ANSYS 블로그
July 29, 2019
DfR(신뢰성 설계)이란?
엔지니어들은 종종 DfR(신뢰성 설계)의 중요성과 DfR이 제품의 전반적인 효율성과 성공에 미치는 영향에 대해 이야기합니다. 이제 DfR의 기본 사항에 대해 살펴보고 기업들이 DfR을 최대한 활용하는 방법에 대해 알아보겠습니다.
DfR이란?
기본적으로 DfR은 제품 또는 시스템이 예상 수명 동안 주어진 환경에서 지정된 기능을 수행하도록 보장하는 프로세스입니다.
신뢰성 설계는 제품과 시스템이 주어진 환경에서 예상 수명 동안 지정된 기능을 수행하도록 보장합니다.
DfR은 물리적 프로토타입을 제작하기 전에 설계 단계에서 발생하는 경우가 많으며, 전체 DfX(Design for eXcellence) 전략의 일부인 경우가 많습니다. 하지만 곧 알게 되겠지만 DfR의 사용은 확장될 수 있으며 확장되어야 합니다.
DfR이 중요한 이유는?
오늘날 기술의 복잡성으로 인해 DfR은 그 어느 때보다 중요하며 가치가 있습니다. 이러한 이유 중 일부는 다음과 같습니다.
- 제품 차별화: 전자 기술이 성숙해짐에 따라 가격 및 성능과 같은 기존의 메트릭을 통해 제품을 경쟁업체와 차별화할 기회가 줄어들고 있습니다.
- 신뢰성 보장: 첨단 회로, 정교한 전력 요구 사항, 새로운 구성 요소, 새로운 재료 기술 및 덜 견고한 부품으로 인해 신뢰성을 확보하는 것이 점점 더 어려워지고 있습니다.
- 비용 관리: 프로젝트 예산의 70%가 설계에 배정됩니다.
- 이익 보존: 매출과 시장 점유율 감소를 방지하기 위해 제품 출시가 빨라지고 있습니다.
DfR은 언제 사용되는가?
대부분의 기업은 주어진 프로젝트 개발 주기의 설계 및 개발 단계에서 DfR을 적용합니다. 그러나 이러한 일반적인 관행은 개발 프로세스에서 너무 늦게 나타납니다.
성공적인 DfR을 위해서는 제품 설계와 프로세스 계획을 동시 엔지니어링으로 알려진 응집력 있는 대화형 활동에 통합해야 합니다. 신뢰성을 위해 설계하는 것이 신뢰성을 테스트하는 것보다 비용이 적게 든다는 점을 명심하십시오. 개념 타당성 단계에서 신뢰성 고려 사항을 구현할 때 신뢰성에 따라 모든 결정을 내려야 합니다. 따라서 DfR은 개념 타당성 단계에서 가장 효과적입니다.
제품 개발 중에 포괄적인 설계 검토를 수행하는 것은 신뢰할 수 있는 제품을 보장하기 위한 검증된 방법입니다.
DfR에 포함되어야 하는 사람은?
동시 설계 최적화를 목표로 할때, 일반적인 형태의 격리된(silos) 엔지니어링은 비생산적입니다. 하지만 동시 엔지니어링은 모든 필수 프로젝트 팀원의 기여에 달려 있습니다. 따라서 DfR에 투입되어야 하는 사람은 다음과 같습니다.
- 구성 요소 라이브러리를 관리하는 구성 요소 엔지니어
- 어셈블리에 대한 시스템 제약 조건을 설정하는 시스템 엔지니어
- CAD(Computer-Aided Design) 책무가 할당된 레이아웃 엔지니어
- DfM 및 어셈블리/박스 연결을 담당하는 제조 엔지니어
- 전력 요구 사항에 따라 보드를 개발하는 열 엔지니어
- ESS(Environmental Stress Screening) 및 ICT(In-Circuit Test) 매개변수를 설정하는 테스트 엔지니어
- 일반적으로 설계 단계 이후 DfR에 투입되며, 통계 기법 및 환경 테스트에 주력하는 신뢰성 엔지니어
제품 또는 시스템의 신뢰성을 보장하기 위해 완료해야 하는
프로세스는 길지만 그럴 만한 가치가 있습니다. 제품을 더 잘 이해하고 신뢰할 수
있습니다.
DfR 모범 사례
다음은 거의 모든 프로젝트의 개발에 적용할 수 있는 몇 가지 DfR 모범 사례입니다. 이러한 모범 사례도 프로세스를 안내합니다.
- 존속성을 기반으로 신뢰성 목표를 설정합니다. 이는 종종 신뢰성 95%와 15년 신뢰성 90%와 같은 신뢰도 수준을 보입니다.
- MTTF(Mean Time to Failure)와 MTBF(Mean Time Between Failures)는 신뢰성을 측정하지 않으므로 피하십시오. 예전부터 MTBF는 항상 정확하지는 않은 일정한 고장률을 가정하는 경험적 예측 핸드북을 사용하여 계산되었습니다.
성공적인 DfR을 위해서는 제품 설계와 프로세스 계획을
동시 엔지니어링으로 알려진 응집력 있는
대화형 활동에 통합해야 합니다.
- 원하는 수명과 환경이 설계에 미치는 영향을 심층적으로 이해하려면 PoF(Physics of Failure)를 사용합니다. 이 작업은 상당한 노력이 필요하지만 다음과 같은 경우 상당한 이득을 얻을 수 있습니다.
- 평균이며 현실적인 최악의 시나리오 결정
- 모든 고장 유발 하중 식별
- 온도
- 습도
- 부식
- 전력 순환
- 전기 하중 및 소음
- 기계적 굽힘
- 불규칙 및 조화 진동
- 충격
- 모든 환경 포함
- 제조
- 운송
- 보관
- 필드
- 이 단계에서는 치수에 여유를 두십시오. 많은 하드웨어 오류는 임의의 크기 제약 조건으로 인해 발생합니다.
Ansys Sherlock의 자동 설계 분석 소프트웨어는 제품 개발 프로세스에서 가능한 빨리 신뢰성 인사이트를 제공하여 DfR을 강화합니다. 따라서 제품 신뢰성, 개발 시간 및 비용 절감이 최적화됩니다.
DfR을 개발 프로세스에 도입하는 방법에 대해 자세히 알아보려면 다음 웨비나를 시청하십시오. 신뢰성 물리모델 분석 소개.