием дождя до 3 мм/мин. и соляного тумана с
дисперсностью капель до 10 мкм и содержанием воды до 3 г/м3.
Транспортируемые РЭА – это аппаратура, устанавливаемая и эксплуатируемая
на сухопутном, водном, воздушном транспорте и космических
аппаратах (РЭА 3-, 4-, 5- и 8-й групп). Специфика работы этого вида
аппаратуры обуславливает повышенное действие механических факторов. Каждый
вид транспорта имеет свои вибрационные характеристики. Для
предупреждение повреждения такой РЭА требуется, чтобы вся она и
отдельные ее части имели собственные частоты колебаний вне диапазона
частот вибрации того транспортного средства, на котором она
эксплуатируется или перевозится.
На РЭА, установленную на автомобильном транспорте, могут действовать
вибрация частотой до 200 Гц и ушибы, вызванные неровной дорогой. При движении
железнодорожного транспорта возможны внезапные толчки, как следствие изменения
скорости движения (при маневрировании возникают ушибы с ускорением до 40g).
Биение колес об стыки рельсов вызывают вибрацию с частотой до 400 Гц при
ускорении до 2g. Особенно жестким действиям подвергается конструкция РЭА, которая
эксплуатируется на гусеничном транспорте (танках, транспортерах,
самоходной артиллерии, тракторах). Здесь вследствие "стучания" гусениц частота
вибраций может доходить до 7000 Гц с амплитудой ±0,025 мм. Удары,
вызваны неровной дорогой, отдачей орудия при выстреле, попаданием
снаряда в корпус могут быть большой силы и сопровождаться вибрацией.
Не считая того, неизменное действие акустического шума с уровнем до 150 дБ.
Бортовые РЕА устанавливается на самолетах, вертолетах и ракетах разного
класса, управляемых снарядах, искусственных спутниках Земли (ИСЗ) и
космических аппаратах. На самолетах электронная аппаратура
находится, как правило, в фюзеляже. При этом на нее
влияют вибрационные нагрузки частотой до 500 Гц с
амплитудой до 10 мм и акустический шум, уровень которого достигает 150
дБ при частоте 50–10000 Гц.
Аппаратура, устанавливаемая на борту ракет разных классов и
назначение, находится в наиболее неблагоприятных условиях с точки зрения действия
вибраций, ушибов и ускорений. Вибрации ракет в полете носят очень сложный
характер, определяемый общим влиянием работающего ракетного двигателя и
аэродинамических эффектов. Характер вибраций обычно беспорядочен, и потому она
охватывает широкий диапазон частот. Частота вибраций составляет 2500 Гц при
ускорениях до 20g. Характер таких вибраций синусоидальный. В момент
запуска ракеты и при ее полете на бортовую аппаратуру влияет акустический
шум, уровень которого достигает 150 дБ. Акустический шум малых ракет
максимальный в момент старта
Портативные РЭА (6-я и 7-я группы) включают микрокалькуляторы, переносные
ЭВМ, специализированные вычислители, находящиеся в
распоряжении геолога, топографа, строителя, солдата и
офицера армии и т.д. Сюда же можно отнести переносную
радиоприемную и дающую радиоаппаратуру небольшую медицинскую
технику и так далее. Ее характеризуют небольшие габариты, малая
мощность потребления, высокая надежность и сравнительно небольшая
стоимость.
Исследование, описанное в статье про создание электронной техники, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое создание электронной техники и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Конструирование и проектирование электронной аппаратуры
Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.
Комментарии
Оставить комментарий
Конструирование и проектирование электронной аппаратуры
Термины: Конструирование и проектирование электронной аппаратуры