我个人认为环境适应性设计是所有可靠性设计里最难的，倒不是说很难从设计上去满足某种环境，而是难在三点：

一、很难全面识别到存在的环境。到底有哪些环境，应力的大小、规律、变化是什么。

二、应力很容易被忽略。很多可以说是常识性的东西，但是设计、验证上忽略了。

三、没有实际遇到过时，容易一知半解。各种环境效应都有人总结、呈现，当没有实际遇到过时，理解不到、不会用。

本文主要是讲这三点。

 

Part1.环境归类

 

针对第一点，首要问题是搞清楚环境到底有哪些，要避免遗漏。归类是解决遗漏的一种方法。这个归类，就要结合自己的行业、产品去定。军工、民品，白电、黑电，工业级设备、普通家用商品等等，都不一样。即使都是家电，不同品类也是不一样的环境，要针对自己的品类去识别。

总体来说，可以简单把环境分两大类：自然环境和诱发环境。

自然环境很好理解，风、霜、雨、雪、海拔、沙尘、光照、紫外线、宇宙射线等等一系列非人为造成的环境。

诱发环境包括任何人为活动、生物活动、平台其他设备或设备自身产生的局部环境。

我们做家电，我建议是分为三大类环境：自然环境，平台环境以及人为环境。

自然环境比较好识别，不细说。

平台环境是产品连接或装载于某一平台后所经受的环境，也比较好识别。比如空调，正常都是安装在楼房里，但我们也经常可以看到大货车上安装有空调，大货车这个平台，就带来了很多局部环境，如振动、电压、粉尘、加速度等。

最麻烦的是人为环境，因为实在是太多了。整个产品从来料到制程，到货运，到使用，售后等等，非常多的环节，正常的生产生活行为导致的应力都比较难识别完全，更别说每个环节都可能有特殊的环境和行为。

举些特殊的例子：生产时，由于天气太热加了一把风扇，结果把上一道工序的碎屑吹给了下一道工序，带来了异物污染；用户非常节约，每次用完，就把电拔了，而你的机器本身是设计了需要延时散热；本身是给人用的，结果用在宠物身上了，宠物毛发影响了产品；因为疫情，产品被消杀，结果不耐化学腐蚀，等等。就会有很多意想不到的问题。所以非常难。

另外，在家电里，我个人是把生物行为也归到了人为环境里的。因为你家里有老鼠、蟑螂等，那也是你家里没做好防护。所以生物行为，我是把它归于人为环境的。

 

Part2.环境应力表

 

因为应力特别多，我建议的方式是借助环境应力表来识别，这个表列出主要相关的应力，持续迭代。

以刚才我们讲的大货车上装空调为例。我们给它列举应力，大概可以做一个这样的环境应力表。我这里只是随便示意一下，意思是可以用这种方式来帮助自己去识别。

在我工作中，我去做了专项的环境应力研究，针对我们产品自身的特点，目前一共罗列了99类常见的应力，在开发一款产品时，每次都先检讨一遍这些常见的应力有没被考虑。在识别到新的应力的时候，就考虑要不要更新应力表。

环境应力表同时也解决了开头提出的第二点“常识性知识被设计、验证忽略”。

什么叫常识性知识被忽略？举个例子：水在低温下结冰可以说是每个人从小学就知道的常识，然而很多涉水产品在设计上却忽略了，验证上也没有想到，导致结冰不启动、结冰膨胀撑裂漏水等等问题。我工作中能接触到很多其他公司，可以说有大量公司时至今日依然在忽略这个常识。

环境应力表中，应力的大小、规律、变化，就要去具体研究了。这里面就有特别多的重复、内耗，很多人在做相同的事情。不同的公司之间数据共享，这个不太现实，谁也没这么伟大，把自己的研究成果免费给别人。但同一个公司，也很多这种阻碍，尤其是下面独立经营、负责的产品公司，都是不愿意主动共享的。

插点题外的。解决这个问题，我一直设想以后是可以做数据交易。在可靠性方面，对自然环境、用户行为习惯等的研究，可以分享或交易。这里面并没有什么很机密的东西，环境就在那里，谁想去研究都能研究，只是要花钱。但数据交易很大一个问题，是怎么确保A购买了，不给流传给没有付钱的B。这个是比较难的，目前没有想到好的方法。就算你从数据层面上各种做了限制，比如发明特殊的信息表达方式，要特殊软件、特定的设备才能读取、一旦遭遇破解就自毁等等，但是你架不住人脑把它记住吧。我想到的是两条路，一种是通过技术手段，增加一点盗版的难度，但最终还是要靠人为的保密；另外一种是公开，既然不能保密，那就开放，从其他层面补偿回来。我希望是第二条路，这个是对整个国家、社会是有利的。

 

Part3.环境适应性设计

 

有了环境应力表后，总结经验，我们可以制定出一系列设计准则，在设计时去考虑。

很重要的一点是要明白不同环境的环境效应，才好做相应的设计。

比如说高温环境效应，书本上列举的一些：

1.由于各种材料的膨胀系数不同，导致材料之间的粘结和迁移；

2.润滑剂流失或润滑性能降低，增加活动部件之间的磨损；

3.密封填料、垫圈、封口、轴承和旋转轴等的变形；

4.由于粘结引起机械失灵或完全失效；

5.元器件电参数发生变化，影响产品的电性能

6.变压器、机电组件过热；

7.易燃或易爆材料引起燃烧或爆炸；

8.密封件内部压力增高引起破裂；

9.有机材料老化、变色、起泡、破裂或产生裂纹;

10.绝缘材料的绝缘性能降低。

以上只是高温的环境效应，更多的环境效应以及该怎么去设计预防，网上都能搜索到相关资料，很多可靠性相关书籍也列了一些环境适应性设计的内容。

这些文章、书籍本身总结得很好，但很大一个问题是没有举一些具体的、生动的例子，一些人看到这些文字觉得很简单，但是记不住、不会用，一些人是不理解它在说什么。

举个例子，高温环境效应里的“高温下绝缘材料的绝缘性能降低”，如果你没有一个实际的案例，你没啥感觉，即使你知道这个环境效应，你还是忘记用。因为我同时还负责产品安全，我就遇到过这种，稀土厚膜发热管上有绝缘层，干烧的时候，管的温度非常高，去到400多度，远高于工作温度100多度，导致绝缘层绝缘性能降低，泄露电流增加。有这种具体案例，就很好理解，以后遇到就能举一反三。

 

来源：永恒之地

关键词： 环境适应性设计