เทคโนโลยีการทดสอบสิ่งแวดล้อมแบบเร่งความเร็ว

การทดสอบสิ่งแวดล้อมแบบดั้งเดิมนั้นอาศัยการจำลองสภาพแวดล้อมจริง ซึ่งเรียกว่าการทดสอบจำลองสภาพแวดล้อม วิธีนี้มีลักษณะเฉพาะคือจำลองสภาพแวดล้อมจริงและรวมขอบเขตการออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ผ่านการทดสอบ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือมีประสิทธิภาพต่ำและใช้ทรัพยากรมาก

การทดสอบสิ่งแวดล้อมแบบเร่งรัด (Accelerated Environmental Testing หรือ AET) เป็นเทคโนโลยีการทดสอบความน่าเชื่อถือที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ แนวทางนี้แตกต่างไปจากวิธีการทดสอบความน่าเชื่อถือแบบเดิมด้วยการนำกลไกกระตุ้นมาใช้ ซึ่งช่วยลดเวลาในการทดสอบ เพิ่มประสิทธิภาพ และลดต้นทุนการทดสอบได้อย่างมาก การวิจัยและการนำ AET ไปใช้ถือเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งในเชิงปฏิบัติสำหรับความก้าวหน้าของวิศวกรรมความน่าเชื่อถือ

การทดสอบสิ่งแวดล้อมแบบเร่งรัด

การทดสอบการกระตุ้นเกี่ยวข้องกับการใช้ความเครียดและการตรวจจับสภาพแวดล้อมอย่างรวดเร็วเพื่อกำจัดข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์ ความเครียดที่ใช้ในการทดสอบเหล่านี้ไม่ได้จำลองสภาพแวดล้อมจริง แต่มีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระตุ้นให้สูงสุด

การทดสอบสภาพแวดล้อมแบบเร่งรัดเป็นรูปแบบหนึ่งของการทดสอบการกระตุ้นที่ใช้เงื่อนไขความเค้นที่เข้มข้นขึ้นเพื่อประเมินความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ โดยทั่วไป ระดับความเร่งในการทดสอบดังกล่าวจะแสดงโดยปัจจัยความเร่ง ซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนระหว่างอายุการใช้งานของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะการทำงานตามธรรมชาติกับอายุการใช้งานภายใต้สภาวะเร่งรัด

ความเครียดที่เกิดขึ้นอาจรวมถึงอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน แรงดัน ความชื้น (เรียกอีกอย่างว่า "ความเครียดที่ครอบคลุมสี่ประการ") และปัจจัยอื่นๆ การรวมกันของความเครียดเหล่านี้มักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าในสถานการณ์บางสถานการณ์ การหมุนเวียนอุณหภูมิในอัตราสูงและการสั่นสะเทือนแบบสุ่มแบนด์วิดท์กว้างได้รับการยอมรับว่าเป็นรูปแบบของความเครียดกระตุ้นที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด การทดสอบสิ่งแวดล้อมแบบเร่งมี 2 ประเภทหลัก ได้แก่ การทดสอบอายุใช้งานที่เร่งขึ้น (ALT) และการทดสอบการเพิ่มความน่าเชื่อถือ (RET)

การทดสอบเพิ่มความน่าเชื่อถือ (Reliability Enhancement Testing หรือ RET) ใช้เพื่อเปิดเผยข้อบกพร่องของความล้มเหลวในระยะเริ่มต้นที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบผลิตภัณฑ์ และเพื่อกำหนดความแข็งแกร่งของผลิตภัณฑ์เมื่อเทียบกับความล้มเหลวแบบสุ่มตลอดอายุการใช้งานที่มีประสิทธิภาพ การทดสอบอายุการใช้งานที่เร็วขึ้นมีจุดมุ่งหมายเพื่อระบุว่าความล้มเหลวจากการสึกหรอเกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์ได้อย่างไร เมื่อใด และเพราะเหตุใด

ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับประเภทพื้นฐานสองประเภทนี้

1. การทดสอบอายุขัยที่เร่งขึ้น (ALT) : ห้องทดสอบสิ่งแวดล้อม

การทดสอบอายุการใช้งานที่เร็วขึ้นจะดำเนินการกับส่วนประกอบ วัสดุ และกระบวนการผลิตเพื่อกำหนดอายุการใช้งาน จุดประสงค์ของการทดสอบนี้ไม่ใช่เพื่อเปิดเผยข้อบกพร่อง แต่เพื่อระบุและวัดปริมาณกลไกความล้มเหลวที่นำไปสู่การสึกหรอของผลิตภัณฑ์เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน การทดสอบอายุการใช้งานที่เร็วขึ้นจะต้องดำเนินการเป็นระยะเวลานานเพียงพอเพื่อประมาณอายุการใช้งานได้อย่างแม่นยำ

การทดสอบ ALT อิงตามสมมติฐานที่ว่าคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะที่มีความเครียดสูงในระยะสั้นจะสอดคล้องกับผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะที่มีความเครียดต่ำในระยะยาว เพื่อย่นระยะเวลาการทดสอบ จึงใช้การทดสอบความเค้นเร่ง ซึ่งเป็นวิธีการที่เรียกว่า การทดสอบอายุการใช้งานที่เร่งความเร็วสูง (HALT)

ALT ให้ข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับกลไกการสึกหรอที่คาดว่าจะเกิดขึ้นของผลิตภัณฑ์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในตลาดปัจจุบันที่ผู้บริโภคต้องการข้อมูลเกี่ยวกับอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ที่ซื้อมากขึ้นเรื่อยๆ การประมาณอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์เป็นเพียงหนึ่งในการใช้งาน ALT เท่านั้น ช่วยให้ผู้ออกแบบและผู้ผลิตมีความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ ระบุส่วนประกอบ วัสดุ และกระบวนการที่สำคัญ และทำการปรับปรุงและควบคุมที่จำเป็น นอกจากนี้ ข้อมูลที่ได้จากการทดสอบเหล่านี้ยังช่วยสร้างความเชื่อมั่นให้กับทั้งผู้ผลิตและผู้บริโภคอีกด้วย

โดยทั่วไปแล้ว ALT จะดำเนินการกับผลิตภัณฑ์ตัวอย่าง

2. การทดสอบเพิ่มความน่าเชื่อถือ (RET)

การทดสอบการเพิ่มความน่าเชื่อถือมีชื่อและรูปแบบต่างๆ เช่น การทดสอบความเครียดแบบขั้นบันได การทดสอบอายุความเครียด (STRIEF) และการทดสอบอายุที่เร่งขึ้นสูง (HALT) เป้าหมายของ RET คือการใช้ระดับความเครียดด้านสิ่งแวดล้อมและการทำงานที่เพิ่มขึ้นอย่างเป็นระบบเพื่อกระตุ้นให้เกิดความล้มเหลวและเปิดเผยจุดอ่อนในการออกแบบ ดังนั้นจึงสามารถประเมินความน่าเชื่อถือของการออกแบบผลิตภัณฑ์ได้ ดังนั้น ควรนำ RET มาใช้ตั้งแต่เนิ่นๆ ในรอบการออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ เพื่ออำนวยความสะดวกในการปรับเปลี่ยนการออกแบบ

นักวิจัยในสาขาความน่าเชื่อถือได้สังเกตในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ว่าข้อบกพร่องด้านการออกแบบที่เหลือจำนวนมากทำให้มีช่องว่างในการปรับปรุงความน่าเชื่อถือได้มาก นอกจากนี้ ต้นทุนและเวลาในการพัฒนายังเป็นปัจจัยสำคัญในตลาดที่มีการแข่งขันสูงในปัจจุบัน การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่า RET เป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้ โดยให้ความน่าเชื่อถือที่สูงกว่าวิธีการดั้งเดิม และที่สำคัญกว่านั้นคือให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือในช่วงเริ่มต้นในเวลาอันสั้น ซึ่งแตกต่างจากวิธีการดั้งเดิมที่ต้องใช้การเติบโตของความน่าเชื่อถือในระยะยาว (TAAF) จึงช่วยลดต้นทุนได้