Fiabilitatea echipamentelor electronice. Verificarea si testarea proiectarii

CUVANT INAINTE

Niciodata pana acum calitatea nu a crescut la un nivel asa de ridicat si nu a avut un rol atat de important. Competitia globala obliga producatorii sa dezvolte produse si servicii cu o calitate permanent imbunatatita din punct de vedere al performantelor tehnice, protectiei mediului, securitatii in exploatare si functionarii fara defecte o cat mai lunga perioada de timp.

Cresterea calitatii produselor este limitata de o multitudine de factori tehnici, functionali, de reglementare, economici si organizatorici. In lucrarea de fata ne intereseaza, in primul rand, proiectarea, care desi a ajuns la un inalt grad de eficienta tehnica nu va putea fi niciodata pe deplin perfecta. Pe de alta parte, o proiectare apropiata de perfectiune necesita costuri mari ceea ce poate fi un factor de insucces pe piata. Ca urmare, producatorii sunt supusi unei duble presiuni – pe de o parte performantele produselor, iar pe de alta parte eficienta economica.

Pe piata concurentiala aprecierea echipamentelor se realizeaza prin comparatii. Care echipament este mai performant din punct de vedere a functiilor realizate, al functionarii cat mai mut timp in anumite conditii de operare? Raspunsul la aceasta intrebare se reduce la a afla care dintre echipamente este cel mai performant din punct de vedere al functiunilor realizate si cel mai sigur in exploatare sau mai fiabil.

Pentru ca un echipament sa fie mai fiabil decat altul trebuie sa beneficieze de proiectare, fabricatie, conditii de instalare si exploatare mai bune, iar pentru a le face mai bune trebuie identificate toate acele cauze care, intr-un fel sau altul, contribuie la deficiente ale calitatii si in ultima instanta ale fiabilitatii. Acest lucru il face stiinta fiabilitatii care a dezvoltat o serie intreaga de metode cu ajutorul carora fiabilitatea poate fi imbunatatita in oricare din fazele ciclului de viata.

In primul rand, o atentie aparte trebuie acordata etapei de dezvoltare care cuprinde etapele de proiectare si de validare a proiectului. Mai intai, in cadrul etapelor de proiectare, se verifica daca fiabilitatea stabilita prin cerintele initiale poate fi respectata. Pentru aceasta, in toate etapele de proiectare, fiabilitatea se previzioneaza si se compara cu cea stabilita prin cerinte – proiectul se rafineaza pana cand aceasta conditie este indeplinita. Dupa ce s-a stabilit ca fiabilitatea previzionata este cea asteptata se realizeaza unul sau mai multe modele care sunt supuse unor teste pentru verificare indeplinirii cerintelor tehnice, functionale si de fiabilitate. Abia dupa ce si aceste conditii au fost indeplinite proiectul poate capata forma finala si transmis fabricantului.

Toate aceste etape sunt prezentate din punctul de vedere al inginerului proiectant, cautand sa se explice fenomenele si cauzalitatea lor fara a apela la un aparat matematic sofisticat. Desigur, cartea poate fi completata cu alte aspecte relevante pentru proiectare cum ar fi fizica defectelor, analiza critica a modului de defectare sau arborele defectelor.

CUPRINS

Cap.1. Introducere 1
1.1. Probabilitatea succesului si a esecului
1.2. Esec sau defectiune
1.3. Ingineria fiabilitatii
1.4. Definirea fiabilitati
1.5. Factorii care afecteaza fiabilitatea
1.5.1. Fiabilitatea si cerintele utilizatorilor
1.5.2. Proiectarea
1.5.3. Validarea proiectului
1.5.4. Fabricatia
1.6. Ciclul de viata
1.7. Durata de viata
1.8. Calitate vs. fiabilitate
1.9. Costul fiabilitatii
1.10. Programul de fiabilitate
1.11. Istoria fiabilitatii
Bibliografie 54

Cap.2. Probabilitate si statistica 1
2.1. Variabile aleatoare
2.2. Probabilitati
2.3. Modele matematice
2.4. Distributii in fiabilitate
2.4.1. Functia de distributie a probabilitatii – PDF
2.4.2. Functia cumulativa de probabilitate – CDF
2.5. Functia de fiabilitate – R(t)
2.6. Rata esecului
2.7. Marimi statistice
2.7.1. Durata de viata
2.7.2. Valoarea medie
2.7.3. Valoarea medie patratica (RMS – Root Means Square)
2.7.4. Deviatia (abaterea) medie
2.7.5. Valoarea asteptata
2.7.6. Varianta
2.7.7. Deviatia (abaterea) standard
2.8. Functii de repartitie
2.8.1. Distributii continue
2.8.2. Distributii discrete
Bibliografie 50

Cap.3. Masurarea fiabilitatii 1
3.1. Starea de esec sau succes in functionare
3.2. Indicatori de fiabilitate
3.2.1. Numarul de ore cumulative
3.2.2. Rata defectelor (FIT – Failures-in-Time)
3.2.3. Timpul mediu dintre defectari succesive – MTBF
3.2.4. Timpul mediu pana la defectare – MTTF
3.2.5. Timpul mediu pentru reparatie – MTTR sau MTR
3.2.6. Timpul mediu pentru repunerea in functiune – MTTRS
3.2.7. Timpul mediu intre operatiile de intretinere – MTBM
3.2.8. Disponibilitatea (Availability)
Bibliografie 18

Cap.4. Predictia fiabilitatii 1
4.1. Generalitati
4.2. Rata de defectare. Modele de corectie
4.2.1. Influenta conditiilor de operare
4.2.2. Reducerea sarcinilor datorate operarii
4.2.3. Surse pentru ratele de defectare ale componentelor
4.2.4. Modele de corectie
4.2.5. Standardul EN 61709:2014
4.3. Schema bloc de fiabilitate
4.3.1. Echipamente cu elemente conectate in serie
4.3.2. Echipamente cu elemente conectate in paralel
4.3.3. Echipamente conectate mixt
4.3.4. Echipamente cu functionare conditionata
4.3.5. Echipamente in asteptare (Standby)
4.3.6. Configuratia in punte
4.3.7. Schema functionala vs. schema de fiabilitate
4.4. Principiile metodelor empirice
4.4.1. Colectarea datelor
4.4.2. Metoda produselor identice
4.4.3. Metoda produselor similare
4.4.4. Metode ce utilizeaza ratele de defectare
4.5. Alegerea metodei de predictie
4.5.1. Standarde de predictie
4.5.2. Limitarile predictiei fiabilitatii
4.6. Raport de fiabilitate
Bibliografie 80

Cap.5. Evaluarea fiabilitatii 1
5.1. Metode de evaluare bazate pe experimente accelerate
5.2. Motivatia si principiul metodelor
5.2.1. Tipuri de defecte
5.2.2. Depistarea defectelor prin accelerarea
5.3. Temperatura – factor de accelerare
5.3.1. Legea lui Arrhenius
5.3.2. Factorul de accelerare Arrhenius
5.3.3. Calculul ratei de defectare
5.3.4. Factorul de accelerare Eyring
5.3.5. Modelul Coffin-Manson
5.4. Accelerarea la solicitari multiple
5.4.1. Modelul Eyring
5.4.2. Modelul Hallberg – Peck
5.4.3. Modelul Black
5.4.4. Modelul Pack
5.5. Environmental Stress Screening (ESS)
5.5.1. Defecte si solicitari
5.5.2. Costurile ESS
5.5.3. Eficienta ESS
5.5.4. Factori de solicitare
5.5.5. Optimul factorilor de solicitare
5.5.6. Test final de functionare
5.6. Teste cu accelerare rapida
5.6.1. HALT (High Accelerated Life Testing)
5.6.2. HASS (High Accelerated Stres Screening)
5.6.3. HAST (High Accelerated Stress Test)
Bibliografie 88

DESPRE AUTOR

Radu Zlatian (n. 1948) este absolvent (1971) al Facultatii de Electrotehnica, sectia Automatica si Calculatoare a Universitatii din Craiova. Mai mult de 40 de ani a lucrat ca cercetator stiintific la Institutul National de Metrologie, Institutul de Proiectari Automatizari si cateva firme cu capital privat, dintre care cea mai reprezentativa este Softronic, fabricant de locomotive si trenuri electrice multiunit. A lucrat in domeniul cercetarii aplicative abordand masurarea marimilor electrice si neelectrice, conditionarea si achizitia semnalelor provenite din procese chimice sau energetice, automatizari de procese, standuri pentru incercarea unor produse de complexitate ridicata si microproductiei.