fejl

Opdag fejl før produktet kommer på markedet

Af Anders P. Mynster

Når der udvikles nye produkter, som enten skal produceres i store styktal, eller hvor det ikke er tilladt at produktet fejler, er ekstreme tests et vigtigt værktøj under udviklingen. Skal der fx produceres 100.000 enheder betyder reklamationer på bare 2 % ombytning af 2.000 enheder, og det kan koste din virksomhed mange penge og skade omdømmet.

Simulering vs. laboratorie vs. omverdenen

I begyndelsen af min karriere som ingeniør skulle jeg, sammen med to andre studerende på universitetet, lave en laser-afstandsmåler. Denne afstandsmåler blev designet i diskrete komponenter og virkede i simuleringen. Derefter blev der lavet layout og til sidst blev den fremstillet på gammeldags manér med syrebad til printet og lodninger i hånden. Vi var på 3. semester, og den ene af mine medstuderende havde til opgave at lodde alle komponenterne på printet. Da vi satte strøm på, var der intet der fungerede. Det viste sig, at min projektmakker aldrig havde loddet før, og halvdelen af komponenterne faldt af, da jeg vendte printet om og rystede det – det var den første ekstreme test, jeg udførte.

Min projektmakker blev instrueret i korrekt lodning og måtte tage natten i brug. Næste morgen var vi klar til at forsøge igen. Denne gang gik kredsløbet i selvsving og blev forstyrret af udefra kommende elektromagnetiske felter. Værdierne for komponenterne i kredsløbet blev trimmet, og til sidst havde vi en fungerende prototype. Pointen med denne historie er, at der er langt fra en fungerende simulering til et produkt i laboratoriet. Det var først senere, jeg fandt ud af, at der var endnu længere til et produkt, der skal nå ud til hele verden. Dét er der heldigvis mange andre, der har opdaget, og derfor er der lavet standarder for test, der kan eftervise at produktet sandsynligvis kan fungere korrekt i det miljø, det bliver udsat for. Her er det dog vigtigt at lægge mærke til ordene sandsynligvis og miljø.

Miljøet skal tænkes ind

Hver gang man skal udføre en ekstrem test, er det nødvendigt at specificere det miljø, der testes op imod. Når vi skal på ferie og pakker kufferten, tænker vi jo også over, om vi skal på skiferie i Norge eller til Sydens sol på en af De Kanariske Øer. På samme måde skal det miljø, man vælger at teste imod også stemme overens med det miljø, elektronikken bliver installeret i. Samtidig er det vigtigt at være klar over, at miljøet også er defineret statistisk. Fx arbejdes der i offshore industrien med en hundredårsbølge, som er statistisk defineret. Dette er en bølge, som med 63 % sandsynlighed vil optræde indenfor de næste 100 år. Disse bølger er normalt i størrelsesordenen 20 til 30 meter. Da der her er tale om bygninger, der skal stå i mange år, vælger man at dimensionere efter en sådan bølge. På samme måde kan alle andre fysiske påvirkninger defineres ud fra deres statistiske fordeling. Dette vil normalt gøres efter en normalfordeling, som bestemmer, hvor langt man vil teste fra normalen. Desto flere enheder der er produceret og desto mere kritiske funktioner, desto længere op i normalfordelingen bør man teste.

To typer af fejl

Generelt kan man sige, at der findes to overordnede typer af fejl, ’wearout’ og ’over-stress’. ’Wearout’ er de fejl, der sker over lang tid. Det kunne fx være den træthed, der kan opstå i materialer ved at blive påvirket af mange små bølger efter hinanden. For at teste disse i en ekstrem test er det vigtigt at kunne gøre det hurtigere, end det sker ude i markedet. Derfor påtrykkes en kraftigere version af den påvirkning, der er i den virkelige verden for at accelerere processen. Derved kan der fx genereres 10 års udvikling af rust på bare 2 uger.

’Over-stress’ fejl optræder derimod, når udstyret går i stykker, første gang det udsættes for en påvirkning. Dette kan fx ses ved ESD-test eller ved droptest. Her fejler udstyret med det samme uden forudgående påvirkning.

Ekstreme test

Ekstreme tests har den fordel, at de stresser produktet til de øverste grænser, for hvad det vil blive udsat for – og nogle gange over. Formålet er ikke at ’bestå’ testen med nul fejl, men rettere at opdage så mange som muligt. Derefter skal der tages stilling til, om disse fejl skal rettes, eller om man hellere vil acceptere en risiko for fejl.

For at kunne udsætte udstyret for den øverste grænse har DELTA i flere år arbejdet på at kunne teste med så mange fysiske påvirkninger som muligt ved så højt niveau som muligt. Det er fx vibration, korrosion, temperatur, ESD, elektromagnetiske felter, magnetfelt pulser, etc.

Læs mere på DELTA Share.