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通过DFX设计提高电子产品的质量与可靠性

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王文利博士

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1、DFx简介

???DFX是DesignforX(面向产品生命周期各环节的设计)的缩写，其中X代表产品生命周期的某一环节或特性，如可制造性〔Ｍ－Manufacturability〕、可装配性(A-Assembly)、可靠性(R-Reliability)等。DFX主要包括：可制造性设计DFM:DesignforManufacturability，可装配性设计DFA:DesignforAssembly，可靠性设计DFR:DesignforReliability，可效劳性设计DFS:DesignforServiceability，可测试性设计DFT:DesignforTest，面向环保的设计DFE:DesignforEnvironment等。

???DFX设计方法是世界上先进的新产品开发技术,这项技术在欧美大型企业中应用非常广泛,指在产品开发过程和系统设计时不但要考虑产品的功能和性能要求,而且要同时考虑产品整个生命周期相关的工程因素，只有具备良好工程特性的产品才是既满足客户需求，又具备良好的质量、可靠性与性价比产品，这样的产品才能在市场得到认可。DFM是DFX中最重要的局部，DFM就是要考虑制造的可能性、高效性和经济性，DFM的目标是在保证产品质量与可靠性的前提下缩短产品开发周期、降低产品本钱、提高加工效率。DFX在电子产品设计中的出现有其深刻的历史背景，这是由于电子产品竞争越来越剧烈，公司必须保证产品能够快速、高质量的进入市场，适应电子产品短生命周期的要求。

2、电子产品设计中采用DFX的意义

???DFX的目的是提倡在产品的前期设计中考虑包括可制造性、可装配性等相关问题。传统的电子产品开发方法通常是设计---生产制造---销售各个阶段串行完成。由于设计阶段没有全面考虑制造要求，加之设计人员对工艺知识的欠缺，总会造成在产品生产时出现这样那样的问题，如元器件选择不当、PCB设计缺陷等，导致设计方案屡次修改、PCB不断改板、生产屡次验证等，使得产品开发周期延长、本钱增加、质量和可靠性得不到有效保证。

???DFX基于并行设计的思想，在产品的概念设计和详细设计阶段就综合考虑到制造过程中的工艺要求、测试要求、组装的合理性，同时还考虑到维修要求、售后效劳要求、可靠性要求等，通过设计手段保证产品满足本钱、性能和质量的要求。DFX不再把设计看成为一个孤立的任务，利用现代化设计工具和DFX分析工具设计具有良好工程特性的产品。图1所示为电子产品传统设计流程与DFx设计流程的比照，通过DFx设计可以减少产品的更改次数、缩短产品上市周期、降低产品本钱、提高产品质量与可靠性，将问题解决在设计阶段，而不是让问题产品进入市场后才发现，造成巨大的浪费和损失！

???根据相关统计，电子产品本钱的70%是在设计阶段就决定了，设计缺陷流到后端，其解决费用会成百倍的增加，因此越来越多的公司开始关注DFx。

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图1电子产品传统设计流程与DFx设计流程的比照

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3、业界领先公司的DFX设计

???成功实施DFX的一个关键因素就是要尽早与DFX设计团队进行沟通。在工程正式启动前就要经常进行工程讨论。在该阶段，就根本确定了产品特性和元器件。通过真正将DFX活动集成到公司文化和每个产品的开发活动中，就能将效益最大化，保证最终产品具备量产和盈利能力。当DFX集成到产品开发流程中时，其执行力度会得到大大地加强，这一工作的根底就是要公司上层管理者的支持，当管理层确认DFX是产品设计中非常必要的工作时，执行推动起来就很容易了。

???在思科，成立了一个团队开发“大工程方法论”〔简称GEM，GreatEngineeringMethodology〕流程。该流程定义了思科开发产品所必须的各个步骤，所有的产品开发工程都必须利用该流程模板，它包括必须达成的关键里程碑、团队功能和文档，图2所示为思科公司基于DFX设计的产品开发流程，它描述了产品从概念阶段一直到生命周期终结的整个开发周期。漏斗型代表需求的收集，中间局部代表产品的开发，右侧局部代表产品的应用周期。

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图2思科公司基于DFX设计的产品开发流程

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???流程中关键里程碑包括：产品需求文档〔PRD〕，它定义了产品的设计需求；概念交付会议〔CC〕；设计实施交付会议〔EC〕；制造和测试方案定义〔制造方案〕；工程设计验证测试〔DVT〕；技术就绪评审〔TRR〕；订单就绪评审〔ORR〕；原型机生产；DFX评审；产品发布生产；试制；可靠性验证测试〔RDT〕；常规可靠性测试〔ORT〕；产品首次发货〔FCS〕；到达质量和生产量要求的时间〔TTQV〕和产品开发后评估〔PPA〕。思科公司基于DFX