Beszámoló az „5. Megbízhatóság az elektronikában" (RELECTRONIC '82) Szimpóziumról Az „ 5 . Megbízhatóság az e l e k t r o n i k á b a n " Szimpó ziumot a Magyar T u d o m á n y o s A k a d é m i a műszaki osztálya védnöksége mellett a MTESZ társegyesületei — a H í r a d á s t e c h n i k a i T u d o m á n y o s Egyesület, a Bolyai J á n o s Matematikai T á r s u l a t és a Közlekedés t u d o m á n y i Egyesület Posta- és Távközlési Tagozata — közösen rendezték meg 1982. október 25. és 29. kö z ö t t Budapesten, a Technika H á z á b a n .
határozza meg az
A szimpóziumon 17 országból t ö b b , m i n t 250 szakember vett részt és 70 előadást tartottak h á r o m szekcióban. A szekciókban megtartott előadásokon túlmenően h á r o m kerekasztal-megbeszélés megszer vezésére is sor került. Az egyes szekciókban megtartott előadásokról és a kerekasztal-vitákról az a l á b b i a k b a n adunk á t t e k i n tést.
függvénynek. Ez ekvivalens az átlagos c (r) költség/ rendszer idő függvény, azaz a
r
J R(t)
dt
Ji?(0dt+r [i-.R(T)+7y?(T)] 1
0
C ( T )
^ C l [ l - f l f r ) ] + C2fi(T)
]"/?(/) dt o
függvény minimum helyének meghatározásával, ahol c jelöli az átlagos javítási költséget, c pedig az átlagos helyettesítési költséget. Ugyanis az x
2
1. szekeió: A megbízhatóság, a karbantarthatóság és a használhatóság elméleti kérdései Az elméleti szekciókban és a plenáris ülésen ehhez kapcsolódóan elhangzott, összesen 22 előadást t é m a körök szerint a következőképpen csoportosíthatjuk:
költség-együttható és a , y(a, T ) =
l-(l-a)fí(T) ;
— a megbízhatóság optimalizálása; — a megbízhatóság előrejelzése és becslése; — a megbízhatóság értékelésének számítógépes módszerei, software megbízhatóság; — bonyolult rendszerek megbízhatóságának mo dellezése ; — a megbízhatóság o k t a t á s i kérdései.
veszteség függvény bevezetésével a használhatósági tényező és a költség-függvény
Az első t é m a k ö r b e n Biernat, J. ( L N K ) elő a d á s á b a n az optimális helyettesítési stratégia meg határozásával foglalkozott. A rendszer használható sági (üzemkészségi) tényezőjének maximum értékét h a t á r o z t a meg, minimális átlagos költség mellett. Az előadó feltételezte, hogy a meghibásodott rend szerbeli alkatrészeket teljesen felújítják, azaz meg hibásodásuk esetén működőképességüket helyettesí téssel vagy javítással teljesen helyreállítják. Ismerve a hibamentes m ű k ö d é s R(t) valószínűségét, az átlagos javítási időt 7\, az átlagos tervezett helyettesítési időt T , az optimális helyettesítési időt az A (T) hasz nálhatósági (üzemkészségi) tényező maximum helyé nek megkeresésére vezeti vissza, azaz a szélső értékét
alakban írható fel. Ez azt jelenti, hogy a veszteségi függvény m i n i m u m helyének meghatározására ve zethető vissza A (T) és C(T) szélsőérték helyének meg keresése. A szerző a számítások egyszerűsítése érdekében alsó és felső k o r l á t o k a t ad meg a költségegyüttha tóra „n-ből /c"-típusú rendszerek esetében. Ezeket a h a t á r o k a t felhasználva Weibull-eloszlás esetében kiszámítja az optimális helyettesítési időt. Chrobák, 0. (CSSZSZK) a használhatósági (üzem készségi) tényező optimalizálási eljárásait tárgyalta telefonközpontok esetében. Feltételezve, hogy a rendszerben m ű k ö d ő alkatrészek meghibásodási rátá ja állandó, valamint az egyes elemek T átlagos hely-
2
300
j R(t)
dt
o
r ( ,r)r
A(T)=[l +
i r
C(r) = C y(x, 1
K
r)
i
Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 7. szám
reállítási ideje is állandó ( i = l , 2,...,n) és a helyre állítás ideje alatt a rendszer kikapcsolt állapotban van, a rendszer A használhatósági tényezője a követ kező:
A - — 1
+ w , 1=1
Ha A megkövetelt értéke az elemek meghibásodási r á t á j á n a k z U v e l való csökkentésével, illetve átlagos helyreállítási idejük zlT,-vel való csökkentésével érhető el, akkor az A megkövetelt érték r
0
A =-
[1]
0
alakú. A feladat annak meghatározása, hogy a meg bízhatóság és j a v í t h a t ó s á g növelését célzó költségek C függvénye b AT T ~AT
" T ea AX, -+ Ah
i
i
{a^bj
i
i
ismert állandók)
l
milyen ZlA, és AJ', értékek mellett veszi fel minimu m á t az [1] összefüggés, m i n t feltétel, teljesítése ese tén. A feltételes szélső érték feladatot megoldva a szerző a következő e r e d m é n y e k e t k a p t a : AX, = X
r
b,T,
1-A
AT,
0
(i=l,
...,n)
A szerző a fenti általános elméleti eljáráson túl m e n ő e n közelítő eljárást is ismertetett, valamint számszerű p é l d á k a t közölt az eljárások gyakorlati alkalmazásának bemutatására. Zalcman, M. (LNK) a tartalékelemek optimális s z á m á n a k m e g h a t á r o z á s á t ismertette. 77 számú, azonos p hibamentes valószínűséggel rendelkező m ű k ö d ő elemből és m számú tartalékelemből álló rendszert („77-|-777"-ből „77" típusú rendszert) vizsgált. H a az egyes elemek felújításának költségét C , a rendszer meghibásodásával j á r ó költséget C jelöli, akkor a rendszer üzemeltetési költsége egy működési ciklus ban a k ö v e t k e z ő : x
2
m-l (
€^(771) = (77 + 777)6', +
n
A.
I
C % 2
\
m
I P'X ~ P ) " " " ^
j
1
Ez a költségfüggvény m i n i m u m á t olyan 777 t a r t a l é k elemszám mellett veszi fel, amelyre a következő relációk teljesülnek 0
"7-T> (
Híradástechnika
XXXIV.
1
_
p
r
+i
<
C
l
/C
2
évfolyam 1983. 7. szám
77 = 1 esetén ln(l-p) ahol [x] x egész részét jelöli (az x-nél nem nagyobb egész számok közül a legnagyobbat). A szerző ezen túlmenően meghatározza k é t egy m á s t k ö v e t ő felújítás k ö z ö t t azt az i d ő t a r t a m o t , amely minimalizálja a rendszer üzemeltetési költségét. A rendszer megbízhatóság előrejelzése területén t ö b b előadás foglalkozott a számítások elvégzéséhez szükséges alkatrész megbízhatósági modellek elmé leti továbbfejlesztésének és gyakorlati alkalmazásá nak tapasztalataival. A z előadások közül k i kell emelni Goarin, R. (Franciaország) előadását, a k i a francia Megbízhatósági K ö z p o n t megbízhatósági kézikönyvében ismertetett megbízhatósági modellek k i a l a k í t á s á n a k tapasztalatairól számolt be. R á m u t a t o t t arra, hogy az előrejelzett és üzemeltetés során megfigyelt megbízhatósági adatok k ö z ö t t i eltérések szükségessé teszik, hogy az adatok statisztikai fel dolgozásán túlmenően figyelmet fordítsanak a meg h i b á s o d o t t alkatrészek hibaanalízisére. Ennek segít ségével, m e g h a t á r o z h a t ó k ugyanis azok a legfonto sabb hibamechanizmusok, amelyek különböző igény bevételi szinteken az alkatrészek meghibásodásához vezethetnek. Integrált á r a m k ö r ö k esetében a magas hőmérsékleten (pl. 125 °C-on) végzett laboratóriumi vizsgálatok és az alacsonyabb hőmérsékleti igénybe vételi szintet jelentő (40 —50°C hőmérsékletű) üze meltetési vizsgálatok eltérő hibamechanizmusokat idéznek elő. E z é r t a klasszikus Arrhenius modellt úgy célszerű általánosítani, hogy a különböző hiba mechanizmusokhoz tartozó aktiválási energiákat azok előfordulási gyakoriság eloszlásának meg felelő súlyokkal veszik figyelembe. Ezáltal elérhető az előrejelzett és megfigyelt megbízhatósági jellem zők közötti nagyobb korreláció. Balogh, A. (MNK) a különböző adatforrásokból (laboratóriumi, üzemeltetési adatforrások; illetve különböző alkalmazási környezetek — földi labora tóriumi, földi rögzített és mozgó környezet, légi, tengeri stb.) származó megbízhatósági adatok össze vonásának statisztikai kérdéseivel foglalkozott. A különböző forrásból származó meghibásodási r á t a becslések összevonására olyan becslési módszert javasolt, amely súlyozottan veszi figyelembe az egyes adatokat. Ezek a súlyok fordítottan arányosak a becslések szórásnégyzetével. í g y a kisebb szórási becslést nagyobb súllyal lehet figyelembe venni. Ezzel biztosítható, hogy az alkatrészek megbízható ság előrejelzési modelljébe az üzemeltetési adatokat jobban megközelítő meghibásodási értékek legyenek beépíthetők. A megbízhatósági jellemzők becslésével foglalkozó előadások közül meg kell említeni Hryniewicz, 0. ( L N K ) előadását, amely exponenciális működési idő eloszlás esetében a csoportosított megbízhatósági a d a t o k b ó l s z á r m a z t a t o t t Bayes-féle becslést ismer tette, ha az exponenciális eloszlás paraméterének „ a p r i o r i " eloszlása egyenletes — vagy gamma el oszlás. Hártler, G. (NDK) az élettartam-vizsgálatok információelméleti kérdéseivel foglalkozott. Az i n formációk mennyisége a valószínűségi eloszlástól, a
301
meghibásodások számától és a vizsgálat megszakítá sának időpontjától (csonkítási időponttól) függ. K é t esetet vizsgált: a) az exponenciális eloszlású m i n t á k k ö z ö t t i különbség és a csonkítási időpont h a t á s a az információmennyiségre; b) a Weibull-eloszlás eseté ben a likelihood függvény információ mennyisége. Nagy megbízhatóságú alkatrészek esetében az infor mációmennyiség nagyon csekély, ezért a gyorsított vizsgálatokat és a Bayes-módszer alkalmazását kell előtérbe helyezni. A számítógépek megbízhatóságának értékelését általánosította Krawczyk, H. (LNK) abban az érte lemben, hogy a hardware és a software megbízható ságot együttesen vizsgálta. A rendszer felélesztésé nek különböző stratégiáit ismertette és Markovfolyamatok segítségével h a t á r o z t a meg a használható sági (üzemkészségi) tényező értékét. A megbízhatósági vizsgálatok számítógépes érté kelésével foglalkozott Drapella, A. (LNK), aki az alakfelismerési módszert alkalmazta gyorsított vizs gálatok eredményeinek elemzésére, a különböző degradációs folyamatok felismerése lehetővé teszi a vizs gálati m i n t a n a g y s á g és idő csökkentését. Váradi, J. és Balogh, A. (MNK) az alkatrészek megbízhatósági előrejelzési modelljének számító gépes értékelési eljárásait ismertette, kitérve a model lek továbbfejlesztésére szolgáló algoritmusok tárgya lására. Blowszkij, V. (LNK) a számítógép-vendszerek megbízhatóságára vonatkozó üzemeltetési adat gyűjtés egyes problémáit ismertette előadásában. Bemann, H. B. (NDK) az idő-sor analízis megbíz hatóság-szimulációra történő alkalmazásának kérdé seit t á r g y a l t a . A bonyolult rendszerek megbízhatóságának mo dellezésével foglalkozó előadások közül k i kell emelni Peírik, 0. (MNK) előadását, aki az elméleti modelle zésen, a költség-optimalizálási kérdéseken túlmenően a Markov-folyamatok rendszer-megbízhatóság ér tékelésére t ö r t é n ő alkalmazását ismertette egyes gyakorlati esetekben. Jazwinszki, J. és Fiók, K. W. (LNK) a rend szerek ü z e m b i z t o n s á g á n a k és h a t é k o n y s á g á n a k ál talános problémáival foglalkozott, a Markov-folya matok segítségével modellezték a rendszerek üzem b i z t o n s á g á t és h a t é k o n y s á g á t együttesen leíró függvényt. Preuss, W. (NDK) a bonyolult m ű szaki rendszerek használhatósági tényezőjének k i j a v í t á s á r a vonatkozó eljárásokat t á r g y a l t a . Zalcman, M. (LNK) olyan rendszer megbízhatóságának értékeléséről t a r t o t t előadást, amelyben az egyes elemek megbízhatósága négyállapotú modellel ír h a t ó le. Schmidtke, S. és Reche, W. (NDK) az elektronikai termékek megbízhatósági jellemzőinek meghatározására irányuló vizsgálati és értékelési el járások gazdaságos v á l t o z a t a i n a k kiválasztásával és azok gyakorlati megvalósításával foglalkozott elő a d á s á b a n . Jazwinski, J. és Sipnik, P. (LNK) a bonyolult rendszerek üzemképes állapotai ellenőrzé sére irányuló s t r a t é g i á k a t ismertette, a rendszer üzemeltetése általános modelljének alapján. Konopka, T. (LNK) a rendszer megbízhatósági szempontból történő tervezésének számítástechnikai kérdéseit t á r g y a l t a . Goranova, E. (BNK) a megbízhatóság
302
biztosításának és j a v í t á s á n a k általános szabályszerű és irányítási kérdéseivel foglalkozott. Büttner, H. G. (NDK) számítógépes berendezések általános meg^ bízhatósági kérdéseit tárgyalta. Dr. Almássy, Gy. ( M N K ) plenáris ülésen meg t a r t o t t előadása nagy érdeklődést v á l t o t t k i , mivel a megbízhatóság o k t a t á s i kérdéseiről adott össze foglaló áttekintést, kiemelve a postgraduális k é p zés jelentős szerepét. Ezzel kapcsolatban ismer tette a Magyarországon, a BME-n megindított meg bízhatósági szakmérnökképzés t e m a t i k á j á t és az első évek o k t a t á s á n a k gyakorlati tapasztalatait.
2. Szekció: Elektronikus alkatrészek megbízhatósága Az elhangzott 23 előadás négy t é m a k ö r t ölelt fel: — félvezetőeszközök és integrált áramkörök meg bízhatóságát befolyásoló tényezők; — kondenzátorok, folyadékkristályos kijelzők, egyéb passzív alkatrészek megbízhatóságának vizsgálata; — érintkezők és csatlakozók megbízhatóságának vizsgálata; — védőbevonatok, tokozások szerepe az eszközök megbízhatóságának növelésében. Csaknem valamennyi előadásban hasonló volt a problémakör megközelítésének, feldolgozásának mód ja, azokat a fizikai és kémiai anyagtulajdonságokat k í v á n t á k megérteni, azokat a fizikai-kémiai folyama tokat értelmezni, amelyek az elektronikus eszközök megbízhatósága, i l l . degradációja szempontjából dön tő fontosságúak. Az elektromos paraméterek mérésé hez ezért általában szorosan hozzátartozott a vizs gált s t r u k t ú r a szerkezetének, kémiai jellemzőinek 3-dimenziós meghatározása — felhasználva a kor szerű felületvizsgálat és mikroanalitika olyan eszkö zeit, m i n t a pásztázó elektronmikroszkóp, az elekt ronszonda, az Auger elektron-spektrométer és olyan viszonylag új elektromos vizsgálati módszereket, mint p l . a mélynívó spektroszkópia. A megbízható sági vizsgálatok sok esetben ösztönzői voltak az alkat részgyárakban a technológiai eljárások módosításá nak, esetleg merőben új technológia kialakításának és számos felismeréshez vezettek a szilárdtestfizika és szilárdtestkémia területén. Gazdasági eredményük — a hibaokok feltárása révén — a kihozatali százalé kok növelésében jelentkezett. Ez a komplex szemlé letmód — összehasonlítva a jelenlegi szimpózium előadásait a k o r á b b i a k k a l — először jelentkezett ilyén általánosan mind a külföldi, mind a hazai elő adóknál. Az összefoglaló értékelésen túlmenően n é h á n y előadásról külön is említést kell t e n n ü n k . Az L S I á r a m k ö r ö k üzemi megbízhatóságának növelése érde kében E. B. Baíürev (SZU) a kimeneteken meg jelenő véletlenszerű folyamatokat elemezte és való színűségszámításon alapuló módszert dolgozott k i egyszerű és gazdaságos ellenőrzésükre. H. Benbadis (Franciaország) PMOS és CMOS mikroszámítógépek megbízhatóság-növelésében a T E X A S cégnél alkalmazott stratégiát mutatta be, amelynek egyes lépései: a hibaokok elkülönítésére Híradóstechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 7. szám
szolgáló úri. PARETO-diagram felvétele, ennek alapján a meghibásodást okozó legfontosabb t é n y e zők (oxidminőség, fémezés, túlfeszültség érzékeny ség) megállapítása és kiküszöbölésük a technológia módosításával (pl. az oxid stabilizálása P-adalékolással, a véletlen szennyezőforrások felderítése és k i küszöbölése) i l l . megújításával (alacsony hőmérsék letű gate-oxidáció, Ar-impiantáció). B. Veleva-Nenkova és J. Gancheva (Bulgária) 2 kü lönböző MOS-LSI áramkörféleségre mutatta be a szófiai Mikroelektronikai Intézetben kifejlesztett hibaanalízis módszert. („Failure Mode Cause Analysis" FMCA), amely egyik alapja az IC fejlesztésének, azaz a s t r u k t ú r a és a technológia j a v í t á s á n a k . A Benbadis által felsoroltakon kívül észlelték a fotolitográfia hibái okozta parazita diffúziót, valamint a szennyeződések m i a t t i mikroplazma letörést a p/í-átmenetben. A technológia módosításával a h i b á k nagy részét kiküszöbölték. M. Kejzlar (Csehszlovákia) előadásában MIS-IC-k és p-csatornás MOS tranzisztorok küszöbfeszültség stabilitásának növelésével foglalkozott, kiemelve a témakörön belül a gyorsított vizsgálatokból (elsősor ban „ B T - t e s t " ) levonható következtetéseket. MOS-FET-eszközök megbízhatóság vizsgálatai so rán S. Hellström (Svédország) olyan szimulációs prog ramot a l a k í t o t t k i , amely figyelembe veszi a gate-oxid és a szilícium hordozó határfelületében a szennyező ionok és csapdák koncentrációjának — technológiai, i l l . alapanyag változások m i a t t i — eltéréseit. Módszere — amit kísérletileg is igazolt — alkalmas annak meg állapítására is, hogy a méretcsökkentés, vagy más tervezési módosítás hogyan befolyásolja az oxid réteg hibáit, valamint lehetőséget ad az időbeni vál tozások (öregedés) becslésére. A d o t t technológiai folyamat (kontaktus fémezés) h a t á s á t InP-eszközök megbízhatóságára Mojzes, I . (Magyarország) és m u n k a t á r s a i ismertették. A kon taktus minősítésére mérési módszereket dolgoztak k i , m e g h a t á r o z t á k a degradációs folyamat aktivizálási energiáját s ezen felismerések alapján új tech nológiát a l a k í t o t t a k k i . A GaP : N fényemittáló diódák meghibásodási folya m a t á n a k követésére Ferenczy Gy. (Magyarország) a mélynívó spektroszkópia módszerét alkalmazta, egy idejűleg mérve a kisebbségi töltéshordozók élettarta m á t is. E k o m b i n á l t vizsgálat kiemelkedő eredménye, hogy a hiba keletkezési-, i l l . feloldódási folyamatok n y o m o n k ö v e t h e t ő k , minden hibatípusra m e g a d h a t ó saját rekombinációs, i l l . generációs sebessége s így — ellentétben a szokásos gyorsított vizsgálatokból nyert feltételezésekkel — az üzemeltetési körülmé nyekre valósághű extrapolálást n y e r h e t ü n k . Az alapanyag tulajdonságának (szemcseméret, összetétel stb.) megbízhatóságot befolyásoló szerepé vel a legrészletesebben K. H. Batner és m u n k a t á r s a i nak a ZnO varisztorok degradációjáról, valamint Scyfried É. (Magyarország) folyadékkristályos k i jelzők megbízhatóságáról szóló előadásai foglalkoz tak. Nagyon érdekes volt a finn P. Jaaskelainen elő adása, aki azt vizsgálta, hogy egy közepes m é r e t ű elektronikai vállalat (3000 fő, évi 150 millió dolláros forgalom) hogyan szervezte meg minőségbiztosító és Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 7. szám
megbízhatóság ellenőrző tevékenységét (Q + R), vala mint a specialisták képzését (60—70 fős p o s t g r a d u á lis Q + R mérnökképzés évente a helsinki Műegyetem en, házon belüli továbbképzés.) Az a k t í v és passzív elektronikus eszközök meg bízhatóságával foglalkozó előadások szemléletmódjá hoz hasonlóan az érintkezők és csatlakozók megbíz hatóság vizsgálataiból, valamint hibaanalíziséből is lehetett olyan k ö v e t k e z t e t é s e k e t levonni, amelyek tudatos technológiai változtatásokhoz vezettek és amelyekből korróziós mechanizmus is megállapítható volt. Ilyen e r e d m é n y e k e t ismertettek előadásukban Fejér Gy. és Kormány T. Az üzemeltetési k ö r ü l m é n y e k k ö z ö t t lejátszódó fizikai-kémiai folyamatok értelmezésével, az érintke zők és csatlakozók felületén e g y ü t t e s környezeti és elektromos hatások k ö v e t k e z t é b e n végbemenő reak ciók felderítésével és szimulálásával kiemelkedő szín vonalon és részletességgel Kovács Gy. (Magyarország) foglalkozott és e t é m a t e r ü l e t h e z n y ú j t o t t értékes hozzájárulást T. Dabrowskának (LNK) és munka társainak előadása is. Az Al-kábelek telefonhálóza tokban való alkalmazásának problémakörét B. Wiltshire (Anglia) t á r g y a l t a , ragyogó példáját adva annak, hogy biztos anyagtechnológiai és konstrukciós isme retekkel hogyan lehet egy olcsó, de fizikai tulajdon ságaiban a réznél kedvezőtlenebb anyagból nagy megbízhatóságú t e r m é k e t előállítani. A megfelelő védőbevonatok kiválasztása ma még nem egyértelmű feladat. Ez t ü k r ö z ő d ö t t a szekció előadásain is. A védőbevonatok V L S I - á r a m k ö r ö k m e g b í z h a t ó s á g á t növelő szerepével J. H. Davis (Ang lia) foglalkozott. Megállapította, hogy a speciálisan e célra előállított szilikonpolimerek tökéletes védel met biztosítanak a környezeti hatások ellen és így meg bízhatóság növelő szerepük van. B. Eckert (NSZK) szerint viszont á drága hermetikus lezárás és az olcsó v é d ő b e v o n a t h a t á s á t kell egyesíteni, oly módon, hogy megfelelő epoxy-ragasztóval k e r á m i a védő s a p k á t ragasztunk a hibrid i n t e g r á l t á r a m k ö r ö k r e , a m ű a n y a g bevonat ugyanis nem ad kellő megbízható ságot. A m ű a n y a g bevonatok alkalmazásánál előforduló hibák közül az egyik legkellemetlenebb a klorid szennyeződés. Kalmár Gy. és Nényei Zs. (MNK) t i s z t á z t á k , hogy a szennyeződés forrása a technoló giában felhasznált halogénezett szerves oldószer. 3. Szekció: Elektronikai rendszerek megbízhatósága, karbantarthatósága és használhatósága A konferencia harmadik szekciója az elektronikus rendszerek és berendezések megbízhatóságával, kar b a n t a r t h a t ó s á g á v a l és használhatóságával (availab i l i t y ) foglalkozott. A szekcióban 23 előadás hang zott el és témája alapján ide sorolható még 3 plenáris előadás is. A Relectronic 77 szimpóziumon elhangzott elő adások s p e k t r u m á v a l összevetve m e g á l l a p í t h a t ó , hogy n ö v e k e d e t t a megbízhatóságot, k a r b a n t a r t h a t ó ságot és használhatóságot összefüggéseiben vizsgáló és a berendezések élettartamköltségeit komplex módon elemző referátumok száma. Üj vonás, hogy
303
megjelent a software-megbízhatóság t é m a k ö r e . Meg figyelhető a távközlő berendezések fontossági súlyá nak növekedése, ugyanis a vizsgált k o n k r é t rendsze rek zöme a távbeszélő központok, hálózatok és á t viteltechnikai berendezések területéről s z á r m a z o t t . F e l t ű n ő e n kevés előadás foglalkozott számítástech n i k a i berendezésekkel és mindössze 1 előadás hang zott el a közszükségleti elektronika területéről. A t é m a újdonságánál fogva célszerű kiemelni H. Malec (USA), az I T T stratfordi l a b o r a t ó r i u m á n a k fejlesztési igazgatója által t a r t o t t előadást: távközlő rendszerek software-megbízhatósági problémáiról. A software jóságát világszerte sokféle intuitív módszer rel vizsgálják és minősítik, de hiányzik az a transz formációs kulcs, amely a feltérképezett SW h i b á k n a k a rendszer teljesítőképességére és megbízhatósági m u t a t ó i r a gyakorolt h a t á s á t egyértelműen kifejez hetővé t e n n é . A SW megbízhatósági modellekből rendszerint hiányzik a SW h i b á k kritikusság szem pontjából t ö r t é n t osztályozása és az egyes osztályok előfordulási gyakoriságának ismerete. Ilyen jellegű gyakorlati osztályozásra az előadó k o n k r é t p é l d á t m u t a t o t t be. Megjegyezte, hogy a hardware integ ráltsági fokának növekedtével (az L S I és V L S I á r a m körök terjedésével) a H W és SW h i b á k szétválasztása egyre nehezebb feladat lesz. Ennek k ö v e t k e z t é b e n a megbízhatóság modellezésében is növekszik az igény k o m b i n á l t H W / S W megbízhatósági modellek felállítása iránt, Markov-folyamatok segítségével. Másrészt növekszik az igény SW hiba t ű r ő távközlő rendszerek i r á n t (pl. No. 4ESS rendszer), amelyek tranziens SW h i b á k k a l „ s z e n n y e z e t t " üzemi kör nyezetben is képesek zökkenőmentesen, vagy leg följebb különböző szintű automatikus restartok r é vén folyamatosan üzemelni. Az ilyen á t m e n e t i h a t á s ú , legföljebb restartot előidéző SW h i b á k a r á n y a a katasztrofális SW hibákhoz képest általában 100:1 — 500:1 k ö z ö t t mozog. H. Malec trendet:
megfogalmazott n é h á n y igen érdekes
— a tranziens SW hibák száma annál kevesebb, mennél jobban elosztott vezérlésű a rendszer, — a tranziens SW hibák száma annál t ö b b , mennél jobban lecsökken az 1 funkció végrehajtására rendelkezésre álló idő, — nagy távközlő rendszerekben a tranziens SW h i b á k száma időben állandó, a katasztrofális h i b á k é csökkenő, — kicsiny távközlő rendszerekben a tranziens SW h i b á k s z á m a időben csökkenő, — a program nagyságának növekedtével a SW tranziens h i b á k száma csökken, a H W hibák száma pedig növekszik, — ha a processzálás hierarchia szintekre tagolódik, mindegyik szint g á t k é n t szolgál az alatta levő szinten keletkezett tranziens SW hiba h a t á s á nak szétterjedése ellen, — a távközlő rendszerek H W megbízhatóságának növekedési ü t e m e m ö g ö t t a SW megbízhatóság növekedési ü t e m e lemaradt, ami azt bizonyítja, hogy a SW m e g b í z h a t a t l a n s á g á n a k valódi okait még nem sikerült olyan m é l y r e h a t ó a n elemezni, m i n t a hardware hibaokokat.
304
Ugyancsak újszerű volt, R. Freeman (USA), az I B M szakemberének számítógépes a d a t á t v i t e l i háló zatok k a r b a n t a r t h a t ó s á g á v a l foglalkozó előadása, amely egy fiatal, mindössze 4 — 5 éve megvalósított hibadiagnosztikai eljárás lényeges elemeit t á r t a fel. A nehezen r e p r o d u k á l h a t ó és m e g h a t á r o z h a t ó SW hibák megfogásához nem szükséges c s a p d á k a t állítva v á r n i a hiba megismétlődésére, hanem a h i b á k a t első keletkezésük pillanatában fogják el. A modern adat átviteli hálózatokra a számítógépes intelligencia nagyfokú decentralizáltsága jellemző, ami lehetővé teszi valamennyi a d a t á t v i t e l i kapcsolat felépítésének és fennállásának valósidejű nyomonkövetését oly módon, hogy ha hiba keletkezik az összeköttetésben, akkor erről azonnal „in statu nascendi" jelzés megy az operátorhoz és a kapcsolatnak a h i b á t közvetlenül megelőző „előélete" automatikusan rekonstruálható. E b b ő l pedig m e g h a t á r o z h a t ó az a software-állapot, amelyben a hiba keletkezett, s az elhárítás h a t é k o nyan és gyorsan m e g t ö r t é n h e t . Kiemelten értékes volt az L M . Ericsson cégtől B. Tigerman és 0. AMbom előadása, akik átvitel technikai berendezések előrejelzett és tapasztalt megbízhatóságát hasonlították össze. Az előrejelzés nél nehézséget okoz, hogy a beépített alkatrészekre t í p u s o n k é n t külön nem áll, és nem is állhat mindig rendelkezésre elegendő konfidenciájú tapasztalati megbízhatósági adat, mivel alkatrésztípusonként kel lő konfidenciájú megbízhatósági adatok nyeréséhez legalább 200 halmozott üzemév megfigyelési volu men és legalább 4 megfigyelt hiba szükséges. Még egy 3 millió eszközórás, 8 éves, üzemelő átviteltech n i k a i berendezéseken végzett megfigyelés-sorozat — amelynek során 5520 hiba „ t e r m e l ő d ö t t " — sem n y ú j t h a t o t t elegendő információt az alkatrészek megbízhatóságának típusonkénti becsléséhez. Az információ felbontó képesség ez esetben is csak arra volt elegendő, hogy összevontan, alkatrészcsaládon k é n t h a t á r o z z a n a k meg megbízhatósági m u t a t ó k a t . A családonként közös m u t a t ó k r a alapozott áramkör szintű előrejelzés természetesen torzított. Ezzel m a g y a r á z h a t ó részben, hogy az egységek és berende zések szintjén a tapasztalt megbízhatósági m u t a t ó k átlag 11%-kal jobbaknak bizonyultak, mint az előre jelzett értékek, ugyanakkor a tapasztalati értékek szórása 36%-kal volt magasabb (rosszabb) az előre jelzett értékek szórásánál. A meghibásodási r á t a tapasztalati értékének szórástartománya — egysé gek szintjén — az előrejelzett érték 0,1-szerese és 8-szorosa k ö z ö t t helyezkedett el, míg berendezések szintjén 0,25-szöröse és 1,6-szerese között. A tapasz talati és előrejelzett értékek ilyen mértékű egyezése m á r jó eredménynek számít és alátámasztja az előre jelzések létjogosultságát. E. Pierre, CCITT t a n á c s a d ó tájékoztatást adott a nemzetközi távbeszélő és adatátviteli szolgáltatá soknak a CCITT speciális munkacsoportjában k i dolgozott és a G. 106 ajánlásban 1980-ban megjelent megbízhatósági fogalomrendszeréről és követelmény rendszeréről, valamint a kidolgozás alatt álló t o v á b b i tervezett ajánlásokról, amelyek a teleionia szak emberei számára rendkívül hasznos mércét jelente nek a berendezések és távközlő hálózatok meg bízhatóságának tervezéséhez. Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 7. szám
J. Antilla—T. Purho—R. Maihaniemi (Finnország) b e m u t a t t á k a CIT-Alcatel cég E 10B licence alapján F i n n o r s z á g b a n g y á r t o t t , decentralizált vezérlésű mikroprocesszoros DX—100 DX—200 rendszer 1980ban üzembe helyezett első távbeszélő központjainak megbízhatósági tapasztalatait. E l ő a d á s u k e g y ú t t a l a megbízhatóság-értékelés k i t ű n ő módszertani összefog lalója is volt. Módszereik illeszkednek a CCITT G. 106 ajánlásához. — A D X központok megbízhatósága lényegesen jobbnak bizonyult az előrejelzettnél, ami elsősorban az L S I integrált á r a m k ö r ö k (főként R A M memóriák) közel 1 nagyságrenddel jobb m u t a t ó i n a k köszönhető (RAM-oknál 40 F I T , E P R O M - o k n á l 160 F I T h i b a r á t á t tapasztaltak). Az SSI és M S I integrált áramkörök meghibásodási r á t á j a 10 F I T környékén stabilizálódott. A központok meghibáso dási r á t á j a az üzembe helyezést követő másfél év alatt csökkenő trendet mutatott, a csökkenés /9 = 0,51 Weibull alakparaméterrel jellemezhető. K o n centrátoroknál 1,3 hiba /100 vonal/ év, tranzit köz p o n t o k n á l 3,3 hiba /100 trunk/ év átlagértéket ta pasztaltak, amit elfogadható eredménynek könyvel hettek el. Dr. Nándorfi Gyuláné a Magyar P o s t á n á l üzemelő rotary és crossbar típusú távbeszélő-központok meg bízhatóságáról n y ú j t o t t kendőzetlen képet. Meg kell jegyeznünk, hogy a közölt statisztikai m u t a t ó k nem standard üzemi feltételekre jellemző referencia megfigyelésekből származtak, hanem azokat a háló zat túlterheléséből, a k a r b a n t a r t á s i színvonal inga dozásaiból, a k ö z p o n t o k b a n folytatott bővítési mun kákból és egyéb külső tényezőkből eredő hatások jelentős mértékben terhelik. B á r a berendezések megbízhatóságához csak köz vetetten volt köze, igen érdekes és hézagpótló gya korlati előadás volt. A. Sowa (Lengyelország) beszá molója a villámlások által távközlő berendezésekben keltett tranziens jelenségek fizikai természetéről és a bialystoki műszaki egyetem ezzel kapcsolatos mérési eredményeiről, amelyek a mikroelektronika helyes villámvédelmének tervezéséhez n y ú j t a n a k segítsé get. N. B. Szutorikhin professzor (Szovjetunió) a t á v beszélő-szolgáltatások katasztrófahelyzet u t á n i hely reállásának problémájával foglalkozott. A m i k o r a távbeszélő-forgalom a teljes üzemszünet állapota u t á n megindul, a k ö z p o n t forgalmi terhelése hirtelen meg nő és a sikertelen hívások a r á n y a jellegzetes felfutó, majd lecsengő eloszlásképet mutat az időben. A köz pontok forgalmi méretezése útján gondoskodni kell arról, hogy a sikertelen hívások a r á n y a bizonyos kor l á t o k a t még ilyen esetben se haladjon meg. A szerző vizsgálta a sikertelen hívások a r á n y á n a k előfizetők ál t a l még elviselhetőnek t a r t o t t küszöbszintjét, t o v á b bá azt a még elviselhető i d ő t a r t a m o t , amelyen belül a sikertelenségi a r á n y a küszöbszintet meghaladhat ja, és számszerű ajánlást t e t t a helyi és helyközi for galomban megengedhető küszöbszintekre. 3 előadás foglalkozott a távbeszélő-központok for galmi terheléséből és egységeik meghibásodásából együttesen származó sikertelen hívásarány, mint használhatósági ( = service availability) p a r a m é t e r számításának újszerű, komplex modellezésével. Mind h á r o m előadásból k i t ű n t , hogy a vizsgált multi-reHíradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 7. szám
d u n d á n s rendszerek s t r u k t ú r á j a , pontosabban a h i b á k n a k a s t r u k t ú r á n belüli elhelyezkedése (failurepattern) d ö n t ő szerepet j á t s z i k a sikertelen hívások valószínűségének m e g h a t á r o z á s á b a n . Dr. K. Fischer (NDK) 3 p á r h u z a m o s csatornából álló rendszerre a híváskiszolgálás f o l y a m a t á t és a meghibásodás/felújítás f o l y a m a t á t külön-külön Markov-folyamattal modellezte, majd a 2 Markov-folyamat állapot-valószínűségeiből konvolúciós szorzat összeg képzésével kapta meg a rendszer eredő siker telenségi valószínűségét. Dr. Gosztony G.-Schuller A. ( B H G , M N K ) n db p á r h u z a m o s csatornából álló n y a l á b o t , valamint ilyen nyalábokból álló hierarchikus f a s t r u k t ú r á t vizsgált és az egyes csatornák, i l l . a f a s t r u k t ú r a nyalábjainak meghibásodásait „hibaforgalom" g y a n á n t illesztette bele a forgalmi veszteségek számítására alkalmas Erlang-modellbe. Kesselyák P. ( B H G , M N K ) nXn típusú kapcsoló m á t r i x o k r a v o n a t k o z ó a n állította fel a forgalmi ter helés és a meghibásodási folyamat által komplex m ó don befolyásolt sikertelenségi valószínűség számítási modelljét, és bevezette a m u l t i - r e d u n d á n s rendsze rekre általánosan jellemző hibakapacitás fogalmát. A h i b a k a p a c i t á s a rendszerben m e g t ű r h e t ő h i b á k azon d a r a b s z á m á n a k v á r h a t ó értéke, amely esetén — adott forgalmi terhelés mellett — a sikertelen hívá sok valószínűsége még a megengedett k o r l á t alatt marad. A h i b a k a p a c i t á s r a vezethető vissza, hogy a hibák felhalmozódását csak nagy fáziskéséssel k ö v e t i a hívások sikerességi a r á n y á n a k romlása és a felhal m o z ó d o t t h i b á k kiküszöbölésének f o l y a m a t á b a n csak fáziskéséssel jelentkezik a sikerességi arány javulása. D. Gardán—G. Griseri—L. Gueguen (CNET, Fran ciaország) PCM a d a t á t v i t e l i berendezések é l e t t a r t a m költségeinek elemzésére mutattak be k o n k r é t gya korlati és igen tanulságos példát, közgazdasági szak emberek és igazgatók számára is bizonyítva, hogy az optimális k a r b a n t a r t á s i stratégia kialakítása érde kében létesítendő szervizközpont beruházási költsé gei rövid időn belül megtérülnek. Ugyancsak a francia távközlés fellegvárából (CNET) H. Cadin-G. Gouret-C. Heno-M. L. Monfort—Y. Róbert ismertették a francia Posta 1978 óta m ű k ö d ő számítógépes megbízhatósági a d a t g y ű j t ő rendszerét, a SADE rendszert, amely 1982-ben 1 m i l lió á t v i t e l t e c h n i k a i csatornára, 30 000 db 2 Mbit/s sebességű digitális linkre, 60 000 í v p o n t n y i E 10 köz pontra és 50 000 előfizetőt kiszolgáló Metaconta 11 F központra terjedt k i . Eddig összesen 34 000 hiba ada t a i t dolgozták fel. A hazai előadók sorában Kovács Vilmos ( M T A A u tomatizálási Intézet) nagy rendszerek modern meg bízhatóságtervezési irányelveiről adott á t t e k i n t é s t , dr. Sallai Gy.—Kolláth G. ( P K I ) városi telefonháló zatok átviteli útjainak túlterhelése vagy meghibá sodása közvetkeztében szükségessé váló kerülőutas forgalomirányítás stratégiáját meghatározó, valós idejű számítógépes algoritmus alkalmazásáról szá moltak be. Czeiner Antal (Helyközi Postaigazgatóság) á t v i teltechnikai csatornanyalábok használhatósági és k a r b a n t a r t á s i tapasztalatait elemezte sokoldalúan és a tapasztalatokból megbízhatósági célértékeket szár-
305
maztatott. Ezen túlmenően a szükséges tartalékbe rendezések telepítésmódjára vonatkozóan adott irányelveket. T ö b b m á s , értékes hazai és külföldi előadásról saj nálatos m ó d o n írásos anyag nem jelent, i l l . ismerteté sünk kereteit meghaladja, így ezek m é l t a t á s a nem áll m ó d u n k b a n . E helyen még 1 előadást emelünk k i . H. J. Blasberg (NSZK) tartotta az egyetlen köz szükségleti elektronikával foglalkozó előadást. Négy különböző cég színes televízió készülékének megbízha tóságát hasonlította össze és arra a következtetésre j u t o t t , hogy a h i b á k zöme mindegyik esetben készü léktervezési h i b á k r a volt visszavezethető. Az alkatré szek megbízhatósága ö n m a g á b a n még nem elegendő a berendezések megbízhatóságának biztosítására. Ez u t ó b b i a k megbízhatósága csak megfelelő tervezési el vek szigorú b e t a r t á s á v a l biztosítható.
Kerekasztalviták A Szimpózium 1. és 3. szekciójának tematikájához kapcsolódóan került sor egy kerekasztal-megbeszélés megszervezésére, „az előrejelzett és megfigyelt meg bízhatóság k ö z ö t t i összefüggések" t é m a k ö r é b e n . A kerekasztal-megbeszélésen a hazai és külföldi szak értők közül 50 szakember vett részt. A neves szak emberek rávilágítottak arra, hogy az előrejelzésen alapuló rendszer-megbízhatóság általában kedvezőt lenebb érték, mint az üzemeltetés során megfigyelt tényleges megbízhatósági jellemző. E z é r t szükséges nek t a r t o t t á k az alkatrészek megbízhatóságát mo dellező függvények folyamatos aktualizálását a ren delkezésre álló üzemeltetési adatok alapján, valamint k í v á n a t o s n a k t e k i n t e t t é k az értékelési módszerek to vábbfejlesztését is ezen a területen a pontosabb és a gyakorlati követelményeket jobban megközelítő adat összetételek meghatározását. Ezen túlmenően meg állapítást nyert, hogy a k a r b a n t a r t á s i és javítási stra tégiák k i a l a k í t á s á b a n elsődlegesen a tényleges meg figyelt, üzemeltetési adatokat kell számításba venni. Ennek alapján kell kialakítani a karbantartás-előre jelzési eljárásokat, amelyek a gazdaságossági köve telményeket is figyelembe veszik. Az előrejelzési módszerek kialakításánál figyelembe kell venni az ún. alkatrészcsalád elvet (hasonló típusú alkatré szek alkotják az alkatrészcsaládot, amelyet azonos meghibásodási r á t á v a l jellemeznek), „az új alkat rész nem rosszabb, mint a régi hasonló t í p u s " elvét; valamint azt, hogy a berendezés-meghibásodások egyik döntő részét a tervezési hibák okozzák. A 2. szekció kerekasztal-megbeszélését a megbíz hatóság biztosításának témakörében szerveztük. A v i t á t a panel tagjai, neves külföldi és hazai szakembe rek i n d í t o t t á k . Megtárgyalták, hogy m i t jelent az elektronikus alkatrészek megbízhatósága szempont jából a technológia megbízhatósága, milyen mértékig gazdaságos a technológiai folyamat ellenőrzése, m i lyen a kapcsolat a hibaanalízis és a folyamat-, i l l . gyártmányellenőrzés k ö z ö t t ; m i a vélemény a gyor sított vizsgálatokról; kell-e az adott technológiákhoz „méretre szabott" alapanyag? A v i t á b a n az alábbi álláspontok kristályosodtak k i .
306 '
A technológia megbízhatósága azt jelenti, hogy a lejátszódó fizikai-kémiai folyamatok termodinami káját, reakciókinetikáját ismerjük, a technológia során létrehozni k í v á n t anyagtulajdonság-változást ellenőrizzük és feltárjuk a technológiai paraméter változások, valamint az anyagtulajdonság-változá sok közötti összefüggéseket. A technológia ellenőr zése a legfontosabb feladat, megbízható és reprodu k á l h a t ó t e r m é k e t csak maximális, lehetőleg ,,on-line" ellenőrzéssel lehet előállítani, bonyolult IC-k elő állításánál a Si-szeleten a t e s z t - s t r u k t ú r á k a szelet felület 1/4-ét, 1/3-át elfoglalhatják, s ezeken nem csak geometriai méreteket és elektromos p a r a m é tereket, de pl. elektromosan a k t í v kristályhibákat, felületi szennyezéseket stb. is ellenőriznek. A hiba analízis szerves része nemcsak a kutató-fejlesztő te-* vékenységnek, de a termelésnek is, kezdeményezője a technológia módosításának, i l l . megújításának. A gyorsított vizsgálatoknál igen nagy óvatossággal kell eljárni, nehogy olyan folyamatokat gyorsítsunk, ame lyekre üzemeltetés során nem kerülhet sor. Egyre i n k á b b t é r t hódít — különösen az Si-technológiákban — az adott technológiához (bipoláris MOS, CMOS) „illesztett" alapanyag kiválasztása. A Szimpózium harmadik kerekasztal-megbeszélése azzal a kérdéssel foglalkozott, hogy a megbízhatóság területén t a r t o t t jelentős számú nemzetközi konferen cia t e m a t i k á j á t és időrendjét hogyan lehetne koordi nálni. A kerekasztal-megbeszélésen t ö b b , mint 50 szakember jelent meg, k ö z ö t t ü k üdvözölhettük a Szovjetunió, Bulgária, N D K és L N K megbízhatósági szakértőin kívül az E u r ó p a i Minőségügyi Szervezet (EOQC) megbízhatósági bizottságának elnökét, a Nemzetközi Távközlési Unió ( I T U ) szakértőjét, va lamint az amerikai elektronikai mérnökök egyesülete ( I E E E ) megbízhatósági szakbizottsága alelnökét is. A megbeszélésen megállapítást nyert, hogy a meg bízhatósági kérdésekkel foglalkozó konferenciák ha tékonyságának és gazdaságosságának növelése ér dekében nemzetközi koordináció kialakítása szüksé ges. A nemzetközi szervezetek képviselői úgy véleked tek, hogy az egyes szervezetek (EOQC, I T U , IEC) csak részben tudják az e g y ü t t m ű k ö d é s t koordinálni, ehhez szükséges ezeken túlmenően a nemzeti szer vezetek közötti jobb e g y ü t t m ű k ö d é s kialakítása is. Ennek első lépéseként a következő 6. Megbízhatóság az E l e k t r o n i k á b a n ( R E L E C T R O N I C '86) Szimpózi um megszervezésére nemzetközi szervező bizottság alakult meg, amelynek tagjai a nemzetközi szerve zetek és az egyes nemzeti egyesületek képviselői. A szervező bizottság feladata a következő magyar meg bízhatósági konferencia t e m a t i k á j á n a k és időpontjá nak egyeztetése a hasonló t é m a k ö r ö k b e n t a r t a n d ó más nemzetközi és nemzeti rendezvényekkel. A ke rekasztal-megbeszélés résztvevői h a n g o z t a t t á k , hogy a megbízhatósági konferenciák közötti négyéves idő k ö z t célszerű lenne k é t évre csökkenteni. Előtérbe helyezték azt az elvet, hogy a konferenciáknak egy központi, előre m e g h a t á r o z o t t témája legyen, vala m i n t ennek megfelelően javasolták, hogy párhuza mos szekciókban ne tartsanak előadásokat. (Balogh Albert—dr. Kormány Teréz— Kesselyák Péter)
Híradástechnika
XXXIV.
évfolyam 1983. 7. szám
