HALT y HASS de próxima generación: Diseño robusto de electrónica y sistemas

HALT y HASS de próxima generación

Sobre el Libro

HALT y HASS de próxima generación: Diseño robusto de electrónica y sistemas (Next Generation HALT and HASS: Robust Design of Electronics and Systems) es un libro de 296 páginas escrito por Kirk Gray y John J. Paschkewitz. Fue publicado por la editorial Wiley en el año 2016 en su primera edición.

Descripción del Libro

La próxima generación de HALT y HASS presenta un cambio de paradigma importante desde los métodos basados ​​en predicciones de confiabilidad al descubrimiento de los riesgos de confiabilidad de los sistemas electrónicos. Esto se logra mediante la integración de una prueba de vida altamente acelerada (HALT) y una pantalla de estrés altamente acelerada (HASS) en una metodología robusta de desarrollo de productos y procesos basada en la física de fallas. Las nuevas metodologías desafían la aplicación errónea engañosa y a veces costosa de los métodos probabilísticos de predicción de fallas (FPM) y proporcionan un nuevo mapa determinista para el desarrollo de la confiabilidad. Los autores explican claramente el nuevo enfoque con una progresión lógica de planteamientos de problemas y soluciones.

El libro ayuda a los ingenieros a emplear HALT y HASS al ilustrar por qué las suposiciones engañosas utilizadas para FPM no son válidas. A continuación, la aplicación de los métodos de descubrimiento empírico HALT y HASS para encontrar rápidamente elementos no confiables en sistemas electrónicos brinda a los lectores una visión práctica de las técnicas.

Se destaca la física de las metodologías HALT y HASS, que ilustra cómo descubren y aíslan las fallas de software debidas a interacciones hardware-software en sistemas digitales. Se describe el uso de límites de estrés operacional empírico para el desarrollo de herramientas futuras y discriminadores de confiabilidad.

Características clave:

  • Proporciona una base clara para pasar de modelos de predicción de confiabilidad estadística a métodos prácticos para asegurar y mejorar la confiabilidad.
  • Desafía las metodologías de predicción de fallas existentes al resaltar sus limitaciones utilizando datos de campo reales.
  • Explica un enfoque práctico de por qué y cómo se aplican HALT y HASS a los sistemas electrónicos y electromecánicos.
  • Presenta oportunidades para desarrollar discriminadores de prueba de confiabilidad para pronósticos usando límites de estrés empíricos.
  • Guía a ingenieros y gerentes sobre los beneficios de los métodos deterministas y más eficientes de HALT y HASS.
  • Integra los métodos empíricos de descubrimiento de límites de HALT y HASS en un proceso robusto de desarrollo de productos y procesos basado en la física de fallas.

Tabla de Contenido

  • 1 Base y limitaciones de los métodos y métricas de confiabilidad actuales típicos.
  • 2 La necesidad de cambiar las métricas de referencia de garantía de confiabilidad.
  • 3 Desafíos para el avance de la ingeniería de confiabilidad electrónica.
  • 4 Un nuevo paradigma de desarrollo de confiabilidad determinista.
  • 5 La comprensión común del enfoque HALT es fundamental para el éxito.
  • 6 Los fundamentos de HALT.
  • 7 Estrés altamente acelerado (HASS) y auditorías (HASA).
  • 8 Beneficios de HLAT para el rendimiento y la confiabilidad del software / firmware.
  • 9 Prueba de confirmación de diseño: Prueba cuantitativa de vida acelerada (ALT).
  • 10 Análisis de fallas y acción correctiva.
  • 11 Aplicaciones adicionales de los métodos HALT.

1 Base y limitaciones de los métodos y métricas de confiabilidad actuales típicos

La confiabilidad no se puede lograr siguiendo especificaciones detalladas. La confiabilidad no se puede lograr mediante fórmulas o análisis. Algunos de estos pueden ayudar hasta cierto punto, pero solo hay un camino hacia la confiabilidad. Constrúyalo, pruébelo y solucione los problemas. Repita el proceso hasta lograr la confiabilidad deseada. Es un proceso de retroalimentación y no hay otra forma.

David Packard, 1972

En el campo de la fiabilidad de la electrónica, sigue siendo un mundo parecido al de Dilbert, como vemos en el cómic de Scott Adams. Los ingenieros de confiabilidad todavía están haciendo predicciones de confiabilidad basadas en suposiciones dudosas sobre el futuro y a la gerencia no le importa realmente si son válidas. La gerencia solo necesita un “número” para la confiabilidad, independientemente del hecho de que no tenga base en la realidad.

La definición clásica de confiabilidad es la probabilidad de que un componente, subconjunto, instrumento o sistema realice su función específica durante un período de tiempo específico bajo condiciones ambientales y de uso específicas. En la historia de la ingeniería de confiabilidad electrónica, una actividad central y un resultado de los ingenieros de confiabilidad ha sido realizar predicciones de confiabilidad que proporcionen una cuantificación de la vida útil de un sistema electrónico.

Aunque no se ha demostrado que las suposiciones de las causas de la falta de confiabilidad utilizadas para hacer predicciones de confiabilidad se basen en datos de causas comunes de fallas de campo, y no ha habido datos que muestren una correlación con las tasas de fallas de campo, todavía continúa para muchos sistemas electrónicos. empresas debido al impulso de décadas de fe. Muchos ingenieros de confiabilidad tradicionales argumentan que, aunque no brindan una predicción precisa de la vida, se pueden usar para comparar diseños alternativos. Desafortunadamente, los modelos de predicción que no se basan en causas válidas de fallas de campo, o modelos válidos, no pueden proporcionar comparaciones válidas de predicciones de confiabilidad.

Por supuesto, hay un valor si se requieren predicciones, válidas o inválidas, para conservar el empleo como ingeniero de confiabilidad, pero el beneficio de un empleo continuo palidece en comparación con las posibles suposiciones engañosas que pueden resultar en forzar cambios de diseño inválidos que pueden resultar en mayores fallas de campo y costos de garantía.

Para la mayoría de los sistemas electrónicos, los entornos específicos y las condiciones de uso están ampliamente distribuidos. Es muy difícil, si no imposible, conocer valores específicos y distribuciones de las condiciones ambientales y condiciones de uso a las que estarán sujetos los sistemas electrónicos futuros. Para agravar el desafío de desconocer la distribución de tensiones en los entornos de uso final, es fenomenológicamente complejo el número de interacciones físicas potenciales y la fuerza o debilidad de los posibles mecanismos de falla en sistemas de cientos o miles de componentes.

Remontándonos a la primera guía de predicción electrónica, encontramos la versión RCA de TR-1100 titulada Análisis de estrés de confiabilidad para equipos electrónicos, en 1956, que presentaba modelos para calcular las tasas de fallas de componentes. Fue el primero de los “libros de cocina” de predicción electrónica que se formalizó con la publicación del manual de confiabilidad MIL-HDBK-217A y continuó hasta 1991, con la última versión MIL-HDBK-217F lanzada en diciembre de ese año. Se eliminó formalmente como documento de referencia del gobierno en 1995.

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