Теория надежности на примере компьютерных блоков питания AeroCool SX-400
Если вы читаете этот текст, значит вам чем-то интересен и близок вопрос "Почему сломался телефон на следующий день после конца гарантии?".Как и зачем делают программируемые на этапе производства отказы в электронике? И не важно о каком производстве идет речь-о производстве автомобилей, где тысяче разношерстных деталей из резины, пластмассы и металлов или производстве мясорубок -где детали можно посчитать по пальцем обеих рук. Давно хотел поделиться своими умозаключениями и наблюдениями, т. к. имею 15-летний опыт ремонта электроники и могу делать выводы исходя из собственного опыта.
Долгое время промышленность в лице инженеров старались сделать технически сложные устройства надежными, узлы и агрегаты проходили десятки тысяч часов тестов на стендах, чтобы определить какие механизмы изнашиваются быстрее при текущих условиях эксплуатации и подобрать нужные типы металлов и пластмасс. Определить оптимальные режимы работы, при которых износ узлов минимален. Родилось целое направление Теория надёжности - изучающая закономерности распределения отказов технических устройств и конструкций, причины и модели их возникновения. Само понятие Надёжность – определено как свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.Появились такие понятия как «средняя наработка до отказа», «наработка до отказа» , «наработка между отказами»,а в высших учебных заведения уже порядка ста лет изучают предмет «Сопротивление материалов».
И вот мы 2023 году. Нам сообщают практически из каждой инструкции по эксплуатации, что гарантийный срок работы, например, кухонного миксера или хлебопечи =12 месяцев. Я думаю, что каждый из читателей в той или иной мере сталкивался в своём жизненном опыте, что техника выходила из строя практически день-в-день с истечением гарантийного срока эксплуатации. При ремонте электрохлебопечки выяснятся, что в 99% случаев проблема в порванном током резиновом ремне привода от двигателя к валу. При ремонте электромиксера проблемы в подавляющем большинстве случаев в сломанной хлюпенькой пластмассовой шестерни. Типовая неисправность некоторых моделей телефонов и планшетов кроется в зарядном разъёме MicroUSB-он рассчитан на 10000 циклов подключения-отключения. Если принять, что в году 365 дней и пользователь производит один цикл подключения-отключения в день, то заявленного ресурса в 10000 циклов по идее будет достаточно для эксплуатации в течение 10000/365=27.3 года. А при четырёх циклах в день – более шести лет.Однако этот расчет справедлив только при идеальных условиях эксплуатации,что ,естественно,никогда не бывает в реальной жизни.
Стоимость ремонта зачастую сопоставима или чуть дешевле чем покупка нового электроприбора хлебопечи/миксера/телефона (нужное подчеркнуть) . Казалось бы- что мешает сделать ремень из более прочной резины, шестерню из пластмассы не разрушающейся через год, зарядный разъём устойчивым к многократному применению . Но нет, кто же тогда через год купит новый миксер и хлебопечь, если старые еще продолжают работать?
А теперь поговорим о теме нашей статьи -компьютерном блоке питания AeroCool SX400 в форм-факторе SFX. В одной компании конце 2018 года в серверные корпуса были массово закуплены и установлены такие блоки питания. Далее устанавливали эти же блоки питания в начале и середине 2019 года. Спустя примерно год непрерывной работы первая партия установленных блоков питания стала синхронно выходить из строя. Она была заменена на такие же новые блоки питания AeroCool. При вскрытии первой партии и беглом осмотре обнаружить причину выхода из строя не удалось-однако все блоки питания вели себя одинаково-при старте кулер делал пол оборота и останавливался, что навело на мысль о единой природе неисправности у всех блоков питания и это подтвердилось при дальнейшем детальном изучении платы.
Корень зла
Изучив схему блока питания, было выявлено отсутствие управляющего напряжение на транзисторе отвечающим за старт. Не вдаваясь в скучные технические подробности скажу, что проблемной деталью оказался сгоревший резистор на 10 Ом в цепи питания транзистора. Вся первая партия блоков питания в количестве 240 штук была неисправна из-за одной сгоревшей детали стоимостью 30 копеек! Казалось бы -раз уж определи несправный элемент-можно его заменить и дело с концом, но не тут-то было -элемент располагается под другим элементом дросселем, и чтобы его заменить необходимо выпаять сначала его ,а уже потом можно получить доступ к резистору.
Некоторые блоки питания помимо неисправных резисторов имели либо не вращающиеся либо слабо вращающиеся кулера. Любопытства ради решено было разобрать неисправный кулер и понять причину неработоспособности. А причина оказалась банальной- запустевание смазки, вследствие чего кулер со временем крутился все медленнее и медленнее вплоть до полной остановки. Из-за падения скорости вращения уменьшался поток проходящего через элементы воздуха, вследствие чего, в частности, резистор нагревался и выходил из строя.Достаточно было капнуть одну каплю машинного масла на подшипник скольжения, чтобы кулер снова стал вращаться «как новый».
Можно долго дискутировать на тему теории вероятности выхода из строя, но статистика упрямая наука:
на конец 2021 года было возвращено в строй 488 шт. блоков питания из 495 вышедших из строя,то есть порядка 95% из общего количества.
Схемотехника современной электроники надежна, отточена годами и поколениями инженеров, приложивших к ней свою голову и руки. Но всего один элемент может вывести из строя целое устройство, блок, узел (нужное подчеркнуть) и в данном случае таким слабым звеном оказалась обычная смазка вентилятора охлаждения. Исходя из вышеизложенного напрашивается только один вывод-скорость высыхания смазки была заранее известна производителю и свой гарантийный срок 12 месяцев кулер отработал, ну а дальше по задумке отдела продаж компании производителя блоков питания AeroCool покупатель должен купить новый взамен неисправного. Этот подход производителей сегодня справедлив и в производстве легковых автомобилей,авиалайнеров ,мебели и даже кухонных приборов!
В далекие времена СССР не было маркетологов ,финансовых аналитиков и PR менеджеров,а было одно клеймо качества "Сделано в СССР"- именно поэтому выпущенный в 1961 году радиоприемники "МАЯК 202" у меня до сих пор работает,выпущенный в 1986 году утюг гладит ,а мебельная стенка "Медео" производства 1978 года у соседей стоит до сих пор.
