堅(jiān)持采用有利于選擇最佳設(shè)計(jì)的方法，可提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。工程團(tuán)隊(duì)往往會(huì)對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行過高或過低的評(píng)估，因?yàn)樗麄儾荒艽_切地確定所需的公差。通常，這會(huì)導(dǎo)致所需的材料、成本和時(shí)間增加。大多數(shù)工程師都熟悉優(yōu)化技術(shù)，但魯棒性評(píng)估可進(jìn)一步為高質(zhì)量提供保證。

電子設(shè)計(jì)和制造中的魯棒性

制造單個(gè)電子組件會(huì)產(chǎn)生偏差，裝配流程也會(huì)導(dǎo)致不一致性，這已不是行業(yè)秘密。而這正是我們需要六西格瑪?shù)仍O(shè)計(jì)指南的原因所在。六西格瑪質(zhì)量水平要求制造流程生產(chǎn)出的產(chǎn)品缺陷率不超過百萬分之3.4。六西格瑪，也被稱為魯棒性設(shè)計(jì)，可促進(jìn)工程師設(shè)計(jì)出不容易受制造變化因素影響的產(chǎn)品。

隨著電子系統(tǒng)和組件變得更小、密度更高、更容易受到熱的影響，不僅有更多的意外相互作用需要被納入考慮范圍，而且也很難預(yù)測公差將如何影響設(shè)計(jì)和制造。通過找出必須遵守的生產(chǎn)公差以確保一致的質(zhì)量，工程師能夠減少成本和缺陷，提高質(zhì)量并簡化工作流程。

評(píng)估魯棒性的流程包括：

1.識(shí)別制造階段可能產(chǎn)生不確定性并影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)參數(shù)，如隨機(jī)環(huán)境變量或材料屬性。

2.將來自制造的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為概率參數(shù)輸入到仿真模型中，以量化不確定性并預(yù)測這些參數(shù)的相對(duì)影響。

3.使用人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）算法對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行迭代，并通過自動(dòng)化和系統(tǒng)化仿真流程找到最佳值。

4.許多公司使用Ansys optiSLang進(jìn)行優(yōu)化，但下面要介紹的是，其中一些公司如何使用該軟件來證明或改進(jìn)設(shè)計(jì)和最終產(chǎn)品的魯棒性。

5.獲得共封裝光學(xué)的優(yōu)勢

自動(dòng)變速器的成本和功能優(yōu)化

產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)主要挑戰(zhàn)是確定功能和成本的最佳組合；有許多方法可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，然而每種方法都需要在開發(fā)范圍方面做出不同的承諾。

一家全球汽車制造商在其自動(dòng)變速器設(shè)備設(shè)計(jì)中比較和評(píng)估螺線管的設(shè)計(jì)替代方案時(shí)，就親身體驗(yàn)過這種情況。該公司使用optiSLang和Ansys Workbench構(gòu)建計(jì)算機(jī)輔助仿真方法，以用于考慮材料、公差、組件拓?fù)?、幾何參?shù)和制造流程。該工作流程可在短時(shí)間內(nèi)生成各種螺線管設(shè)計(jì)，并針對(duì)每種設(shè)計(jì)進(jìn)行成本與功能優(yōu)化。通過了解每個(gè)選項(xiàng)的技術(shù)功能和經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系，該團(tuán)隊(duì)能夠選擇出最穩(wěn)健的設(shè)計(jì)。

薄膜銅的建模校準(zhǔn)

憑借出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，薄膜銅在半導(dǎo)體行業(yè)中十分普遍。半導(dǎo)體的功能取決于該金屬在較寬溫度范圍內(nèi)的性能。通常，金屬薄膜與相同材料的塊狀固體具有不同的物理特性，其行為也大不相同。為了了解薄膜銅的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)，并將其參考實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果進(jìn)行比較，一家半導(dǎo)體制造商使用optiSLang來確定正確的材料模型。

如果采用“手動(dòng)”驗(yàn)證，需要花費(fèi)大約三周時(shí)間來運(yùn)行70次仿真，但采用optiSLang，在設(shè)置了相關(guān)方法后，就可在一天內(nèi)運(yùn)行284次仿真。流程中最耗時(shí)的部分并非實(shí)際運(yùn)行，而是圍繞參數(shù)變化進(jìn)行分析和決策——其可以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行更好的校準(zhǔn)。而optiSLang有助于提高程序結(jié)果的質(zhì)量和效率。

1.許多公司使用Ansys optiSLang進(jìn)行優(yōu)化，但下面要介紹的是，其中一些公司如何使用該軟件來證明或改進(jìn)設(shè)計(jì)和最終產(chǎn)品的魯棒性。

2.獲得共封裝光學(xué)的優(yōu)勢

制造設(shè)備優(yōu)化

一家公司的車床卡盤輕量化設(shè)計(jì)，可為尋求快速、高效部件生產(chǎn)的客戶提供最大負(fù)載能力。將拓?fù)鋬?yōu)化（用于確定最輕量化的合適設(shè)計(jì)）與參數(shù)優(yōu)化（用于盡可能延長卡盤使用壽命）相結(jié)合，便能得到這樣可靠的結(jié)果。

利用optiSLang的多目標(biāo)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)，將質(zhì)量和質(zhì)量慣性分別減少了30%和40%。

優(yōu)化鉗口導(dǎo)向區(qū)域中的參數(shù)可提高剛度，從而改善卡盤的鐵芯夾緊功能。

梅賽德斯-奔馳使用可靠性分析方法驗(yàn)證ADAS

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）有助于實(shí)現(xiàn)新興的車輛功能，如自動(dòng)緊急制動(dòng)、行人檢測、泊車輔助和視線檢測等。隨著這些系統(tǒng)承載的功能越來越多，它們也變得愈加復(fù)雜，因此驗(yàn)證其安全性變得更具挑戰(zhàn)性。實(shí)際上，在現(xiàn)場測試中其實(shí)無法達(dá)到評(píng)估系統(tǒng)故障概率所需的里程數(shù)，因此，汽車制造商梅賽德斯-奔馳公司轉(zhuǎn)而利用仿真來確定關(guān)鍵交通場景，并使用optiSLang進(jìn)行安全性功能測試和評(píng)估。

該方法可減少證明特定功能所需的具體交通場景的數(shù)量，并在很短的時(shí)間內(nèi)確定每個(gè)場景的風(fēng)險(xiǎn)。梅賽德斯-奔馳公司能夠在其L3 ADAS認(rèn)證方案中使用這種方法及其仿真結(jié)果，證明了該設(shè)計(jì)的環(huán)境檢測功能符合資質(zhì)。

下面是optiSLang的另一個(gè)用例，涉及規(guī)劃和開發(fā)汽車制造的公差概念。在汽車領(lǐng)域，公差分析的準(zhǔn)備工作非常耗時(shí)，有時(shí)還容易出錯(cuò)，特別是對(duì)于包含數(shù)百個(gè)部件的白車身（BiW）結(jié)構(gòu)。在該制造階段，車身骨架已完成裝配，但還沒有上漆。

為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的公差分析建模和可制造性，工程師需要特定的信息（例如，夾具概念和連接位置）來通過仿真軟件定義接觸條件、范圍和測量值。在實(shí)際情況中，產(chǎn)品開發(fā)流程中創(chuàng)建的單個(gè)部件公差信息會(huì)與制造流程公差以及仿真參數(shù)，一起傳輸?shù)椒抡婺Ｐ椭?。optiSLang可適應(yīng)公差范圍，因此，在公差敏感度分析中可以輕松考慮多個(gè)輸入變量，以確保裝配魯棒性。