רוב הכשלים שמגיעים מהשטח לא נולדים בשטח. הם נולדים על שולחן השרטוט, נחבאים בהלחמה גבולית או ברכיב שעובד בדיוק על קצה המפרט, ומחכים לחודש השלישי או השנים עשר אצל הלקוח כדי להתפרץ. השאלה היחידה שמעניינת מהנדס אמינות היא לא אם הכשל קיים, אלא איך לגרום לו להופיע אצלך במעבדה במקום אצל הלקוח בשדה. כאן נכנסות לתמונה שתי מתודולוגיות שנשמעות דומות אך משרתות מטרות הפוכות לחלוטין: HALT ו-HASS.
HALT: לשבור בכוונה כדי ללמוד
השם HALT, ראשי תיבות של Highly Accelerated Life Test, מטעה מעט. זה לא מבחן חיים במובן הקלאסי של חישוב MTBF, וגם לא מבחן הסמכה מול תקן. זו חקירה. המטרה היא לקחת מוצר חדש בשלב הפיתוח ולדחוף אותו בהדרגה אל מעבר לכל גבול שהוגדר עבורו, עד שמשהו נשבר. כל כשל שמתגלה הוא נקודת מידע יקרה, והוא מצביע על החוליה החלשה ביותר בשרשרת באותו רגע נתון.
התהליך מתקדם בשלבים. מעלים את הטמפרטורה צעד אחר צעד עד שהמוצר מפסיק לתפקד, רושמים את הגבול, ואז מצננים. יורדים לקור עד הכשל הבא. אחרי שמיפינו את גבולות הטמפרטורה לבד, מוסיפים מחזורי טמפרטורה מהירים עם קצב שינוי תלול, הרבה מעבר למה שכל סביבת שימוש סבירה תייצר. בכל פעם מבדילים בין שני גבולות שונים. יש את גבול התפעול, הנקודה שבה המוצר מפסיק לעבוד אבל חוזר לעצמו כשמחזירים את התנאים לנורמה, ויש את גבול ההרס, הנקודה שבה הנזק קבוע. המרווח בין גבול התפעול לבין מעטפת השימוש המוגדרת הוא בעצם מרווח הביטחון האמיתי של המוצר.
רעידות בשש דרגות חופש, לא רק ניעור
החלק שמבדיל ציוד HALT אמיתי מתא אקלים רגיל הוא מערכת הרעידות. שולחן HALT קלאסי מונע על ידי פטישים פנאומטיים שמכים בו באקראיות, ומייצר עירור רחב פס בו זמנית בשלושה צירים לינאריים ובשלושה צירי סיבוב. זו המשמעות של שש דרגות חופש. בניגוד למרעיד הידראולי שמייצר תנועה נקייה בציר אחד בתדר מבוקר, רעידת ההלם האקראית הזו מגרה מבנה שלם של אופנים מכניים בבת אחת, וזה בדיוק מה שחושף הלחמה סדוקה, בורג שמשתחרר או רגל רכיב עם עייפות מתכת.
הקסם האמיתי קורה כשמשלבים. הפעלת מחזורי טמפרטורה קיצוניים יחד עם הרעידות במקביל יוצרת עומסים שאף אחד מהם לבד לא היה מייצר. ההתפשטות והכיווץ התרמי משנים מתחים מכניים בחיבורים, והרעידה פועלת על אותם חיבורים בדיוק כשהם במצב הרגיש ביותר. כשל שדורש מאות שעות להתפתח בתנאי שדה רגילים יכול לצוף בתוך שעות בודדות תחת העומס המשולב הזה. זו ההאצה שבשם.
HASS: אותה מכונה, פילוסופיה הפוכה
אחרי ש-HALT עזר לתכנן מוצר חזק והגבולות כבר ידועים, מגיע תור הייצור. כאן נכנס HASS, ראשי תיבות של Highly Accelerated Stress Screen. שימו לב להבדל בין Test לבין Screen. ב-HALT שברנו פרוטוטיפים כדי ללמוד, וב-HASS אנחנו לוקחים מוצרים מהקו, מוצרים שאמורים להישלח ללקוח, ומפעילים עליהם עומס מבוקר כדי לדוג יחידות פגומות לפני שהן יוצאות מהמפעל.
האתגר ב-HASS הוא כיול. העומס חייב להיות חזק מספיק כדי לחשוף פגם ייצור, רכיב לקוי או הלחמה גרועה, אבל עדין מספיק כדי לא לכלות חיים שימושיים מהיחידות התקינות. נהוג להגדיר שני פרופילים. פרופיל גילוי שדוחף קרוב לגבולות התפעול שגילינו ב-HALT, ופרופיל הוכחת היתכנות שמוודא שהמסך עצמו לא הורס יחידות טובות. בלי HALT מקדים שמיפה את הגבולות, אי אפשר לכייל HASS אחראי, וזה הקשר ההדוק בין השניים. הראשון מגדיר את חלון העבודה, והשני חי בתוכו.
המורשת של Qualmark בתוך ESPEC
מי שעוסק בתחום הזה שנים מזהה מיד את השם Qualmark. החברה האמריקאית הזו הייתה מחלוצות תעשיית ה-HALT וה-HASS ובנתה את חדרי ההלם התרמי המשולבים שהפכו לסטנדרט בתעשיית האלקטרוניקה והביטחון. בשנים האחרונות הטכנולוגיה והניסיון של Qualmark נכנסו תחת קורת הגג של ESPEC, יצרנית תאי הבדיקה הסביבתיים. עבור מהנדס ישראלי שבונה תוכנית אמינות, המשמעות פשוטה. הידע שהצטבר בעשרות שנים של פיתוח שולחנות הלם בשש דרגות חופש נמצא כיום באותו בית עם קו תאי האקלים, ההלם התרמי והבדיקות המואצות הרחב יותר.
איפה זה מתחבר לעבודה היומיומית
בתעשיות שבהן כשל בשדה אינו אופציה, כמו רכיב אוויוני, בקר במערכת נשק, מודול הנעה ברכב או מערך ניהול סוללה, ההבדל בין מוצר שמחזיק לבין מוצר שחוזר מהלקוח נקבע פעמים רבות בשבועות הראשונים של הפיתוח. הכנסת HALT מוקדם, עוד לפני שהתכן קפא, מאפשרת לתקן ברמת ה-PCB או הבחירה ברכיב במקום לגלות את הבעיה אחרי שכבר הוקמה תבנית הזרקה או שורת ייצור. ככל שהכשל מתגלה מוקדם יותר, כך עלות התיקון נמוכה יותר בסדרי גודל.
ח. בנץ אלקטרוניקס מלווה מעבדות ומחלקות פיתוח בישראל בבחירת הפתרון הנכון מתוך עולם ESPEC, מתאי אקלים והלם תרמי ועד פלטפורמות הבדיקה המואצת. אם אתם מתלבטים היכן HALT משתלב בתוכנית האימות שלכם, או איך לבנות מסך HASS שמכויל לקו הייצור הספציפי שלכם, שיחה קצרה עם הצוות ההנדסי שלנו תעזור למקד את הדרישה עוד לפני שמדברים בכלל על דגם או מפרט.
