Militärhandbuch MIL-HDBK-2164A: Screening-Verfahren für elektronische Geräte hinsichtlich Umweltbelastungen

Das vom US-Verteidigungsministerium entwickelte Handbuch „MIL-HDBK-2164A Militärhandbuch: Screeningverfahren für elektronische Geräte unter Umweltbelastung“ beschreibt Richtlinien für das Screening elektronischer Geräte unter Umweltbelastung (ESS), einschließlich des Betriebs unter Umweltbedingungen, der bei der Erkennung von Mängeln ergriffenen Maßnahmen und der Screening-Dokumentation. Diese Richtlinien bieten einen einheitlichen ESS-Prozess, mit dem sich Herstellungsfehler bei elektronischen Geräten, die auf mangelhafte Verarbeitung und fehlerhafte oder minderwertige Teile zurückzuführen sind, effektiv aufdecken lassen. Darüber hinaus werden dadurch Designprobleme identifiziert, wenn das Design von Natur aus fragil ist oder die Leistungs- und Zuverlässigkeitswachstumstests zu harmlos sind oder nicht erfolgreich waren.

Die am häufigsten beim Umweltstress-Screening verwendeten Reize sind Temperaturschwankungen und zufällige Vibrationen. Ein tragfähiges ESS-Programm muss dynamisch sein. Das Scanprogramm sollte aktiv verwaltet und auf die spezifischen Eigenschaften der zu scannenden Geräte zugeschnitten werden. Zu beachten ist, dass es keine universellen Scans gibt, die auf alle Geräte angewendet werden können.

ESS ist Teil eines anwendbaren technischen Entwicklungs-, Fertigungskorrektur- und Revisionsprozesses und kein Test im üblichen Sinne des Akzeptierens/Ablehnens. ESS ist darauf ausgelegt, Defekte zu fördern, nicht die Betriebsumgebung zu simulieren, und daher werden Fabrikausfälle gefördert. Bevor ein vollständiger Prozess stattfinden kann, müssen die Grundursachen für ESS-Fehler gefunden und behoben werden.

Der hier beschriebene Prozess kann auf elektronische Baugruppen, Geräte und Systeme in sechs breiten Kategorien angewendet werden, die sich durch ihre Außendienstanwendungen unterscheiden:

1. Feste Landausrüstung

2. Mobile Bodenfahrzeugausrüstung

3. Schiffsausrüstung

3A Geschützt

3b Offen

4. Ausrüstung für Düsenflugzeuge

5. Ausrüstung für Turboprop- und Drehflügler

6. Luftgestützte Waffen und montierte externe Waffenlager

ESS-Scans werden normalerweise gemäß den Richtlinien MIL-WDBK-781 durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Hardware keine Herstellungsfehler aufweist. Die Konstruktions- und Fertigungspraxis erfordert die Anwendung eines Umweltbelastungsscreenings auf:

• Alle Materialkäufe, die elektrische, elektronische, elektrooptische, elektromechanische oder elektrochemische Komponenten in den Phasen Programmdefinition und Risikominderung, Konstruktion und Fertigung, Produktion, Einführung/Vertrieb und Betrieb enthalten.
• Nachlieferungen und Bereitstellung von Ersatz- und Reparaturteilen, wenn sich die Kosten für die ESS-Implementierung wirtschaftlich amortisieren lassen.
• Lagerrevisionsprogramme mit der Möglichkeit erheblicher Kosteneinsparungen.
• Nicht-Entwicklungsprodukte, wie etwa handelsübliche Produkte und in- und ausländische Militärprodukte, nur insoweit, als ESS während der vorherigen Produktion implementiert und dokumentiert wurde.
• Systeme, Geräte und Ersatzteile, die speziell für den Empfang von ESS entwickelt wurden.

Für alle ESS müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

• ESS kann auf jeder Produktionsebene angewendet werden, von Einzelteilen bis hin zu fertigen Produkten. Ziel ist es, Defekte auszusortieren, ohne das ordnungsgemäß hergestellte Material zu beschädigen. Hardware, die sich als sehr zerbrechlich erweist, kann ausgeschlossen werden, weil ihre Scan-Umgebung zu schädlich sein könnte. Die Ausschlussrate sollte jedoch in einer entsprechenden Dokumentation (z. B. einem Stress-Scan-Plan) enthalten sein.
• Alle Scans müssen gemäß den hierin dargelegten geltenden Richtlinien durchgeführt werden.
• Vor Beginn einer vertraglich vereinbarten Umweltbelastungsprüfung und bei jeder Durchführung von Wartungsarbeiten muss ein Nachweis über die Akzeptanz aller erforderlichen Inspektions- oder Testtätigkeiten durch die Qualitätskontrolle vorliegen.
• Vor dem Verpacken der Ausrüstung müssen alle Tests abgeschlossen sein.
• Die angegebenen Bedingungen müssen in der in der Abbildung angegebenen Reihenfolge angewendet werden.
• Um eine zufriedenstellende Leistung sowohl der zu prüfenden Ausrüstung als auch der Prüfeinrichtung sicherzustellen, sollte die Ausrüstung zunächst in die Klimakammer gestellt und dann in Betrieb genommen werden. Die Zeit, die zur Überprüfung der Kompatibilität der Einrichtung mit dem Gerät benötigt wird, sollte nicht als Screening-Zeit gezählt werden.
• Wenn ein Fehler auftritt und der Defekt isoliert und behoben wurde, sollte das Gerät betrieben und seine Leistung überwacht werden, um eine ordnungsgemäße Diagnose und Korrektur sicherzustellen.
• Sofern nicht anders angegeben, sollte die Leistung der Ausrüstung vor und nach jedem Umgebungsscan überprüft werden. Die kontinuierliche Funktionsüberwachung erfolgt entsprechend der in der Norm vorgegebenen Form.
• Während des gesamten Gerätebetriebs müssen Funktionsparameter wie Spannung und Strom auf den angegebenen Nennwerten gehalten werden.
• Zur Unterstützung der Leistungsüberwachung sollten die integrierten Testfunktionen des Geräts maximiert werden. Integrierte Tests sind die einzige Möglichkeit, die Leistung zu überwachen.
• Die Erwartung eines Ausfalls sollte kein Grund für Wartungsarbeiten sein. Wenn beispielsweise eine Leistungsminderung beobachtet wird, die Leistung aber noch innerhalb der Spezifikation liegt, sollte kein Austausch oder keine Anpassung zulässig sein, es sei denn, solche Anpassungen werden normalerweise manuell vorgenommen.
• Während des Scannens erkannte Fehler sollten als während des perfekten Zeitraums aufgetreten gezählt werden, wenn die zur Überwachung der Leistungsmerkmale während des Scannens verwendete Ausrüstung den Fehler nicht erkannt hätte.

Sofern nicht anders angegeben, müssen Messungen und Scans unter folgenden Bedingungen durchgeführt werden:

• Standardumgebung: Messungen und Kontrollen werden unter Raumumgebungsbedingungen wie folgt durchgeführt: Temperatur 25 Grad plus/minus 10 Grad, relative Luftfeuchtigkeit, unkontrollierte Raumumgebung, Luftdruck, unkontrollierter Felddruck.
• Kontrollierte Umgebung: Wenn die Umgebungsbedingungen streng kontrolliert werden müssen, ist Folgendes zu beachten: Temperatur 23 Grad plus/minus 2 Grad, relative Luftfeuchtigkeit 50 Prozent plus/minus 5 Prozent, Luftdruck 96.45 kPa.
• Toleranzen beim thermischen Scannen: Das gescannte Produkt muss vollständig von einer Lufthülle umgeben sein, ausgenommen erforderliche Stützpunkte. Der Temperaturgradient in dieser Hülle, gemessen in der Nähe des gescannten Produkts, sollte innerhalb von plus/minus 2 Grad der Scantemperatur liegen und sollte 1 Grad pro Meter oder insgesamt maximal 2,2 Grad nicht überschreiten, wenn das Gerät nicht in Betrieb ist.
• Toleranzen beim Vibrationstest: Die Beschleunigungs-Leistungsspektraldichte des Sweep-Steuersignals sollte über den gesamten Testfrequenzbereich von 20 Hz bis 1.000 Hz nicht mehr als plus/minus 3 dB und über den Sweep-Frequenzbereich von 1.000 bis 2.000 Hz nicht mehr als 6 dB von den angegebenen Richtlinien abweichen. Abweichungen von minus 500 dB im Sweep-Steuersignal für Frequenzen über 6 Hz aufgrund von Vorrichtungsresonanz, Resonanz des abgetasteten Elements oder Anlagenbeschränkungen sind jedoch zulässig.
• Zeit: Die verstrichene Zeit sollte mit einer Genauigkeit von plus/minus 1 gemessen werden.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen nach der Norm „MIL-HDBK-2164A Militärhandbuch: Umweltbelastungs-Screeningverfahren für elektronische Geräte“ angeboten.