Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
«Основы теории надежности»
для специальности 210107.65 «Электронное машиностроение»
подготовки специалиста
Автор – , д. т.н., профессор, *****@***ru
Одобрена на заседании кафедры «___» _______________ 2012 г.
электроники и наноэлектроники
Заведующий кафедрой _______________
Рекомендована секцией УМС "Электроника" «____»_______________ 2012 г
Председатель _______________ __________
Утверждена УС Факультета
электроники и телекоммуникаций «___» _______________ 2012 г.
Ученый секретарь _______________ __________
Москва 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ:
Целью дисциплины является изучение факторов, влияющих на надёжность технологического оборудования, а также обучение студентов основным методам расчёта параметров надёжности, методам поиска оптимальных решений в задачах конструирования и технологии производства изделий электроники и наноэлектроники.
Задачи дисциплины состоят в:
● изучении основных законов, используемых в теории надёжности;
● овладении методами расчёта надёжности нерезервируемых и резервируемых элементов вакуумного технологического оборудования электроники;
● изучении методов технического диагностирования систем технологического оборудования электроники;
● овладении методами обработки испытаний деталей на надёжность;
● изучении основных путей повышения надёжности технологического оборудования электроники.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП:
Дисциплина «Основы теории надёжности» является дисциплиной по выбору студента из Профессионального цикла (Б 3).
Дисциплина требует наличия у студентов знаний, умений и навыков, полученных в ходе изучения дисциплин: «Теория вероятностей и математическая статистика» (4 семестр), «Материалы электронной техники» (3, 4 семестры), «Детали машин и приборов» (5 семестр).
Для изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:
● ПК-6 - способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии;
● ПК-18 - способностью собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области электроники и наноэлектроники.
Дисциплина «Основы теории надёжности»:
● имеет междисциплинарные связи с дисциплиной «Методы исследования материалов и структур микро - и наноэлектроники» и изучается с ней параллельно в 7-ом семестре;
● является предшествующей для изучения дисциплин: «Вакуумное и плазменное оборудование» (8 семестр), «Электрофизические и электрохимические технологии и оборудование» (8 семестр), «Элементы и устройства наномеханики» (8 семестр), «Зондовое оборудование нанотехнологий» (8 семестр), «Моделирование оборудования и технологических процессов» (8 семестр).
3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
● ПК-2 - способность выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат;
● ПК-9 – способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения;
● ПСК-1 – способность владеть современными методами расчёта и(или) проектирования оборудования электронного машиностроения в т. ч. с использованием средств автоматизации проектирования;
● ПСК-7 – способностью выполнять экспериментальные исследования процессов, технологии и оборудования электронного машиностроения.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: основные параметры надёжности, виды внешних воздействий и их классификацию, воздействие технологических факторов на элементы технологического оборудования, основные виды механических отказов, математическую теорию эксперимента, методы прогнозирования состояния и качества деталей и узлов.
Уметь: выполнять расчёты основных параметров надёжности элементов технологического оборудования, проводить планирование эксперимента при поиске оптимальных решений конструкторских и технологических задач, решать практические задачи оптимизации на стадиях предварительной разработки деталей и узлов ТО, проводить все виды испытаний на надёжность, осуществлять организационное обеспечение надёжной работы всех механических устройств технологического оборудования электроники и наноэлектроники.
Владеть: методами поиска оптимальных решений в задачах конструирования и технологии производства изделий ЭТ, организационными особенностями надёжной работы технологического оборудования электроники в целом.
4. ОБЪЕМ ДИЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ (6 СЕМЕСТР)
Вид учебной работы | Всего часов / зачетных единиц | Семестры |
6 | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 108/3,0 | 108/3,0 |
Аудиторные занятия (всего) | 54/1,5 | 54/1,5 |
В том числе: | - | - |
Лекции | 18/0,5 | 18/0,5 |
Практические занятия (ПЗ) | 36/1,0 | 36/1,0 |
Семинары (С) | - | - |
Лабораторные работы (ЛР) | - | - |
Самостоятельная работа (всего) | 54/1,5 | 54/1,5 |
В том числе: | - | - |
Курсовой проект (работа) | - | - |
Расчетно-графические работы | 36/1,0 | 36/1,0 |
Реферат | 18/0,5 | 18/0,5 |
Другие виды самостоятельной работы | - | - |
Вид промежуточной аттестации (зачет) | - | - |
Общая трудоёмкость часы зачётные единицы | 108 3,0 | 108 3,0 |
5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Основные понятия, определении и критерии надежности. Классификация отказов и модели их формирования. Основные законы, используемые в теории надежности | Понятие надежности и работоспособности. Предмет изучения теории надежности. Вероятность безотказной работы, вероятность бессбойной работы, частота отказов. Интенсивность отказов, средняя наработка на отказ, вероятность восстановления. Частота восстановления, интенсивность восстановления, среднее время восстановления. Параметр потока отказов, функция готовности, коэффициент готовности. Коэффициент оперативной готовности, коэффициент технического использования, вероятность появления ошибок. Отказы постепенные и внезапные. Отказы функционирования и параметрические, фактические и потенциальные отказы. Допустимые и недопустимые отказы. Модель формирования постепенных отказов. Модель внезапных отказов. Схема потери работоспособности технологического оборудования. Экспериментальных закон распределения. Распределение Рэлея и его параметры. Нормальное распределение (Гаусса) и его параметры. Гамма-распределение и его параметры. Распределение Вейбулла и его параметры. Биноминальное распределение и его параметры. Распределение Пуассона и его параметры. Геометрическое распределение и его параметры. Равномерное распределение и его параметры. |
2. | Методы расчета надежности нерезервируемых элементов вакуумного технологического оборудования электроники | Основные этапы расчета надежности элементов и систем технологического оборудования. Оценка надежности элементов технологического оборудования при появлении внезапных отказов. Оценка надежности элементов технологического оборудования при появлении постепенных отказов. Последовательность оценки безотказности элементов технологического оборудования. Последовательность оценки характеристик восстановления элементов технологического оборудования. Оценка влияния характеристик систем контроля вакуума на показатели надежности элементов технологического оборудования. Структурные схемы нерезервируемых элементов технологического оборудования. |
3. | Методы расчета надежности резервируемых элементов технологического оборудования электроники | Понятие структурного информационного и временного резервирования. Понятие постоянного резервирования, резервирование замещением, скользящего резервирования. Нагруженный, облегченней, ненагруженный резервы. Степень избыточности и расчетно-логическая схема резервированной системы. Особенности структурного резервирования без восстановления. Особенности структурного резервирования с восстановлением. Анализ надежности элементов технологического оборудования с информационной избыточности. Особенности расчета надежности элементов технологического оборудования с временным резервированием. |
4. | Методы технического диагностирования систем технологического оборудования электроники | Техническое диагностирование с применением формулы Байеса. Математические модели диагностирования. Математическая модель системы диагностирования при случайных воздействиях. Основные методы поиска отказавших элементов технологического оборудования по критерию износостойкости. Принцип детерминированности в организации поиска дефекта систем технологического оборудования. Техническое диагностирование систем технологического оборудования с использованием аддитивного критерия качества. Техническое диагностирование систем технологического оборудования с использованием мультипликативного критерии качества. Техническое диагностирование систем технологического оборудования с использованием метрического критерия качества. Влияние периодичности диагностических циклов на показатели надежности систем технологического оборудования. |
5. | Эксплуатационная надежность систем технологического оборудования электроники | Организации сбора эксплуатационных данных о надежности систем технологического оборудования. Опытная и подконтрольная эксплуатации серийного технологического оборудования. Методы обработки экспериментальных данных об отказах серийного технологического оборудования. Суть интервальной оценки показателей надежности систем технологического оборудования. Интервальная оценка показателей надежности при экспоненциальном законе распределения. Интервальная оценка показателей надежности при нормальном законе распределения. Планирование регламентных проверок и профилактических работ. Статистическая оценка времени проведения профилактических работ. Методика расчета необходимого количества ЗИП (запасного имущества и приборов). |
6. | Методы обработки испытаний на надежность элементов | Определительные, контрольные и предварительные испытания. Государственные, приемосдаточные и периодические испытания. Метод максимального правдоподобия. Доверительный интервал для средней наработки на отказ. Доверительный интервал для средней наработки до отказа для нормального распределения, квантили вероятности. Цель проведении контрольных испытаний на надежность. Контроль надежности по одному и двум уровням. Контроль надежности по методу последовательного анализа. Ускоренные испытания на надежность и их практическая реализация. |
7. | Основные пути повышения надежности технологического оборудования электроники | Основные пути повышения сопротивляемости технологического оборудования внешним воздействиям. Виброизоляция технологического оборудования. Повышение процента выхода годных изделий в вакуумном технологическом оборудовании. Основные методы повышения износостойкости элементов технологического оборудования. Влияние автоматики на надежность технологического оборудования. Основные направления дальнейших исследований в области надежности технологического оборудования. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
1. | Вакуумное и плазменное оборудование | + | + | |||||
2. | Электрофизические и электрохимические технологии и оборудование | + | + | + | ||||
3. | Элементы и устройства наномеханики | + | + | |||||
4. | Зондовое оборудование нанотехнологий | + | + | + | ||||
5. | Моделирование оборудования и технологических процессов | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин. | СРС | Все-го |
1. | Основные понятия, определении и критерии надежности. Классификация отказов и модели их формирования. Основные законы, используемые в теории надежности | 2 | 4 | - | - | 6 | 12 |
2. | Методы расчета надежности нерезервируемых элементов вакуумного технологического оборудования электроники | 4 | 8 | - | - | 8 | 20 |
3. | Методы расчета надежности резервируемых элементов технологического оборудования электроники | 2 | 4 | - | - | 8 | 14 |
4. | Методы технического диагностирования систем технологического оборудования электроники | 2 | 4 | - | - | 8 | 14 |
5. | Эксплуатационная надежность систем технологического оборудования электроники | 2 | 4 | - | - | 8 | 14 |
6. | Методы обработки испытаний на надежность элементов | 4 | 8 | - | - | 8 | 20 |
7. | Основные пути повышения надежности технологического оборудования электроники | 2 | 4 | - | - | 8 | 14 |
Итого: | 18 | 36 | - | - | 54 | 108 |
6. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Не предусмотрен.
7. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ (РАБОТ)
Не предусмотрены.
8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ:
а) основная литература:
1. , Основы теории надежности. Учебное пособие для студентов вузов СПб.: БХВ-Петербург, 2006.
2. , Основы теории надежности. Практикум СПб.: БХВ-Петербург, 2006.
3. Курс теории надежности систем. Учебное пособие М: Дрофа, 2008.
б) дополнительная литература:
1. Проников машин. - М.: Машиностроение, 2003, 592 с., ил.;
2. Расчёт надёжности деталей оборудования электронной техники.- МУ по РГР.- М.: РИО МИЭМ, 200с. Сост. , .
не используется.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: не используется.
д) рекомендуемая литература для самостоятельной работы:
Вентцель вероятностей - М.: Наука, 200с., ил.; Кубарев в машиностроении - М.: Издательство стандартов, 198с., ил. и др. Надёжность машин. - М.: Высшая школа, 200с., ил.; и др. Основы теории надёжности автоматических систем управления.– Л.: Энергоатомиздат, 200с., ил.е) учебно-методические материалы:
Ведется разработка методических рекомендаций к самостоятельной работе по написанию реферата.
9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ:
Компьютерный класс на 15 мест, оснащенный 15 персональными компьютерами на базе процессоров Intel Pentium4.
10. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ:
Лекционные и практические занятия рекомендуется проводить с применением технических средств обучения: видео - и кинофильмов, плакатов и натурных образцов.
В интерактивных формах проводятся 18 часов семинарских занятий. В качестве оценочного средства для текущего контроля успеваемости проводится написание студентами на семинаре коротких контрольных работ по основам пройденного на лекциях теоретического материала с последующим обсуждением, которое проходит в форме конференции. Активность, правильность высказываемых мнений, способность логического объяснения учитываются при выставлении оценки контрольных работ.
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки (специальности) 210100 «Электроника и наноэлектроника».
Программу составил
д. т.н., профессор
