Come testare la MTBF?

Che cos'è la MTBF?

MTBF: tempo medio tra il fallimento

Scopo della prova: misurare l'affidabilità di un prodotto (soprattutto dei prodotti elettrici)

Unità: di solito in ore, ad esempio: 5000000 ore

Come testare la MTBF?

Metodo di prova MTBF

Metodo di previsione MTBF

Il metodo di previsione MTBF è quello di inserire vari parametri di fattore di influenza nel software di prova di simulazione PCT. Prendendo un laptop (motherboard) come esempio, inserire le condizioni di prova:Calcolare lo standard, metodo di calcolo, temperatura, ambiente, qualità dei componenti, ecc. Il software simula e modella i parametri del prodotto nel database delle query e calcola il valore MTBF,che è un valore stimato.

Norme di riferimento per i metodi di previsione dell'affidabilità:
MIL-HDBK-217 "Manuale di previsione dell'affidabilità delle apparecchiature elettroniche"
Descrizione: Proposto dal Centro di analisi dell' affidabilità del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e dal Laboratorio di Roma ed è diventato uno standard industriale
GJB/Z 299B "Manuale di previsione dell'affidabilità delle apparecchiature elettroniche"
Descrizione: lo standard militare del mio paese
Bellcore SR-332 "Procedura di previsione dell'affidabilità delle apparecchiature elettroniche"
Descrizione: AT&T Bell Laboratory ha proposto e divenuto lo standard del settore per il calcolo del valore MTBF dei prodotti elettronici commerciali

Metodo di prova MTBF
Esistono tre tipi di metodi di prova MTBF:
1. prova di vita completa: la prova di vita completa richiede che tutti i campioni alla fine falliscano nella prova, e il MTBF può essere calcolato utilizzando una media aritmetica semplice;
2- prova sequenziale di troncatura: durante la prova, 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, respingere o proseguire la prova;
3- prova di truncamento a tempo o a numero fisso: durante la prova l'apparecchiatura sottoposta a prova è monitorata continuamente o a brevi intervalli,e il tempo di prova rilevante accumulato si accumula fino a superare il tempo di prova rilevante predeterminato (accettazione) o si verifica il numero predeterminato di guasti rilevanti (rifiuto).
Nota: in pratica, tutti i campioni da testare falliscono durante la prova, soprattutto per i prodotti con elevati livelli di affidabilità.quindi questo metodo può essere utilizzato solo per prodotti con una breve durata di vita.

Prova MTBF

Metodo di prova di affidabilità di riferimento:
GB/T 5080.7-1986 "Prova di affidabilità dell'apparecchiatura - prova di validità dell'ipotesi di tasso di guasto costante"
GB/T 9813.1-2016 5.9 "Specificazioni generali per computer - Parte 1: microcomputer desktop - Prova di affidabilità"
GB/T 9813.2-2016 5.9 "Specificazioni generali per computer - Parte 2: microcomputer portatili - Prova di affidabilità"
GB/T 14081-2010 5.9 "Specificazioni generali per le tastiere per l'elaborazione delle informazioni - Prova di affidabilità"
GB/T 18220-2012 5.17 "Specifica generale per la prova di affidabilità e durata di vita delle apparecchiature portatili di elaborazione dell'informazione per la tecnologia dell'informazione"

Metodo di accelerazione MTBF
Nel processo produttivo delle imprese è necessario comprendere l'affidabilità dei prodotti e valutare i rischi post-vendita dei prodotti prima di lasciare la fabbrica.il nostro metodo tradizionale di calcolo del MTBF non è ovviamente fattibile, perché quando viene pubblicato il valore effettivo del test MTBF del nostro prodotto, il prodotto è quasi obsoleto o sostituito, e il valore di prova ottenuto non ha più significato.dobbiamo utilizzare altri metodi per simulare e calcolare il valore MTBF del prodotto, come ad esempio: Metodo di accelerazione MTBF
Il metodo di accelerazione MTBF è un metodo di accelerazione del test di vita in laboratorio.il valore MTBF del prodotto è valutato senza distruggere le caratteristiche di progettazione originali del prodottoI fattori di accelerazione che influenzano i prodotti elettronici comprendono principalmente: temperatura, umidità, resistenza, tensione, ecc.
Per la prova del metodo di accelerazione, riferimento standard:
GB/T 34986-2017 "Metodo di prova dell'accelerazione del prodotto"

Caso del metodo di accelerazione MTBF
Prendiamo un monitor di una società di dispositivi medici di Shanghai come esempio per introdurre il processo di esecuzione di test di vita accelerata.
Fase 1. Determinare il percorso di valutazione in base alle caratteristiche del prodotto
La funzione è unica e viene selezionata l'intera verifica della macchina.
Fase 2 - Determinare il numero di campioni
3 macchine complete.
La durata di servizio prevista è di 10 anni, con un livello di affidabilità del 99%.e il tempo medio tra i guasti è previsto per simulare la durata di vita prevista del prodotto., vale a dire MTBF = 10 anni = 87600h
Fase 4. Determinare il modo di utilizzo clinico
La fase di utilizzo di un determinato monitor è caratterizzata da tre modalità: modalità di stoccaggio, modalità di attesa e modalità di lavoro.
Considerando che un certo monitor viene utilizzato per monitorare i pazienti prima dell'intervento chirurgico, lo stress clinico di utilizzo è principalmente la temperatura e l'umidità.60% RH;
Fase 6. Determinare la portata dello stress
La temperatura e l'umidità massime tollerabili del prodotto sono:
Modalità di conservazione Temperatura e umidità massime tollerabili: 60°C 93%RH
Modalità di attesa temperatura e umidità massime tollerabili: 55°C 85%RH
Modalità di lavoro Temperatura e umidità massime tollerabili: 45°C 85%RH
Per evitare danni al prodotto a una temperatura troppo elevata e per evitare l'introduzione di più variabili dovute alle variazioni di temperatura, è previsto l'uso di una temperatura costante di 45°C,85%RH come temperatura e umidità di prova.
Passaggio 7. Selezionare il modello di guasto
Sulla base del profilo di stress clinico, fare riferimento al modello accelerato di stress di temperatura e umidità proposto da D.S.Peck: modello Peck
Fase 8. Determinare i valori dei coefficienti nel modello sulla base della letteratura
Consultare la versione 2016 dello standard di previsione dell'affidabilità dei prodotti elettronici di Telcordia SR-332 e determinare che il coefficiente Ea è 1,0 eV e n è 2.66.
Fase 9. Calcolare il fattore di accelerazione

Modello di accelerazione:

dove n è 2.66, Ea è 1,0 eV
Calcolare il coefficiente di accelerazione AF = 2,525 * 11,607 = 29.3
Fase 10. Determinare il tempo di prova accelerato
Il livello di affidabilità è del 99% e la tabella di distribuzione normale è Z=2.58
Il tempo di prova cumulativo Ttot=MTBF*Z/AF=87600*2,58/29,3=7714h;
Impostare un margine del 10%, quindi il tempo totale di prova è Ttot=8485h.
Fornire 3 prototipi per il test. Supponendo che il campione non abbia alcun guasto e che ciascun dispositivo abbia completato l'intero ciclo di prova, ogni prototipo richiede un tempo di prova di T=8485/3=2828h=117,8 giorni.
Fase 11. Applicazione dello stress
In fase di utilizzo effettivo, il prodotto è utilizzato 7 giorni alla settimana, 5 ore al giorno, 3 ore in standby e il resto del tempo è il tempo di conservazione;
Per simulare l'uso effettivo del prodotto, il prodotto viene sottoposto a sollecitazioni di lavoro in un ciclo di 24 ore.poi aspettare per 3 ore, e alla fine si conserva per 16 ore.
Fase 12. Conclusione
I tre prototipi sono sottoposti a sollecitazioni di lavoro secondo le modalità specificate al punto 5 in un ambiente a 45°C e 85% RH. Se non si verifica alcun guasto nella prova continua per 117,8 giorni,il limite inferiore del valore MTBF del prodotto è considerato di 10 anni (con un margine del 10%).

Prova MTBF

Da quanto precede si può concludere che, sebbene la prova di troncamento cronometrato e la prova sequenziale siano molto utili, il tempo di prova è troppo lungo,specialmente quando il livello di affidabilità del prodotto è particolarmente elevato.
Nella produzione effettiva, al fine di ridurre il tempo di commercializzazione, ridurre i costi del prodotto e soddisfare la domanda delle persone di metodi di prova accelerati economici ed efficienti,il metodo di prova accelerato risolve il problema in modo più efficaceQuesto metodo accorcia il tempo di prova aumentando il livello di sollecitazione delle prove del prodotto o aumentando la frequenza di applicazione di sollecitazioni alternate,e scopre e riduce la modalità di guasto del prodotto, in modo da valutare rapidamente il livello di affidabilità del prodotto e aumentarlo.