Pruebas ambientales de confiabilidad: una guía completa (1)

Introducción

Las pruebas de confiabilidad son un proceso crítico en el desarrollo y la producción de equipos, que garantiza que los dispositivos cumplan con los estándares de rendimiento especificados en las condiciones de operación esperadas. Según el entorno de prueba, las pruebas de confiabilidad se pueden clasificar en: pruebas de laboratorio y pruebas de campo. Las pruebas de confiabilidad de laboratorio se realizan en condiciones controladas, que pueden o no simular escenarios del mundo real, mientras que las pruebas de confiabilidad de campo se realizan en entornos operativos reales.

Según los objetivos y las etapas del desarrollo del producto, las pruebas de confiabilidad se pueden dividir en:

• Pruebas de ingeniería de confiabilidad (incluida la evaluación de estrés ambiental (ESS) y las pruebas de crecimiento de confiabilidad), cuyo objetivo es identificar y eliminar fallas, generalmente realizadas durante la fase de desarrollo.
• Pruebas estadísticas de confiabilidad (incluidas pruebas de verificación de confiabilidad y pruebas de medición de confiabilidad): se utilizan para validar si un producto cumple con los requisitos de confiabilidad o para estimar sus métricas de confiabilidad, generalmente realizadas durante el desarrollo y la producción.

Este artículo se centra en Pruebas estadísticas de confiabilidad, que abarca procedimientos de prueba, metodologías, monitoreo de desempeño, manejo de fallas y cálculos de métricas de confiabilidad.

1. Plan general de pruebas y requisitos

(1) Preparación previa al examen

Antes de realizar pruebas de confiabilidad, una Plan de pruebas de confiabilidad Debe desarrollarse, aprovechando los datos de prueba existentes para evitar redundancias. Los pasos preparatorios clave incluyen:

• Preparación del equipo: asegúrese de que el dispositivo bajo prueba (DUT), el equipo de prueba y los instrumentos auxiliares estén correctamente configurados y calibrados.
• Evaluación de estrés ambiental (ESS): el DUT debe someterse a ESS para eliminar fallas en las primeras etapas de su vida.
• Revisión de la prueba: una revisión previa a la prueba debe confirmar que se cumplen todas las condiciones para una prueba válida.

(2) Condiciones integrales de prueba ambiental

El entorno de prueba debe simular tensiones operativas del mundo real, incluyendo:

• Combinación de tensiones: simulación secuencial de las principales tensiones encontradas en el uso real.
• Condiciones de funcionamiento: El DUT debe funcionar en condiciones ambientales y de carga de trabajo típicas.
• Cumplimiento estándar: las condiciones de prueba deben estar alineadas con los estándares técnicos o los requisitos contractuales.

(3) Planes de pruebas estadísticas y selección

Se definen dos planes de pruebas principales:

• Plan de pruebas truncado de tiempo fijo: adecuado cuando se requiere una estimación precisa de la duración y el costo de las pruebas.
• Plan de prueba truncado secuencial: se prefiere cuando los riesgos del productor y del consumidor (10%–20%) son aceptables, especialmente para dispositivos de confiabilidad alta o baja o cuando los tamaños de muestra son pequeños.

Selección de muestra:

• El DUT debe seleccionarse aleatoriamente de un lote producido en condiciones de diseño y fabricación idénticas.
• Se recomienda un mínimo de dos muestras, aunque se puede permitir una sola muestra si hay menos de tres unidades disponibles.

2. Tipos de pruebas estadísticas de confiabilidad

(1) Prueba de calificación de confiabilidad

Objetivo: Para verificar si el diseño cumple con los requisitos de confiabilidad especificados.

Aspectos clave:

• Realizado en condiciones operacionales simuladas.
• Requiere muestras representativas de la configuración técnica aprobada.
• Incluye determinación de la condición de prueba, clasificación de fallas y criterios de aprobación/reprobación.

(2) Prueba de aceptación de confiabilidad

Objetivo: Para garantizar que los dispositivos producidos en masa cumplan con los estándares de confiabilidad antes de la entrega.

Aspectos clave:

• Se realiza en muestras seleccionadas aleatoriamente de lotes de producción.
• Utiliza las mismas condiciones ambientales que las pruebas de calificación.
• Incluye criterios de aceptación/rechazo de lotes basados ​​en los resultados de pruebas.

(3) Prueba de medición de confiabilidad

Objetivo: Para estimar métricas de confiabilidad como tasa de fallos (λ), tiempo medio entre fallos (MTBF), y tiempo medio hasta el fallo (MTTF).

Aspectos clave:

• No hay un tiempo de truncamiento predefinido; la confiabilidad se puede estimar en cualquier etapa.
• Se utilizan métodos estadísticos para calcular estimaciones puntuales e intervalos de confianza.

(4) Prueba de garantía de confiabilidadt

Objetivo: Una alternativa a las pruebas de aceptación para productos altamente confiables o maduros donde las pruebas convencionales no son prácticas.

Aspectos clave:

• Realizado después de ESS.
• Se centra en la duración del funcionamiento sin fallos (t).
• Requiere acuerdo entre el fabricante y el cliente.

Conclusión

Las pruebas ambientales de confiabilidad son esenciales para garantizar la durabilidad y el rendimiento del producto. Mediante la implementación de planes de prueba estructurados, ya sean de calificación, aceptación, medición o aseguramiento, los fabricantes pueden validar las métricas de confiabilidad, optimizar los diseños y entregar productos de alta calidad.

Las pruebas de confiabilidad ambiental se pueden lograr a través de cámaras de prueba ambientales, que simulan condiciones del mundo real para evaluar el desempeño del producto, reduciendo significativamente el tiempo de prueba y mejorando la eficiencia.

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