كيف تختبر MTBF؟

ما هو MTBF؟

MTBF: متوسط الوقت بين الفشل

غرض الاختبار: قياس موثوقية المنتج (وخاصة المنتجات الكهربائية)

الوحدة: عادة في الساعات، مثل: 5000000 ساعة

كيف تختبر MTBF؟

طريقة اختبار MTBF

طريقة التنبؤ بـ MTBF

طريقة التنبؤ بـ MTBF هي إدخال مختلف معايير عوامل التأثير في برنامج اختبار المحاكاة PCT. أخذ جهاز كمبيوتر محمول (لوحة أم) كمثال ، إدخال ظروف الاختبار:حساب المعيار، طريقة حساب، درجة الحرارة، البيئة، جودة المكونات، الخ البرنامج يحاكي ويعكس معايير المنتج في قاعدة البيانات الاستفسار ويحسب قيمة MTBF،والتي هي قيمة متوقعة.

المعايير المرجعية لأساليب التنبؤ بالموثوقية:
MIL-HDBK-217 "دليل توقعات موثوقية المعدات الإلكترونية"
وصف: اقترحها مركز تحليل موثوقية وزارة الدفاع الأمريكية ومختبر روما وأصبح معيار صناعي
GJB/Z 299B "دليل توقعات موثوقية المعدات الإلكترونية"
وصف: المعيار العسكري لبلدي
بيلكور SR-332 "إجراءات التنبؤ بموثوقية المعدات الإلكترونية"
وصف: مقترح مختبر AT&T بيل وأصبح المعيار الصناعي لحساب قيمة MTBF للمنتجات الإلكترونية التجارية

طريقة اختبار MTBF
هناك ثلاثة أنواع من أساليب اختبار MTBF:
1اختبار الحياة الكاملة: يتطلب اختبار الحياة الكاملة أن تفشل جميع العينات في الاختبار في نهاية المطاف ، ويمكن حساب MTBF باستخدام متوسط حسابي بسيط.
2الاختبار التسلسلي للقطع: خلال الاختبار، 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 acceptرفض أو مواصلة الاختبار
3اختبار التوقيت أو اختبار قطع الأرقام الثابتة: أثناء الاختبار يتم مراقبة المعدات المختبرة بشكل مستمر أو على فترات قصيرة.ويتم تراكم وقت الاختبار ذات الصلة حتى يتجاوز وقت الاختبار ذات الصلة المحدد مسبقاً (القبول) أو يحدث عدد محدد مسبقاً من الأخطاء ذات الصلة (رفض).
ملاحظة: في الممارسة العملية، جميع العينات التي سيتم اختبارها سوف تفشل خلال الاختبار، وخاصة بالنسبة للمنتجات ذات مستويات عالية من الموثوقية. قد يكون وقت الاختبار عدة سنوات، عشرة سنوات أو حتى مئات السنين،لذلك هذه الطريقة يمكن استخدامها فقط للمنتجات ذات عمر خدمة قصير.

اختبار MTBF

طريقة اختبار الموثوقية المرجعية القياسية
GB/T 5080.7-1986 "اختبار موثوقية المعدات - اختبار صحة افتراض معدل فشل ثابت"
GB/T 9813.1-2016 5.9 "المواصفات العامة لأجهزة الكمبيوتر - الجزء 1: أجهزة الكمبيوتر الصغيرة المكتبية - اختبار الموثوقية"
GB/T 9813.2-2016 5.9 "المواصفات العامة لأجهزة الكمبيوتر - الجزء 2: أجهزة الكمبيوتر الصغيرة المحمولة - اختبار الموثوقية"
GB/T 14081-2010 5.9 "المواصفات العامة لوحة مفاتيح معالجة المعلومات - اختبار الموثوقية"
GB/T 18220-2012 5.17 "المواصفات العامة لاختبار موثوقية ومدى حياة معدات معالجة المعلومات المحمولة في تكنولوجيا المعلومات"

طريقة تسريع MTBF
في عملية تصنيع الشركات، من الضروري فهم موثوقية المنتجات وتقييم مخاطر المنتجات بعد البيع قبل مغادرة المصنع.طريقة حساب MTBF التقليدية ليست ممكنة، لأنه عندما تخرج قيمة اختبار MTBF الفعلية لمنتجنا ، فإن المنتج تقريباً قديم أو مستبدل ، وقيمة الاختبار التي تم الحصول عليها لم تعد ذات معنى. في هذا الوقت ،نحن بحاجة إلى استخدام طرق أخرى لمحاكاة وحساب قيمة MTBF للمنتج، مثل: طريقة تسريع MTBF
طريقة تسريع MTBF هي طريقة لتسريع اختبار الحياة في المختبر.يتم تقييم قيمة MTBF للمنتج دون تدمير خصائص التصميم الأصلية للمنتجعوامل التسارع التي تؤثر على المنتجات الإلكترونية تشمل أساساً: درجة الحرارة والرطوبة والمقاومة والجهد الخ.
معدل مرجعية قياسي لمتابعة طريقة التسارع:
GB/T 34986-2017 "منهج اختبار تسريع المنتج"

حالة طريقة تسريع MTBF
خذ كمثال جهاز مراقبة لشركة أجهزة طبية في شنغهاي لتقديم عملية إجراء اختبار الحياة المتسارعة.
الخطوة الأولى: تحديد مسار التقييم وفقًا لخصائص المنتج
الوظيفة واحدة، ويتم تحديد التحقق من كل آلة.
الخطوة 2 تحديد عدد العينات
3 آلات كاملة. الخطوة 3. نظرا لحياة الخدمة المتوقعة والثقة
عمر الخدمة المتوقع هو 10 سنوات، مع مستوى ثقة 99٪. عمر الخدمة المتوقع للمنتج هو 10 سنوات،ويتم التخطيط لاستخدام الوقت المتوسط بين الفشل لمحاكاة عمر الخدمة المتوقع للمنتج، أي أن MTBF = 10 سنوات = 87600 ساعة
الخطوة 4 تحديد طريقة الاستخدام السريري
هناك ثلاثة أنماط في مرحلة استخدام جهاز مراقبة معين، وهي وضع التخزين، وضع الاستعداد، وضع العمل. الخطوة 5. تحديد ملف تعرض الإجهاد الاستخدام السريري
بالنظر إلى أن جهاز مراقبة معين يستخدم لمراقبة المرضى قبل الجراحة ، فإن ضغط الاستخدام السريري هو أساسا درجة الحرارة والرطوبة.60٪ RH;
الخطوة السادسة: تحديد حجم الضغط
الحرارة والرطوبة القصوى المقبولة للمنتج هي:
وضع التخزين درجة الحرارة والرطوبة المقبولة القصوى: 60 درجة مئوية 93% RH
الحرارة والرطوبة المقبولة القصوى في وضع الاستعداد: 55 درجة مئوية 85% RH
وضع العمل الحد الأقصى لدرجة الحرارة والرطوبة المقبولة: 45 درجة مئوية 85% RH
من أجل تجنب تلف المنتج في درجة حرارة عالية للغاية وتجنب إدخال المزيد من المتغيرات بسبب تغيرات درجة الحرارة ، من المخطط استخدام 45 درجة مئوية ثابتة ،85%RH كدرجة حرارة ورطوبة الاختبار.
الخطوة 7، حدد نموذج الفشل
استناداً إلى ملف الإجهاد السريري، الرجوع إلى النموذج المتسارع للإجهاد الحراري والرطوبة المقترح من قبل د.س.بيك: نموذج بيك
الخطوة الثامنة: تحديد قيم معامل في النموذج بناءً على الأدب
استعرض نسخة 2016 من معيار تنبؤ موثوقية المنتجات الإلكترونية من شركة Telcordia SR-332 وتحديد أن معامل Ea هو 1.0eV و n هو 2.66.
الخطوة التاسعة: حساب عامل التسارع

نموذج التسارع:

حيث n = 266، Ea هو 1.0eV
حساب معامل التسارع AF = 2.525 * 11.607 = 29.3
الخطوة 10. تحديد وقت الاختبار المتسارع
مستوى الثقة هو 99 ٪، و جدول التوزيع الطبيعي هو Z = 2.58
وقت الاختبار التراكمي Ttot=MTBF*Z/AF=87600*2.58/29.3=7714h
حدد هامش 10 ٪ ، ثم يكون وقت الاختبار الإجمالي Ttot = 8485 ساعة.
توفير 3 نماذج أوليّة للاختبار. افتراضًا أنّ العينة لا تعاني من فشل وأنّ كلّ جهاز قد أكمل دورة الاختبار بأكملها، فإنّ كلّ نموذج أوليّ يتطلّب وقت اختبار يبلغ T=8485/3=2828h=117.8 يوم.
الخطوة 11 - تطبيق الضغط
في حالة الاستخدام الفعلي ، يتم استخدام المنتج 7 أيام في الأسبوع ، 5 ساعات في اليوم ، 3 ساعات في حالة الاستعداد ، والباقي من الوقت هو وقت التخزين.
من أجل محاكاة الاستخدام الفعلي للمنتج ، يتم تعريض المنتج لضغوط العمل في دورة 24 ساعة. في كل دورة 24 ساعة ، يعمل أولاً بشكل مستمر لمدة 5 ساعات ،ثم تنتظر لمدة 3 ساعات، وأخيرا تخزن لمدة 16 ساعة.
الخطوة 12
يتم تعريض النماذج الأولية الثلاثة لضغوط العمل بالطريقة المحددة في القسم 5 في بيئة تبلغ 45 درجة مئوية و85٪ RH. إذا لم يكن هناك فشل في الاختبار المستمر لمدة 117.8 يومًا ،يعتبر الحد الأدنى لقيمة MTBF للمنتج 10 سنوات (مع هامش 10٪).

اختبار MTBF

من الأساليب المذكورة أعلاه، يمكن أن نستنتج أنه على الرغم من أن اختبار التقطيع المؤقت والاختبار التسلسلي مفيدين للغاية، إلا أن وقت الاختبار طويل جداً،خاصة عندما يكون مستوى موثوقية المنتج مرتفع بشكل خاص.
في الإنتاج الفعلي ، من أجل تقصير وقت السوق ، وخفض تكاليف المنتج ، وتلبية طلب الناس على أساليب الاختبار المتسارعة الاقتصادية والفعالة ،طريقة الاختبار المتسارعة تحل المشكلة بشكل أكثر فعاليةهذه الطريقة تقصير وقت الاختبار عن طريق زيادة مستوى الإجهاد اختبار المنتج أو زيادة تواتر تطبيق التوتر المتبادل،واكتشاف وتقليل حالة فشل المنتج، لتقييم مستوى موثوقية المنتج بسرعة وزيادة ذلك.