환경 스트레스 스크리닝

환경스트레스 스크리닝(ESS)은 스크리닝 과정에서 영구적 또는 치명적인 고장으로 잠재된 결함이 나타나도록 하기 위해 열순환, 진동 등의 스트레스에 새로 제조되거나 수리된 제품이나 구성품(일반적으로 전자적)을 노출하는 과정을 말한다.심사를 완료한 후 생존 인구는 유사한 비재활 인구보다 더 높은 신뢰성을 갖는다고 가정할 수 있다.^[1]

개요

전자제품 제조업체가 제품 결함과 생산 결함을 감지할 수 있도록 개발된 ESS는 상업용 제품보다는 군사용과 항공우주용으로 널리 사용되고 있다.예를 들어 전자 또는 전기 시스템을 몇 번 켜거나 끄면 제품을 처음 사용한 직후 최종 사용자가 직면할 수 있는 간단한 결함을 포착하기에 충분할 수 있다.테스트에는 일반적으로 다음이 포함된다.

• 온도변화
• 진동 테스트
• 압력
• 유연성 테스트

ESS는 제조 공정의 일부로 수행하거나 신제품 검증 시험에 사용할 수 있다.

ESS 시스템은 일반적으로 테스트 챔버, 컨트롤러, 픽싱, 상호 연결 및 배선, 기능 테스터로 구성된다.이러한 시스템은 환경 테스트 산업의 다양한 기업으로부터 구매될 수 있다.

이 과정의 스트레스 검사는 제품에서 유아 사망률을 찾는 데 도움이 될 것이다.제품이 고객에게 도달하기 전에 이러한 고장을 발견하면 품질은 향상되고 보증 비용은 낮아진다.관련 군사용어로는 운용 요구사항 문서(ORD)와 지속적인 신뢰성 시험(ORT)이 있다.^[2][3]

표준화된 정의 및 방법

미 공군이 작성한 ESS 시험지 논문에서 다음과 같은 내용을 추출해 표준화된 정의와 방법을 제공한다.^[4]

소개

본 논문의 목적은 공군 시스템에 사용되는 교체 및 수리 부품의 환경 스트레스 검사(ESS)에 대한 표준화된 정의와 테스트 프로세스 로드맵을 제공하는 것이다."구성요소"라는 용어는 "단위"라는 용어와 호환되게 사용되며, 라인 교체 가능 단위(LRU)와 하위 유니트(SRU)를 포함한다.테스트를 위해 선택된 구성 요소는 UUT(Unit Under Test)이다.운영 안전, 적합성 및 효과성(OSS&E) 정책 및 지침서는 유지보수 수리 및 부품 대체와 같은 활동이 시스템 수명 동안 시스템 또는 최종 항목의 기초 특성을 저하시키지 않도록 하기 위해 사용되는 절제된 엔지니어링 프로세스의 일관성을 요구한다.베이스라인 특성은 신뢰성에 대한 의존도가 높아 ESS 시험에 의해 검증되고 유지된다.OSS&E 정책 및 지침서는 또한 제조 및 수리 주체가 양질의 제품을 공급할 책임이 있음을 보장하고, 새로운 공급원에 대한 선택 및 자격 기준을 제공하기 위해 일관된 엔지니어링 프로세스를 필요로 한다.제품 품질과 소스 기능을 결정하려면 일반적으로 ESS 시험이 필요하다.미국 군사 표준, 핸드북, 가이드 및 원래 장비 제조업체의 시험 계획을 포함하여 ESS 방법과 절차에 관한 상당한 정보를 이용할 수 있지만, 이러한 간행물은 ESS가 적용되는 시험 단계에 서로 다르고 혼란스러운 정의를 사용하는 경우가 많다.이러한 간행물을 인용한 계약 조항을 명확히 하기 위해서는 장황한 설명이 필요했다.이 문서는 시험 요건이 균일하게 적용되고 서면으로 된 자격 요건 및 계약에 명확하게 이해되도록 보장한다.

육안 검사

목적

좋은 기술력이 채용되었고 UUT가 명백한 신체적 결함이 없음을 확실히 하기 위해서입니다.

방법

각 제조, 수리 및 테스트 작업 전후에 UUT를 육안으로 검사하십시오.

• 라벨링, 중량 및 치수가 올바른지 확인하십시오.
• UUT의 모든 접근 가능한 영역을 UUT가 없는 눈으로 검사하십시오.
• 최소 배율 10배 이하에서 UUT의 모든 중요 표면 및 인터페이스를 검사하십시오.

통과/실패 기준

제작은 T.O. 00-25-234를^[5] 포함한 해당 표준을 충족해야 하며 명백한 물리적 결함이 없어야 한다.UUT가 기능시험에 합격해도 부품에 설계한도를 초과하여 응력이 가해지는 징후(파열판, 느슨한 커넥터 및/또는 나사, 구부러진 클램프 및/또는 나사, 마모된 부품 등)를 보이는 유닛은 고장난 것으로 간주된다.

기능 테스트

목적

UUT가 설계 허용오차 내에서 작동하는지 확인하기 위해 ESS 시험 전, 도중 및 후에 수행한다.

방법

입력 신호 또는 자극 적용 및 출력 측정.

통과/실패 기준

출력 응답/신호는 기술 데이터 사양 내에 있어야 하며 UUT는 다음 상위 어셈블리에서 만족스럽게 작동해야 한다.

환경 스트레스 검사(ESS)

목적

구성부품의 작동 수명에 걸쳐 부딪힌 것을 시뮬레이션하는 물리적 환경 조건(충격, 진동, 온도, 고도, 습도 등)에서의 시험.무작위 진동과 온도 순환은 효과적인 결함 강수량 측면에서 ESS의 가장 성공적인 형태임이 입증되었다.

방법

스트레스 프로파일은 UUT에 개발되어 적용된다.프로파일은 운송, 보관, 취급 및 운영 사용 단계 중에 발생하는 환경 조건을 시뮬레이션한다.UUT는 운송용기 내 UUT와 운송충격이 적용되고, UUT가 작동하면서 작동 사용 온도 주기가 적용되는 등 위상과 일치하도록 구성된다.

통과/실패 기준

UUT(Unit Under Test)는 ESS 전, 도중 및 후에 기능 테스트 및 육안 검사를 통과해야 한다.

자격 ESS

설계, 제조, 조립 및 수리 공정이 규격에 부합하는 하드웨어로 귀결되었음을 입증하기 위한 생산 대표 유닛의 시험.자격 시험의 만족스러운 완료는 추가 시험 단계에 대한 준비 상태를 나타낸다.한정된 비행 시험은 자격 시험의 모든 단계를 완료하기 전에 허용될 수 있다.

생산 단위 자격 검사

• 목적:규정된 마진만큼 운영 환경 예측을 초과하는 환경 스트레스에 노출되는 동안 및 이후에 신뢰성 있게 작동하기 위한 설계의 적절성과 적합성을 보장하기 위해 새로운 제조자, 설계, 프로세스 또는 설비의 적격성에 대해 시행한다.
• 방법: LRU 및 SRU의 경우 Mil-Std-810G 당, 전자 부품은 Mil-Std-202G 당, 우주 시스템의 경우 Mil-Std-1540 당, 마이크로 전자 장치의 경우 Mil-Std-883H 당.EMI/RFI 시험은 일반적으로 ESS 자격시험에 포함되며 MIL-STD 461E의 적용을 요구한다.이 군사 표준은 맞춤화가 필요하다.Mil-HDBKs-340, 343, 344 및 2164는 상세한 지침을 제공한다.제1차 생산품 시험 순서: 육안 검사 및 기능 – 전제 조건 – 수용 ESS – 합격 신뢰도 – 육안 검사 및 기능 – 적격 검사 ESS – 육안 검사 및 기능 – 적합성 – 육안 검사 및 기능.
• 참고: 자격 시험에는 대개 '중력화된' ESS 시험, 즉 실제 환경 수준 및 지속시간에 대한 시험과 마진(일반적으로 10°C, 6dB)이 포함된다.통계적으로 작은 표본 크기와 실제 환경 수준의 불확실성 때문에 마진을 추가해야 한다.이것은 파괴적인 시험이기 때문에 UUT는 운용 시스템에 절대 배치되어서는 안 된다.
• 참고: 먼저 Pre-Conditioning을 포함한 합격 테스트를 수행하십시오.이는 이러한 테스트가 모든 생산 단위에서 수행되고 따라서 환경 스트레스 프로파일의 일부가 되기 때문이다.
• 참고: 동일한 유닛 또는 원래 유닛 또는 유닛 하위 어셈블리의 폼 장착 및 기능 교체를 위한 교체 유닛을 구성하는 다른 제조자(두 번째 소스)는 원본에 사용되는 사양과 동등한 규격을 충족해야 한다.

수리된 장치 자격 검사

• 목적:새로운 수리 소스 또는 수리 방법을 검증하기 위해 최초 수리 기사 또는 사전 자격인정 수리 기사 장치에 수행.대체품 부품 평가도 실시한다.
• 방법: 수리 부품 및 공정이 원래 제조 부품 및 공정에 해당할 경우, 계약자가 수행한 수리 유닛 인수 테스트를 사용하고, 그 다음 상위 조립품에서 정부 검사 및 운영을 수행하십시오.부품과 공정이 동등한 것으로 알려져 있지 않은 경우, 생산 단위 검정 시험의 해당 영역을 사용하십시오.PreQuality Repaired 물품 / 첫 번째 수리 물품 시험 순서: 육안 검사 및 기능 – 사전 조건 – 수용 ESS – 육안 검사 및 기능 – Government's Inspection & Functional.
• 참고: 제조원 감소(DMS)로 인해 부품 교체가 필요한 경우가 많다.원래 부품과 같이 기능하도록 주변 시험 벤치 조건에서 나타나는 대체 부품은 작동 환경에서 불만족스러운 성능을 보일 수 있다.
• 유사성에 의한 자격.원래 유닛과 유사하게 교체 또는 수리 유닛을 검증하려면 유닛이 본질적으로 동일해야 한다.또한 교체부대는 원래 장치의 환경 및 운영 요건을 충족하거나 초과한 환경 및 운영 성능 요건에 대한 시험을 통해 이전에 자격을 취득하였어야 한다.

수용 ESS

납품에 대한 개별 장치의 허용 가능성을 입증하기 위해 수행된 공식 테스트.그들은 규격 요건을 구매하기 위한 성능을 입증하고, 기술 및 재료의 부족을 감지하기 위한 품질 관리 화면 역할을 한다.그러한 시험의 성공적인 완료는 조달청이 해당 단위를 수락하는 것을 의미한다.

생산 단위 합격 테스트

• 목적:새 유닛의 100%를 사용하여 제작 및 프로세스 오류 감지일부 마이크로 전자장치에 대한 검사는 파괴적이므로 합격 시험에 로트 샘플링이 사용된다(제8.3.2항 참조).
• 방법: 해당 생산 자격 시험에서 하향 조정하되 실제 환경 수준보다 심각하지 않고 짧은 기간 동안 작업 수준에 따라 수행.일반적으로 이러한 시험은 사전조화 및 신뢰도 인수 시험 요건을 포함하도록 구성된다.구성 요소 테스트 순서: 육안 검사 및 기능 – 전제 조건 – 합격 ESS – 합격 신뢰도 – 육안 검사 및 기능
• 참고: 생산 단위 합격 시험 성능 데이터는 "패밀리 내" 성능 평가에도 사용된다.UUT가 다른 모든 합격/불합격 기준을 충족할 수 있지만, 생산 로트 내의 다른 단위에서 크게 벗어나는 결과는 해당 단위의 거부를 요구해야 한다.

수리된 장치 합격 테스트

• 목적:수리된 유닛의 100%에 대해 작업 및 프로세스 오류를 감지하기 위해 수행.
• 방법: 해당 생산 합격 테스트를 통해 하향 조정.지정된 신뢰도 기준을 유지하기 위해 수리 부품이 사전 조건화되지 않았거나 수리 작업으로 인해 고장이 발생할 것으로 예상될 수 있는 경우 사전 조절 테스트를 포함해야 한다.구성 요소 테스트 순서: 육안 검사 및 기능 – 사전 준비 – 합격 ESS – 육안 검사 및 기능
• 참고: 테스트 레벨은 낮고 파괴적이지 않으므로 UUT를 크게 노후화하지 않고 테스트 실패 및 후속 수리에 대해 테스트를 반복할 수 있다.
• 참고: 유아 사망률 고장이 운영 환경에서 발생하는 경우 시험 유형과 수준을 증가시켜야 할 수 있다.반대로, 통계적으로 유의한 표본 추출이 유아 사망률 고장이 발생하지 않는다는 것을 입증하는 경우, ESS 시험은 감소되거나 제거될 수 있다.기능 테스트는 여전히 필요하다.
• 참고: 테스트는 수리가 결함을 유발할 확률과 테스트가 결함을 감지할 수 있는 확률 사이의 균형을 이루어야 한다.예를 들어, 온도 주기의 감소는 결함을 탐지할 확률은 낮지만 수리가 경미하고 결함을 유도할 위험이 거의 없는 경우에 적합할 수 있다.
• 참고: 수리된 장치 합격 테스트 성능 데이터는 "가족 내" 성능을 평가하는 데도 사용된다.UUT는 다른 모든 합격/불합격 기준을 충족할 수 있지만, 수리된 다른 단위 또는 원래 생산 단위 합격 시험 데이터에서 크게 벗어나는 결과는 UUT의 거부를 요구해야 한다.

신뢰성 ESS

신뢰도 검증이 필요한 경우 이는 자격 및 합격 ESS의 일부가 되어야 한다.

신뢰성 검증 시험

• 목적:Mil-Std-781에 따른 신뢰성 규격과 원래 제조업체의 개발 규격에 대한 라이프사이클 준수 여부를 입증하기 위한 생산 자격 UUT에서 수행.
• 방법: Mil-Hdbk-781A를 사용한다.UUT는 보통 실제 환경 수준으로 테스트되지만, 가속화 노화가 필요한 경우 마진이 추가된다.
• 참고: 먼저 Pre-Conditioning을 포함한 합격 테스트를 수행하십시오.이는 이러한 테스트가 모든 생산 단위에서 수행되고 따라서 환경 스트레스 프로파일의 일부가 되기 때문이다.
• 참고: 설계에 중복성이 존재한다고 해서 신뢰도 시험을 제거할 이유는 아니다.이중화는 미지의 고장 모드와 테스트되지 않은 고장 모드를 보상하고 손상 허용을 위해 사용된다.중복성은 소량만 신뢰도를 높일 뿐이다.

신뢰도 합격 테스트

• 목적:모든 생산 유닛에서 매일 생산 공정 및 제조 기술의 변화로 인해 신뢰성이 저하된 유닛을 찾기 위해 수행.
• 방법: 진동(일반적으로 5분/축의 경우 0.04 G2/Hz) 및 3회 이상 사이클의 경우 온도, 마지막으로 1회 고장 없음
• 참고: 일반적으로 높은 신뢰도(3-시그마)와 비행 품목의 안전성에 대해서만 수행됨.

사전 컨디셔닝 테스트.번인 테스트라고도 함

• 목적:모든 활성 장치 LRU, SRU 및 부품(생산, 예비 및 수리)에 대해 수행되어 부품과 제조 기술의 '유아 사망률'을 찾는다.
• 방법: Mil-Std-750D, Mil-Std-883E 및 Mil-Std-202G 당.
• 참고: 대부분의 mil-spec 부품은 부품 제조업체가 사전 조건을 갖추지 않았다.

UUT 카테고리

패시브 유닛

• 예: 섀시, 안테나 커플러, 움직이는 부품이 없는 광학, 와이어링 하니스
• 참고: 설계 및 프로세스의 적격성 ESS(일반적으로 차상위 조립체)가 필요하다.합격 시험은 차상위 어셈블리의 육안 검사 및 작동 시험으로 제한된다.

액티브 유니트

• 예: 솔리드 스테이트 장치, 전기 모터, 음극선 튜브, 압력 용기 포함 PC 보드.
• 참고: 일반적으로 자격 ESS와 합격 ESS가 필요하다.

원샷 및 제한적 사용 장치

• 예: 폭발성, 로켓 추진제, 가스 발전기, 스퀴브, 배터리.
• 방법: 자격 ESS는 자격 환경 수준에 노출되는 것으로, 용량과 마진을 입증하기 위해 작동한다.수용 ESS는 일반적으로 인증 환경 수준에 노출되어 생산 로트의 10%(10개 이상)에서 수행되며, 용량과 마진을 입증하기 위해 작동된다.UUT 1개가 실패하면 생산지 거부가 필요하다.폭발성 기기의 경우 MIL-HDBK-1512 및 NATO AOP-7에 따라 시험 요건 및 방법을 맞춤화한다.배터리의 경우, 시험 요건에 대한 지침은 RCC-Doc-319-99에 있다.
• 참고: 보안 감시 테스트는 저장 수명 연장을 승인하기 위해 추세 또는 가속화된 노화를 사용하는 합격 테스트를 정기적으로 반복하는 것이다.추세 분석은 잦은 샘플링과 성능 저하를 예측하기 위한 이전 결과와의 비교를 포함한다.가속화된 노화에는 알려진 고장 모드를 자극하여 열화를 감지하는 것이 포함된다.

제1차 생산물

이것은 적격심사 ESS를 위한 UUT이다(일반적으로 3개의 UUT가 필요하다).UUT는 설계, 생산 라인 공정, 재료 및 제조 기술을 대표해야 한다.

첫 번째 수리 항목

제1조라고도 한다.이는 수리 소스가 만족스러운 수리를 수행할 수 있는 기능과 프로세스를 가지고 있음을 증명하는 UUT(일반적으로 4개 필요)이다.

사전 자격 검증 문서

• 사전 자격 인증 생산 문서.사전 제작 기사라고도 한다.이것은 프로그램 위험 감소와 핵심 프로세스, 기술 등의 자격 부여에 사용되는 UUT이다.
• 사전 자격 확인 수리 항목.퀄리티 기사라고도 한다.이는 잠재적 수리 계약자가 수리하는 UUT(일반적으로 2개 필요)이며, 부분적으로 적격 입찰자 목록에 포함될 기준을 충족한다.

재단

맞춤화란 기존의 기술 데이터(요건, 표준, 사양, 시험 계획 등)를 사용하고, 시험 중인 장치의 종류에 고유한 요건을 충족하도록 해당 영역을 선택 또는 수정하는 공식적인 엔지니어링 작업이다.비적용요건은 삭제한다.연방 표준의 변경, 새로운 위험의 식별, 항목에 대한 변경 또는 임무/ESS 프로파일의 변경으로 인해 다른 요건이 추가될 수 있다.기술자료 미준수의 모든 분야는 계약자가 파악해야 하며, 분야별 요건조정요구서(RTR)를 정부에 제출해야 한다.RTR에는 철저한 정당성이 포함되어야 한다.부품에 대한 정부 엔지니어링 당국만이 RTR을 승인할 수 있다.

사양 및 표준 맞춤 설정

맞춤 조정은 일반적으로 적용 가능한 영역, 최상의 시험 방법 또는 동등한 요건을 사용하기 위한 선택이다.

테스트 계획 테일러링

맞춤 조정은 일반적으로 시험 수준과 기간, 시험 순서 또는 보고 요건을 변경하는 것이다.또한 맞춤 조정은 분석, 유사성 또는 검사를 통해 달성해야 하는 모든 시험 요건을 식별해야 한다.

MIC, 포기 및 편차

각 RTR는 MIC, 포기 또는 편차로 분류되어야 한다.

• MIC. 지정된 기술 자료의 취지를 여전히 충족하는 RTR는 MIC(Meet Propositive Compliance)로 분류된다.
• 포기. RTR가 잠재적으로 안전 위험을 증가시킬 수 있는 경우, 그것은 포기 대상으로 분류되며 인정받는 정부와 계약자 안전 사무소에 의해 또한 승인되어야 한다.포기의 목적은 위험이 시정되는 동안 진행되도록 임시 승인을 부여하는 것이다.가능성이 희박하고 관련성이 없는 일련의 동시 고장은 위험으로 간주되지 않는다.
• 편차.안전 위험을 증가시키지 않고 MIC가 아닌 RTR는 편차로 분류된다.

관련규격

• "MIL-HDBK-781A, MILITARY HANDBOOK, RELIABILITY TEST METHODS, PLANS, AND ENVIRONMENTS FOR ENGINEERING, DEVELOPMENT QUALIFICATION, AND PRODUCTION" (PDF). United States Department of Defense. 28 Feb 2006.
• "MIL-STD-202G, MILITARY STANDARD, TEST METHOD STANDARD, ELECTRONIC AND ELECTRICAL COMPONENT PARTS" (PDF). United States Department of Defense. 8 Feb 2002.
• "MIL-HDBK-344A, MILITARY HANDBOOK: ENVIRONMENTAL STRESS SCREENING (ESS) OF ELECTRONIC EQUIPMENT" (PDF). United States Department of Defense. 16 Aug 1993.
• "MIL-HDBK-505, DEPARTMENT OF DEFENSE HANDBOOK FOR DEFINITIONS OF ITEM LEVELS, ITEM EXCHANGEABILITY, MODELS, AND RELATED TERMS" (PDF). United States Department of Defense. 12 Feb 1998.
• "MIL-STD-781D, MILITARY STANDARD, RELIABILITY TESTING FOR ENGINEERING DEVELOPMENT, QUALIFICATION, AND PRODUCTION (S/S BY MIL-HDBK-781A)" (PDF). United States Department of Defense. 17 Oct 1986.
• "MIL-STD-810G, DEPARTMENT OF DEFENSE TEST METHOD STANDARD, ENVIRONMENTAL ENGINEERING CONSIDERATIONS AND LABORATORY TESTS" (PDF). United States Department of Defense. 31 Oct 2008.
• "MIL-STD-883G, DEPARTMENT OF DEFENSE TEST METHOD STANDARD: MICROCIRCUITS" (PDF). United States Department of Defense. 28 Feb 2006.
• "IEST-RP-PR001: MANAGEMENT AND TECHNICAL GUIDELINES FOR THE ESS PROCESS" (Website). IEST. 25 Feb 2015.

참고 항목

• 가속 노화
• 환경실
• 환경시험
• 고장분석
• 미국 군사 표준
• MIL-STD-810 "환경공학 고려사항 및 실험실 시험을 위한 국방부 시험방법 표준"
• 고도로 가속된 응력 화면
• 고도로 가속된 수명 검사

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