Giải quyết các rủi ro về độ tin cậy bằng phương pháp HALT và HASS

Một số lỗi không được phát hiện trong quá trình kiểm thử tiêu chuẩn. Một số lỗi khác lại xuất hiện trong môi trường sản xuất và chỉ được phát hiện sau khi triển khai, khi đó chi phí để điều tra và khắc phục các vấn đề về độ tin cậy sẽ cao hơn rất nhiều.

HALT và HASS được sử dụng để phát hiện những rủi ro này sớm hơn thông qua các điều kiện nhiệt độ, rung động và các điều kiện ứng suất có kiểm soát khác được đẩy nhanh, khiến các sự cố xuất hiện nhanh hơn so với khi sử dụng bình thường. Trong giai đoạn phát triển, các Thử nghiệm Tuổi thọ Tăng tốc Cao (HALT) giúp xác định các điểm yếu và cơ chế hỏng hóc chỉ với một số lượng nhỏ sản phẩm trong thời gian thử nghiệm ngắn. Trong giai đoạn sản xuất, các Quy trình Kiểm tra Ứng suất Tăng tốc Cao (HASS) áp dụng các mức ứng suất được kiểm soát, được xác định từ HALT, để phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn trong quá trình sản xuất mà không làm hỏng các sản phẩm đạt tiêu chuẩn. 

Thử nghiệm HALT và HASS với Averna

Tại Averna, HALT và HASS được xem là các phương pháp kỹ thuật có hệ thống, đòi hỏi phải tạo ra dữ liệu có giá trị và kết quả có thể lặp lại, nhằm giúp các đội ngũ phát triển và sản xuất đưa ra các quyết định rõ ràng. 

  1. Kỹ thuật phân tích mức độ căng thẳng

    Chúng tôi xây dựng các hồ sơ HALT và HASS dựa trên các bước nhiệt độ, thời gian giữ nhiệt, tốc độ tăng nhiệt, mức độ rung động và các điều kiện ứng suất kết hợp, nhằm phản ánh cấu trúc sản phẩm và mục tiêu kỹ thuật. 
  2. Giám sát chức năng trong điều kiện tải

    Các sản phẩm được theo dõi trong quá trình hoạt động, chứ không chỉ trước và sau khi tiếp xúc. Chúng tôi triển khai thu thập dữ liệu theo thời gian thực, ghi nhật ký sự kiện có dấu thời gian và phân tích mối tương quan giữa ứng suất tác động và phản ứng của sản phẩm. Điều này giúp các nhóm có thể xác định chính xác mối liên hệ giữa các sự cố hỏng hóc với các điều kiện thử nghiệm thực tế. 
  3. Thiết bị, Giao diện và Tích hợp hệ thống

    Việc đi dây, lắp đặt giá đỡ, bố trí đường dẫn trong buồng thử nghiệm, kết nối tín hiệu và bố trí thiết bị đo lường đều ảnh hưởng đến tính chính xác của kết quả thử nghiệm. Chúng tôi thiết kế toàn bộ giao diện để thiết bị đang được thử nghiệm (DUT) có thể được tạo tải, cấp nguồn và giám sát mà không làm ảnh hưởng đến tính lặp lại hay tính toàn vẹn của tín hiệu. 
  4. Kiểm tra định kỳ cho quá trình chuyển giao sản xuất

    Đối với HASS, một quy trình kiểm tra hợp lệ cũng phải có thể triển khai được trong quá trình sản xuất. Chúng tôi thiết kế hệ thống tự động hóa, logic điều khiển và phương pháp thực thi cần thiết để đảm bảo quy trình kiểm tra nhất quán và phát hiện lỗi đáng tin cậy trên quy mô sản xuất. 
  5. Tái hiện sự cố và điều tra kỹ thuật

    HALT và HASS chỉ mang lại giá trị khi hành vi quan sát được có thể được liên kết với những điểm yếu thực sự trong thiết kế hoặc quy trình. Chúng tôi xây dựng môi trường thử nghiệm để các điều kiện gây lỗi có thể được tái tạo, cô lập và điều tra trong một bối cảnh kỹ thuật có ý nghĩa. 

Các ứng dụng của thử nghiệm tuổi thọ gia tốc cao và sàng lọc ứng suất trong các ngành công nghiệp

HALT và HASS được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp mà độ tin cậy của sản phẩm và hiệu suất trong suốt vòng đời không thể chỉ dựa vào việc xác nhận tiêu chuẩn.

Thử nghiệm HALT và HASS trong ngành hàng không vũ trụ

Các thiết bị điện tử hàng không, hệ thống điện tử điều khiển bay, mô-đun nguồn, đầu nối, cụm linh kiện tần số vô tuyến (RF) và hệ thống nhúng phải chịu được các chu kỳ nhiệt, rung động, biến động áp suất và có tuổi thọ dài mà không bị lệch thông số, sự cố gián đoạn hoặc hao mòn sớm.

Quốc phòng và Quân sự

Các thiết bị điện tử quan trọng, cụm linh kiện chịu va đập, phần cứng truyền thông, hệ thống dẫn đường và kiến trúc nguồn điện cần phải trải qua các thử nghiệm HALT và HASS để phát hiện những điểm yếu tiềm ẩn trong thiết kế, các khuyết tật trong quá trình gia công và các rủi ro về độ tin cậy trước khi đưa vào sử dụng thực tế.

Điện tử tiêu dùng

Các thiết bị sản xuất hàng loạt như thiết bị đeo, thiết bị điện tử di động, mô-đun camera, màn hình và bảng mạch in (PCB) cỡ nhỏ đòi hỏi phải có quy trình kiểm tra lỗi nhanh chóng để phát hiện các vấn đề như mối hàn yếu, đầu nối không ổn định, sự chênh lệch giữa các linh kiện và các sự cố xảy ra trong giai đoạn đầu sử dụng, mà không làm giảm năng suất sản xuất.

Thiết bị y tế

Các thiết bị chẩn đoán, hệ thống giám sát, thiết bị cầm tay, hệ thống con hình ảnh và thiết bị điện tử y tế nhúng phải duy trì tính ổn định về mặt chức năng khi chịu tác động của nhiệt độ và cơ học, đồng thời đảm bảo tính toàn vẹn của thiết bị, khả năng truy xuất nguồn gốc và tính nhất quán trong quá trình sản xuất.

Hệ thống ô tô và xe điện

Các bộ điều khiển điện tử (ECU), thiết bị điện công suất, cụm linh kiện liên quan đến ắc-quy, hệ thống truyền thông trên xe, cảm biến và mô-đun điều khiển phải chịu tác động kết hợp của các yếu tố nhiệt, điện và rung động, điều này có thể bộc lộ các linh kiện không đạt tiêu chuẩn, lỗi lắp ráp và giới hạn độ bền.

Cơ sở hạ tầng viễn thông

Các bộ nguồn chuyển mạch, bộ chuyển đổi DC-DC, đường dẫn tần số vô tuyến (RF), bo mạch viễn thông, giao diện mạng và phần cứng có độ sẵn sàng cao phải hoạt động trong điều kiện chịu tải nhiệt liên tục, nhiễu điện từ và áp lực về thời gian hoạt động, do đó việc phát hiện sớm các lỗi và đảm bảo tính ổn định lâu dài là vô cùng quan trọng.

Xây dựng chiến lược dựa trên hành vi thực tế của sản phẩm

Một chương trình HALT hoặc HASS hữu ích không chỉ được xác định bởi mức độ tải thử nghiệm. Nó còn phụ thuộc vào chất lượng của hệ thống thiết bị đo lường, tính hợp lý của quy trình thử nghiệm và các quyết định kỹ thuật mà nó mang lại. Averna hỗ trợ các nhóm xây dựng các chiến lược thử nghiệm có cơ sở kỹ thuật vững chắc và khả thi trong thực tiễn. 

Thảo luận về các yêu cầu kiểm thử của bạn

Các nguyên tắc cơ bản của thử nghiệm HALT/HASS

Như đã đề cập, HALT và HASS không phục vụ cùng một mục đích. Phương pháp này dựa trên khái niệm “chứng minh qua sàng lọc”, đảm bảo rằng các giới hạn HASS được suy ra từ HALT có thể phát hiện hiệu quả các lỗi sản xuất mà không làm hỏng các sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Điều này có mối liên hệ trực tiếp với vùng “tỷ lệ hỏng hóc ban đầu” trên đường cong độ tin cậy: các sự cố xuất hiện càng sớm thì thời gian sàng lọc cần thiết càng có thể được rút ngắn.

Trong các phương pháp HALT và HASS, ứng suất được tác dụng không cần phải mô phỏng chính xác yếu tố kích hoạt trong thực tế để phát hiện điểm yếu; nó chỉ cần làm bộc lộ cơ chế khuyết tật tiềm ẩn đó một cách nhanh hơn.

Thử nghiệm lão hóa gia tốc (ALT)

Thử nghiệm ALT được thực hiện ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển nhằm phát hiện các điểm yếu trong thiết kế khi thiết bị phải chịu mức độ căng thẳng cao hơn nhiều so với điều kiện sử dụng thông thường. Thử nghiệm HALT không thay thế cho công tác mô phỏng hay kiểm định; nó giúp làm rõ các điểm yếu và chế độ hỏng hóc có tương tác lẫn nhau, những yếu tố thường khó dự đoán chỉ bằng phương pháp phân tích.

Tại Averna, giai đoạn này được xây dựng dựa trên chu trình Kiểm tra, Phân tích và Sửa chữa (TAAF), trong đó các lỗi được cố ý tạo ra, phân tích, khắc phục và kiểm tra lại nhằm xác định giới hạn thực sự của thiết bị thử nghiệm (DUT) và nâng cao độ chín muồi của thiết kế trước khi đưa ra thị trường.

Thử nghiệm ứng suất gia tốc (AST)

Khi các giới hạn thiết kế đã được hiểu rõ hơn, việc thử nghiệm ứng suất gia tốc sẽ hỗ trợ giai đoạn tiếp theo bằng cách tác động ứng suất có kiểm soát lên các sản phẩm đã hoàn thiện nhằm phát hiện sớm các lỗi tiềm ẩn trong quá trình sản xuất. Điều này giúp rút ngắn khoảng cách giữa quá trình học hỏi trong phát triển và kiểm soát sản xuất, đồng thời hỗ trợ việc ra quyết định về việc loại bỏ sản phẩm dựa trên cách các khuyết tật xuất hiện trong giai đoạn “tỷ lệ hỏng hóc ban đầu” của đường cong độ tin cậy.

Trong quá trình sản xuất, các lỗi được phát hiện bởi phương pháp HASS không phải lúc nào cũng là những vấn đề thiết kế rõ ràng. Chúng có thể xuất phát từ việc thay đổi nhà cung cấp, sự chênh lệch trong quá trình lắp ráp, lỗi tải phần mềm nhúng, hiện tượng bong tróc bảng mạch in (PCB) hoặc các sai lệch quy trình khác mà khó có thể dự đoán trước.

Buồng thử nghiệm môi trường và các thiết bị HALT/HASS tiêu biểu

Thiết bị HALT/HASS thường bao gồm nhiều thành phần hơn là chỉ riêng buồng môi trường. Một hệ thống hoàn chỉnh có thể kết hợp các thiết bị cố định, đầu vào/đầu ra tín hiệu, thiết bị nguồn và đo lường, thiết bị chuyển mạch, thu thập dữ liệu và phần mềm điều khiển chuyên dụng. Số lượng kênh, nhiễu điện, băng thông, thông lượng và kiến trúc phần cứng/phần mềm tổng thể đều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng kết quả, độ lặp lại và khả năng giải thích thử nghiệm. Với việc trang bị thiết bị đo lường thích hợp cho thiết bị được thử nghiệm, HALT cũng có thể phát hiện các tình trạng lỗi phần mềm nhúng dưới áp lực môi trường, không chỉ các chế độ hỏng hóc liên quan đến phần cứng.

Các kết quả thu được không chỉ được phân tích và điều chỉnh; chúng còn có thể được lưu trữ dưới dạng kiến thức kỹ thuật có thể tái sử dụng để hỗ trợ các quyết định thiết kế trong tương lai và tránh lặp lại vấn đề trong các dự án khác.

Regis Sayer Averna

“HALT và HASS mang đến cho các nhà sản xuất thiết bị điện tử một phương pháp thông minh hơn để đảm bảo độ tin cậy cho sản phẩm của họ. Bằng cách khắc phục các điểm yếu tiềm ẩn trước khi tiến hành kiểm định, các hệ thống của chúng tôi giúp các đội ngũ phát triển sản phẩm nâng cao chất lượng, giảm thiểu rủi ro và rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.”  

Xây dựng một chiến lược kiểm thử đáng tin cậy hơn

Averna giúp các đội ngũ biến thử nghiệm căng thẳng gia tốc thành một công cụ đánh giá độ tin cậy thiết thực cho quá trình phát triển và sản xuất.