27.04.2023 на совещании по вопросам развития беспилотной авиации Владимир Путин призвал шире внедрять созданные с применением российского программного обеспечения цифровые платформы, которые позволят радикально упростить, ускорить использование цифровых двойников вместо натурных испытаний.
Научный коллектив ООО «НИИ «АСОНИКА», который непрерывно реализует эту задачу уже 44 года, начиная с 1979 года, предлагает российской промышленности готовый и апробированный инструмент для использования цифровых двойников электроники вместо натурных испытаний согласно ГОСТ Р 70201-2022 [1], а также обучение этому инструменту и услуги по проведению с помощью этого инструмента виртуальных испытаний электроники на внешние воздействия и надёжность:
1. Автоматизированная система обеспечения надёжности и качества аппаратуры АСОНИКА.
2. Ускоренное обучение проведению виртуальных испытаний электроники с помощью системы АСОНИКА.
3. Платные расчёты (виртуальные испытания) с помощью системы АСОНИКА по заказам предприятий.
Рассмотрим более подробно.
1. Автоматизированная система обеспечения надёжности и качества аппаратуры АСОНИКА - это единственная уцелевшая со времён СССР система автоматизированного проектирования и виртуальных испытаний электроники, которая сейчас активно развивается и не имеет аналогов как в России, так и за рубежом. АСОНИКА позволяет прогнозировать и предотвращать потенциальные дефекты и отказы электроники, обеспечивать её высокие показатели надёжности в условиях воздействия внешних дестабилизирующих факторов на этапе автоматизированного проектирования при одновременном значительном снижении временных и стоимостных показателей за счёт существенного сокращения количества натурных испытаний.
Рекомендации при выборе подсистем системы АСОНИКА.
В настоящее время требованиям национальных стандартов [1 - 14] соответствует только система АСОНИКА, которая предназначена для анализа и обеспечения стойкости электронной аппаратуры (ЭА) и электронной компонентной базы (ЭКБ) к комплексным тепловым, механическим, электромагнитным воздействиям, усталостной прочности к тепломеханическим воздействиям, создания карт рабочих режимов ЭКБ, анализа показателей надёжности ЭА и создания цифровых двойников ЭА и ЭРИ.
АСОНИКА аттестована Министерством обороны РФ и рекомендуется руководящими документами Министерства обороны РФ для применения в процессе проектирования ЭА и замены испытаний на ранних этапах проектирования (до изготовления опытного образца.
АСОНИКА - победитель конкурсного отбора конкурентоспособных отечественных решений, преимущественно на базе «сквозных» цифровых технологий, рекомендуемых к тиражированию в субъектах Российской Федерации, в номинации «Цифровое проектирование и моделирование» по заключению Аналитического Центра при Правительстве РФ в 2020 г.
В соответствии с Приказом Минкомсвязи России № 455 от 22.09.2016 сведения о программном обеспечении АСОНИКА включены в единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных. Ссылка на официальном сайте Минкомсвязи России.
В соответствии с ГОСТ Р 60.0.7.3-2020 [9], ГОСТ Р 70201-2022 [1], ГОСТ Р 70293-2022 [5] конечной целью виртуальных испытаний является обеспечение требуемых показателей надёжности электронных шкафов, блоков и узлов ЭА в условиях внешних дестабилизирующих воздействий на основе комплексной модели надёжности.
Исходные данные для расчёта надёжности автоматически передаются из карт рабочих режимов (КРР) ЭКБ в соответствии c ГОСТ Р 70293-2022 [5] и ГОСТ Р 70292-2022 [4].
Температуры и ускорения ЭРИ автоматически передаются в КРР ЭКБ по результатам моделирования физических процессов в ЭА в соответствии с ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8] и ГОСТ Р 70293-2022 [5].
Таким образом, согласно ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8] и ГОСТ Р 70293-2022 [5], анализ показателей надёжности включает в себя:
1. Обеспечение стойкости ЭА к внешним воздействиям.
2. Создание КРР ЭКБ.
3. Обеспечение показателей надёжности ЭА с учетом реальных режимов работы ЭКБ.
В расчётах используется база данных ЭКБ и материалов по геометрическим, физико-механическим, усталостным, теплофизическим, электрическим и надёжностным параметрам, соответствующая ГОСТ Р 60.0.7.5-2020 [11].
АСОНИКА имеет в своём составе подсистемы, позволяющие решать следующие задачи:
1. Обеспечение стойкости электроники к тепловым и механическим воздействиям:
Минимальный набор:
АСОНИКА-М-3D – шкафы, блоки, ЭКБ – импорт конструкций шкафов, блоков, ЭКБ из CAD-систем в стандартных форматах STEP, IGES;
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ПНСТ 537-2021 [12], ПНСТ 536-2021 [13], ПНСТ 535-2021 [14].
АСОНИКА-ТМ – печатные узлы – импорт из САПР печатных плат в стандартном формате IDF;
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8].
АСОНИКА-БД – база данных параметров ЭКБ и материалов, необходимых для моделирования.
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.5-2020 [11].
Дополнительно:
АСОНИКА-Т: тепловой расчёт произвольной конструкции, 3D-модель которой ещё отсутствует. В подсистему входит специализированный графический интерфейс, который позволяет ускоренно создавать тепловую модель.
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ПНСТ 537-2021 [12], ПНСТ 535-2021 [14].
АСОНИКА-УСТ: проводится расчёт усталостной прочности ЭКБ, установленной на печатной плате, при механических и тепловых воздействиях. При этом импортируется уже созданная в АСОНИКА-ТМ конструкция печатного узла.
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8].
АСОНИКА-В: расчет и оптимизация системы виброизоляции. В подсистему входит специализированный графический интерфейс, который позволяет ускоренно создавать модель конструкции на виброизоляторах.
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ПНСТ 537-2021 [12], ПНСТ 536-2021 [13].
АСОНИКА-М: расчёт типовой конструкции блока, 3D-модель которой ещё отсутствует, на механические и тепловые воздействия. В подсистему входит специализированный графический интерфейс, который позволяет ускоренно создавать тепловую и механическую модели.
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ПНСТ 537-2021 [12], ПНСТ 536-2021 [13].
АСОНИКА-М-ШКАФ: расчёт типовой конструкции шкафа, 3D-модель которой ещё отсутствует, на механические и тепловые воздействия. В подсистему входит специализированный графический интерфейс, который позволяет ускоренно создавать тепловую и механическую модели.
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ПНСТ 537-2021 [12], ПНСТ 536-2021 [13].
2. Обеспечение стойкости ЭА к электромагнитным воздействиям»:
АСОНИКА-ЭМС – шкафы, блоки, ЭКБ – импорт конструкций шкафов, блоков, ЭКБ из CAD-систем в стандартных форматах STEP, IGES.
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ГОСТ Р 60.0.7.4-2020 [10].
3. Создание карт рабочих режимов ЭКБ:
АСОНИКА-Р: исходные данные импортируются из АСОНИКА-БД и АСОНИКА-ТМ.
Соответствует ГОСТ Р 70292-2022 [4], ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8].
4. Обеспечение показателей надёжности ЭА с учетом реальных режимов работы ЭКБ:
АСОНИКА-Б: исходные данные импортируются из АСОНИКА-БД и АСОНИКА-Р.
Соответствует ГОСТ Р 70293-2022 [3], ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ГОСТ Р 60.0.7.3-2020 [9].
5. Создание цифрового двойника электроники:
АСОНИКА-ЦДЭ: исходные данные импортируются из всех подсистем системы АСОНИКА.
Соответствует ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8].
2. Ускоренное обучение проведению виртуальных испытаний электроники с помощью системы АСОНИКА на базе первого и единственного в России Центра компетенций «АСОНИКА» в области моделирования и виртуальных испытаний электронной компонентной базы и электронной аппаратуры на внешние воздействия (http://asonika-online.ru/centr-kompetencij-asonika/), созданного в г. Владимире в 2018 году, как структурное подразделение ООО «НИИ «АСОНИКА».
3. Платные расчёты (виртуальные испытания) по заказам предприятий:
Согласно ГОСТ Р 70201-2022 [1], ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ПНСТ 537-2021 [12], ПНСТ 536-2021 [13]:
- определение собственных частот;
- на отсутствие резонансных частот в заданном диапазоне частот;
- на воздействие статических нагрузок (гравитации, давления, распределения температур);
- на виброустойчивость и вибропрочность воздействием синусоидальной или случайной широкополосной вибрации;
- на ударную устойчивость и ударную прочность при воздействии одиночного механического удара;
- на ударную устойчивость и ударную прочность при воздействии многократного механического удара;
- на воздействие линейного ускорения;
- на воздействие акустического шума;
- на воздействие синусоидальной вибрации с повышенной амплитудой ускорения (в критических режимах, в том числе невоспроизводимых при натурных испытаниях);
- на воздействие случайной широкополосной вибрации с повышенной спектральной плотностью ускорения (в критических режимах, в том числе невоспроизводимых при натурных испытаниях);
Согласно ГОСТ Р 70201-2022 [1], ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ПНСТ 537-2021 [12], ПНСТ 535-2021 [14]:
- на воздействие повышенной рабочей температуры среды;
- на воздействие повышенной предельной температуры среды;
- на воздействие пониженной рабочей температуры среды;
- на воздействие пониженной предельной температуры среды;
- на воздействие изменения температуры среды;
Согласно ГОСТ Р 70201-2022 [1], ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ГОСТ Р 60.0.7.4-2020 [10]:
- Испытание на электромагнитную совместимость (ЭМС);
Согласно ГОСТ Р 70201-2022 [1], ГОСТ Р 70293-2022 [3], ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8], ГОСТ Р 60.0.7.3-2020 [9]:
- Испытание на надёжность с учетом тепловых и механических воздействий.
По результатам виртуальных испытаний в системе АСОНИКА создаются карты рабочих режимов ЭКБ согласно ГОСТ Р 70292-2022 [4], а также создаётся электронная модель изделия согласно ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 [8].
Перечень используемых национальных стандартов:
Разработаны ООО «НИИ «АСОНИКА» в рамках ТК 165 «Системы автоматизированного проектирования электроники»:
1. 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 (Утвержден 07 июля 2022 г. Приказ № 579-ст Введен в действие с 01.08.22)
2. ГОСТ Р 70290-2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Термины и определения (Утвержден 18 августа 2022 г. Приказ № 782-ст Введен в действие с 01.10.22)
3. ГОСТ Р 70291-2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Состав и структура системы автоматизированного проектирования электронной аппаратуры (Утвержден 18 августа 2022 г. Приказ № 783-ст Введен в действие с 01.10.22)
4. ГОСТ Р 70292-2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Подсистема автоматизированного создания карт рабочих режимов электронной компонентной базы (Утвержден 18 августа 2022 г. Приказ № 784-ст Введен в действие с 01.10.22)
5. ГОСТ Р 70293-2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Подсистема автоматизированного анализа показателей надёжности электронной аппаратуры (Утвержден 18 августа 2022 г. Приказ № 785-ст Введен в действие с 01.10.22)
6. ГОСТ Р 70607-2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Состав и структура системы автоматизированного проектирования печатных узлов (Утвержден 27 декабря 2022 г. Приказ № 1673-ст Введен в действие с 01.02.23)
7. ГОСТ Р 70608-2022 Системы автоматизированного проектирования электроники. Состав и структура системы автоматизированного проектирования электронной компонентной базы (Утвержден 27 декабря 2022 г. Приказ № 1674-ст Введен в действие с 01.02.23)
Разработаны ООО «НИИ «АСОНИКА» в рамках ТК 141 «Робототехника»:
8. ГОСТ Р 60.0.7.2-2020 Роботы и робототехнические устройства. Технология математического моделирования и виртуализации испытаний базовых элементов робототехнических комплексов на внешние воздействующие факторы на всех этапах жизненного цикла (Утвержден 28 декабря 2020 г. Приказ № 1401-ст Введен в действие с 01.03.21)
9. ГОСТ Р 60.0.7.3-2020 Роботы и робототехнические устройства. Метод математического моделирования показателей надежности и виртуализации испытаний на надежность базовых элементов робототехнических комплексов при проектировании (Утвержден 28 декабря 2020 г. Приказ № 1402-ст Введен в действие с 01.03.21)
10. ГОСТ Р 60.0.7.4-2020 Роботы и робототехнические устройства. Методы математического моделирования и виртуализации испытаний базовых элементов робототехнических комплексов на электромагнитные воздействия при проектировании (Утвержден 28 декабря 2020 г. Приказ № 1403-ст Введен в действие с 01.03.21)
11. ГОСТ Р 60.0.7.5-2020 Роботы и робототехнические устройства. Методы построения баз данных электрорадиоизделий и конструкционных материалов для математического моделирования и виртуализации испытаний базовых элементов робототехнических комплексов на внешние воздействующие факторы на всех этапах жизненного цикла (Утвержден 28 декабря 2020 г. Приказ № 1404-ст Введен в действие с 01.03.21)
Разработаны ООО «НИИ «АСОНИКА» в рамках ТК 194 «Кибер-физические системы»:
12. ПНСТ 537-2021 Умное производство. Технология математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на внешние воздействующие факторы на всех этапах жизненного цикла. Общие требования (Утвержден 9 февраля 2021 г. Приказ № 21-пнст Введен в действие с 01.07.21)
13. ПНСТ 536-2021 Умное производство. Методы математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на механические воздействия при проектировании. Общие требования (Утвержден 9 февраля 2021 г. Приказ № 20-пнст Введен в действие с 01.07.21)
14. ПНСТ 535-2021 Умное производство. Методы математического моделирования и виртуализации испытаний изделий на тепловые воздействия при проектировании. Общие требования (Утвержден 9 февраля 2021 г. Приказ № 19-пнст Введен в действие с 01.07.21)
