电子系统可靠性保证
假设我们有一个工程师Charlie，他正在进行验证和可靠性测试。查理的公司致力于生产可以支持机器人系统的微电子电路。为了吸引该部门的买家，查理的公司必须展示他的公司如何在购买微电子产品时遵循“零信任”的方法。“零信任”假设国防部购买的任何东西都是安全的，所有东西都必须得到验证。
不幸的是，查理的公司没有通过第一轮筛选，甚至没有收到回复。问题不在于产品。相反，问题在于可靠性。
什么是可靠性工程?根据危险
查理觉得这一切都说不通。他的设计通过了严格的验证和验证测试。当他心不在焉地盯着公司的文具时，他想他应该把它重新命名为江湖微电子。当我们谈论电子系统的可靠性保证时，我们不能把时间花在骗子、骗子、冒名顶替者或庸医身上。
相反，在可靠性设计(DfR)中发现的最佳实践确保产品在预期的生命周期内在特定环境中按设计运行。DfR开始于电子电路和产品的设计分析阶段，取决于设计团队确定需求的能力印刷电路板，系统或产品。
电子设计中的可靠性过程设计
DfR中使用的结构化过程考虑了从设计过程的一端到另一端可能发生的所有类型的变化。特定的数据控制流程的各个方面。结构还包括在设计中使用工具和方法的顺序，以确保可靠性。根据项目的范围和需求，序列可能是线性发生的，也可能有一些活动是彼此并行发生的。在不同的电路或系统设计中，顺序也可能不同。
DfR的序列包含六个基本步骤，帮助设计团队制定可靠的产品开发路线图。虽然DfR影响设计和开发过程的所有方面，但关键的影响发生在概念和设计阶段。设计团队关注DfR开始思考的可能性失败在概念阶段的早期，并在寻求分析和提高可靠性的方法时保持重点。
DfR工艺的融合。
每个项目开始时都应该考虑到所有涉众。无论是从事航空航天应用的电路设计，还是从事将设备与计算机连接起来的工业系统设计物联网，设计团队必须了解操作环境，并了解不同供应商和最终用户的期望可能有所不同。对需求的强烈关注通常建立在这些期望的基础上，同时也保持对基准、最佳实践以及对任何竞争产品或系统的分析的关注。
需求导致电子系统的可靠性保证
设计团队可以通过使用关键可靠性框架来定义需求，该框架可以识别电气和机械设计如何响应物理环境和应用程序。根据应用的不同，这些要求可能会推动电路在极端温度和湿度的大范围条件下持续工作，振动或休克。其他需求可能涉及物理大小、灵活性或尺寸等约束。
团队可以开发包含设备历史数据的风险模型方案设计分析，使用最坏情况电路应力分析而且失效模式效应和临界分析(FMECA)，以及失败率的估计。所有这些都只有一个目的，即证明电路和组件在产品寿命的设计规范范围内或以上运行。
定量评估推动可靠性设计。WCCSA在描述极端环境或操作条件下电路的功能性能时，考虑了元件公差的方差。分析包括制造商、环境、组件老化、疲劳和公差，同时显示了因素的组合如何导致组件偏离规格。
设计工程师可以使用FMECA来确定潜在故障场景对电路和系统的影响。故障模式和临界性分析通过故障树分析、建模和根本原因分析进行。反过来，设计团队根据对成功的影响对FMECA的结果进行分类。应用程序决定成功的定义是否只包括设备，人员安全，或设备和安全的组合，使用FMECA允许团队:
调查设计方案
开发测试方法
建立可靠性、可维护性和安全性的基准
当设计团队完成FMECA测试时，测试结果将提供关于单点故障、关键故障估计、系统和子系统故障模式以及关键部件可靠性的信息。信息树的各个部分可以指示单点故障或灾难性故障的可能性。整个信息集允许团队识别可靠性问题区域，设计消除或最小化问题区域的计划，以及潜在的设计修改，可能包括更精确的新技术或组件公差和性能规范．
FMECA的临界分析部分根据严重程度和概率对潜在的故障进行排序。每个电平仅为特定应用的电路分析提供一个参考点。设计工程师可以使用临界分析来关注重要的组件、电路、子系统或系统，并建立故障率的近似值。随着电路设计的成熟，概率水平经常发生变化。
可靠性设计让设计团队走上了一条不同的道路。这条道路不仅涉及设计方面的公差，还涉及元件和电路的压力因素。于是，我想到了“细节决定成败”这句成语。DfR不是接受模拟的结果，而是集中关注数据，同时考虑可能导致意外问题的所有因素。
这种详细的分析使设计团队不再假设，具有Y百分比公差的X组件无论如何都可以在Z电路中工作，并引导他们进行更多的测试、分析和验证。团队可以扩展DfR流程，以持续获取有关组件和电路性能的知识，作为参与改进的方法。
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