اختبار الموثوقية البيئية: دليل شامل(1)

مقدمة

يُعد اختبار الموثوقية عمليةً بالغة الأهمية في تطوير وإنتاج المعدات، إذ يضمن استيفاء الأجهزة لمعايير الأداء المحددة في ظل ظروف التشغيل المتوقعة. وحسب بيئة الاختبار، يمكن تصنيف اختبارات الموثوقية إلى: الاختبارات المعملية و الاختبار الميداني. يتم إجراء اختبارات موثوقية المختبر في ظل ظروف خاضعة للرقابة، والتي قد تحاكي أو لا تحاكي السيناريوهات الحقيقية، في حين يتم إجراء اختبارات الموثوقية الميدانية في بيئات تشغيلية فعلية.

بناءً على أهداف ومراحل تطوير المنتج، يمكن تقسيم اختبار الموثوقية إلى:

• اختبارات هندسة الموثوقية (بما في ذلك فحص الإجهاد البيئي (ESS) واختبار نمو الموثوقية) - يهدف إلى تحديد الأخطاء والقضاء عليها، ويتم إجراؤها عادة أثناء مرحلة التطوير.
• اختبارات الموثوقية الإحصائية (بما في ذلك اختبارات التحقق من الموثوقية واختبارات قياس الموثوقية) - تُستخدم للتحقق من مدى استيفاء المنتج لمتطلبات الموثوقية أو لتقدير مقاييس الموثوقية الخاصة به، والتي يتم إجراؤها عادةً أثناء التطوير والإنتاج.

تركز هذه المقالة على اختبار الموثوقية الإحصائي، تغطي إجراءات الاختبار، والمنهجيات، ومراقبة الأداء، ومعالجة الأخطاء، وحسابات مقاييس الموثوقية.

1. خطة الاختبار العامة والمتطلبات

(1) التحضير المسبق للاختبار

قبل إجراء اختبار الموثوقية، خطة اختبار الموثوقية يجب تطويرها بالاستفادة من بيانات الاختبار الحالية لتجنب التكرار. تشمل خطوات التحضير الرئيسية ما يلي:

• جاهزية المعدات: تأكد من أن الجهاز قيد الاختبار (DUT) ومعدات الاختبار والأجهزة المساعدة تم تكوينها ومعايرتها بشكل صحيح.
• فحص الإجهاد البيئي (ESS): يجب أن يخضع الجهاز قيد الاختبار لفحص الإجهاد البيئي (ESS) للقضاء على حالات الفشل في وقت مبكر من الحياة.
• مراجعة الاختبار: يجب أن تؤكد مراجعة ما قبل الاختبار استيفاء جميع الشروط اللازمة لإجراء اختبار صالح.

(2) شروط الاختبار البيئي الشامل

يجب أن تحاكي بيئة الاختبار الضغوط التشغيلية في العالم الحقيقي، بما في ذلك:

• مجموعة الضغوط: محاكاة متسلسلة للضغوط الرئيسية التي نواجهها أثناء الاستخدام الفعلي.
• ظروف التشغيل: يجب أن يعمل الجهاز قيد الاختبار في ظل ظروف العمل والبيئة النموذجية.
• الامتثال للمعايير: يجب أن تتوافق شروط الاختبار مع المعايير الفنية أو المتطلبات التعاقدية.

(3) خطط الاختبار الإحصائي والاختيار

تم تعريف خطتين اختباريتين رئيسيتين:

• خطة اختبار مقطوعة ذات وقت ثابت: مناسبة عندما تكون هناك حاجة إلى مدة اختبار دقيقة وتقدير التكلفة.
• خطة الاختبار المتسلسلة المقطوعة: مفضلة عندما تكون مخاطر المنتج والمستهلك (10% - 20%) مقبولة، وخاصة بالنسبة للأجهزة ذات الموثوقية العالية أو المنخفضة أو عندما تكون أحجام العينات صغيرة.

اختيار العينة:

• يجب اختيار DUT بشكل عشوائي من دفعة تم إنتاجها في ظل ظروف تصميم وتصنيع متطابقة.
• يوصى بحد أدنى من العينة، على الرغم من أنه قد يُسمح بعينة واحدة إذا كان عدد الوحدات المتاحة أقل من ثلاث وحدات.

2. أنواع اختبارات الموثوقية الإحصائية

(1) اختبار تأهيل الموثوقية

غاية: للتحقق مما إذا كان التصميم يلبي متطلبات الموثوقية المحددة.

الجوانب الرئيسية:

• تم إجراؤها في ظل ظروف تشغيلية محاكاة.
• يتطلب عينات تمثيلية للتكوين الفني المعتمد.
• يتضمن تحديد حالة الاختبار، وتصنيف الخطأ، ومعايير النجاح/الفشل.

(2) اختبار قبول الموثوقية

غاية: لضمان أن الأجهزة المنتجة بكميات كبيرة تلبي معايير الموثوقية قبل التسليم.

الجوانب الرئيسية:

• تم إجراؤها على عينات مختارة عشوائيًا من دفعات الإنتاج.
• يستخدم نفس الظروف البيئية المستخدمة في اختبار التأهيل.
• يتضمن معايير قبول/رفض الدفعة بناءً على نتائج الاختبار.

(3) اختبار قياس الموثوقية

غاية: لتقدير مقاييس الموثوقية مثل معدل الفشل (λ), متوسط ​​الوقت بين الأعطال (MTBF)، و متوسط ​​الوقت المستغرق حتى الفشل (MTTF).

الجوانب الرئيسية:

• لا يوجد وقت قطع محدد مسبقًا؛ يمكن تقدير الموثوقية في أي مرحلة.
• يتم استخدام الأساليب الإحصائية لحساب تقديرات النقاط وفترات الثقة.

(4) اختبار ضمان الموثوقيةt

غاية: بديل لاختبار القبول للمنتجات عالية الموثوقية أو الناضجة حيث يكون الاختبار التقليدي غير عملي.

الجوانب الرئيسية:

• تم إجراؤها بعد ESS.
• يركز على مدة التشغيل الخالية من الأخطاء (t).
• يتطلب اتفاق بين الشركة المصنعة والعميل.

خاتمة

يُعدّ اختبار الموثوقية البيئي ضروريًا لضمان متانة المنتج وأدائه. من خلال تطبيق خطط اختبار مُنظّمة، سواءً كانت اختبارات تأهيل أو قبول أو قياس أو ضمان، يُمكن للمصنّعين التحقق من صحة مقاييس الموثوقية، وتحسين التصاميم، وتقديم منتجات عالية الجودة.

يمكن تحقيق اختبار الموثوقية البيئية من خلال غرف الاختبار البيئي، والتي تحاكي الظروف الواقعية لتقييم أداء المنتج، مما يقلل بشكل كبير من وقت الاختبار ويحسن الكفاءة.

تتمتع شركة لاب-كومبانيون بخبرة تزيد عن 20 عامًا في تصنيع معدات الاختبار البيئي. بفضل خبرتنا العملية الواسعة ودعمنا في التركيب في الموقع، نساعد عملاءنا على التغلب على التحديات العملية في تطبيقات الاختبار.