一個直流開關電源電路系統的完整設計過程,包括系統設計、功能設計、容差設計三個階段。系統設計似乎是其中最務虛的部分,但又是最重要的部分,也是最迷茫最感覺無從下手的部分。
在借鑒航天系統總體設計思路、FMEA工作流程、SIL功能安全設計等多方面的設計方法后,集思廣益,綜合出了一個基于接口單一故障狀態下的錯誤處理措施的系統方法。本來也沒覺得什么,但在多次講課后,多次聽到聽眾反映“此法甚妙,它可以在設計師沒有可靠性設計經驗的情況下,幫助打開一扇可以發現可靠性隱患和找到解決方法的大門,如果用好了,確實不錯”(來自學員評語,非杜撰),于是萌生了寫出來的沖動。
系統,有多個個體組成,且個體之間通過相互作用,形成一個有機且完成一個完整功能的整體。它有兩個核心點,一是多個個體,二是個體間相互作用。而個體和個體之間的相互作用就是通過接口實現的,這里的接口包括電氣接口、信息接口、機械接口、環境接口,所以有的教科書上也把系統設計簡化稱為“接口設計”,此稱呼雖顯粗淺,倒也基本恰如其分。其分析框架如圖:
下面用實例來說明上圖的功用。分析的方法就是先列出接口的list(以投影儀為例),如下表(以下內容僅供示意分析方法之用,因非投影專業技術人員,見諒見諒)。
接□丨丨St | 單一故障list | 措施 | |
電源插座 | 電源插座地線接 地不良 | 塑料殼(容錯措施) 隔離電源(容錯措施) 獨立地線(防錯措施) | |
松動脫落 | 插座芾防脫落架固定裝置(防錯措施) | ||
電氣接 | 電源波動 | 用芾穩壓功能的電源模塊(防錯措施) | |
□ | 接觸不良 | 用芾擰接固定的接插件(防錯措施) | |
數據線偏長 | 說明書規定數據線長度限制(防錯措施) | ||
數據線揷座 | 數據線受擾 | ||
誤插導致信號線 短路 | 輸出端口加防短路電路 輸入端加保護電路(容錯措施) | ||
數據接口 | 與不同電腦、不 同操作系統的匹 配 | ||
決按 | |||
腿輸入 | 多個鍵同時按下 ,如 on/off與 men u同時按下 | 軟件讀鍵不響應(防錯措施) | |
信息接 □ | 按鍵的時間過長 ,如ON/OFF、M enu鍵 | 電路設計采用沿觸發,而不是電平觸發(防 錯措施) | |
投影輸出 | 距離遠近的清晰 雖 | ||
連續快速按 | 短時間內連按的按鍵不響應(防錯措施) | ||
遙控器輸入 | 冥他型號的投影 儀遙控器混用互 優 | 制定自己的專用協議(防錯措施) |
列出每一個具體的接口,這一點倒還不算難,基本了解產品的工程師都可以做得到。
下一步就是列出每個接口的單一故障狀態(SFC)了,這需要一點對產品的理解,不過有個東西可以好好利用,就是公司過去同類產品的投訴記錄,當然也可以結合一些行業資深人士的經驗(如上表中<單一故障list>一列)。這部分列得越全,則后面問題預防的就會越好。畢竟,發現問題是最難的,君不聞“一流的人才發現問題,二流的人才解決問題,三流的人才制造問題”嘛。
列出了單一故障后,剩下的問題就是解決了問題了,解決的方式有多種,不是說只有唯一的選項——消滅。有些問題用消滅性的措施是很難有解、或者成本代價很大的,消滅的措施就是“防錯措施”;如果系統要求不是實時性功能的話,也可以用“判錯”的措施解決,判斷出來并給予提示,讓使用者能及時處理和發現問題,也算是功德基本圓滿;當然,在判斷出來后,如果能糾正,那自然是最好,這樣的措施叫“糾錯”。最后就是沒有辦法的辦法了,既防不住,又判不出,自然也糾不了,那只好默認問題的發生,但發生后須有充分的措施保證,即使故障了,不會出現致命的后果,能及時懸崖勒馬救命于一線,也算是不得已的最后保障了,這就叫“容錯措施”。至于在工作中實際選哪一種措施解決問題,宜根據實際要求來抉擇,抉擇的基礎是成本、技術難度、后果的可接受程度。
以上都是設計階段的內容,之后的測試也必不可少的需加入這些項的測試驗證。驗證的方法就是人為的制造單一故障,然后看故障后的系統措施是否生效,以保證系統的可靠性和安全性。
以上就是系統設計方法的基礎方法和內容。對一個問題的研究,是一個開始很薄,越來越厚,然后又越來越薄,最后薄到似乎無內容的程度。我也不知道此問題我算研究到了哪個地步,反正是寫到這里真的就覺得無話可說了,只好收筆。不盡之處,敬請海涵。