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01DFX設(shè)計(jì)的理念

DFx 是Design for X(面向產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)/特性的設(shè)計(jì))的縮寫，其中X代表產(chǎn)品生命周期的某一環(huán)節(jié)或特性，如可制造性（Ｍ－Manufacturability）、可裝配性(A-Assembly)、可靠性(R- Reliability)等。 DFX主要包括：可制造性設(shè)計(jì)DFM: Design for Manufacturability，可裝配性設(shè)計(jì)DFA: Design for Assembly，可靠性設(shè)計(jì)DFR: Design for Reliability，可服務(wù)性設(shè)計(jì)DFS: Design　for　Serviceability，可測(cè)試性設(shè)計(jì)DFT: Design for Test，面向環(huán)保的設(shè)計(jì)DFE: Design for Environment 等。

DFX設(shè)計(jì)方法是世界上先進(jìn)的新產(chǎn)品工程開發(fā)方法, 在歐美大型企業(yè)中應(yīng)用非常廣泛, 指在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不但要考慮產(chǎn)品的功能和性能要求, 同時(shí)也要考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期相關(guān)的工程特性，只有具備良好工程特性的產(chǎn)品才是既滿足客戶需求，又具備良好的質(zhì)量、可靠性與性價(jià)比的產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品才能在市場(chǎng)上得到認(rèn)可。

DFX在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的出現(xiàn)有其深刻的歷史背景，這是由于電子產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，公司必須保證產(chǎn)品能夠快速、高質(zhì)量的進(jìn)入市場(chǎng)，適應(yīng)電子產(chǎn)品短生命周期的要求。

02業(yè)界領(lǐng)先公司是如何開展DFX設(shè)計(jì)工作的

成功實(shí)施DFx的一個(gè)關(guān)鍵因素就是要求產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)盡早與DFx設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行溝通，盡早開展DFx設(shè)計(jì)工作。在項(xiàng)目正式啟動(dòng)前就要經(jīng)常進(jìn)行工程討論，通過(guò)將DFx活動(dòng)集成到公司文化和每個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)活動(dòng)中，就能將效益最大化，保證最終產(chǎn)品具備量產(chǎn)和盈利能力。當(dāng)DFx集成到產(chǎn)品開發(fā)流程中時(shí)，其執(zhí)行力度會(huì)得到大大地加強(qiáng)，這一工作的基礎(chǔ)就是要得到公司上層管理者的支持，當(dāng)管理層認(rèn)可DFx是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中非常重要和必要的工作時(shí)，推動(dòng)起來(lái)就很容易。

在CISCO（思科），成立了一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)“大工程方法論”（簡(jiǎn)稱GEM，Great Engineering Methodology）流程。該流程定義了思科開發(fā)產(chǎn)品所必須的各個(gè)步驟，所有的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目都必須利用該流程模板，它包括必須達(dá)成的關(guān)鍵里程碑、團(tuán)隊(duì)、功能和文檔，圖1所示為思科公司基于DFx設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開發(fā)流程，它描述了產(chǎn)品從概念階段一直到生命周期終結(jié)的整個(gè)開發(fā)周期。漏斗型代表需求的收集，中間部分代表產(chǎn)品的開發(fā)，右側(cè)部分代表產(chǎn)品的應(yīng)用周期。

圖1  思科公司基于DFx設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開發(fā)流程

思科產(chǎn)品開發(fā)流程中關(guān)鍵里程碑包括：產(chǎn)品需求文檔（PRD），它定義了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求；概念交付會(huì)議（CC）；設(shè)計(jì)實(shí)施交付會(huì)議（EC）；制造和測(cè)試計(jì)劃定義（制造計(jì)劃）；工程設(shè)計(jì)驗(yàn)證測(cè)試（DVT）；技術(shù)就緒評(píng)審（TRR）；訂單就緒評(píng)審（ORR）；原型機(jī)生產(chǎn)；DFx評(píng)審；產(chǎn)品發(fā)布生產(chǎn)；試制；可靠性驗(yàn)證測(cè)試（RDT）；常規(guī)可靠性測(cè)試（ORT）；產(chǎn)品首次發(fā)貨（FCS）；達(dá)到質(zhì)量和生產(chǎn)量要求的時(shí)間（TTQV）和產(chǎn)品開發(fā)后評(píng)估（PPA）。

思科公司基于DFx設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開發(fā)流程是并行開發(fā)流程。在該流程中，DFx的評(píng)審意見反饋貫穿在整個(gè)開發(fā)活動(dòng)中，它們需要盡早地得到更改實(shí)施，而不是等到相應(yīng)活動(dòng)結(jié)束后再反饋或更改。從圖1中可以看出DFx設(shè)計(jì)評(píng)審是開發(fā)階段最重要的工作之一。

華為技術(shù)有限公司在產(chǎn)品開發(fā)中采用集成產(chǎn)品開發(fā)IPD（Integrated Product Development）方法。 最早將IPD付諸實(shí)踐的是IBM公司，1992年IBM在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下，遭遇到了嚴(yán)重的財(cái)政困難，公司銷售收入停止增長(zhǎng)、利潤(rùn)急劇下降。經(jīng)過(guò)分析，IBM發(fā)現(xiàn)他們?cè)谘邪l(fā)費(fèi)用、研發(fā)損失費(fèi)用和產(chǎn)品上市時(shí)間等幾個(gè)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于業(yè)界最佳。為了重新獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，IBM提出了將產(chǎn)品上市時(shí)間壓縮一半，在不影響產(chǎn)品開發(fā)結(jié)果的情況下，將研發(fā)費(fèi)用減少一半的目標(biāo)。為了達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，IBM公司率先應(yīng)用了集成產(chǎn)品開發(fā)（IPD）的方法，在綜合了許多業(yè)界最佳實(shí)踐的指導(dǎo)下，從流程重整和產(chǎn)品重整兩個(gè)方面來(lái)達(dá)到縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、提高產(chǎn)品利潤(rùn)、有效地進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)、為顧客和股東提供更大價(jià)值的目標(biāo)。

IBM公司實(shí)施IPD的效果后，在財(cái)務(wù)指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)上都得到了驗(yàn)證，最顯著的改進(jìn)在于：（1）產(chǎn)品研發(fā)周期顯著縮短；（2）產(chǎn)品成本降低；（3）研發(fā)費(fèi)用占總收入的比率降低，人均產(chǎn)出率大幅提高；（4）產(chǎn)品質(zhì)量普遍提高；（5）花費(fèi)在中途廢止項(xiàng)目上的費(fèi)用明顯減少。 
在IBM成功經(jīng)驗(yàn)的影響下，國(guó)內(nèi)外許多高科技公司都采用了集成產(chǎn)品開發(fā)（IPD）模式，如美國(guó)波音公司和華為技術(shù)公司等，華為公司從1998年開始請(qǐng)IBM的咨詢團(tuán)隊(duì)幫助建立IPD體系，經(jīng)過(guò)20多年的引進(jìn)、改進(jìn)、提高，IPD在華為取得了巨大的成功，為華為成為通訊行業(yè)巨擎奠定了基礎(chǔ)。

圖2  華為研發(fā)集成產(chǎn)品開發(fā)IPD

不管是思科的GEM還是IBM、華為的IPD，其核心思想都是基于并行設(shè)計(jì)的研發(fā)流程，而DFx是并行設(shè)計(jì)中重要的核心內(nèi)容和使能技術(shù)，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)實(shí)施IPD之后感覺(jué)效果不夠明顯，一個(gè)很重要的原因就是在DFx技術(shù)方面的欠缺，由于沒(méi)有DFx平臺(tái)、規(guī)范、流程、方法的支持，公司又缺乏DFx方面的人才和技術(shù)積累，導(dǎo)致研發(fā)流程中的DFx設(shè)計(jì)與評(píng)審無(wú)法有效實(shí)施，這就是為什么IBM、華為、波音實(shí)施IPD取得了巨大成功，而有些中小型公司實(shí)施IPD之后沒(méi)有達(dá)到期望效果的主要原因。

03DFx問(wèn)題已經(jīng)成為制約板級(jí)可靠性的短板

隨著電子產(chǎn)品的越來(lái)越復(fù)雜性，產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性問(wèn)題越來(lái)越突出，要想獲得高可靠的產(chǎn)品，第一個(gè)層次需要從物料來(lái)源的可靠性保障和產(chǎn)品的DFx設(shè)計(jì)入手，第二個(gè)層次是制造過(guò)程的質(zhì)量與可靠性保障，包括制造現(xiàn)場(chǎng)的可靠性管控措施，如潮敏控制、靜電控制、工藝管控、輔料管理等；第三個(gè)層次是通過(guò)質(zhì)量與可靠性篩選的方法來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性，比如老化測(cè)試、振動(dòng)測(cè)試等措施。

目前整個(gè)行業(yè)，特別是大部分中小企業(yè)在DFx設(shè)計(jì)方面是普遍缺失的，行業(yè)整體上DFx設(shè)計(jì)人才普遍缺乏，由此造成的設(shè)計(jì)問(wèn)題損失非常巨大。

2014年國(guó)內(nèi)某大公司曾經(jīng)因?yàn)橐粋€(gè)非常簡(jiǎn)單的DFM問(wèn)題造成上億人民幣的損失，該公司的某款電視產(chǎn)品電路板上布局的一個(gè)陶瓷電容由于距離板邊太近，在分板過(guò)程中造成應(yīng)力損傷，該產(chǎn)品出口歐洲后出現(xiàn)大批量失效，該事件造成的賠償損失上億元！這樣的DFx問(wèn)題每天都在不同公司的產(chǎn)品上發(fā)生，造成的損失巨大。

圖3 某公司因?yàn)槎鄬犹沾呻娙軲LCC布局DFM問(wèn)題失效造成上億元損失

DFx設(shè)計(jì)不僅是一個(gè)技術(shù)工作，還是一個(gè)管理工作，因?yàn)镈Fx的實(shí)施必須有流程的保證和平臺(tái)的支撐，只有流程建立了、節(jié)點(diǎn)定義了、人員責(zé)任明確了、技術(shù)積累達(dá)到了，DFx的工作才能落實(shí)。

當(dāng)在產(chǎn)品研發(fā)中貫徹了DFx的思想與方法，我們會(huì)看到以下的改進(jìn)：產(chǎn)品研發(fā)周期顯著縮短、產(chǎn)品成本降低、花費(fèi)在中途廢止項(xiàng)目上的費(fèi)用明顯減少、產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性普遍提高、客戶滿意度不斷提升。

要達(dá)到這樣的效果就需要真正將DFx方法集成到公司文化和產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)中，這一工作的基礎(chǔ)就是DFx工作要得到公司上層領(lǐng)導(dǎo)者的支持、中層管理者的組織、基層技術(shù)人員的實(shí)施。