Zuverlässigkeitsprüfung unter Umgebungsbedingungen: Ein umfassender Leitfaden (1)

Einführung

Zuverlässigkeitstests sind ein kritischer Prozess bei der Entwicklung und Produktion von Geräten. Sie stellen sicher, dass die Geräte unter den erwarteten Betriebsbedingungen die festgelegten Leistungsstandards erfüllen. Abhängig von der Testumgebung können Zuverlässigkeitstests in folgende Kategorien unterteilt werden: Labortests Und Feldtests. Laborzuverlässigkeitstests werden unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt, die reale Szenarien simulieren können, aber nicht müssen, während Feldzuverlässigkeitstests in tatsächlichen Betriebsumgebungen durchgeführt werden.

Basierend auf den Zielen und Phasen der Produktentwicklung können Zuverlässigkeitstests weiter unterteilt werden in:

• Zuverlässigkeitstechnische Tests (einschließlich Environmental Stress Screening (ESS) und Reliability Growth Testing) – zielt auf die Identifizierung und Beseitigung von Fehlern ab und wird normalerweise während der Entwicklungsphase durchgeführt.
• Statistische Zuverlässigkeitstests (einschließlich Zuverlässigkeitsüberprüfungstests und Zuverlässigkeitsmesstests) – werden verwendet, um zu überprüfen, ob ein Produkt die Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllt, oder um seine Zuverlässigkeitsmetriken zu schätzen. Normalerweise werden sie während der Entwicklung und Produktion durchgeführt.

Dieser Artikel konzentriert sich auf Statistische Zuverlässigkeitstests, einschließlich Testverfahren, Methoden, Leistungsüberwachung, Fehlerbehandlung und Berechnung von Zuverlässigkeitsmetriken.

1. Allgemeiner Testplan und Anforderungen

(1) Vorbereitung auf den Test

Vor der Durchführung von Zuverlässigkeitstests Zuverlässigkeitstestplan muss entwickelt werden, wobei vorhandene Testdaten genutzt werden müssen, um Redundanz zu vermeiden. Wichtige Vorbereitungsschritte sind:

• Gerätebereitschaft: Stellen Sie sicher, dass das zu testende Gerät (DUT), die Testgeräte und Zusatzinstrumente richtig konfiguriert und kalibriert sind.
• Environmental Stress Screening (ESS): Das DUT sollte einem ESS unterzogen werden, um frühzeitige Ausfälle auszuschließen.
• Testüberprüfung: Eine Vorabprüfung soll bestätigen, dass alle Voraussetzungen für eine gültige Prüfung erfüllt sind.

(2) Umfassende Umwelttestbedingungen

Die Testumgebung sollte reale Betriebsbelastungen simulieren, darunter:

• Spannungskombination: Sequentielle Simulation der wichtigsten Spannungen, die im tatsächlichen Einsatz auftreten.
• Betriebsbedingungen: Das DUT sollte unter typischen Arbeits- und Umgebungsbedingungen betrieben werden.
• Standardkonformität: Die Testbedingungen sollten den technischen Standards oder vertraglichen Anforderungen entsprechen.

(3) Statistische Testpläne und Auswahl

Es sind zwei primäre Testpläne definiert:

• Verkürzter Testplan mit fester Zeitangabe: Geeignet, wenn eine genaue Schätzung der Testdauer und -kosten erforderlich ist.
• Sequentiell verkürzter Testplan: Bevorzugt, wenn die Risiken des Herstellers und des Verbrauchers (10 % – 20 %) akzeptabel sind, insbesondere bei Geräten mit hoher oder niedriger Zuverlässigkeit oder bei kleinen Stichprobengrößen.

Beispielauswahl:

• Das DUT muss zufällig aus einer Charge ausgewählt werden, die unter identischen Konstruktions- und Herstellungsbedingungen hergestellt wurde.
• Es werden mindestens zwei Proben empfohlen. Wenn weniger als drei Einheiten verfügbar sind, kann jedoch auch eine einzelne Probe zulässig sein.

2. Arten statistischer Zuverlässigkeitstests

(1) Zuverlässigkeits-Qualifikationstest

Zweck: Um zu überprüfen, ob das Design die angegebenen Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllt.

Wichtige Aspekte:

• Durchgeführt unter simulierten Betriebsbedingungen.
• Erfordert repräsentative Muster der genehmigten technischen Konfiguration.
• Beinhaltet die Bestimmung der Testbedingungen, die Fehlerklassifizierung und die Kriterien für Bestehen/Nichtbestehen.

(2) Zuverlässigkeits-Abnahmetest

Zweck: Um sicherzustellen, dass in Massenproduktion hergestellte Geräte vor der Auslieferung die Zuverlässigkeitsstandards erfüllen.

Wichtige Aspekte:

• Durchgeführt an zufällig ausgewählten Proben aus Produktionschargen.
• Verwendet dieselben Umgebungsbedingungen wie beim Qualifikationstest.
• Enthält Kriterien für die Annahme/Ablehnung von Chargen basierend auf Testergebnissen.

(3) Zuverlässigkeitsmessungstest

Zweck: Zur Schätzung von Zuverlässigkeitskennzahlen wie Ausfallrate (λ), mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF), Und mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTTF).

Wichtige Aspekte:

• Keine vordefinierte Abbruchzeit; die Zuverlässigkeit kann in jeder Phase geschätzt werden.
• Zur Berechnung von Punktschätzungen und Konfidenzintervallen werden statistische Methoden verwendet.

(4) Zuverlässigkeitsprüfungt

Zweck: Eine Alternative zum Abnahmetest für hochzuverlässige oder ausgereifte Produkte, bei denen herkömmliche Tests nicht praktikabel sind.

Wichtige Aspekte:

• Durchgeführt nach ESS.
• Konzentriert sich auf die Dauer des fehlerfreien Betriebs (t).
• Erfordert eine Vereinbarung zwischen Hersteller und Kunde.

Abschluss

Zuverlässigkeitsprüfungen unter Umweltbedingungen sind unerlässlich, um die Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit von Produkten sicherzustellen. Durch die Implementierung strukturierter Testpläne – ob Qualifizierungs-, Abnahme-, Mess- oder Sicherungstests – können Hersteller Zuverlässigkeitsmetriken validieren, Designs optimieren und qualitativ hochwertige Produkte liefern.

Die Prüfung der Umweltverträglichkeit kann mithilfe von Umweltprüfkammern durchgeführt werden, die zur Bewertung der Produktleistung reale Bedingungen simulieren, wodurch die Prüfzeit erheblich verkürzt und die Effizienz verbessert wird.

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