隨著電子設備的復雜性不斷增加，設計人員面臨著確保產品可靠性，平衡可制造性、用戶體驗、不斷增長的功率需求和環境耐用性的挑戰。為了在保護產品和品牌聲譽的同時實現設計目標，可采用以下幾種方法。

電子設備和系統變得更小、更快、更強大，且緊密相聯。隨著客戶期望的提高，提供可靠性能的產品越發復雜。工程師和系統架構師被迫在產品性能與業務需求/市場期望之間進行權衡，因此往往會采用折中的方案。

在各行各業，產品可靠性已經與品牌緊密相連，可靠性低的產品可能會對公司的品牌、產品發布甚至新技術的聲譽造成毀滅性影響。然而，Molex 在最近對 756 名設計工程師和系統架構師進行的有關擴展閱讀《產品可靠性與硬件設計的調查》中發現，在進行設計權衡時，只有3%的受訪者將可靠性作為首要考慮因素。

工程師們堅信，在設計過程中必須充分考慮以下關鍵因素。同時，這也涉及到為確保產品可靠性而進行的創新措施。

借助技術手段，可以在成本預測、可制造性和可靠性之間達成平衡

從技術上講，產品成本和可制造性是兩件事，但它們通常密切相關，數據也支持這種相關性。50%的受訪者認為，在進行設計權衡時，人們最有可能優先考慮的是成本而不是產品可靠性；而46%的受訪設計人員認為最有可能優先考慮的是可制造性。但是，是否有必要進行這種權衡，是否在不犧牲可靠性的情況下仍能（控制成本進而）滿足業務需求呢？

由汽車行業推動的預測工程和數字孿生方面的創新正在挑戰人們先入為主的觀念。長期以來，設計人員一直借助軟件來設計印刷電路板、突出顯示電路板上的發熱點和電磁干擾問題。但是，預測和數字孿生技術的進步開始將整個設計整合在一起，并在制作實物原型之前預先確定產品在真實環境中的性能。這種軟模擬如何幫助我們在成本、可制造性和可靠性之間進行平衡呢？可以通過如下幾種方法進行平衡：

材料選擇 –產品設計中使用的金屬、塑料和其它材料的選擇會極大影響產品成本、制造和裝配方式以及典型和極端應用場合中產品的長久可靠性。熱管理對可靠性的影響尤為重大，這在很大程度上受到材料的影響。這種選擇也會影響制造方法，例如是否應啟用3D打印。預測工程不僅可以預測材料的性能，還可以預測它們能否經受住環境暴露和日常使用的嚴酷考驗。

元器件選擇 –預測建模可以幫助我們確定：為了滿足性能要求（這對成本影響很大），是需要用現成的元器件還是用定制的元器件，以及元器件在整個產品生命周期中的可靠性如何。Molex 甚至在設計自己的高可靠性連接器時使用預測工程技術，Molex最近開發了一種高保真數字孿生，以95%的準確率預測連接器的額定電流，并測量臨時電流峰值的影響。對于像汽車這樣可靠性會影響用戶安全的行業，這項技術可以幫助車企減少車輛的召回和保修。

預測性工程和數字孿生的下一步發展是什么呢？

Molex莫仕已經開始將這項技術與AR/VR設備相結合，使工程師能直接與虛擬世界和環境進行互動。隨著這項技術的日益普及，我們可以期待工程師能夠直觀展示內部系統、子系統和元器件的可靠性特征，例如在采用工業 4.0 系統的工廠車間，這些數據對于控制未來設備的成本、可制造性和可靠性非常寶貴。工程師們對這一未來感到興奮，近一半的受訪者認為，人工智能、機器學習、模擬和數據分析等數據驅動技術的創新為未來5年提高電子產品可靠性提供了最佳機會。

用戶體驗，將軟件和硬件的可靠性問題聯系在一起

毫無疑問，消費者與智能手機等日常設備互動的趨勢正在擴展到專業應用程序中，而糟糕的用戶體驗（UX）可能很快就會毀掉一款產品的發布。超過三分之一的受訪者認為必須讓用戶獲得好的體驗，為此，我們甚至不惜以犧牲產品可靠性為代價。

但用戶體驗是對軟硬件設計的復雜感受，用戶可能認為某個問題是硬件可靠性問題，但實際上卻可能是編程問題。此外，用戶還受到外部影響而體驗不佳，該影響也可能被視為設備的可靠性問題。而連通性問題也會嚴重破壞用戶體驗，例如：數據中心停機、網絡擁堵，甚至來自附近設備的干擾問題。用戶體驗還如何影響在可靠性方面的決策呢？

觸屏交互性 –觸摸屏在智能手機上被成功應用，自此，觸摸屏被融入到幾乎每個行業的設備中。電容式觸摸開關被用在從汽車娛樂系統到醫療設備在內的各種設備上，它重新定義了控制設備的意義。

然而，要使用戶體驗被認為是可靠的，觸摸屏必須反應靈敏，能夠承受持續的物理壓力并且顯示清晰可辨的內容。聚苯乙烯磺酸鹽或聚3,4-乙烯二氧噻吩（也稱為PEDOT）是一種突破性的有機聚合物，是家用電器等設備上觸摸式人機界面（HMI）的理想材料。雖然不像傳統的氧化銦錫 （ITO） 觸摸開關那樣能提供超清晰顯示，但 PEDOT 提供了多項性能優勢，可直接支持可靠性，可用于耐高溫產品（如廚房灶具）以及應用于彎曲和非傳統表面，這時它提供更高的耐用性。

非接觸式連接 –新興的非接觸式連接設備，例如 Molex 的 MX60 系列解決方案，與傳統的機械連接器相比，在提高長久可靠性的同時，為用戶體驗帶來了諸多好處。

非接觸式連接器利用小型化射頻 （RF） 接收器和收發器在近距離進行無線數據交換，并可通過 DisplayPort、千兆以太網和 USB SuperSpeed 等協議進行通信。

有了這種非接觸式連接設備，當兩臺顯示器并排放置時，我們無需物理電纜即可立即將一臺顯示器的屏幕內容轉移到另一臺上，從而簡化了用戶設置，并消除了因接觸式連接器的錯位或誤用而損壞連接點的風險。

此外，使用非接觸式連接可以取消調試端口，從而改善相關工程師或技術人員的體驗，同時消除了接觸式連接器上常見的水和灰塵侵入問題。

功耗是對可靠性的考驗

從汽車到數據中心，隨著用戶需要更快、功能更豐富、功能更強大的系統和設備，功耗呈上升趨勢。受訪者反映了這一轉變，25%的受訪者將功耗因素放在首位。

但功耗因素給可靠性帶來了考驗，對設計提出了更高的要求，尤其是在熱管理方面；同時為了滿足使用場合對更高功耗的要求，電網本身的可靠性也受到考驗。工程師如何在不影響可靠性的情況下設計更高功耗的產品呢？

高可靠性連接器 –盡管質量對于提供可靠的性能始終很重要，但在高功率應用場合中，這種重要性被放大，在這些應用場合中，低質量的連接器會對系統及其周圍環境造成損壞。例如，電動汽車電池的充電質量差會導致汽車壽命和行駛距離縮短，甚至導致熱失控。類似的風險也存在于家庭儲能系統，其中來自可再生能源的低質量電力傳輸可能會降低電池系統在最需要的時候啟動的可能性。

對于電力而言，熱量是可靠性的最大威脅之一。在評估用于大功率應用場合的連接器時，重要的是不僅要考慮電流，還要考慮特殊的設計特性，例如大面積的接觸表面和低接觸電阻，以盡量減少產生的熱量。

可靠性應經得起實際應用考驗

物聯網設備的日益普及和各行各業系統的日益復雜，正在將復雜的電子設備置于范圍更廣泛的環境條件和應用中。這一點并沒有被產品設計師忽視。23%的工程師認為產品應該適應環境和使用條件，這是他們的主要設計標準之一。使用預測分析工程技術是在不犧牲可靠性其它方面的情況下確保耐用性的一種方法，但該技術還能做些什么呢？讓我們看看汽車領域的情況。

汽車領域對我們的啟發–很少有應用場合比汽車行業更能將電子系統暴露在范圍更廣泛的惡劣條件下。汽車或卡車中使用的部件必須能夠耐受水和灰塵的侵入、極端溫度和持續振動。從某種意義上說，行車環境可以被看作是對部件可靠性的巨大現實考驗環境，而那些經受住了惡劣道路環境考驗的車輛幾乎可以承受任何考驗。

傳統上可能被歸類為汽車上使用的連接器也是工業機器人、戶外照明、農用設備和船舶的理想選擇。洗衣機會暴露在液體、熱、冷和振動中。無人機可能會在大風和潮濕的空氣中飛行。太陽能發電場會暴露在夏季炎熱和冬季嚴寒天氣中。事實證明，汽車及其內部部件可以適應這一切惡劣環境。

在考慮連接器在環境條件和日常使用中的可靠性時，請考慮采用：

具有 IP67、IP68 和 IP69k 等高防護等級的堅固外殼，這種外殼可防止液體和碎片雜質的進入 。

對配時的鎖定和對準機制，如連接器固位裝置（CPA）、端子固位架 （TPA）、主鎖加固裝置 （PLR）、獨立輔助鎖 （ISL） 和慣性鎖，可最大限度地減少連接器的連接意外脫開。

工作溫度范圍大的連接器，以適應冰凍和高溫條件。

Molex實現產品性能指標和可靠性的關鍵

隨著工程師在可靠性方面面臨越來越復雜的挑戰，供應商發揮著越來越重要的作用。超過 90% 的受訪者認為，如果沒有值得信賴和經過考驗的供應商，就無法打造可靠的產品。但96%這一壓倒性多數的受訪者曾因可靠性問題而更換了零部件供應商，28%的受訪者表示經常更換供應商。那么，供應商能否滿足客戶不斷增長的需求呢？

Molex 能夠迎接挑戰，我們的歷史證明了這一點。80 多年來，我們擁有提供創新型、高質量互連解決方案的經驗，這得益于我們全球多學科的工程團隊的努力、尖端技術和奉行的客戶至上原則。與客戶合作是我們一切工作的核心，專注于在不犧牲可靠性的情況下應對設計工程師面臨的復雜權衡問題。每當客戶與 Molex 合作時，他們都會將自己品牌聲譽交到我們手中掌控。我們確保他們能夠提供可靠的產品。