Analisi di affidabilità sul prodotto

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Affidabilità e sicurezza

Le tecniche utilizzate dai nostri esperti permettono di ridurre il rischio di rilasciare prodotti non conformi alle aspettative o agli standard del mercato.

L’affidabilità ha un ruolo fondamentale nella soddisfazione del cliente, con profondi impatti sulla sicurezza di numerosi prodotti rilasciati sul mercato (automotive, medicale, etc.).

SEM Communication & GEST Labs supporta il cliente fornendo un approccio rigoroso e scientifico, che richiede la capacità di individuare le prove di stress e le analisi di laboratorio adatte agli specifici meccanismi di guasto individuati. Il nostro personale è in grado di seguire il cliente in tutte le fasi della vita di un prodotto, dalla progettazione, alla prototipazione e alla qualifica della produzione, con la definizione e l’esecuzione dei test di affidabilità.

In nostri tecnici utilizzano le seguenti metodologie per garantire che i prodotti rilasciati dal cliente garantiscano la massima affidabilità.

Calcolo MTBF e tasso di guasti

Il calcolo dell’MTBF (Mean Time Between Failures) è uno dei fondamenti dell’affidabilità ed ha l’obiettivo di prevedere la difettosità di un dispositivo durante la sua vita utile (usefull life), cioè prima del periodo di usura (wear out). L’MTBF e del tasso di guasti (failure rate), che corrisponde all’inverso dell’MTBF, può essere determinato dalle prove sperimentali oppure, nel caso di schede elettroniche, anche a specifici standard. Il valore di MTBF è un requisito fondamentale per il cliente ed è indispensabile in molti settori, quali Automotive, Medicale, Aerospaziale, ecc.

Vita utile (useful life)

La vita utile (useful life) è il periodo in cui il dispositivo svolge le sue funzioni in modo ottimale, cioè non è ancora affetto da fenomeni di usura. E’ quel periodo che normalmente si prolunga oltre il periodo di garanzia e deve corrispondere all’aspettativa di durata da parte del cliente. Si determina attraverso prove “accelerate” di stress oppure, soprattutto nella fase progettuale di schede elettroniche, anche attraverso calcoli specifici in conformità a specifici standard.

Distribuzioni per l’affidabilità

Le distribuzioni statistiche (chi-quadro, Weibull, esponenziale, ecc.) sono indispensabili per eseguire correttamente le proiezioni di affidabilità partendo dai dati ottenuti dalle prove. Attraverso queste distribuzioni statistiche, è possibile determinare l’MTTF (Mean Time To Failure) e l’MTBF (Mean Time Between Failures) con i relativi intervalli di confidenza basati sulla numerosità del campione usato.

Prove di stress accelerate e fattori di accelerazione

Per le previsioni sull’affidabilità è spesso necessario non limitarsi a calcoli teorici ma svolgere specifiche prove di stress, che hanno l’obiettivo di accelerare specifici meccanismi di guasto. Queste prove accelerate fanno uso di fattori acceleranti quali temperatura, umidità, corrente, tensione, ecc. E’ comunque fondamentale saper associare ai vari meccanismi di guasto i fattori acceleranti più adatti e con adeguati valori, per evitare di innescare meccanismi di guasto anomali o, all’opposto, di avere fattori di accelerazione insufficienti. I fattori di accelerazione possono determinati direttamente da dati sperimentali, oppure da appositi modelli, a loro volta derivati da prove sperimentali.

Definizione di piani di prove

La definizione delle prove più appropriate dipende dalla fase in cui si trova lo sviluppo del prodotto (che può essere un dispositivo o un materiale).

Prove di HALT

In fase di prototipi è conveniente l’uso di prove di HALT (Highly Accelerated Life Tests). Queste prove hanno lo scopo di verificare la robustezza del prodotto, sottoposto a diverse condizioni di stress (temperatura, umidità, tensione, ecc.). Sono generalmente prove brevi ma con stress molto intensi.

Prove di HASS e burn-in

Durante la produzione, è spesso necessario svolgere prove di stress per individuare ed eliminare quei prodotti (dispositivi o materiali) che hanno difetti che si manifesteranno a distanza di tempo, e quindi non evidenziabili attraverso i normali test di controllo in produzione. Questi prodotti, che formano la “popolazione debole” (weak population) possono essere individuati da apposite prove di stress, chiamate HASS (Highly Accelerated Stress Screening) e spesso più note, specialmente in passato, con il termine “burn-in”.

Prove di qualifica

Le prove di qualifica sono quelle su cui si basano le stime di affidabilità del dispositivo (MTTF, MTBF, vita utile). Generalmente sono prove accelerate, perché che hanno proprio l’obiettivo di accelerare uno o più meccanismi di guasto. E’ particolarmente importante saper associare le prove di qualifica agli specifici meccanismi di guasto incontrati dal prodotto nella sua applicazione reale presso il cliente. E’ altrettanto importante impostare i parametri delle prove in modo da evitare di innescare meccanismi di guasto anomali o, all’opposto, di avere fattori di accelerazione troppo bassi.

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