层层把关可靠度 嵌入式系统信赖感十足

工控嵌入式系统的应用环境特殊，加上其运作状态牵涉到整体企业，因此对可靠度的要求相当高，目前的可靠度测试标准包括ESS与FMEA，这两种评估模式，可大幅提昇产品品质，让供需双方的合作更密切。

由于多为企业使用，工控领域的嵌入式系统的运作状况影响甚大，细小的故障有可能损失原物料与作业时间，若大到整个系统停摆，有可能造成出货不及导致违约赔偿，最后商誉受损，因此可靠度永远是此类系统选购的第一标准。

环环相扣　工控嵌入式系统可靠有保障

会对工控嵌入式系统的可靠度带来挑战，大多是环境因素，与消费性产品相较，工控嵌入式系统产品所处的环境，通常都要严苛许多，不是在工厂内就是室外，因此无论是对外在环境的抗力或是产品本身的强固性，都有一定的标准，而客户通常也都极注重可靠度。

不过对供应商来说，产品的可靠度要提升通常是来自于经验，从制造过程中摸索才得以诞生，然而问题在于工控嵌入式系统对量的需求并不大，相对于消费性产品动辄几kk的出货量，工控嵌入式系统的出货量大多只有千分之一，也就是数千件，而且在少量多样的产业特性下，前后两件的产品，常会是截然不同的应用。

不说别的，光是制造业，LCD制造与纺织业的设备需求乃至于产业理念，就完全是两回事，唯一的共同点是对可靠度的要求，因此对工控嵌入式系统厂商来说，各种可靠度检测的标准便成为一道难以避免的课题，业者必须想尽办法去合乎这些规范即可，而不像一般的消费性产品，在标准不明确或业界有志一同的漠视下，可靠度虽不至被弃如敝屣，但起码是排在效能与成本之后。

工控嵌入式系统的产品检验标准极为繁杂，从设计、物料的选择引进就有相关的 标准，例如IQC（Incoming Quality Control）就规定了供应商的品保，进入生产阶段后，标准更是多如牛毛，包括PQC（制程管控）、OQC（出货品保）、FQC（成品检验）都是标准之一，甚至到后来的客户退货，都有其标准退货授权（RMA）。

这些标准对身处其中，每天都必须接触的工控嵌入式系统厂商而言，就算不到了若指掌的程度，恐怕也相当接近了，但对系统整合业者来说，这些标准实在是族繁不及备载，要在这些标准中找出适合本身需求，详加应用实属不易，对此系统整合业者可与配合厂商多加沟通并确切执行，才能获得所需可靠度的产品。

ESS侦测适应不佳产品

从使用环境来看，工控嵌入式系统元件或模块的产品，面对的环境比一般消费性产品都严苛许多，在工厂内的自动化设备，通常是高尘量，在交通控制或汽车电子，则是温度则是一大考验，在夏天阳光曝晒下，引擎旁的车体空间，温度往往接近80℃，如果在高纬度国家，还必须忍受冬天时0℃以下的气温，这些恶劣环境常常是造成工控嵌入式系统可靠性失常的因素，系统整合厂商与工控嵌入式系统厂商合作时，可要求工控嵌入式系统业者采用ESS环境应力筛选，来淘汰适应力不佳的产品。

ESS（Environment Stress Screening）的作用在于侦测潜在的不良品，工控嵌入式系统产品在制造时，使用类似一般消费性产品的的制造流程，但消费品的可靠性要求不若工业等级严苛，虽然工控嵌入式系统业者所采用的物料都经过挑选，在强固与可靠度都有一定要求，物料的测试验证主要仍锁定于温度与震动，温度分为外在环境的高低温与内在自身的发热温度，震动则是检测在环境摇动下的物料稳定性，尽管这些物料都经过严苛的环境考验，不过在整合制为成品后，还是需要经过模拟环境测试，才能挑出其中的潜在不良品。

物料经过测试后，厂商开始生产样本，在样本完成后，必须针对样本做一系列的环境与可靠度的测试，包括震动、温度、湿度、压力、硬度等，另外特殊应用的产品则必须视状况再另测特殊项目，例如之前的美伊战争，所使用的产品就必须要有防沙尘的设计与测试。

FMEA预估失效可能

就正常的品保流程来说，ESS通常是在FMEA（Failure Model Effects Analysis；失效模式分析）与DVT（样本后再设计测试）之后，ESS可分为两段式测试，包括制程中的IPQC制程检验与FQC的最终产品检验。产品的失效时期可分为三部分，刚开始时物品的损坏速度快而明显，但到了特定临界点，速度开始趋缓，失效成为偶发，当时间一拉长，再到另一临界点时，失效状况又开始激增，ESS便可描绘出这个称之为「浴缸曲线」的失效率函数，将潜在的问题产品使之提前曝光淘汰，以确保出货品质一致，降低退货机率。

要降低退货比例，提昇产品的可靠度，必须藉由各种可靠度测试，例如军用产品的各种测试，军用产品所处的环境恶劣，产品损坏所造成的影响也相当严重，因此从很早以前就对军用品的可靠度有极为严苛的规范，这套规范后来延伸到民间，目前可靠度的规范中，较常用的是FMEA。

在产品设计时，从过去的经验与各种信息来预估该产品最可能的失效部分，并视状况选择补强设计或忍受，是FMEA的核心概念，比方说数码看板（Digital Signage），一部有互动模式的数码看板，由于提供了观看者部份自行操作影音内容的功能，因此其触控屏幕势必使用频繁而损害率高，这时设计者在设计初期即可就成本评估，是要选择用成本较高的特殊强固型触控屏幕，或是使用更替简易的模块化元件。

使用军方评估 让品质更完善

FMEA的功能就是在设计初期，替设计者提出可能失效部分的衡量，让设计者得知每一失效问题的发生频率与后续的严重性，另外也可检测该失效问题是否容易被察觉，如此一来，设计者在充分掌握状况后，便可视其经济效益，去选择该在设计端就直接解决问题，或是其实失效问题的风险不高，解决问题的成本高于失效后的承担成本，而选择后者，这都可以从FMEA得知。

失效的评估除了FMEA外，FTA失效树分析与MTBF平均故障／失效评估也都是常用的模式，FTA失效树分析多为军方使用，它与FMEA类似，都是将预想问题一一列出，找出可能的解决方法，并评估经济效益，MTBF则是用公式去抓出产品从出厂到首次故障的时间，来估算产品使用寿命，MTBF的标准多样，其中则以美军标准公信力较佳，采用的厂商也较多数，建议系统整合厂商可向其合作的工控嵌入式系统业者谘询该数据。

上述的可靠性模式，由于程序繁复，对讲究上市时间的消费性产品来说旷日废时，因此采用的不多，不过应用于工控领域的嵌入式系统，其上市时间压力较小，成本的考量也不若消费性产品严重，但在可靠性方面则又高出许多，因此透过这些测试方式，除可有效提昇产品品质，还可进一步培养与厂商与信赖感，成为工控嵌入式系统厂商站稳市场的利器。