8. Концепции и модели за ускорено тестване на издръжливостта

Надеждността на продуктите допринася много за качеството и конкурентноспособността. Много производители харчат милиони долари ежегодно в тази насока. Много ресурси се влагат в оценяване на надеждността, анализ на нови дизайни, промени в дизайна и производството, разпознаване на причини за повреди и сравняване на дизайни, търговци, материали, методи на производство и т.н. Въз основа на тестове за издръжливост се взимат големи решения, често само от няколко тестови бройки. Освен това някои продукти издържат толкова дълго, че е непрактично да се тестват в услоивията, за които са създадени. Много продукти могат да се тестват при условия на повишено натоварване с цел получаване на резултат по-бързо. Анализите на тези резултати дават представа за поведението на продукта при нормални условия.
Много от днешните приложения изискват продуктите да издържат на тежки метеорологични условия и да работят хиляди часове безотказно. При такива ситуации традиционните тестове не са достатъчни за откриване на слабости в дизайна и прогнозиране на живота на продукта.
Ускоряването на тестовете е подход, чрез който се цели да се извлече информация по-бързо отколкото при нормални условия. Това се прави чрез използване на среда, която е по-враждебна от тази, за която продуктът е проектиран с цел да не се допускат в нормалната среда продукти, които могат да се повредят преждевременно.

Какво е ускорено тестване на издръжливостта?
Традиционните тестове се основават на анализ на времето до повреда (на продукт, система или елемент), получено при нормални условия, за да се оцени издръжливостта на продукта, системата или елемента. В много случаи и поради много причини такава информация се добива страшно трудно, а понякога не е и възможно. Причините за това могат да включват
дългия живот на съвременните продукти, малкия период между проектиране и производство
и предизвикателството да се тестват продукти, които са винаги в нормални условия. Поради тези трудности, и нуждата да се наблюдават отказис цел по добро разбиране на същността им и характеристиките им, специалистите по надеждност разработват методи за ускоряване на времето до отказ до по-кратко от това при нормални условия. С други думи – опитват се да ускорят повредите. С течение на годините навлиза терминът „ускорено тестване”.

Ускорено тестване: Накратко, ускореното тестване се състои от много методи за скъсяване на на живота на продуктите или ускоряване на деградацията на производителността им. Целта на тези тестове е бързо да се извлече информация, която след анализ да даде информация за използването на продукта при нормални условия. Очевидно този вид тестове спестява време и пари

8.1. Цел на теста
Ускорените тестове за издръжливост и тестовете за деградация имат за цел да:

1. Идентифицират грешки в дизайна. Да ги намалят, да подобрят самия дизайн, елементите и т.н.
2. Сравнят. Избор измежду дизайни, елементи, доставчици, условия за експлоатация, тестови процедури, и т.н.
3. Идентифицират производствени дефекти. Елиминиране на дефекти чрез по-добро производство, елементи, бърнинг, и т.н. Прогноза за подобряване на надеждността след елиминиране на въпросните дефекти.
4. Оценят други фактори. Оценка доколко дизайна, производството, материалите,
работата и други фактори влияят върху надеждността. Оптимизация на надеждността спрямо тях. Избор на фактори, които трябва да бъдат контролирани. Оценка на надеждността и дали даден дизайн да бъде пуснат в производство и ли продукт в продажба. Приблизителни сервизни и гаранционни разходи, средно време до отказ (MTTF), скорост на деградация, и т.н. Удовлетворяване на клиентски изисквания. Използване като ресурс за маркетинг.
5. Демонстрират надеждност. Показване, че надеждността на продукта превишава изискванията на клиента.
6. Оценят работни условия. Създаване на връзка между надеждност (или деградация) и работни условия. Избор на работни условия.
7. Създадат сервизна политика. Избор кога да се проучи, обслужи или смени нещо и колко резервни части и продукти да се произведат и складират. Единици могат да се извадят от експлоатация и да се тестват ускорено, когато необичаен проблем изникне в сервизите

Приложенията на УТИ и предимствата, които създава са безкрайни. Тази технология се прилага успешно при:
8.1.1. Материали
Метали: Ускореното тестване се използва при метали, включително тестови и реални детайли, както и при композитни материали, заварки и други връзки. Производителността включва издръжливост на натоварване, напукване корозия и т.н. Ускореното тестване включва механично натоварване, температура, покрития и т.н. Химически ускорените фактори са влажност, соли, киселини, корозиви и др.
Пластмаси: Ускореното тестване се използва при много пластмаси, включотело строителни материали,
изолации (електрически и термални), механични части и покрития. Материалите включват полимери, PVC, уретанови пяни и полиестери.
Производителността включва механична издръжливост, свойства и издръжливост на цвета.
Ускорените условия включват механични въздействия (вибрация и удар),
температура (цикъл или импулс), и атмосферни влияния (УВ радиация и влажност).
Диелектрици и изолатори: УТИ се използва при много диелектрици и ел. изолатори, включително твърди (полиетилен, епоксидна смола), течни (трансформаторно масло),
газове и композити (маслена хартия и т.н.). Продуктите включват кондензатори, кабели , трансформатори, двигатели, генератори и друга електрическа апаратура. Производителността включва време до отказ и други свойства (пробивно напрежение, разтягане, механична якост). Ускорените условия включват температура, напрежение, термо и електро цикъл и импулс, вибрации, механични натоварвания, радиация и влажност.
Керамики: Приложенията засягат главно промени в механични и електрически параметри
Лепила: УТИ се използва при лепила и други свързочни материали като епоксидни смоли. Изследват се якост и издръжливост. УТИ включва механични въздействия, циклично натоварване, влажност и температура.
Гуми и еластици: УТИ се използва при гуми и еластични материали (напр. полимери). Продуктите включват гуми и поточни линии. Тестът проверява издръжливостта на износване. УТИ включва механично натоварване, температура,
текстуриране и метеорологични условия (слънчева радиация, влажност и озон).
Храни и лекарства: УТИ се прилага при храни (напр. потъмняване на бяло вино), билки, лекарства и много други химикали. Обикновено се изследва срокът на годност в склад, по критерий на активен елемент, който деградира. Изследват се вкус, рН, влажност, микробен растеж, цвят, и специфични химични реакции. УТИ включва температура, влажност, химикали, pH, кислород и слънчева радиация.
Лубриканти: УТИ се прилага при твърди (графит, молибденов дисулфит,
и тефлон), масла, грес и други лубриканти. Изследват се оксидация, изпарение и замърсяване. УТИ включва скорост, температура и замърсители (вода, мед стомана и прах).
Защитни покрития и бои: УТИ се прилага при бои (течни и прахообразни), полимери, антиоксиданти, анодизиран алуминий и електроизолации.
Изследват се цвят, блясък и физическа здравина (напр. триене, пукнатини и белене). УТИ включва температура, влажност и слънчева радиация (дължина  на вълната и интензитет) –и механично натоварване.
Бетон и цимент: УТИ се използва за определяне на якостта на бетон и цимент 28 дни след стягане. Прилага се висока температура за няколко часа.
Строителни материали: УТИ се прилага при дърво, щперплат, пластмаси, композити, стъкло и други строителни материали. Изследват се издръжливост на абразия, цвят, чкост и други механични параметри. УТИ включва натоварване и атмосверни условия (слънчева радиация, температура, влажност).
Материали за ядрени реактори: УТИ се прилага при ядрени материали, например при контролни пръти. Изследват се механични свойства. УТИ включва температура, механично натоварване, замърсители и радиация.
8.1.2. Продукти
Полупроводници и микроелектроника. УТИ се прилага при много ПП устройства като 
GaAs FET транзистори,  IGFET транзистори, Гън диоди, светодиоди, MOS и CMOS устройства, RAM памети заедно с техните връзки и корпуси. Те се тестват дискретно и в схеми, ИС и микросхеми. Изследват се издръжливост и някои характеристики.
УТИ включва температура (постоянна, цикъл и имшулс), ток, напрежение, мощност, вибрации, удар, влажност, налягане и радиация.
Кондензатори. УТИ се прилага при повечето кондензатори, включително електролитни, полипропиленови, тънкослойни и танталови. Най-често се изследва животът. Прилагат се температура, напрежение и вибрации.
Резистори. УТИ се прилага при тънкослойни и дебелослойни, оксидни, пиролитични,
и въглеродни резистори. Изследва се животът. УТИ включва температура, ток, напрежение, мощност, вибрации, влага и радиация.
Друга електроника. УТИ се използва и при други устройства като оптоелектроника (оптрони и фотоклетки), лазери, LCD, и електрически връзки.
Електрически контакти. УТИ се използва и при електрически ключове, релета и др. Изследват се животът и корозията. Износването на метала и спойките е най-честата причина за повреда. УТИ включва интензивни комутационни цикли, температура, замърсители, влажност и ток.
Батерии. УТИ се използва при акумулаторни, обикновени и слънчеви батерии. Изследват се живот, саморазряд, ток и дълбочина на разряда. Прилагат се температура, плътност на тока и различни скорости на заряд и разряд.
Лампи. УТИ се прилага при инкадесцентни (жични), флуоресцентни, живачни и флаш лампи. Изследват се живот, КПД и светлинен поток. УТИ прилага напрежение, температура, вибрации, механични и електрически удари
Електрически устройства. УТИ се използва при много електрически устройства, включително двигатели, нагреватели и термоелектрически конвертори.
Лагери. УТИ се прилага при различни видове лагери. Изследват се живот и износване. Материалите включват стомана, силициев нитрид, бронзове, бабит, алуминиеви сплави и пластмаси. УТИ включва ускорение, механични товари и замърсяване.
Механични компоненти. УТИ се използва при механични компоненти и сглобки като авточасти, хидравлика, инструменти и предавки. Изследват се живот и износване. УТИ вклщчва натоварване , вибрации, температура, атмосферни влияния и комбинации от горепосочените.
В разгледаните случаи, ускорените фактори, сами или групово, включват:
• По-голяма честота на силовите цикли
• По-големи вибрации
• Висока влажност
• По-сурови термични цикли
• По-сивоки температури
• Механично натоварване
УТИ е мощен инструмент, който може ефективно да се използва в два много различни варианта – количествен или качествен анализ. Така УТИ може да се раздели на две сфери:
• Качествено тестване – идентифициране и корекция на проблем
Тук вниманието е насочено към идентифициране на проблемите и условията им на възникване без да се правят прогнози за живота на продукта при нормални работни условия. 
Тестът се извършва върху  малки партиди чрез подлагане на единствено тежко натоварване, серия натоварвания или временнопроменливо натоварване Ако единицата оцелее, тестът е успешен. В противен случай се взимат мерки за подобряване на дизайна и елиминиране на прочината за отказ.
Този вид тест се използва главно за намиране на обичайни условия на отказ. Ако тестът не се подготви добре обаче, продуктът може да откаже при условия, които никога няма да срещне на практика. Добър качествен тест е този, който бързо разкрива при какви условия продуктът ще откаже в нормална работна среда. Обикновено данните от тези тестове не могат да се използват в последвали количествени анализи. Тези тестове по правило не дават информация за самия живот на продукта, но дават важна информация относно параметрите, които трябва да се вземат под внимание в количествени тестове
. Очевидно този тест не може да даде отговор на въпроса-Каква ще е надеждността на продукта при нормални условия?
• Количествено тестване – прогнози за живот на продукта.
Вниманието е насочено към прогнозиране на живота на продукта (по-точно характеристики като MTTF, B10 и т.н.) при нормални условия на базата на данни от УТИ. Състои се от тестове, пригодени да изследват живота и характеристиките на устройство, компонент или система при нормални условия и да осигурят информация относно надеждността. Тази информация може да включва вероятността от отказ на продукта при работни условия, средна продължителност на живота и прогнози за върнати бройки и сервизни разходи. Може също така да се използва в помощ на прогнози за рискове, сравнения с дизайн и т.н.
В УТИ количествената информация се гради на базата на качествената. Всъщност, количественият УТИ изисква дълбоко разбиране и прилагане на специфичните механизми на отказ и съответните натоварвания. Таблица 8.1 сравнява двата главни типа УТИ.
Някои техники на ускоряване са подходящи само за части, докато други могат да се приложат на цялата система. Много малко техники могат да се приложат за двете едновременно, където валиден тест за една част може да е безполезен на фона на цялата система или обратно.