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電子產(chǎn)品可靠性測試用例設(shè)計
2017-07-21
電子產(chǎn)品的一些隱患通過模擬測試實(shí)驗根本發(fā)現(xiàn)不了（原因此處先不表）。因此，產(chǎn)品測試的四種路徑分別是：
1.工程計算和容差分析（用數(shù)學(xué)計算的方式，將臨界點(diǎn)找出來) 。
2.設(shè)計規(guī)范審查
有些設(shè)計有問題，按照常規(guī)的經(jīng)驗和分析，能比較輕易地避免一些可能誘發(fā)潛在隱患的機(jī)會，比如電解電容布局在散熱片的上方，散熱片的熱氣自然的會影響到電解電容的環(huán)境溫度，電解電容有一個失效機(jī)理就是電解液干涸，其激發(fā)的應(yīng)力就是溫度和時間。雖然，這個現(xiàn)象通過實(shí)驗也能激發(fā)出來，但需要的應(yīng)力較大，且試驗時間較長，有的時候，經(jīng)過較長試驗時間，故障并未出現(xiàn)。但如果通過設(shè)計規(guī)范審查，將可能避免此類涉及的問題。
就像大風(fēng)天避免在樓下走，窗玻璃被刮掉容易傷人；雷雨天不要在樹下，容易受到雷擊… … 不在河邊走，自然少濕鞋。
3.模擬測試（這是測試部分的內(nèi)容，下面將會重點(diǎn)介紹）
4.電子仿真（為了避免花費(fèi)較大，又能快捷的發(fā)現(xiàn)隱患，現(xiàn)在較常見的軟件工具是熱設(shè)計仿真、電磁兼容結(jié)構(gòu)設(shè)計仿真、信號完整性仿真，不詳述）。
模擬測試的測試用例設(shè)計從6個方面切入：
a）標(biāo)準(zhǔn)符合性測試
b）用戶模擬測試
c）組合應(yīng)力測試
d）應(yīng)力變化率測試
e）基于失效機(jī)理的應(yīng)力測試
f）一致性測試
模擬測試進(jìn)行之前，先請凝神靜氣，閉眼合十，將大腦中的所有雜念全部扔到天際，確保沒有產(chǎn)品的任何設(shè)計信息殘留腦內(nèi)。然后想象在腦海中勾勒EUT（Equipment Under Test待測設(shè)備）的實(shí)際使用場景，先回答出如下的問題：
1、環(huán)境因素
工作高溫、工作低溫、存貯高溫、存貯低溫、工作最高濕度、存貯最高濕度、工作最低濕度、存貯最低濕度、溫度沖擊極限溫度和恢復(fù)時間、最高海拔高度和大氣壓、大氣成分的氧濃度硫化物、振動的頻率/振幅/加速度、碰撞的加速度/周期、墜落的高度、風(fēng)速/風(fēng)向、砂塵灰塵、淋雨或潑濺對電路和運(yùn)動摩擦的影響、散熱環(huán)境是否密閉、散熱通道的走向、鹽霧的濃度、潮濕霉變導(dǎo)致電路板漏電流增加或短路、動植物的昆蟲進(jìn)入機(jī)器、化學(xué)物質(zhì)（酒精擦拭、藥物腐蝕）、照明狀態(tài)（黑暗、白天、陰天）、光閃影響、空間尺寸、環(huán)境噪聲的水平和頻率、污染物（油污、毛發(fā)、花粉）、清洗擦拭或消毒、工作電源AC、DC的波動范圍和波動頻率、電網(wǎng)接地、設(shè)備應(yīng)用環(huán)境附近是否有電磁發(fā)射站、共用設(shè)備中存在電磁干擾設(shè)備、高壓線或變壓器、電壓波動、阻性負(fù)載、感性負(fù)載、容性負(fù)載、較強(qiáng)諧波干擾、機(jī)柜的避雷措施、自然靜電和操作靜電的等級、防靜電措施是否充分。
2、人的因素
列舉使用者職業(yè)的范圍、性別、年齡、健康狀況、身高、體重、視力、聽力、觸覺、力量、耐力、距離、操作姿勢、正常工作心理狀態(tài)、異常工作心理狀態(tài)、注意力、受教育程度、外語能力、專業(yè)知識、理解能力、培訓(xùn)效果、培訓(xùn)周期、培訓(xùn)素材有效性、相互干擾、共同作用、操作團(tuán)隊的一致性、責(zé)任心。
3、關(guān)聯(lián)設(shè)備
輸入能量的類型、范圍、變化的程度、導(dǎo)致輸入能量變化的因素、指令、形式、信號類型。
輸出部分的量值、輸出能力符合設(shè)計輸入及標(biāo)準(zhǔn)要求、精度、精度符合設(shè)計輸入、標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測（功能實(shí)現(xiàn)、精度、適用范圍）、異常輸出的保護(hù)措施、輸出能量的顯示。
控制部分：按鈕（可單手操作、端面尺寸合適、操作生效有觸感、操作范圍適度、按鈕盡可能在顯示信息右側(cè)、不同功能按鈕防錯按措施、按鈕操作的舒適度）、鍵盤鼠標(biāo)（放置合適，固定有效）、觸模屏（觸摸有效性、定位精確、觸摸屏響應(yīng)時間）、顯示信息在左側(cè)，操作信息在右側(cè)、操作范圍（單手操作、右手原則）、開關(guān)（易于發(fā)現(xiàn)、動作有效、誤操作防護(hù)措施）。
4、設(shè)備本身
報警部分：報警優(yōu)先級要求、報警形式（聲、光、文字、動作、振動）、報警提示后有無保護(hù)動作、聽覺報警噪聲水平、受背景噪聲影響、噪聲頻段不少于兩段、報警查覺距離、報警信息讀取距離、報警信息查覺失效的動作感知與振動感知。
軟件界面：菜單位置符合實(shí)際及習(xí)慣、菜單級數(shù)不超過三級、常用功能位置、主要參數(shù)顯示在同一界面、不同功能圖標(biāo)應(yīng)區(qū)別明顯、快速功能鍵操作步驟不超過兩步、信息顯示適合一般視力條件及使用實(shí)現(xiàn)情況、顏色分配（不可太雜3種以內(nèi)、顏色字體顯示內(nèi)容體現(xiàn)主次、界面字體顏色考慮光線因素、長時間觀察界面、字體顏色考慮視覺疲勞）、復(fù)雜操作提供提示信息且提示信息位置應(yīng)就近指示或指示有效、主參數(shù)與輔助參數(shù)顏色字體區(qū)別對待體現(xiàn)主次。
結(jié)構(gòu)方面：傾斜可能，碰撞后傾斜可能、提拎舒適度，吊裝、配合使用設(shè)備組裝后重心應(yīng)穩(wěn)定、信號互連線纜的拉力、銳邊、尖角、避免突出部分、懸臂結(jié)構(gòu)、懸臂結(jié)構(gòu)受力損壞、結(jié)構(gòu)變形、附件連接防接錯措施、信號連接公母口的觸電防靜電、電源連接LNG防錯、正負(fù)極防錯、電源線與信號線防錯措施、連接強(qiáng)度要求、連接件強(qiáng)度適度、裝配定位措施、電池防反設(shè)計、長時間不用取出提示、充電保護(hù)設(shè)計、裝卸簡單無需工具、拆卸不易損壞、密封設(shè)計與使用情況的合理性、密封設(shè)計與使用情況的合理性、密封材料的老化。
標(biāo)識符號：符號正確、符號符合用戶認(rèn)識水平、符號標(biāo)識位置的可視性、符號標(biāo)準(zhǔn)顏色、文字母語原則、專業(yè)及習(xí)慣因素、國家規(guī)定、語言誤解可能、圖標(biāo)提示信息、快速提示提示卡（銘牌）可視易懂。
器件輸出能力：器件壽命、頻繁使用器件、關(guān)鍵器件可靠性評估結(jié)果、功率、負(fù)荷、持續(xù)工作時間、最大應(yīng)力、使用壽命，更換要求、溫度、濕度、氣壓等要求、器件之間配合度（各器件之間輸入輸出設(shè)計合理性評估）。
回答出了以上的問題，基本上產(chǎn)品測試方案剛剛完成了1/3。下一個 1/3是什么呢？是要知道在上述的條件下，哪些地方容易失效。就像醫(yī)生診病望聞問切一樣，第一個1/3是問的過程，下一步就是望和聞了，通過望和聞，加上已有的經(jīng)驗，初步判斷出是哪些出現(xiàn)的失效，問這部分需要一點(diǎn)經(jīng)驗的分析。但幸運(yùn)的是，我已匯總了多個行業(yè)的常見問題，在知道了這些地方容易發(fā)生問題之后，再了解了其失效機(jī)理，施加針對失效機(jī)理的應(yīng)力下，產(chǎn)品測試的故障就容易出來了。易發(fā)生問題的點(diǎn)如下：
面膜：按鍵粘連；按鍵不起作用或直接導(dǎo)通；按鍵互鎖功能不可靠；
顯示屏：靜電打壞；顯示字庫不全或亂碼；亂碼；破裂；受到干擾時候顯示死機(jī)；亮度不均勻；觸摸屏靈敏度失效；觸控板不可靠；
數(shù)據(jù)接口：數(shù)據(jù)傳輸錯誤；數(shù)據(jù)傳速率高導(dǎo)致數(shù)據(jù)刷新慢；直接通訊可以但光電隔離不可以；
接插件：松動；觸點(diǎn)氧化接觸不良；生產(chǎn)野蠻導(dǎo)致失效；
線纜：電纜斷線；傳輸距離；電瓶串聯(lián)線過流燒毀；
電路板：芯片本身問題；變形導(dǎo)致虛焊或功能失效；焊點(diǎn)間距偽短路導(dǎo)致開關(guān)機(jī)；異常關(guān)機(jī)；接收信號失常；電源帶負(fù)載不正常；RohS焊接良品率；上電時序?qū)е码娫吹?；控制器異常reset；斷電上電沖擊電流；超聲清洗導(dǎo)致殘留液體；
振動噪聲：不抗摔；風(fēng)扇長時間運(yùn)行導(dǎo)致噪聲；磨損導(dǎo)致斷裂或噪聲；共振導(dǎo)致斷裂噪聲大；重心不穩(wěn)；
報警：防盜裝置異常報警；
功能失常：發(fā)動機(jī)熄火；剎車不平衡；
環(huán)境適應(yīng)性：防進(jìn)液等級；濕熱環(huán)境下絕緣強(qiáng)度下降；高海拔引起的性能參數(shù)漂移或精度下降；電氣環(huán)境條件電壓；設(shè)備高溫防范方法；通風(fēng)過濾通道的設(shè)計和測試；水冷散熱冷卻劑引起的問題；
人機(jī)接口：操作者狀態(tài)；聽筒無聲；連接方法的標(biāo)識；
測量精度：紋波導(dǎo)致精度問題；高溫導(dǎo)致參數(shù)漂移；濕熱漏電流增加精度下降；接地導(dǎo)致偏差；長距離通訊接地問題；
元器件燒毀：電解電容爆裂或干涸；繼電器粘連或不閉合或閉合電阻太大；MOSFET過熱或燒毀；鉭電容燒毀；不同廠家同指標(biāo)性能不同；長時間存放充不滿；靜態(tài)電流過大導(dǎo)致電池供電能力不足；
安規(guī)或EMC超標(biāo)：電源浪涌和EFT不過；ESD問題；設(shè)備相互干擾；接地不良問題；大功率設(shè)備的高頻噪聲；
機(jī)械斷裂或銹蝕：高速下機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致斷裂；化學(xué)腐蝕鹽霧腐蝕；
軟件：內(nèi)存泄露導(dǎo)致死機(jī)；跑飛；不兼容；開關(guān)端口過程會死機(jī)；外部存儲介質(zhì)讀寫數(shù)據(jù)異常；第三方軟件驅(qū)動兼容性差；
插拔過程導(dǎo)致虛焊、器件燒毀、參數(shù)長期工作漂移誤差大… …
以上的故障，到底是哪些失效機(jī)理激發(fā)的呢？鑒于涉及部分企業(yè)的具體產(chǎn)品的緣故，就不針對上述問題一一分析了。而只是給出一些個別案例，供大家參考。
舉個簡單例子來說明。比如，
第一步：我們知道應(yīng)用環(huán)境下會有振動，振動強(qiáng)度的指標(biāo)是多少自己去想，電路板的潛在虛焊或氧化會在用戶現(xiàn)場震動中導(dǎo)致失效；
第二步：我們分析電路板，虛焊最容易在哪些地方發(fā)生？焊錫多的地方、重的地方、焊盤小焊錫少的地方、無鉛焊接的地方；異金屬連接的地方
第三步：結(jié)合上面的表格，找到能激發(fā)此類問題的應(yīng)力，溫度沖擊+次數(shù)（表格的倒數(shù)第二行）、溫度+時間（表格的倒數(shù)第十行），另外還有振動應(yīng)力能激發(fā)的失效（另有相關(guān)資料，未予列出）
第四步：設(shè)計測試用例，對電路板在不帶電狀態(tài)下做溫度循環(huán)和溫度沖擊試驗，溫度（以不會激發(fā)器件損傷性失效的上限溫度為上限基準(zhǔn)，下限同理）和次數(shù)（可自己定義或參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）選擇好，然后就是具體的試驗操作，那就是very easy，由實(shí)驗員去完成就可以了。
以上是測試用例設(shè)計的基本過程和過程中的一些參考內(nèi)容，涉及內(nèi)容較多，不盡之處頗多，提供一個思路，拋磚引玉，供大家在一個引導(dǎo)性思路的幫助下，制定出自己的測試大綱來，限于諸多條件，言盡于此，見諒見諒。
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