故障模式和影响分析构建更好的板

2022年8月18日

关键的外卖

故障模式和影响分析的基础——它是什么，它做什么。
为什么系统隔离是有效FMEA的关键。
硬件与软件在诊断故障模式中的作用。

PCB设计是一个复杂的话题，当在制造设计的保护伞下，这种复杂性被大大放大。建立仿真板所规定的约束条件必须与目前的制造技术在可行性和产量方面相适应。对于任何物理生产运行，都必须强调改进制造过程，以避免最终用户会感受到的不必要的问题。

在任何生产之前，设计都应该进行适当的检查，以减少制造过程中的故障或预期的使用寿命。失效模式和影响分析(FMEA)研究一个既定设计中可能的失效路径，希望能够纠正这些特定的问题。FMEA不仅作为一种安全措施，在意外功能导致电路板故障的情况下，也为客户提供了优越的产品。它的在制造过程中的作用因此,不可否认的。

故障模式和影响分析如何合格?

FMEA作为设计和制造世界中的一个框架存在，以帮助指导未来的生产和优化系统流程。特别是对于大批量生产，尽量减少废料、返工和浪费行为造成的金钱损失可以保护企业的底线，并有助于减少整个生产过程所花费的时间。FMEA的基础包括一个彻底检查故障是如何发生的以及失败的后果。故障被研究为级联效应:给定一个故障在组件级别，该故障的影响进一步考虑在电路和最终板级别。

科学的方法论是FMEA的核心。首先，采用单一故障模式——这是为了防止错误地将一个故障的影响归因于另一个故障，从而完全隔离它对板的影响。任何“来源”问题，无论是电源设备的输入，还是作为运行期间必需的消耗品存在的材料，都被提供以确保故障或错误操作只与手边的故障模式有关。在建立和评估之后，故障模式根据其严重程度进行分类:

1/1R:灾难性的-可能导致生命损失、严重伤害或周围财产损坏的故障模式。1R的名称表示故障模式来自一个冗余系统，该系统仍然具有一般1标签的总体效果。
2/2R:关键-可能导致损坏单板核心功能的故障模式，包括冗余或备份系统。
3:重要- - - - - -在此范围内的故障可能导致严重的磨损和功能退化。
4:小- - - - - -作为故障评级的最低级别，达到这一指定的模式不太可能导致任何显著或明显的变化，在董事会的核心功能的性能。

一般来说，FMEA应在设计确定后尽早进行。这使得该技术的有效性最大化，因为它可以在足够早的时候调整设计，以避免重新配置中心设计选择。

隔离调查范围

FMEA过程开始很简单:从头到尾定义一个系统，包括它与外部系统和功能的接口。这提供了故障模式如何传播的地面隔离，以及整个电路拓扑的哪些部分可能存在故障风险。FMEA评估需要对范围进行一些额外的具体定义，例如系统被检查的深度。一般来说，应尽一切努力正确表示电流部件和设备的状态为了帮助进一步隔离正在权衡的单一失效模式的影响，而不是设计条件。

在这一点上，一些可视化的组织，如流程图或框图，显示了板的子系统和它们的依赖或依赖之间的相互作用，将帮助设计师防止故障模式的路径被误解。最重要的是，失效模式和影响分析应该解决设计中的弱点，而电路板是在预生产阶段，它是高度可塑的。这样做进一步稳定了设计，避免了测试人员进一步的工作和下游的质量保证。

识别在FMEA

为了进行正确的故障分析，设计人员或技术人员必须确定故障发生的机制，以及故障在操作方面意味着什么。识别依赖于评估者的能力正确诊断连接情况比如开衩和短裤。识别并不意味着解决组件内部的连接问题(这不仅要困难得多，还将是制造商的责任)，而是解决板和组件之间的接口点。为此，丰富的电子学知识不是识别故障模式的必要条件，但它可能是一种福音。进行故障模式分析的人员只需能够将故障分组到以下类别: