22XМеждународная научно-практическая конференция
УДК: 658.51
Алёшкин Никита Андреевич Aleshkin Nikita Andreevich
К.т.н., доцент кафедры инноватики и интегрированных систем качества Ph. D., Associate Professor of the Department of Innovation and Integrated Quality Systems
Зидерер Юрий Дмитриевич Ziderer Yuri Dmitrievich
Студент
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического
приборостроения»
Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
АНАЛИЗ РИСКОВ И УГРОЗ В ПРОЦЕССЕ ИСПЫТАНИЙ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНУЮ СОВМЕСТИМОСТЬ
ANALYSIS OF RISKS AND THREATS IN THE PROCESS OF ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY TESTING
Аннотация. Различные электронные устройства отличаются свойством сохранения своих качественных характеристик во время воздействия на них широким диапазоном частот электромагнитной волны (ЭМВ). При этом множество электронных систем, которые не были восприимчивы к ЭМВ на всех этапах жизненного цикла, при усложнении электромагнитной обстановки и увеличении уровня возмущений, становятся чувствительны к ним. На сегодняшний день в условиях увеличения требований надежности и устойчивости радиоэлектроники особенно актуальна тенденция к реализации превентивных мер по минимизации технических рисков в процессе испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС) радиоэлектроники, все более широко находит своё применение в сфере, связанной с обеспечением безопасности современных электронных устройств. Некорректная работа изготавливаемых средств радиоэлектроники, вызванная несоблюдением требований проведения испытаний на ЭМС, может повлечь за собой различные опасные ситуации, вплоть до причинения вреда здоровью человека и окружающей среде. Для того, чтобы оптимальным образом управлять ЭМС-безопасностью, необходим качественный анализ и оценка рисков.
Abstract: Various electronic devices are distinguished by the property of preserving their quality characteristics during exposure to a wide range of electromagnetic wave frequencies (EWF). At the same time, many electronic systems that were not susceptible to computers at all stages of the life cycle, with the complication of the electromagnetic environment and an increase in the level of disturbances, become sensitive to them. Today, in the context of increasing requirements for the
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований» reliability and stability of radio electronics, the trend towards implementing preventive measures to minimize technical risks in the process of testing for electromagnetic compatibility (EMC) of radio electronics is particularly relevant, and is increasingly being used in the field of ensuring the safety of modern electronic devices. Incorrect operation of the manufactured radio electronics, caused by non-compliance with the requirements of the EMC tests, can lead to various dangerous situations, up to causing harm to human health and the environment. In order to optimally manage the EMC security, a high-quality analysis and risk assessment is required.
Ключевые слова, радиопоглощающий материал, испытания на электромагнитную совместимость, безэховые экранированные камеры, оценка рисков, анализ.
Key words: radio-absorbing material, electromagnetic compatibility tests, anechoic shielded chambers, risk assessment, analysis.
Сложившимся фактом является то, что при производстве радиоэлектроники подразделения, занимающиеся ЭМС и электромагнитной безопасностью, зачастую выполняют различные мероприятия во время тестирования на ЭМС, независимо друг от друга. Из-за этого, надежность и безопасность, определяемая ЭМС (ЭМС-безопасность), оказалась не связана с областью работ, производимых специалистами по ЭМС во время испытаний радиоэлектронного оборудования. Для большинства организаций, которые осуществляют свою деятельность в полном соответствии с нормативно -технической документацией, например, Директивой ЕС по ЭМС, требования безопасности во время функционирования электронных устройств не обозначены. Наличие отметки соответствия «-CE», которая отвечает за соблюдение требований директивы ЭМС, не может гарантировать, что вопросы ЭМС-безопасности корректно определенны и полностью соблюдены [1].
Для корректного управления ЭМС-безопасностью необходима правильная оценка последствий и рисков, которые могут возникнуть до и после испытаний на ЭМС. При этом следует принимать во внимание следующие факторы:
• электромагнитные волны, воздействиям которых подвергается оборудование;
• адекватным образом обозримые результаты воздействия широкого диапазона частот;
XМеждународная научно-практическая конференция
• эффект воздействия ЭМВ, передаваемого между аппаратурой;
• обозримые параметры безопасности (масштаб риска, уровень целостности безопасности), которые могут быть нарушены ЭМВ;
• уровень требований, которые необходимо выполнить, чтобы обеспечить желаемый уровень ЭМС-безопасности.
При проектировании связанных с безопасностью систем необходимо включать анализ опасностей и исследования рисков, которые принимают во внимание, по крайней мере, в основных направлениях (Табл.1).
Таблица 1. Основные направления исследования рисков
Тип ошибки Описание ошибки
Ошибки применения Случайные: - ошибки при установке оборудования; - ошибки оператора; - перегрузка или нецелевое использование
Обозримые ошибки Изучаемые заранее ошибки
Применение в экстремальной среде Электромагнитные дефекты, повышение температуры, вибрация
Последствия Опасности с их рисками, вызванные из-за всех вышеперечисленных факторов
Решение вопросов, связанных с обеспечением надежности и безопасности
технических систем, а также минимизацией рисков, является актуальной задачей для любого технологического процесса, в то же время в процессе испытаний на ЭМС особый интерес представляют электротехнические и электронные системы. В таблице 2 приведен пример ранжирования опасностей и рисков при
нарушении работоспособности радиоэлектронных систем в процессе испытаний (Табл.2).
Таблица 2. Примеры опасностей и их ранжирование
Степень опасности, баллы Пример опасности
7 Выгорание или повреждение компонентов
5 Деградация производительности цепей обработки сигналов
3 Ошибочная работа электромеханического оборудования
10 Преждевременный взрыв или воспламенение оружия и огнеопасных материалов,
4 Потерю управления и трекинга радара
2 Погрешности показателей
10 Нанесение вреда здоровью персонала
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований»
Рисунок 1 иллюстрирует степень опасности последствий при возникновении ошибок в диапазоне от 1 балла (незначительные последствия) до 10 баллов (катастрофические последствия).
Рис. 1 - Степень опасности последствий
Стандартные испытания на ЭМС, осуществляемые в соответствии с нормативно-технической документацией, не обеспечивают должным образом накопление информации о функциональной безопасности оборудования, работающего в реальной электромагнитной обстановке. При изготовлении радиоэлектронной аппаратуры встречаются случаи, когда происходит игнорирование испытаний в том или ином диапазоне частот. Это случается из-за отсутствия возможности проведения испытаний на ЭМС в широком диапазоне частот (от 1ГГц до 70 ГГц). Чтобы проводить такие испытания производителю радиоэлектронной аппаратуры приходится полностью менять комплектацию испытательной базы: безэховая экранированная камера (БЭК) и радиопоглощающий материал (РПМ). Например, при испытаниях оборудования с батарейным питанием часто игнорируются тесты при частоте ниже 80ГГц, что приводит к увеличению количества брака выпускаемой продукции и повышению процента риска при функционировании. Поэтому обеспечение результативности испытаний ЭМС в области функциональной безопасности требует разработки
XМеждународная научно-практическая конференция специальной программы испытаний. Наиболее важно, чтобы вопросы
обеспечения ЭМС безопасности рассматривались на более ранних стадиях
жизненного цикла изготовления радиоэлектронной аппаратуры, поскольку
именно на начальных этапах могут быть приняты наиболее эффективные меры
по обеспечению качества и надежности изделий.
В этой связи, классификация риска опасного воздействия и последствий этого воздействия при испытаниях на ЭМС может быть представлена с помощью матрицы оценки рисков. Используя этот способ оценки рисков, можно закреплять за каждым событием определённое значение, которое будет показывать насколько опасен тот или иной риск, опираясь на последствия опасного события и вероятность его возникновения. Это значение часто используется для ранжирования различных опасностей относительно связанных с ними рисков. Пример матрицы оценки рисков проиллюстрирован на рисунке 2.
Частота ПиСЛСДСТВ] и
втетрофяческ и и влжьзьл: граничные незначительные
Частыс 1 3 7 13
Вероятные 2 5 16
Случайные 4 6 II 18
Отдаленные В 10 14 19
Невероятные 12 15 17 20
Рис. 2 - Матрица оценки рисков
Риски должны быть расположены по приоритетам. Это нужно для того, чтобы корректирующие действия могли быть направлены сначала на самые серьезные проблемы, затем на менее ключевые. Классификация опасностей обычно производится согласно потенциалу риска [2].
Электромагнитная обстановка и влияющие на нее электромагнитные эффекты непрерывно усложняются: увеличивается интенсивность электромагнитных волн, расширяется диапазон частот, что влечёт за собой увеличение круга возможных рисков, вызванных некорректно функционирующими системами и оборудованием. Производство
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований» радиоэлектронной аппаратуры нуждается в более совершенных методах анализа и оценки возможных рисков при испытаниях на ЭМС, которые обеспечат целостность функциональной безопасности во время всего жизненного цикла выпускаемой продукции.
Инструменты для проведения тестирования на ЭМС и вся испытательная база должны соответствовать натуральным электромагнитным воздействиям, которые воспроизводятся во время проведения испытаний и сертификации продукции, отвечающих требованиям функциональной безопасности.
Библиографический список:
1. Газизов Т.Р. Преднамеренные электромагнитные помехи и авионика. -Успехи современной радиоэлектроники. - 2004. - № 2. - С. 37-51.
2. Балюк Н.В., Кечиев Л.Н., Степанов П.В. Мощный электромагнитный импульс: воздействие на электронные средства и методы защиты. - М.: ООО -Группа ИДТ», 2008. - 478 с.
3. МЭК 61000-5-6. Электромагнитная совместимость (ЭМС). "Устойчивость к электромагнитному импульсу высотного ядерного взрыва (ЭМИ ВЯВ). Уменьшение уровней внешних электромагнитных воздействий", 2002.
4. ГОСТ Р МЭК 61508-7-2007. Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 7. Методы и средства. - М.: Стандартинформ, 2008. - 73 с.
© Н.А. Алёшкин, Ю.Д. Зидерер, 2021
