电子产品可靠性设计- 5个实用步骤

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电子产品可靠性设计

电子产品可靠性设计- 5个实用步骤

设计可靠性(DFR)是一个重要的部分金宝搏平台。像三星音符7一样召回可以杀死你的公司。

在B2B中,问题不是公开的,数量也不是很高。

但在工厂设置中,工业设备故障可能会落在数天。即使该设备不是关键任务,您仍然需要发送一个非常昂贵的服务工程师。

除了短期的财务痛苦,您的品牌也有长期损坏。

虽然每种电子产品,但实际上,可以在某些年内进行服务后,早期失败是不可受理的,大多数时候都是无论是测试的设计还是差的设计。

为了减少电子设备发生故障的机会,您的团队必须在压力和强度之间设计一个健康的裕度。如果一个产品承受的压力大于它的强度,它就会失败。

请记住,DFR必须发生在早期设计阶段当工程师开始评估一个概念的可行性时,远在你开始建造原型之前。

请遵循以下五个步骤以确保您的电子设备专为可靠性而设计。

“作为经验法则,设计师应该始终考虑降低设计的复杂性,并最大限度地使用标准(已证实的)组件。”

1-定义可靠性要求

首先,您必须在使用和运输期间定义产品的可靠性要求和目标,以及最终用户的环境条件。

对于电子产品,你必须特别注意:

你必须时刻牢记的一点是,确保清楚地传达客户对预期产品寿命和性能的期望。

还记得质量是符合规范的,如果没有指定某些东西,你就不太可能得到它。在“绝对需要:使用”和“应该使用”的要求方面也很重要。一旦你开始测试原型,工程团队可能会意识到实际上,一些“应该”的要求可能会比最初预期更容易实现更昂贵的成本,并且可能会软化到仍然能够满足单位成本和达到单位成本时间达到市场目标。

对于所有的需求,不仅仅是那些关于可靠性的需求,我们强烈建议构建一个需求追溯矩阵(RTM)每个要求的哪个都定义了测试。逻辑然后变成:如果无法测试,则不是要求。

如何定义电子设备的可靠性要求?

有几种方法可以做到这一点。以下列表意味着给你一些想法

  • 安全
  • 合同绩效标准
  • 预期的产品生命周期。这需要明确定义。例如,电池或灯的寿命不应该是X年,而应该是X次充电或X次工作时间,以一定的强度。
  • 竞争力的基准,最佳实践,如
  • 成本

很多行业都有自己具体的标准,例如:

  • MIL-STD-810- 用于军用产品(A.K.A. MIL规范)。这些往往比消费物品更苛刻,即展示以承受1千克金属球从1米高。
  • IPC-SM-785-表面安装焊锡附件的加速可靠性测试指南
  • Telcordia公司GR3108- 外部工厂网络设备的通用要求(OSP)
  • IEC 60721 - 3在受天气保护的地方固定使用

如果你刚进入一个行业,看看最佳竞争产品的标准是一个好的开始。

2-识别关键可靠性风险

现在您应该运行DFMEA分析来识别关键的可靠性风险

DFMEA的意思是设计失效模式和影响分析,在这个过程中,一个有经验的工程团队应该检查所有的部件、组件和子系统,以确定可能的失效模式、原因和影响。

DFMEA将帮助您识别产品或过程的潜在故障状态,评估与这些故障模式相关的风险,确定纠正措施,并确定并实施纠正措施以解决最严重的问题。

DFMEA的输入为:

  • 产品要求
  • 最终用户使用
  • 环境信息

DFMEA的目的是采取行动来消除或减少失败,从最高优先级基于最高风险优先级编号开始。

您可能遇到的故障类型当然取决于您的电子设备需求和制造设置。

“纠正措施”是指纠正发现的问题。“预防措施”是实施设计变更,以确保问题不会再次出现。

根据您识别的故障类型,您可以采取预防性纠正措施动作,让我们看一些场景。

解决一个问题可能会带来一个新问题或隐藏在一个大问题背后的小问题,例如,首先没有无线连接,然后连接建立了,结果发现有太多的噪音。

所以每一个新版本(硬件和固件)都需要再次进行彻底的测试。

将故障发生(发生)的可能性乘以它将导致的损坏水平(严重性)为您提供RPN(风险优先级),这允许您排名,并确定您需要先解决问题所需的问题。

消除失败模式可以采取大量的金钱和时间,并且应该将最大的问题分配一美元价值(也考虑责任成本和不合格)来进行成本效益分析。

Case -188金博宝代理提成TITOMA首席执行官:我听说过相当多的案例,其中的故障模式真的很难复制,最终证明是IC或SOC中的一个缺陷,而IC供应商通常拒绝承认这一点。在这种情况下,你将需要有人真正打开集成电路,以证明供应商它有致命的缺陷。

对于大多数产品来说,在实践中你不可能完全消除所有的失败风险,认识到这一点很重要上市时间真的很重要。

每个月的延期意味着损失一美元的保证金。完全错过你的市场机会,你的产品将无法销售,所有努力和投资,以设计出完美的产品将是徒劳的。

对于某些问题,找到根本原因和修复(预防)可能需要很长时间,所以有时你不得不暂时求助于质量控制检测(QC)。

消除故障模式的经济很大程度上取决于你生产的数量,B2B的数量往往要低得多,特别是如果劳动力是负担得起的,检测(和维修)可能更有意义。

很少有人知道,就像软件产品一样,改进电子产品的工作是一个持续的过程:维护工程。

在B2B竞技场中,个人最终客户占业务的相对较大的部分,所以几乎每种生产运行都略有不同,而且比最后一个更好。

这意味着版本控制对于帮助您追踪可能引入缺陷并加快调试过程,这也是必不可少的。

我们应该如何启动电子产品?

雷德·霍夫曼有句名言:“如果你不是。不好意思由您的产品的第一个版本,您推出太晚了。“

这种态度可能是许多人硬件初创公司使用软件背景推动大规模制造的早期释放。

他们忘记了在电子硬件中,一旦销售,修复问题的成本就会高得多。召回可以杀死你的公司。

初创企业不会有太多损失,如果出现重大风险,它们就会倒闭,留给客户(往往是他们的工厂)劣质产品。

成熟的公司不仅会考虑风险带来的纯粹的财务后果,还必须考虑对其品牌资产的影响,这可能很难估值。

工程师几乎始终争取完美。最后,CEO需要在产品“足够好”启动时进行业务决策。这是一个非常艰难的决定,因此应该通过彻底的FMEA分析来了解它的实体数据。

设计失效模式和影响分析的步骤

对DFM设计的步骤进行失效模型和影响分析

3-进行失败分析的物理学

这是可靠性设计中最关键的方面之一;可靠性工程师只有在明白电子产品是如何失效的情况下才能让电子产品变得可靠。

失效物理模型关注的是应力和材料之间的特殊关系。

它始于对材料、过程、物理相互作用、退化和失效机制的理解,以及识别失效模型。

由于为评估新材料,结构和技术创造科学依据,故障物理分析通过为评估新材料,结构和技术创建科学依据,积极整合到设计过程中。

建模和仿真方法用于验证设计和制造过程,其最终目标是通过解决根本原因,在设计过程的早期消除故障。

4-测试和改进原型

在前两次分析完成后,理论上,您的设计应该足够优化,以非常可靠。

然而,这是该理论,现在是实验室中测试原型的现实,并通过真实目标用户使用的现场中的试点运行单元。

除非您的团队在项目类别中具有真正的经验,否则这些测试将带来没有人想到的失败模式。

吝啬你的危险测试,进一步设计给制造过程你发现了一个问题,它越昂贵就是解决它。调整原型与非常昂贵的处理RMA(产品因失败而被退回)

产品成本与时间

由David M Anderson 2001改编自:“可塑性设计”

较少经验丰富的工程师倾向于将原型故障解雇,因为由完美的原型工艺造成的。

在许多情况下,这是正确的,但是应该记录原型中观察到的每个故障,并将其视为需要进一步分析的潜在故障模式。

对原型进行彻底的测试可能会导致对设计方法的信心或缺乏信心,这对于构建下一个原型和最终制造最终产品总是有价值的输入。

应考虑产品环境,占空比和性能要求,如产品要求文件所定义的产品环境,占空比和性能要求进行产品测试方案。

在开始原型测试之前,请确保您了解它们是否都来自相同的配置,或者它们是否包含可能影响可靠性测试统计数据的不同子组件或聚合方法。

确保了解所有感知故障的根本原因,并设计纠正它们的行动计划。

这是非常重要的t蚂蚁意识到,此时的设计变更比在产品开发和制造的后续阶段实现更容易,成本也低得多。

实施高度加速的测试(停止/哈斯)

HALT的目标是主动帮助您发现并修复漏洞,从而提高产品的可靠性。

  • 温度
  • 振动
  • 湿度
  • 电压
  • 当前的
  • 电源循环

正在经过测试的产品将在停止测试期间运行,应连续监测以检查故障。

当发生压力相关的失败时,必须识别出原因,如果可能的话,应解决问题,以便测试继续找到其他弱点。

由于其加速特性,HALT通常比其他测试技术更快、更便宜。

在这里,在你的品牌声誉要求的舒适程度和你能够花在这些测试上的时间和金钱之间有一个商业权衡。

5 - 验证,监视和控制。

我们刚刚谈论的所有分析和测试应持续完成,直到您的电子设备设计被认为是可以接受的大规模制造。

当你们最终到达制造阶段时,你们的可靠性工程团队的所有努力应该集中在减少或消除制造过程可能对最终产品造成的任何不利影响上。

制造过程增加了人类运营商,人类错误,工厂污染的变量。

这就是为什么DFR还不够确保你的电子设备将是一个成功的制造;DFM(为制造而设计)也是你和你的团队应该从一开始就记住的事情。

请不要以为DFR过程当您的电子设备传送到您的客户端时结束。

持续监测和分析现场数据是必要的,以监测产品在实际使用和误用条件下的行为。

您的团队应使用此知识在下一次制造运行中不断进一步改进设备。这种称为维持工程的努力非常重要,连续推出尽可能多的故障模式。

当然,现场测试中获得的信息RMA根本原因分析也非常有价值,可通知未来的相关产品开发项目。

事后分析对于持续改进、回顾成功和错误非常重要,并确保在这个过程中吸取的经验教训不会丢失。

最后一项建议,到那个时刻组件选择,有些人可能会告诉你,只要你坚持一个值得信赖的供应商,你就会好好去,但这并不总是如此。

即使是最好的供应商也可以具有质量问题,这就是为什么验证组件,无论供应商如何都是更安全的方法。

电子产品可靠性设计-结论

就像DFM一样,可靠性设计不是在产品制造开始前的最后一刻添加的酱汁。

相反,它是一个与产品开发的其余部分紧密交织的过程,因为如果没有正确完成,例如电气部件选择和制造过程等不同因素可能会损害您的电子设备的可靠性。

在今天的世界,在哪里:

  • 快速发展的技术促使你使用相对未经验证的解决方案;
  • 更多的竞争和较短的组件生命周期推动您的推动时间更快到市场
  • 增加了减少成本

强调可靠性设计是建立和维护您的声誉的唯一途径。

常见问题 - 可靠性设计

什么是可靠性设计?

可靠性设计(DFR)是一个过程,包括工具和程序,以确保产品在其自身的使用环境中,在其生命周期内满足其可靠性要求。在产品设计阶段实施DFR,主动提高产品可靠性。DFR经常被用作卓越综合设计策略(DFX)的一部分。

DFR代表在制造中是什么?

DFR代表可靠性设计

您如何计算产品的可靠性?

可靠性被量化为用于不可修复产品的可修复产品和MTTF(平均故障)的MTBF(平均时间)。

mtbf = t / r where t =总时间和r =失败的数量

MTTF= T/N,其中T =总时间,N =测试单元数。

如果已知MTBF,可以用MTBF的倒数计算故障率。故障率的计算公式为故障率= 1/MTBF = R/T,其中R为故障次数,T为总时间。

如何提高产品的可靠性?

为了提高产品可靠性,在一段时间内收集失败数据和信息,然后进行分析和纠正措施。可靠性测量取决于产品类型。

可靠性的四种类型是什么?

  • 测试 - 保持可靠性。
  • 评分者间信度。
  • 并行形式的可靠性。
  • 内部一致性。

为什么可靠性设计设计重要性?

电子设备的可靠性非常敏感。

组件设计的微小变化可能会导致可靠性的深刻变化,这就是为什么在进行任何设计工作之前指定产品的可靠性和可维护性目标是至关重要的。

你想要的最后一件事是一个大规模的RMA情况,如三星当其手机爆炸时。

Eulises Quintero

目前作为TITOMA的内容管理器。188金博宝代理提成凭借在内容营销方面的广泛背景和对电子产品的真正兴趣,我能够制作您在这里可以找到的一些内容,当然,所有这些都是在TITOMA团队的帮助下完成的。188金博宝代理提成在我的空闲时间,我喜欢旅游,探索和锻炼。

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