通过仅将产品暴露于一个环境变量来测试产品不足以发现其弱点。

在设计MEOST工艺时,工程师必须确定哪些应力可能同时影响装配。图片由诺基亚公司提供。

即使所有的数据都经过了计算,选择了最好的材料,满足了所有的规格,装配仍然可能过早地失败。一旦它暴露在苛刻的日常使用中——热、冷、湿度、振动、电力过载——压力会以意想不到的方式组合在一起,导致组装失败。

在他2004年由美国管理协会出版的《世界级可靠性》一书中,Keki R。Bhote详细介绍了一种排除组件中薄弱环节的独特方法:多重环境应力测试(MEOST)。

MEOST的目的不是通过一个产品,但失败,Bhote说,谁花了42年作为一名工程师与摩托罗拉(Motorola inc .),现在是总统自己的同名咨询公司交谈。MEOST背后的理念是,测试产品,让他们只有一个环境variable-heat,例如,这不足以揭示弱点。相反,必须结合几种压力来复制产品将暴露的条件。此外,组合应力必须远远超过设计极限,达到最大实际超应力极限。

后一点很重要,因为应力的程度对故障率的影响比循环次数大得多。例如,在热循环测试中,每分钟5摄氏度的温度变化需要400次循环才能产生相同的故障率,而每分钟25摄氏度的变化只需要4次循环。这使得工程师可以大大缩短测试时间。

多短?博特举了一个涉及车门的例子。用传统方法,评估这种门的可靠性需要172小时、66个原型机和12.4万美元。最后,仅识别出一种失效模式。使用MEOST,同样的过程需要16个小时,4个原型和44,000美元。更好的是,这个过程揭示了15种失效模式。

在设计MEOST过程时,工程师必须首先决定测试什么。尽管测试最终装配比测试单个组件更可取,但如果产品非常大,这可能会很困难。不同的部件可能不会承受相同的应力水平。

接下来,工程师必须确定哪些应力可能同时影响装配,哪些应力可以在试验装置中进行经济有效的组合。工程师还需要为组件建立应力限制。设计应力是在最严重的情况下,现场可能达到的最大应力水平。操作应力是指首次发生故障时,超过设计应力的应力水平。当它减少时,组件恢复。破坏性应力是导致失效但不允许组件恢复的应力水平。最大实际超应力——在中东部的应力水平介于操作应力和破坏应力之间。

在测试产品之前,应该对其进行加固,以尽量减少可避免的故障。例如,关键部件的减额应至少比其建议水平低40%。螺钉应使用扭矩扳手或螺纹锁固胶固定。电路板组件应固定在主板或卡笼使用积极的锁定设备。低质量、低电压、垂直安装的电容器应聚集在一起,并用硅酮粘合剂固定。

然后,应该在多个应力水平下对组件进行测试:从环境条件到设计应力水平的2到4级,然后从那里到最大实际超应力极限的4到5级。在每个应力水平下,应该允许有足够的时间使温度达到装配内部的适当水平。根据装配的大小,10分钟就足够了。理想情况下,测试应该在一个8小时的时间内包含3到4个完整的组合应力循环。

样本量不必很大。在原型阶段,如果产品是可修复的,三个样品就足够了;如果不是,需要5到10个样品。对于更完整的设计,5到10个样品足够用于可修复的组件,15到25个样品足够用于不可修复的组件。