01DFX设计的理念

DFx 是Design for X(面向产品生命周期各环节/特性的设计)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: Design for Manufacturability，可装配性设计DFA: Design for Assembly，可靠性设计DFR: Design for Reliability，可服务性设计DFS: Design　for　Serviceability，可测试性设计DFT: Design for Test，面向环保的设计DFE: Design for Environment 等。

DFX设计方法是世界上先进的新产品工程开发方法, 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, 同时也要考虑产品整个生命周期相关的工程特性，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、可靠性与性价比的产品，这样的产品才能在市场上得到认可。

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激烈，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。

 

02业界领先公司是如何开展DFX设计工作的

成功实施DFx的一个关键因素就是要求产品研发团队尽早与DFx设计团队进行沟通，尽早开展DFx设计工作。在项目正式启动前就要经常进行工程讨论，通过将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，这一工作的基础就是要得到公司上层管理者的支持，当管理层认可DFx是产品设计中非常重要和必要的工作时，推动起来就很容易。

在CISCO（思科），成立了一个团队开发“大工程方法论”（简称GEM，Great Engineering Methodology）流程。该流程定义了思科开发产品所必须的各个步骤，所有的产品开发项目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1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，中间部分代表产品的开发，右侧部分代表产品的应用周期。

 

图1  思科公司基于DFx设计的产品开发流程

 

思科产品开发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）；制造和测试计划定义（制造计划）；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）；达到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设计的产品开发流程是并行开发流程。在该流程中，DFx的评审意见反馈贯穿在整个开发活动中，它们需要尽早地得到更改实施，而不是等到相应活动结束后再反馈或更改。从图1中可以看出DFx设计评审是开发阶段最重要的工作之一。

华为技术有限公司在产品开发中采用集成产品开发IPD（Integrated Product Development）方法。 最早将IPD付诸实践的是IBM公司，1992年IBM在激烈的市场竞争下，遭遇到了严重的财政困难，公司销售收入停止增长、利润急剧下降。经过分析，IBM发现他们在研发费用、研发损失费用和产品上市时间等几个方面远远落后于业界最佳。为了重新获得市场竞争优势，IBM提出了将产品上市时间压缩一半，在不影响产品开发结果的情况下，将研发费用减少一半的目标。为了达成这个目标，IBM公司率先应用了集成产品开发（IPD）的方法，在综合了许多业界最佳实践的指导下，从流程重整和产品重整两个方面来达到缩短产品上市时间、提高产品利润、有效地进行产品开发、为顾客和股东提供更大价值的目标。

IBM公司实施IPD的效果后，在财务指标和质量指标上都得到了验证，最显著的改进在于：（1）产品研发周期显著缩短；（2）产品成本降低；（3）研发费用占总收入的比率降低，人均产出率大幅提高；（4）产品质量普遍提高；（5）花费在中途废止项目上的费用明显减少。 
在IBM成功经验的影响下，国内外许多高科技公司都采用了集成产品开发（IPD）模式，如美国波音公司和华为技术公司等，华为公司从1998年开始请IBM的咨询团队帮助建立IPD体系，经过20多年的引进、改进、提高，IPD在华为取得了巨大的成功，为华为成为通讯行业巨擎奠定了基础。

 

图2  华为研发集成产品开发IPD

 

不管是思科的GEM还是IBM、华为的IPD，其核心思想都是基于并行设计的研发流程，而DFx是并行设计中重要的核心内容和使能技术，国内一些企业实施IPD之后感觉效果不够明显，一个很重要的原因就是在DFx技术方面的欠缺，由于没有DFx平台、规范、流程、方法的支持，公司又缺乏DFx方面的人才和技术积累，导致研发流程中的DFx设计与评审无法有效实施，这就是为什么IBM、华为、波音实施IPD取得了巨大成功，而有些中小型公司实施IPD之后没有达到期望效果的主要原因。

 

03DFx问题已经成为制约板级可靠性的短板

随着电子产品的越来越复杂性，产品的质量与可靠性问题越来越突出，要想获得高可靠的产品，第一个层次需要从物料来源的可靠性保障和产品的DFx设计入手，第二个层次是制造过程的质量与可靠性保障，包括制造现场的可靠性管控措施，如潮敏控制、静电控制、工艺管控、辅料管理等；第三个层次是通过质量与可靠性筛选的方法来保证产品的可靠性，比如老化测试、振动测试等措施。

目前整个行业，特别是大部分中小企业在DFx设计方面是普遍缺失的，行业整体上DFx设计人才普遍缺乏，由此造成的设计问题损失非常巨大。

2014年国内某大公司曾经因为一个非常简单的DFM问题造成上亿人民币的损失，该公司的某款电视产品电路板上布局的一个陶瓷电容由于距离板边太近，在分板过程中造成应力损伤，该产品出口欧洲后出现大批量失效，该事件造成的赔偿损失上亿元！这样的DFx问题每天都在不同公司的产品上发生，造成的损失巨大。

 

图3 某公司因为多层陶瓷电容MLCC布局DFM问题失效造成上亿元损失

 

DFx设计不仅是一个技术工作，还是一个管理工作，因为DFx的实施必须有流程的保证和平台的支撑，只有流程建立了、节点定义了、人员责任明确了、技术积累达到了，DFx的工作才能落实。

当在产品研发中贯彻了DFx的思想与方法，我们会看到以下的改进：产品研发周期显著缩短、产品成本降低、花费在中途废止项目上的费用明显减少、产品质量与可靠性普遍提高、客户满意度不断提升。

要达到这样的效果就需要真正将DFx方法集成到公司文化和产品开发活动中，这一工作的基础就是DFx工作要得到公司上层领导者的支持、中层管理者的组织、基层技术人员的实施。

 

来源：王文利频道

关键词： DFX设计