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ANSYS的博客

2019年7月29日

什么是可靠性设计(DfR)?

工程师们经常谈论可靠性设计(DfR)的重要性,以及它对产品整体效率和成功的影响。所以,让我们来看看DfR的基本原理,以及公司如何利用它来发挥最大的优势。

什么是DFR?

从本质上讲,DfR是一个确保产品或系统在预期生命周期内在给定环境中执行指定功能的过程。


可靠性设计确保产品和系统在预期的生命周期内在给定的环境中执行指定的功能。

DfR通常发生在设计阶段-在物理原型之前-并且通常是卓越总体设计(DfX)策略的一部分。但是,您很快就会发现,DfR的使用可以而且应该得到扩展。

为什么DFR至关重要?

当今技术的复杂性使得DfR比以往任何时候都更加重要和有价值。其中一些原因包括:

  1. 产品差异化:随着电子技术的成熟,通过价格和性能等传统指标将产品与竞争对手区分开来的机会越来越少。
  2. 可靠性保证:先进的电路、复杂的电源要求、新元件、新材料技术和不太坚固的部件使得确保可靠性越来越困难。
  3. 成本控制:项目预算的70%用于设计。
  4. 保持利润:产品更早进入市场,防止销售和市场份额的侵蚀。

何时使用DFR ?

大多数公司在给定项目开发周期的设计和开发阶段应用DfR。然而,这种常见的做法在开发过程中来得太晚了。

成功的DfR需要将产品设计和过程规划集成到称为并行工程的内聚的、交互的活动中。请记住,为可靠性而设计比为可靠性而测试要便宜得多。当你在概念可行性阶段实施可靠性考虑时,你在做所有的决定时都要考虑到可靠性。因此,DfR在概念可行性阶段是最有效的。


在产品开发过程中进行全面的设计审查是确保产品可靠的一种行之有效的方法。


谁应该参与DFR?

以同时优化设计为目标,典型的工程筒仓是适得其反的。相反,并行工程依赖于所有重要项目团队成员的贡献。因此,需要包含在DfR中的内容包括:

  • 管理组件库的组件工程师
  • 为程序集设置系统约束的系统工程师
  • 负责计算机辅助设计(CAD)的布局工程师
  • 负责可制造性设计(DFM)和装配/箱体连接的制造工程师
  • 根据功率要求开发电路板的热工程师
  • 建立环境应力筛选(ESS)和在线测试(ICT)参数的测试工程师
  • 专注于统计技术和环境测试的可靠性工程师,这些通常在设计阶段之后成为dfr的一部分


您需要完成的流程,以确保产品或
系统可靠是长久的,但值得。你可以更好地理解和
依靠你的产品。

DFR最佳实践

这里有一些可以应用于几乎任何项目开发的DfR最佳实践。这些最佳实践还指导整个过程。

  • 根据生存能力设定可靠性目标。这通常受到置信水平的限制,例如95%的可靠性和超过15年的90%的置信水平。
  • 避免使用平均无故障时间(MTTF)和平均故障间隔时间(MTBF),因为它们不能衡量可靠性。历史上,MTBF是使用经验预测手册来计算的,它假设一个恒定的故障率,但并不总是正确的。


成功的DfR需要产品设计和工艺的整合
计划变成一种有凝聚力、互动性强的活动
作为并行工程。

  • 使用失效物理(PoF)来深入了解期望的寿命和环境如何影响设计。这需要付出大量的努力,但在以下方面有宝贵的回报:
  • 确定平均和现实的最坏情况
  • 识别所有导致故障的负载
  • 温度
  • 湿度
  • 腐蚀
  • 功率自行车
  • 电气负荷和噪音
  • 机械弯曲
  • 随机和谐波振动
  • 冲击
  • 包括所有的环境
  • 制造业
  • 运输
  • 存储
  • 在这个阶段保持维度宽松。大量的硬件错误是由任意大小的限制造成的。

Ansys Sherlock自动设计分析软件通过尽可能早地在产品开发过程中提供可靠性洞察来增强DfR。这优化了产品可靠性,开发时间和成本节约。要详细了解如何将DfR引入开发过程,请观看以下网络研讨会:在设计过程中实施可靠性物理:每个经理和工程师都需要知道的

或观看网络研讨会:可靠性物理分析导论

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