Elektroniska komponenter som inte längre tillverkas – passiva komponenter som motstånd, kondensatorer, induktorer och integrerade kretsar (IC) – blivit en besvärlig fråga för många tillverkare av originalutrustning (OEM) och för konstruktörer inom flygelektronik, militär- och rymdindustrin. Yuval Hernik, Director Application Engineering, Vishay Precision Group (VPG), skriver här om vad problemet kan leda till.

Många av de precisionsmotstånd och IC som utformades för olika system i början av 90-talet och fram till början av 2000-talet håller tyvärr på att bli obsoleta eller svåra att få tag på av skäl som ligger utanför dessa företags kontroll. Skälen kan variera. De kan handla om att vissa branscher har slutat använda bly/tenn-anslutningar, eller att det finns påtryckningar från inköpare och ledningen att dra ned på materialkostnader (BOM), ofta genom att försöka hitta ersättare från Asien.

Skapar problem
Oavsett de enskilda orsakerna har resultaten varit ganska negativa. Många AMS-tillverkare har mötts av oavsiktliga konsekvenser när de växlat från precisionsmotstånd med traditionell fastställd driftsäkerhet – i enlighet med Defense Electronics Supply Center (DSCC) – till ”kommersiella resistorer som finns i lager” (COTS).
Trycket på att sänka priserna har lett till att komponenter blir obsoleta snabbare liksom tillverkningen av förfalskningar. Det uppmuntrar samtidigt vissa leverantörer att publicera mindre föredömliga datablad som döljer de faktiska skillnaderna mellan deras lågprisprodukter, å ena sidan, och utrustning som uppfyller militärindustrins krav med fullständigt underbyggda data, å andra sidan.
Tillverkarna av originalutrustning kan minska förvirringen med att ta sig an den enda fungerande lösningen: Att ta sig tid till att kontrollera bakgrund och erfarenheter från tillverkare av precisionsmotstånd, bestyrka riktigheten hos den tekniska informationen, och tillgängligheten av denna, samt beställa prover för test och granska och kontrollera att aktuella standarder följs.

Ursprunget till problemet
Den exponentiella tillväxten av elektronik i militära system, i kommunikationssatelliter och i satelliter för utforskning av rymden som kom igång på 1960-talet, ledde till ett behov av särskilda prestandakrav för komponenter med hög driftsäkerhet. Konstruktörer behövde vara säkra på att komponenterna skulle fungera på exakt samma sätt oavsett tillverkare och med den driftsäkerhet som var etablerad. Det var det enda sättet att garantera att systemen fungerade på samma sätt från en livscykel till en annan. Det innebar också att reservdelar kunde användas utan att grundläggande prestandakriterier behövde ändras och utan att driftsäkerheten minskade.
Militära specifikationer innebar, förutom att prestanda standardiserades, att man specificerade de testprotokoll som ligger bakom de data som används i statistisk analys för att bestämma olika nivåer av driftsäkerhet. Alla tillverkare som uppfyllde kraven för dessa specifikationer, och som fortsatte att göra tester, kunde leverera delar med dessa specifikationer som utgångspunkt. Alla tillverkare som uppfyllde kraven ansågs vara likvärdiga.
Olika specifikationer utfärdades för olika tekniker med avsikt att undvika helt skilda egenskaper inom samma specifikationer. Om en tillverkare hade en unik produkt med överlägsna prestanda kunde den bara kvalificera sig enligt de fastställda specifikationernas mindre prestandanivå; dvs till specifikationer som var starkt påverkade av flera tillverkares gemensamma prestandanivå. För applikationer som behövde den högre prestandanivån var man fortfarande tvungen att skriva särskilda specifikationer för att definiera parametrarna för kritiska prestanda.

Merkostad
Komponenter som behövde uppfylla militärindustrins krav innebar en merkostnad. Att kvalificera sina produkter och att hålla dem i gott skick var en kostsam börda för tillverkarna och detta arbete behövde läggas till komponentpriset. I kostnadsbördan ingick test för kvalificering och underhåll, kostnader för administration och rapportering, kostnader för utrustning och kvalitetskontroll och kostnaderna för tiotusentals komponenter vars liv ändades genom testprotokoll.
När användningen av kvalificerade delar utvidgades till nästan alla projekt inom militären och rymdindustrin började jakten på nya system med högsta prestanda att mildras av behovet att minska kostnaderna för de nödvändiga komponenterna. Intresset riktades mot att använda kommersiella standardkomponenter i stället för fullständigt kvalificerade delar. Så småningom började dessa kallas för ”komponenter som finns i lager” (commercial-off-the-shelf) eller COT.

COTS billigare
COTS-komponenter är billigare eftersom det inte finns några likformiga protokoll för test och dokumentation som för de militära specifikationerna. Leverantörerna behöver inte längre finnas på listan över kvalificerade leverantörer (QPL). Det är mycket önskvärt att en leverantör har den erfarenhet och bakgrund som stödjer ett QPL-program men det är inte längre ett krav.
Som en följd har prisöverväganden börjat styra konstruktionsbesluten. Tillverkarnas påståenden blir mindre styrda av objektiva normer och databladen blir snarare som en referens än en garanti vilket innebär att en mindre noggrann tolkning av specifikationer medges. Snart börjar "bedrägeri genom försummelse" och ofullständiga beskrivningar att smyga sig in.

Varierande egenskaper
Konstruktörerna kan nu ha olika komponenttekniker i en och samma tillämpning, även om dessa teknikers egenskaper skiljer. Precisionsmotstånd, för att ta ett exempel, kan ha samma resistansvärde och tolerans. Men de kan skilja ifråga om resistansens temperaturkoefficient (TCR), TCR-effekt (PCR), termisk EMF, strömbrus, harmonisk distorsion, elektrostatisk urladdning (ESD), termisk stabilisering och kumulativa avvikelser i slutet av en produkts livstid. Inget av detta ingår automatiskt i en resistors identifiering efter värde och tolerans. Ersättning eller byten görs efter form, passform och funktion (FFF). Resistorer köps sedan för att monteras på utrustningen, med dess ursprungliga funktion, utan att hänsyn tas till de andra, onämnda egenskaperna vilket påverkar prestanda och driftsäkerhet. Det saknas data utifrån vilka man kan göra statistiska förutsägelser om graden av fel och brister eller "medeltid mellan fel" (MTBF). COTS förutsätter också att reservdelar finns att få när de behövs. Det förutsätter fortsatt leverans från tillverkaren. Med komponenter med fastställd driftsäkerhet (ER) och EEE-INST-002 specificerades och visades alla viktiga utmärkande egenskaper för prestanda tillsammans med Dokumenterad driftsäkerhet.
Med COTS hamnar fokus för beslutet om konstruktion och inköp på pris, på tillverkarens påståenden och på BOM-kostnader. Utrustningens driftsäkerhet särskiljs från kostnader för delar och produktion. Köpare uppmanas att köpa från den billigaste källan, driftsäkerhet för utrustning är inte längre sammankopplat med köpta delar, och reparationskostnader ökar tillsammans med misslyckanden på fältet.

Nya problem med försörjning av delar
Vi måste nu erkänna att "det kommersiella" är en viktig del av COTS. Kommersiella leverantörer fattar ekonomiska beslut. Delar kan dras in, upphöra att finnas till hands. Leverantörer kan eventuellt tillgodose de flesta av sina kunder som efterfrågar blyfria anslutningar och strunta i de som behöver bly/tenn-anslutningar. De kan eventuellt sluta med bly/tenn-versioner eller bara tillverka dem när de beställs. Tillverkaren kan dessutom välja att ändra sina metoder och förfaranden utan att behöva bevisa likvärdig prestanda och driftsäkerhet. Detta görs med ytterst liten koppling till form, passform och funktion, inte till driftsäkerhet.

Obsolet produkt
När en leverantör beslutar att upphöra med en produkt blir den obsolet. Tillverkaren kan eventuellt erbjuda användare att under en begränsad tid göra ett inköp för en livstid för särskilda delar. Men även om en tillverkare av originalutrustning kan förutsäga användningen för en viss produkt har han inget reservlager för ett oväntat uppsving av nya köp från kunderna eller för ny utrustning som använder samma kretskort. Dessutom drabbas delar som ligger kvar på hyllorna under en längre tid av försämrad lödbarhet, fuktintrång, föroreningar och oxidering. Alla produkter som medger livstidsköp har också samma tidskod för åldrande, medan många av OEMs kunder har tidsrestriktioner – användningen begränsas ibland till ett år och nästan aldrig till mer än två år.

Varning för förfalskningar
Tillverkaren av originalutrustning måste nu antingen konstruera en ny resistor som drar med sig kostsamma analyser och eventuell ny kvalificering av utrustning eller finna ett nytt sätt att få tag på det avvecklade precisionsmotståndet. Det senare leder ofta till inköp av oäkta vara, förfalskningar.
Köparen går igenom befintliga distributörer. Distributörerna går igenom de leverantörer eller till och med mellanhänder som tillhandahåller specialartiklar. Leverantörerna av specialtillverkning söker igenom oreglerade och otillförlitliga källor, ofta i Asien. De oreglerade källorna kastar sig över möjligheten – de börjar skapa förfalskningar av de nödvändiga delarna och säljer dem med ett stort vinstpåslag dolt bakom den förlängda leveranskedjan hela vägen tillbaka till den desperata OEM-tillverkaren. Misslyckanden på fältet ökar. Rykten och eventuellt människors liv är i farozonen.

Viktigt veta vem som tillverkar
Det är oerhört viktigt att konstruktörer, komponentingenjörer och planerare vet vem sina komponenttillverkare är, sina produktåtaganden, sin integritet, förstår sitt rykte, kan de specifika detaljerna i sina produkter och konstruktioner och att de testar leden mellan de kommersiella produkterna och sina driftsäkerhetsdokumenterade produkter, och att aldrig någonsin tillåta icke godkända mellanled i leveranskedjan. Inför en fortsatt samlad uppfinningsrikedom hos skaparna av förfalskningar måste alla försöka skydda sig själva och branschen, med oavbruten vaksamhet, och kontroll över leverantörskedjan.

Filed under: Teknikartiklar