Elektronik kartların saha verilerine dayalı güvenilirlik analizi

Teknolojik gelişmelerin hızlı ilerlediği, karmaşık sistemlerin geliştirilmesi ve müşterilerin kalite beklentisi, üreticileri yüksek kalitede ürünler çıkarmaya zorlamaktadır. Gelişen teknoloji ile elektronik sistemler, birçok ürünün vazgeçilmez bir bileşeni haline gelmiştir. Bu nedenle özellikle tüketici elektroniği alanındaki üreticiler başta olmak üzere çoğu alandaki üreticler için elektronik sistemlerin güvenilirliklerini doğru ve erken bir şekilde kestirmek, gerek tasarım safhasına geribesleme verebilmek ve gerekse garanti önlemlerini alabilmek adına büyük önem taşımaktadır. Elektronik sistemlerin, güvenilirlik kestirimleri için kullanılan yöntemler, hızlandırılmış testler, komponent bazında yapılan testler, kök neden simülasyonları ve saha verilerinin istatistiksel analizi yöntemleri olarak sınıflandırılabilir . Klasik hızlandırılmış testler maliyetli ve zaman alıcı olmaları nedeniyle günümüzün tüketici elektroniğinin hızlı geliştirmeyi amaçlayan politikalarına uygun düşmemektedir. Komponent ve alt sistemler için kök neden benzetimi öneren yöntemler, süreden tasarruf sağlasalar da bu tip benzetimlerin gerçek dünyaya uygun olmayan sonuçlar ürettiği olabilmektedir. Bu nedenle saha verilerinin analizi ile ulaşılacak bir güvenilirlik kestirimi, gerek saha verisinin, ürünün sahada görülen gerçek durumunu yansıtması gerekse az maliyetli ve zaman kazandırıcı olması sebebiyle, güvenilirlik kestirimi için iyi bir yöntem olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, Avrupa'nın en büyük beyaz eşya üreticilerinden birisine ait 4 adet beyaz eşya elektronik kartının yüksek satış ve dönüş sayılarına sahip, garanti verileri istatisksel yöntemlerle incelenmiştir. Arıza oranı (risk oranı), sahada çalışmakta olan bir sistemin anlık arızalanma olasılığı olarak tanımlanır. Beyaz eşya örneğinde olduğu gibi sahada çalışan ürün sayısının çok olduğu uygulamalarda, arıza oranı önemli bir güvenilirlik ölçütüdür. Bu çalışmada da arıza oranı fonksiyonları ve arıza oranı değerleri üzerinde çalışılmıştır. Çalışmanın temel amacı saha verilerinin analizi ile bir elektronik kart için arıza oranı eğrisini doğru ve kısa bir dönemi kapsayan saha verisi ile elde etmektir. Saha verilerinin değerlendirilmesinde önemli bir adım verinin doğru kaynaklardan doğru şekilde geldiğine emin olmak ve verinin bütünlüğünü korumaktır. Geniş çapta tüketiciye ulaşan ürünlerin geniş bir coğrafyaya da yayılacağı düşünülürse, saha verilerini düzgün şekilde elde etmek, güvenilirlik analizinin en önemli kısmını oluşturmaktadır. Ancak genellikle hatasız bir veri elde etmek neredeyse imkansızdır. Verideki hata sayısı fazla olduğunda ise deterministik ve istatistiksel analizin de yanlış sonuçlar vereceği açıktır. Bu nedenle saha verisinin istatistiksel analizden önce bir taramadan geçirilmesi ve hatalı olup olmadığının araştırılması gerekmektedir. Bu çalışmada Weibull dağılımı yardımıyla, gözlem süresi içindeki gizli hataların bulunduğu hatalı zaman aralığını, yaklaşık olarak bulmak için bir yöntem önerilmiştir. Bir sistemin sahadaki anlık arızalanma riski genellikle küvet eğrisi ile tasvir edilir. Saha verilerinin analizi veya hızlandırılmış test vb. herhangi bir yöntemle küvet eğrisinin tamamını kestirmek büyük ölçüde hatalara sebep olacaktır. Örneğin beklenen ömrü 10 yıl olan elektronik kartların garanti verisinin istatistiksel analizi ile yıpranma bölgesini kestirmek gerçekçi olmayacaktır. Bu nedenle bu çalışmada, garanti verisi kullanılarak, küvet eğrisinin ilk iki evresinin kestirimi yoluna gidilmiştir. Bu amaçla literatürde sık kullanılan Weibull-üstel birleşimi kullanılmıştır. Bu şekilde parçalı arıza oranı eğrilerinin güvenilirlik verisini modellemede kullanılması, bir değişim noktası problemini de beraberinde getirir. Değişim noktası problemleri istatistik alanında çeşitli veri tipleri için güncelliğini koruyan bir alandır. Problem tanımı, veri tipine ve değişimin arandığı ölçüte göre değişmektedir .Örneğin, aranan değişim, verinin uyduğu dağılım tipinin değişmesi ya da dağılım tipi aynı kalsa bile parametrelerinin değişmesi şeklinde tanımlanabilir. Güvenilirlik literatüründe, değişim noktası, çalışmakta olan donanım veya yazılıma ait hata verilerinin dağılımının belli bir süreden sonra değiştiği zaman olarak tanımlanır. Komponent ve kompleks donanım güvenilirliğinde ise değişim noktası, arıza oranının eğiliminde meydana delen değişimler olarak ele alınır. Bu çalışmada, değişim noktası problemine, elektronik karta ait saha verisinden yola çıkılarak istatiksel ve uygulanabilir bir çözüm üretilmiştir. Değişim noktası, arıza oranı eğrisinin erken hata evresinden, faydalı ömür evresine geçiş noktası olarak alınmıştır. Bu çalışmada saha verisi analizi yapılırken uzun dönem ve kısa dönem olmak üzere iki tip veri öngörülmüştür. Bol örnek sayılı ve uzun bir süreyi kapsayan (uzun dönem) bir saha verisinden, iki parçalı (iki dağılımlı) veya tek parçalı (tek dağılımlı) arıza oranı eğrisine istatistiksel yöntemlerle ulaşılmaktadır. Ancak parametrik veya parametrik olmayan klasik yöntemlerle yapılan bu kestirimler, tüm saha verisini kullanırken, çok kısa bir gelecek için gerçekçi olmaktadırlar. Beyaz eşya gibi sahaya çıkışların yüksek sayıda olduğu uygulamalarda, yeni sahaya çıkmış bir ürün hakkında, ona ait saha verisini kullanarak, bir kestirim yapabilmek büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada 3 aylık kısa dönem saha verisinden 36 aylık güvenilirlik kestirimi yapılmasını amaçlayan bir yöntem önerilmiştir. Metodun temeli önceki nesil benzer ürünlere ait istatistiklere dayanmaktadır. Benzer tasarıma sahip kartlar aile olarak adlandırılmış ve aynı aileye mensup kartların benzer güvenilirlik istatistiklerine sahip oldukları görülmüştür.