信頼性環境試験：総合ガイド(1）

導入

信頼性試験は、機器の開発・製造において重要なプロセスであり、想定される動作条件下で機器が規定の性能基準を満たすことを保証するものです。試験環境に応じて、信頼性試験は以下のように分類されます。 実験室での検査 そして フィールドテスト。 実験室の信頼性テストは、実際のシナリオをシミュレートする場合もしない場合もある制御された条件下で実施されますが、フィールド信頼性テストは実際の運用環境で実行されます。

製品開発の目的と段階に基づいて、信頼性テストはさらに次のように分類されます。

• 信頼性工学テスト (環境ストレススクリーニング (ESS) および信頼性成長テストを含む) - 障害の特定と排除を目的としており、通常は開発フェーズ中に実施されます。
• 信頼性統計検定 (信頼性検証テストおよび信頼性測定テストを含む) - 製品が信頼性要件を満たしているかどうかを検証したり、信頼性メトリックを推定したりするために使用されます。通常は開発および製造中に実行されます。

この記事は 信頼性統計検定テスト手順、方法論、パフォーマンス監視、障害処理、信頼性メトリックの計算などを網羅しています。

1. 一般的なテスト計画と要件

（１）試験前の準備

信頼性試験を実施する前に、 信頼性試験計画 既存のテストデータを活用して冗長性を避けながら開発する必要があります。主な準備手順は次のとおりです。

• 機器の準備: テスト対象デバイス (DUT)、テスト機器、補助機器が適切に構成され、調整されていることを確認します。
• 環境ストレス スクリーニング (ESS): 初期故障を排除するために、DUT は ESS を受ける必要があります。
• テストレビュー: 事前テストレビューでは、有効なテストのすべての条件が満たされていることを確認する必要があります。

（２）総合環境試験条件

テスト環境では、次のような実際の運用ストレスをシミュレートする必要があります。

• 応力の組み合わせ: 実際の使用時に発生する主要な応力を連続的にシミュレーションします。
• 動作条件: DUT は、一般的な作業負荷および環境条件下で動作する必要があります。
• 標準コンプライアンス: テスト条件は、技術標準または契約上の要件に準拠する必要があります。

（3）統計的試験計画と選択

2 つの主要なテスト プランが定義されています。

• 固定時間切り捨てテスト計画: 正確なテスト期間とコストの見積りが必要な場合に適しています。
• シーケンシャル トランケーテッド テスト プラン: 生産者と消費者のリスク (10%～20%) が許容できる場合、特に信頼性が高いか低いデバイスの場合、またはサンプル サイズが小さい場合に適しています。

サンプル選択:

• DUT は、同一の設計および製造条件下で製造されたバッチからランダムに選択する必要があります。
• 少なくとも 2 つのサンプルが推奨されますが、3 ユニット未満の場合は 1 つのサンプルでも許可されます。

2. 信頼性統計検定の種類

（1）信頼性認定試験

目的： 設計が指定された信頼性要件を満たしているかどうかを確認します。

主な側面:

• シミュレーションされた動作条件下で実施されます。
• 承認された技術構成の代表的なサンプルが必要です。
• テスト条件の決定、障害の分類、合格/不合格の基準が含まれます。

（2）信頼性受入れ試験

目的： 大量生産されたデバイスが出荷前に信頼性基準を満たしていることを確認します。

主な側面:

• 製造バッチからランダムに選択されたサンプルに対して実行されます。
• 認定テストと同じ環境条件を使用します。
• テスト結果に基づくバッチの承認/拒否基準が含まれます。

（３）信頼性測定試験

目的： 信頼性指標を推定するには、 故障率（λ）, 平均故障間隔（MTBF）、 そして 平均故障時間（MTTF）。

主な側面:

• 事前に定義された切り捨て時間はありません。信頼性はどの段階でも推定できます。
• 統計的手法は、点推定値と信頼区間を計算するために使用されます。

（4）信頼性保証テストt

目的： 従来のテストが実行不可能な、信頼性の高い製品や成熟した製品の受け入れテストの代替手段です。

主な側面:

• ESS 後に実施されます。
• 障害のない動作期間 (t) に焦点を当てます。
• 製造元と顧客の間の合意が必要です。

結論

信頼性環境試験は、製品の耐久性と性能を確保するために不可欠です。構造化された試験計画（適格性試験、受入試験、測定試験、保証試験など）を実施することで、メーカーは信頼性指標を検証し、設計を最適化し、高品質な製品を提供することができます。

環境信頼性テストは、環境テストチャンバーを使用して実行できます。環境テストチャンバーでは、実際の状況をシミュレートして製品のパフォーマンスを評価し、テスト時間を大幅に短縮し、効率を向上させます。

Lab-Companionは、環境試験装置の製造において20年以上の専門知識を有しています。豊富な実務経験と現場での設置サポートにより、お客様が試験アプリケーションにおける現実的な課題を克服できるよう支援します。