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ANSYS BLOG

July 29, 2019

Qu'est-ce que la conception pour la fiabilité (DfR) ?

Les ingénieurs parlent souvent de l'importance de la conception pour la fiabilité (DfR) et de son impact sur l'efficacité et la réussite globales d'un produit. Examinons donc les principes fondamentaux de la conception pour la fiabilité et la manière dont les entreprises l'utilisent au mieux.

Qu'est-ce que le DFR ?

Essentiellement, la DfR est un processus qui garantit qu'un produit ou un système remplit une fonction spécifique dans un environnement donné pendant la durée de vie prévue.


La conception en vue de la fiabilité garantit que les produits et les systèmes remplissent une fonction spécifique dans un environnement donné pendant un cycle de vie prévu.

La DfR intervient souvent au stade de la conception - avant le prototypage physique - et fait souvent partie d'une stratégie globale de conception pour l'excellence (DfX). Mais, comme vous le découvrirez bientôt, l'utilisation de la DfR peut, et doit, être étendue.

Pourquoi le DFR est-il critique ?

Les complexités des technologies actuelles rendent le DfR plus important - et plus précieux - que jamais. Voici quelques-unes de ces raisons :

  1. Différenciation des produits : Au fur et à mesure que les technologies électroniques arrivent à maturité, les possibilités de différencier les produits de la concurrence par des mesures traditionnelles - comme le prix et les performances - se raréfient.
  2. Garantie de fiabilité : Les circuits avancés, les besoins en énergie sophistiqués, les nouveaux composants, les nouvelles technologies de matériaux et les pièces moins robustes rendent la garantie de fiabilité de plus en plus difficile.
  3. Maîtrise des coûts : 70% du budget d'un projet est alloué à la conception.
  4. Préserver les bénéfices : Les produits arrivent plus tôt sur le marché, ce qui évite l'érosion des ventes et des parts de marché.

Quand le DFR est-il utilisé ?

La plupart des entreprises appliquent le DfR au stade de la conception et du développement d'un cycle de développement de projet donné. Cependant, cette pratique courante intervient trop tard dans le processus de développement.

Une DfR réussie nécessite l'intégration de la conception du produit et de la planification du processus dans une activité cohérente et interactive connue sous le nom d'ingénierie simultanée. N'oubliez pas qu'il est moins coûteux de concevoir pour la fiabilité que de tester pour la fiabilité. Lorsque vous mettez en œuvre des considérations de fiabilité au stade de la faisabilité du concept, vous prenez toutes vos décisions en tenant compte de la fiabilité. C'est donc au stade de la faisabilité du concept que la DfR est la plus efficace.


La réalisation d'examens complets de la conception pendant le développement du produit est une méthode éprouvée pour garantir un produit fiable.


Qui devrait être impliqué dans le RIF ?

Dans le but d'optimiser la conception simultanée, les silos d'ingénierie typiques sont contre-productifs. Au contraire, l'ingénierie simultanée repose sur la contribution de tous les membres essentiels de l'équipe de projet. Par conséquent, ceux qui doivent être inclus dans le DfR comprennent :

  • Les ingénieurs en charge des composants qui gèrent la bibliothèque de composants
  • Les ingénieurs systèmes qui définissent les contraintes du système pour un assemblage.
  • Les ingénieurs de mise en page qui se voient confier des responsabilités en matière de conception assistée par ordinateur (CAO).
  • Les ingénieurs de fabrication qui sont responsables de la conception pour la fabricabilité (DFM) et des connexions d'assemblage/de boîte
  • Les ingénieurs thermiques qui développent des cartes en fonction des besoins en énergie
  • Les ingénieurs d'essai qui établissent les paramètres de l'ESS (Environmental Stress Screening) et de l'ICT (In-Circuit Test).
  • Les ingénieurs en fiabilité qui se concentrent sur les techniques statistiques et les essais environnementaux - qui font généralement partie des DfR après la phase de conception.


Les processus que vous devez suivre pour garantir la fiabilité d'un produit ou d'un système
sont longs, mais ils en valent la peine. Vous pourrez mieux comprendre et
vous fier à vos produits.

Meilleures pratiques du DFR

Voici quelques bonnes pratiques de DfR qui peuvent s'appliquer au développement de presque tous les projets. Ces meilleures pratiques permettent également de guider le processus.

  • Fixez des objectifs de fiabilité basés sur la capacité de survie. Cet objectif est souvent lié à des niveaux de confiance, comme une fiabilité de 95 % avec un niveau de confiance de 90 % sur 15 ans.
  • Évitez le temps moyen avant défaillance (MTTF) et le temps moyen entre défaillances (MTBF) car ils ne mesurent pas la fiabilité. Historiquement, le MTBF a été calculé en utilisant les manuels de prédiction empirique, qui supposent un taux de défaillance constant qui n'est pas toujours correct.


Une DfR réussie nécessite l'intégration de la conception du produit et de la planification du processus
dans une activité cohésive et interactive connue sous le nom d'ingénierie simultanée
.

  • Utiliser la physique de la défaillance (PoF) pour acquérir une compréhension approfondie de la manière dont la durée de vie et l'environnement souhaités affectent la conception. Cela demande un effort substantiel, mais le retour est précieux :
  • Déterminer les scénarios moyens et réalistes les plus pessimistes
  • Identification de toutes les charges induisant une défaillance
  • Température
  • Humidité
  • Corrosion
  • Cycle de puissance
  • Charges électriques et bruit
  • Pliage mécanique
  • Vibrations aléatoires et harmoniques
  • Choc
  • Y compris tous les environnements
  • Fabrication
  • Transport
  • Stockage
  • Champ
  • Gardez des dimensions libres à ce stade. Un grand nombre d'erreurs matérielles sont dues à des contraintes de taille arbitraires.

Le logiciel d'analyse de conception automatisée Ansys Sherlock complète le DfR en fournissant des informations sur la fiabilité le plus tôt possible dans le processus de développement du produit. Cela permet d'optimiser la fiabilité du produit, le temps de développement et les économies de coûts. Pour apprendre, en détail, comment intégrer la DfR dans le processus de développement, regardez le webinaire : Implementing Reliability Physics into the Design Process : Ce que chaque manager et ingénieur doit savoir.

Ou visionnez le webinaire : Introduction à l'analyse physique de la fiabilité.

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