提高控制器硬件可靠性的技术研究.docxVIP

背景

1.随着汽车电动化和智能化的发展，车辆的控制器面临着严峻的质量挑战。根据电路可靠性专业机构研究数据表明，产品在设计前期充分考虑可靠性设计可极大地提高控制器硬件质量。

2.当前各大零部件供应商在可靠性技术开发方面的能力参差不齐，整车厂应从提高硬件质量、提升品牌出发，研究一种可行方法提升控制器的硬件可靠性。本文对于控制器的硬件可靠性开发提出一些规划和建议。

一、控制器硬件可靠性概念

可靠性是描述系统长期稳定、正常运行能力的一个通用概念，也是产品质量在时间方面的特征表示。

系统的可靠性是由多种因素决定的，影响系统可靠、安全运行的主要因素来自于系统内部和外部的各种电气干扰，以及系统结构设计、硬件设计、软件设计、安装、制造工艺和外部环境条件等。

其中硬件设计的可靠性工程是保证器件在产品的整个生命周期中可靠工作的系统工程，通过保证使用可靠的器件和可靠的使用器件，避免失效或降低失效的风险，来保证产品的质量和可靠性。

二、控制器硬件可靠性现状

当前可靠性工程能力水平大致划分为5个层级，从低到高分别为意识阶段、基础阶段、提升阶段、体系阶段、优化阶段，具体如下：

意识阶段

·产品质量受个别人的能力或办事方法影响，易产生较大波动；

·产品开发质量不可预测，主要依赖功能测试，老化筛选；

·质量问题频发，缺乏准确的质量数据；

·认识到可靠性的重要，但不知道从哪方面着手改进可靠性；

·担心任何提高可靠性的行为会带来成本上升。

基础阶段

·意识到可靠性必须改进，寻求外部资源获得帮助；

·开始尝试改进，重视积累可靠性技术方法；

·能简单度量部分环节质量数据，主要关心并改善内部质量数据；

·能小范围改善质量，但无法控制整体风险；

·产品可靠性没有定义或明确的保障措施；

·开发周期和成本不受控，可靠性可能存在过度设计。

提升阶段

·全面发展可靠性过程数据收集系统，特别关注客户现场可靠性数据；

·开始建立并积累物料、设计、测试、生产、失效分析等技术平台的基本能力；

·产品可靠性有所提升，但是总体效率不高；

·在开发阶段定义可靠性指标，产品生命周期可靠性数据和开发前期期望有差距；

·产品开发周期不完全受控，质量要求和开发周期互相牵制；

·开始关注失效根因分析，开始开展设计仿真工作，开始启动流程保证。

体系阶段

·建立起可靠性平台相应的组织架构、专职团队、流程体系；

·开展可靠性规划和管理，预防风险，强调失效根因分析流程，提升可靠性闭环能力；

·审查开发和交付阶段的可靠性差距，产品的开发周期受控并逐渐缩短；

·管控产品研发及全生命周期的过程可靠性，有效管控供应商及来料品质；

·深入参与可靠性行业活动，制定标准，获取广泛支持；

·公开披露自身可靠性成果和策略。

优化阶段

·可靠性成为企业核心竞争力的重要部分；

·可靠性成为企业系统工程，不断完善优化，支撑企业全面发展；

·能高效控制并优化产品可靠性和性价比；

·在整个行业有质量和成本优势，开发周期最短，市场机会窗大；

·引导行业前进，确立行业质量标准，技术和可靠性成为行业的标杆。

纵观以上，当前大部分零部件供应商处于意识阶段和基础阶段，少部分处于提升阶段。

三、控制器硬件可靠性提升

模块1：失效分析，建立问题库，归纳总结形成硬件可靠性Checklist清单。

对样机、试产、量产、售后反馈的故障问题收集整理，建立问题库，并对问题进行统计分析、确定失效分析项目，根据失效问题分析出失效机理，改进方案实施验证后，从失效案例中提取设计规避措施，将Checklist清单不断更新迭代。

模块2：物料可靠性，确保供应商控制器BOM清单的优选。

物料是控制器硬件可靠性保证的基础，物料选型是一个平台化系统级工程，包含物料技术平台和产品物料选型。

--物料技术平台主要有以下三个方向：

·物料优选：编码体系优化、建立物料优选库、物料选型应用指导书；

·物料认证：物料技术规格书审核、物料可靠性评估、来料检验指导书；

·物料流程建设：物料选型流程、新物料认证流程、物料替代流程、PCN处理流程、物料问题处理流程、新供应商认证流程、供应商管理流程。

--产品物料选型主要有产品物料（BOM）优选、降成本替代、物料国产化替代方案。

模块3：可靠性设计，产品的可靠性首先是设计出来的，可靠性设计的优劣对产品的固有可靠性产生重大的影响。

依托设计平台的标准化，结合产品设计时的技术手段才能够将产品的可靠性做得更好。

--设计技术平台主要有以下两个方向：

·设计流程及规范准则：设计评审流程、开发流程及过程文档、设计准则评审要素checklist、硬件标准电路的建立、建立EMC及电源设计规范；

·硬件设计技术及方法：设计仿真技术、容差分析（WCCA）/降额设计。

--产品设计：需求矩阵分析、竞品分析、方案设计评审、原理图及PCB的设计评审、设计仿真（EMC、S