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以特性為核心的華為可靠性設計

章迅

隨著電信網(wǎng)絡和信息技術的發(fā)展,人們對通信產(chǎn)品的要求不斷提高,對產(chǎn)品的可靠性也愈發(fā)敏感。事故少、基本杜絕特大事故、業(yè)務中斷時間短、返修率低,是通信產(chǎn)品高可靠性的主要表現(xiàn)。在實現(xiàn)高可靠性的過程中,可靠性設計無疑起到了決定性作用。

以往產(chǎn)品開展的可靠性工作,多是可靠性工程師提供故障模式及影響分析(FMEA)、事件樹分析(ETA)、降額、可靠性預計等工程方法和設計原則,由產(chǎn)品設計師完成設計;情況好一些的,可靠性工程師還承擔FMEA、可靠性預計、可靠性試驗設計等工作。但由于這些工作仍是對產(chǎn)品設計方案的"分析"或"優(yōu)化",是站在旁邊“參與”，難免出現(xiàn)可靠性工作與產(chǎn)品設計的“兩張皮”現(xiàn)象。實踐中，F(xiàn)C-DFR方法的應用解決了上述問題，實現(xiàn)了產(chǎn)品可靠性競爭力的快速提高。

一、以特性為核心的可靠性設計

以特性為核心的可靠性設計(Feature CenteredDesign-For-Reliability，F(xiàn)C-DFR)其核心理念是聚焦能為客戶帶來價值、解決客戶痛點的產(chǎn)品可靠性關鍵特性，如容災、過載控制、軟件升級不中斷業(yè)務、故障診斷定位等，開展產(chǎn)品可靠性設計工作；由專職特性設計師（機可靠性工程師）完成關鍵可靠性特性的設計，包括需求與規(guī)格定義、設計方案、設計原型等。

FC-DFR主要涵蓋可靠性需求分析、可靠性建模仿真、系統(tǒng)級FMEA、可靠性關鍵特性設計（含特性設計方案及原型驗證）等活動。其中，可靠性需求分析需要考慮客戶對于產(chǎn)品可靠性的各種需求，如可用度（Availability）、業(yè)務年中斷時間（Downtime）、返修率（FFR）、重啟時間、軟件升級業(yè)務中斷時間等定量需求，以及設備無單點故障、單板或端口支持冗余、設備通道檢測、遠程故障恢復、支持容災此類定性需求；在明確定義每個需求對應的具體工作場景、故障場景的基礎上，再將各種需求逐步分解為產(chǎn)品各功能模塊的設計規(guī)格?？煽啃越７抡鎰t是運用數(shù)學模型描述產(chǎn)品各個模塊、考慮失效概率及失效影響，繼而計算出整個系統(tǒng)的可靠性。常用的可靠性框圖（BDR）模型，如串聯(lián)、并聯(lián)、N中取K等，足以滿足粗略預計、分配系統(tǒng)可靠性指標的要求；但評價不同設計方案的可靠性差異，如增加某些故障檢測方案，采取RBD與馬爾可夫模型相結(jié)合的建模方法更為適合。

對于通信設備可靠性分析來說，在架構(gòu)設計、備選設計方案可靠性對比分析時，可靠性建模仿真是一種有效手段；而在細粒度的可靠性指標分配（如將可用度指標分解分配到單個元器件的可靠性指標要求）時作用不大。系統(tǒng)級FMEA是通過系統(tǒng)列出各功能單元可能的故障模式，分析故障模式發(fā)生時對業(yè)務的最終影響，并對如何進行故障檢測（包括檢測周期、檢測深度等）、故障恢復（如倒換、復位等）、告警和故障記錄作進一步分析。系統(tǒng)級FMEA常以功能單元為對象，但有時會將業(yè)務流或數(shù)據(jù)流作為分析對象。

可靠性建模仿真、系統(tǒng)級FMEA作為支撐需求分解的定量、定性分析手段，在實踐總得到了很好應用，不僅有效增強了可靠性需求分解分配過程的系統(tǒng)性，同時也為可靠性關鍵特性的設計奠定了重要基礎。

二、可靠性關鍵特性設計

在FC-DFR數(shù)據(jù)流中，可靠性需求、可靠性關鍵特性設計、故障注入（FIT）是3個主要活動；可靠性建模仿真、FMEA作為分析手段，支撐這些活動的有效落實。

通常，除產(chǎn)品自身硬件、軟件、數(shù)據(jù)的故障外，諸如升級、補丁、擴容、參數(shù)配置、巡檢等計劃性維護活動都可能引發(fā)產(chǎn)品現(xiàn)場運行中的事故；并且從實際情況來看，此類事故往往占據(jù)較大比重。因此在FC-DFR數(shù)據(jù)流中，還應當分析計劃性活動的各種異常場景對產(chǎn)品業(yè)務可能產(chǎn)生的影響，并考慮如何避免人因差錯。

可靠性關鍵特性設計，通常包括需求、場景分析、規(guī)格、設計原理、總體方案、詳細方案、設計原型幾個部分；不同特性的設計原理不同，需根據(jù)實踐中的具體情況作具體分析。

小結(jié) 

在當前市場激烈競爭、新技術層出不窮、產(chǎn)品可靠性日益重要的環(huán)境下，F(xiàn)C-DFR能夠圍繞可靠性關鍵特性開展產(chǎn)品可靠性設計。作為專職的產(chǎn)品可靠性關鍵特性設計師，可靠性工程師熟練掌握可靠性建模仿真、系統(tǒng)級FMEA等工程方法，實踐并積累設計能力，快速提升產(chǎn)品可靠性競爭力。希望這種模式能為可靠性工程在企業(yè)的成功應用摸索出一條道路，共同努力是“可靠”成為客戶對我國產(chǎn)品的普遍認知。