On-line MTBF kalkulátor od BQR počítá spolehlivost součástek

Společnost BQR [1] uvolnila on-line MTBF kalkulátor [2], který vypočítává pravděpodobnou spolehlivost součástek použitých v daném projektu (zařízení). Výsledkem je střední doba mezi poruchami (MTBF – Mean Time Between Failure) v hodinách pro všechny součástky dohromady a četnost selhání (Failure Rate) jednotlivých druhů součástek. Kalkulátor používá pro výpočet spolehlivosti metodu Parts Count podle standardu MIL-217F2, která umožňuje rychle a jednoduše získat předběžný odhad spolehlivosti použitých součástek. Metoda předpokládá 50% zatížení součástek (V, A, W). Nebere v úvahu skutečnou teplotu prostředí, ale jednu předdefinovanou teplotu (např. 40 °C) podle vybraného pracovního prostředí (Enviroment).

Protože kalkulátor počítá spolehlivost metodou „Parts Count“, stačí jí k výpočtu zjednodušený výpis použitých součástek. Ten se do kalkulátoru načte ve formě CSV souboru nebo se zadá ručně zapsáním jednotlivých položek. V kalkulátoru je potom potřeba u každého typu součástky definovat:

• Quantity – počet součástek stejného typu.
• Group – druh součástky výběrem z nabídky (rezistor, kondenzátor, IC, dioda atd.). U integrovaného obvodu je potřeba ještě definovat počet hradel (tranzistorů) a rok počátku výroby (starší je spolehlivější).
• Type – provedení součástky výběrem z nabídky (keramický kondenzátor, drátěný rezistor atd.).
• Quality level – kvalitativní parametr součástky, jeho hodnotu stanoví program podle zadaných parametrů součástky.
• Enviroment – pracovní prostředí výběrem z nabídky (pozemní pevné nebo přenosné, námořní, letecké atd.). Každé prostředí má zadanou jednu obvyklou teplotu.

Kromě toho se mohou zadat dvě další položky – referenční značení součástky (Ref Designator – např. R15, IC2 atd.) a identifikátor součástky (Part Number). Ty výpočet sice neovlivní, ale přesto jsou užitečné – referenční značení je určeno pro zpětnou návaznost na schéma, zatímco Part Number umožňuje vybrat již použité součástky z knihovny i s jejich nastavením pro opětovné použití v kalkulátoru. Nabídky (Group a Type) odpovídají zcela standardu MIL-217F2. Program si v závislosti na Group, Type a Enviroment vypočítá pro danou součástku hodnotu Failure Rate. V případě, kdy uživatel zná pro danou součástku hodnotu Failure Rate (údaj od výrobce, např. pro LED) a chce ji pro výpočet použít, potom si v nabídce Group vybere Customized a hodnotu Failure Rate dopíše.

Výpočet se spustí tlačítkem Calculate, zatímco generování výstupních hlášení se spustí tlačítkem Generate Report. Výstupní hlášení (obr. 2) zahrnují:

• Celkový přehled, který popisuje výsledek celku (MTBF a Failure Rate) i to, za jakých podmínek byl výpočet proveden.
• Detailní přehled dat všech součástek včetně vypočteného (nebo ručně zadaného) Failure Rate.
• Pareto tabulku, která ukazuje, jaký procentuální vliv na spolehlivost celku mají jednotlivé součástky, a to podle jejich druhu, značení (Ref Designator) nebo identifikátoru (Part Number).

Závěr

Pro odhad spolehlivosti existuje několik standardů, v tomto kalkulátoru je použit MIL-217F2, který je aktualizovanou verzí standardu určeného původně pro americkou armádu. Protože je tento standard určený zejména pro vojenské aplikace, na které jsou kladeny přísné požadavky, je hodnota vypočtené spolehlivosti horší, než by byla pro komerční nebo spotřební elektroniku, což však jistě není na závadu.

Metoda „Parts Count“ definovaná standardem MIL-217-F2 vypočítává horší míru spolehlivost nežli metoda Parts Stress, která bere v úvahu skutečné zatížení součástek a teplotu prostředí. Je určena pro předběžné vyhodnocení odhadu spolehlivosti v počátečním stadiu vývoje elektronického zařízení, protože její výsledek je odvozen od druhu a provedení součástek – jejich změnou lze dosáhnout lepších či horších výsledků hned na začátku a vyvarovat se tak součástek, které mají na výslednou spolehlivost negativní vliv. Vývojář si může porovnat výsledky dvou či více výpisů různě specifikovaného materiálu, aby získal představu o problematických součástkách, které snižují spolehlivost celku.

Pro přesnější výsledky odhadu spolehlivosti by bylo potřeba použít program fiXtress [3], rovněž od firmy BQR, který zajišťuje výpočty podle několika různých standardů, a to hlavně pomocí metody Parts Stress – viz [4].

On-line MTBF kalkulátor je možné si pronajmout. Nejkratší doba pronájmu je na 24 hodin (100 USD), dále je možný pronájem na dobu 1 týdne, měsíce nebo na celý rok.

Podrobnější informace o tomto kalkulátoru, stejně jako o programu fiXtress, lze získat u výhradního distributora − společnosti CADware s. r. o. [5].