چگونه MTBF را آزمایش کنیم؟

MTBF چیست؟

MTBF: میانگین زمان بین شکست

هدف آزمایش: اندازه گیری قابلیت اطمینان یک محصول (به ویژه محصولات الکتریکی)

واحد: معمولاً در ساعت ها، مانند: 5000000 ساعت

چگونه MTBF را آزمایش کنیم؟

روش آزمایش MTBF

روش پیش بینی MTBF

روش پیش بینی MTBF این است که پارامترهای مختلف عوامل تأثیرگذار را در نرم افزار آزمایش شبیه سازی PCT وارد کنید. به عنوان مثال یک لپ تاپ (مدربورد) را در نظر بگیرید، شرایط آزمایش را وارد کنید:محاسبه استاندارد، روش محاسبه، دمای، محیط، کیفیت قطعات و غیره نرم افزار شبیه سازی و مدل سازی پارامترهای محصول در پایگاه داده پرس و جو و محاسبه مقدار MTBF،که یک ارزش تخمین زده است..

استانداردهای مرجع برای روش های پیش بینی قابلیت اطمینان:
MIL-HDBK-217 "دستور پیش بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی"
توضیحات: توسط مرکز تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان وزارت دفاع ایالات متحده و آزمایشگاه رم پیشنهاد شده و به یک استاندارد صنعتی تبدیل شده است
GJB/Z 299B "دستور پیش بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی"
توضیحات: استاندارد نظامی کشورم
Bellcore SR-332 "رویه پیش بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی"
توضیحات: آزمایشگاه AT&T Bell پیشنهاد کرد و تبدیل به استاندارد صنعت برای محاسبه ارزش MTBF محصولات الکترونیکی تجاری شد

روش آزمایش MTBF
سه نوع روش آزمایش MTBF وجود دارد:
1. آزمایش عمر کامل: آزمایش عمر کامل مستلزم آن است که همه نمونه ها در نهایت در آزمایش شکست بخورند و MTBF را می توان با استفاده از یک میانگین ریاضی ساده محاسبه کرد.
2آزمون دنباله ای کوتاه شدن: در طول آزمایش، the tested equipment is continuously or at short intervals monitored and the accumulated relevant test time and the number of relevant failures are compared with the criteria for determining whether to accept، تست را رد کنید یا ادامه دهید.
3- آزمایش زمان بندی یا قطع شماره ثابت: در طول آزمایش، تجهیزات مورد آزمایش به طور مداوم یا در فواصل کوتاه نظارت می شوند.و زمان آزمایش مربوطه جمع آوری شده تا زمان آزمایش مربوطه از پیش تعیین شده (پذیرش) یا بیش از آن جمع آوری می شود یا تعداد از پیش تعیین شده ی خرابی های مربوطه رخ می دهد (رفض).
توجه: در عمل، تمام نمونه هایی که مورد آزمایش قرار می گیرند در طول آزمایش شکست می خورند، به ویژه برای محصولات با سطح بالایی از قابلیت اطمینان. زمان آزمایش ممکن است چندین سال، ده سال یا حتی صدها سال باشد.بنابراین این روش فقط می تواند برای محصولات با عمر کوتاه استفاده شود..

آزمایش MTBF

مرجع استاندارد روش آزمایش قابلیت اطمینان:
GB/T 5080.7-1986 "بررسی قابلیت اطمینان تجهیزات - آزمایش اعتبار فرض نرخ شکست ثابت"
GB/T 9813.1-2016 5.9 "شخصیات عمومی برای کامپیوترها - بخش 1: میکرو کامپیوترهای رومیزی - آزمایش قابلیت اطمینان"
GB/T 9813.2-2016 5.9 "شخصیات عمومی کامپیوترها - بخش 2: میکرو کامپیوترهای قابل حمل - آزمون قابلیت اطمینان"
GB/T 14081-2010 5.9 "شخصیات کلی صفحه کلید پردازش اطلاعات - آزمون قابلیت اطمینان"
GB/T 18220-2012 5.17 "مخصوصیات کلی برای آزمایش قابلیت اطمینان و عمر تجهیزات پردازش اطلاعات دستی فناوری اطلاعات"

روش شتاب MTBF
در فرآیند تولید شرکت ها، لازم است که قبل از خروج از کارخانه، قابلیت اطمینان محصولات را درک کنیم و خطرات پس از فروش محصولات را ارزیابی کنیم.روش محاسبه MTBF سنتی ما آشکارا امکان پذیر نیست، چون زمانی که مقدار آزمایش MTBF واقعی محصول ما منتشر می شود، محصول تقریبا قدیمی است یا جایگزین شده است و مقدار آزمایش به دست آمده دیگر معنی ندارد.ما باید از روش های دیگر برای شبیه سازی و محاسبه ارزش MTBF محصول استفاده کنیم.، مانند: روش شتاب MTBF
روش شتاب MTBF یک روش شتاب دهنده آزمایش زندگی در آزمایشگاه است. در یک زمان آزمایش قابل قبول،ارزش MTBF محصول بدون از بین بردن ویژگی های طراحی اصلی محصول ارزیابی می شود.عوامل شتاب دهنده ای که بر محصولات الکترونیکی تاثیر می گذارند شامل: دمای هوا، رطوبت، مقاومت، ولتاژ و غیره هستند.
مرجع استاندارد آزمایش روش شتاب:
GB/T 34986-2017 "روش آزمایش شتاب محصول"

مورد روش شتاب MTBF
یک مانیتور از یک شرکت تجهیزات پزشکی در شانگهای را به عنوان مثال برای معرفی فرآیند انجام آزمایش زندگی شتاب دهنده در نظر بگیرید.
مرحله ۱: تعیین مسیر ارزیابی بر اساس ویژگی های محصول
تابع واحد است و تمام دستگاه تایید شده است.
مرحله ۲: تعداد نمونه ها را تعیین کنید
3 ماشین کامل. مرحله 3. با توجه به عمر انتظار و اطمینان
مدت عمر انتظار شده 10 سال با سطح اطمینان 99 درصد است.و زمان متوسط بین شکست ها برای شبیه سازی عمر انتظار شده محصول برنامه ریزی شده است.، یعنی MTBF = 10 سال = 87600 ساعت
مرحله ۴. تعیین روش استفاده بالینی
در مرحله استفاده از یک مانیتور خاص، سه حالت وجود دارد، یعنی حالت ذخیره سازی، حالت آماده سازی و حالت کار.
با توجه به اینکه یک مانیتور خاص برای نظارت بر بیماران قبل از جراحی استفاده می شود، استرس استفاده بالینی عمدتاً درجه حرارت و رطوبت است.60٪ RH;
مرحله ۶: میزان استرس را تعیین کنید
حداکثر دمای قابل تحمل و رطوبت محصول عبارتند از:
حالت ذخیره سازی حداکثر دمای قابل تحمل و رطوبت: 60°C 93%RH
حالت آماده سازی حداکثر دمای قابل تحمل و رطوبت: 55°C 85%RH
حالت کار حداکثر دمای قابل تحمل و رطوبت: 45°C 85%RH
برای جلوگیری از آسیب به محصول در دمای بیش از حد بالا و برای جلوگیری از معرفی متغیرهای بیشتر به دلیل تغییرات دمایی، برنامه ریزی شده است که از 45 °C ثابت استفاده شود،85٪RH به عنوان دمای آزمایش و رطوبت.
مرحله 7، مدل شکست را انتخاب کنید
بر اساس پروفایل استرس بالینی، به مدل شتاب دهنده استرس دمای و رطوبت پیشنهاد شده توسط D.S.Peck مراجعه کنید: مدل Peck
مرحله ۸: تعیین مقادیر ضریب در مدل بر اساس ادبیات
از نسخه 2016 استاندارد پیش بینی قابلیت اطمینان محصولات الکترونیکی Telcordia SR-332 استفاده کنید و تعیین کنید که ضریب Ea 1.0eV و n 2 است.66.
مرحله 9، عامل شتاب را محاسبه کنید

مدل شتاب:

جایی که n 2 است.66، Ea 1.0eV است
محاسبه ضریب شتاب AF=2.525*11.607=293
مرحله ۱۰: زمان آزمایش شتاب را تعیین کنید
سطح اطمینان 99 درصد است و جدول توزیع عادی Z=2 است.58
زمان آزمایش تجمعی Ttot=MTBF*Z/AF=87600*2.58/29.3=7714h
یک حاشیه 10٪ تنظیم کنید، سپس کل زمان آزمایش Ttot=8485h است.
برای آزمایش 3 نمونه اولیه ارائه دهید. فرض کنید که نمونه هیچ نقصی ندارد و هر دستگاه کل چرخه آزمایش را تکمیل کرده است، هر نمونه اولیه به زمان آزمایش T = 8485 / 3 = 2828h = 117.8 روز نیاز دارد.
مرحله ی ۱۱: اعمال استرس
در صورت استفاده واقعی، محصول 7 روز در هفته، 5 ساعت در روز، 3 ساعت در حالت آماده استفاده می شود و زمان باقیمانده زمان نگهداری است.
برای شبیه سازی استفاده واقعی از محصول، محصول در چرخه 24 ساعته تحت فشار کاری قرار می گیرد. در هر چرخه 24 ساعته، ابتدا 5 ساعت به طور مداوم کار می کند،و بعدش 3 ساعت منتظر بمونه، و در نهایت برای 16 ساعت ذخیره می شود.
مرحله ۱۲. نتیجه گیری
سه نمونه اولیه به روش مشخص شده در بخش 5 در محیط 45°C و 85٪ RH تحت فشار کار قرار می گیرند. اگر در آزمایش مداوم برای 117.8 روز هیچ نقصی وجود نداشته باشد،حد پایین ارزش MTBF محصول 10 سال است (با حاشیه 10٪).

آزمایش MTBF

از روش های فوق می توان نتیجه گرفت که اگر چه آزمایش کوتاه شدن به زمان و آزمایش دنباله ای بسیار مفید است، اما زمان آزمایش بیش از حد طولانی است.به خصوص زمانی که سطح قابلیت اطمینان محصول بسیار بالا باشد..
در تولید واقعی، به منظور کوتاه کردن زمان به بازار، کاهش هزینه های محصول و پاسخگویی به تقاضای مردم برای روش های آزمایش سریع اقتصادی و کارآمد،روش آزمایش شتاب دهنده مشکل را به طور موثرتر حل می کند.این روش زمان آزمایش را با افزایش سطح فشار آزمایش محصول یا افزایش فرکانس اعمال فشار متناوب کوتاه می کند.و کشف و کاهش حالت خرابی محصول، به منظور ارزیابی سریع سطح قابلیت اطمینان محصول و افزایش آن.