電子裝備設(shè)計開發(fā)階段質(zhì)量問題分析與管控對策研究

馬松濤，董振旗，江良州 ，王 煒

（1.駐驪山微電子公司軍事代表室 陜西 西安 710119；2.第二炮兵工程大學(xué) 陜西 西安 710025）

電子裝備設(shè)計開發(fā)階段質(zhì)量問題分析與管控對策研究

馬松濤1，董振旗2，江良州2，王 煒2

（1.駐驪山微電子公司軍事代表室 陜西 西安 710119；2.第二炮兵工程大學(xué) 陜西 西安 710025）

本文說明了設(shè)計開發(fā)階段在電子裝備質(zhì)量特性形成過程的重要性，闡述了設(shè)計開發(fā)質(zhì)量對其整套裝備質(zhì)量與可靠性的影響，主要分析了有關(guān)設(shè)計開發(fā)階段的設(shè)計質(zhì)量問題，探討了產(chǎn)生裝備設(shè)計研發(fā)質(zhì)量問題的根源及其環(huán)境因素，結(jié)合裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)工作實(shí)踐，提出了電子裝備設(shè)計開發(fā)階段有關(guān)質(zhì)量問題的管控方法與對策，從而有利于提高電子裝備的設(shè)計開發(fā)質(zhì)量與質(zhì)量監(jiān)督的能力。

電子裝備；設(shè)計開發(fā)；質(zhì)量；管控對策

1.1 設(shè)計選用元器件問題

元器件選用是電子裝備研制過程中十分重要的內(nèi)容之一，涉及元器件的型號規(guī)格、參數(shù)性能、質(zhì)量等級、生產(chǎn)廠家、貨源保障、環(huán)境適應(yīng)性等方面。如果設(shè)計選用不當(dāng)，裝備一旦定型將后患無窮，甚至為此付出巨大代價。如某型計算機(jī)電源選用的一種型號電路，其手冊給出的工作溫度范圍為-40～+85℃，而整機(jī)試驗(yàn)溫度在-40～+125℃，這樣的器件設(shè)計選用不滿足裝備環(huán)境適應(yīng)性要求而發(fā)生質(zhì)量問題。而類似在保障性、結(jié)構(gòu)適應(yīng)性、特殊指標(biāo)、降額等方面發(fā)生的元器件設(shè)計選用問題也多有出現(xiàn)，一旦在元器件設(shè)計選用方面帶著隱患定型，裝備批產(chǎn)質(zhì)量將無從保證。

1.2 “六性”設(shè)計不足

“六性”設(shè)計是對電子裝備研制提出了更高要求，包括可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性[2]。這6個要素構(gòu)成了裝備產(chǎn)品完整的質(zhì)量特性，缺一不可。如果設(shè)計階段對“六性”考慮不足，尤其是維修性和保障性，必將給裝備使用和維修帶來隱患。在某裝備監(jiān)管過程中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計師缺乏對用戶使用的深入了解，開展設(shè)計工作時不清楚維修保障需求，設(shè)計方案缺乏全壽命周期考慮，尤其是元器件因

電子裝備的形成過程，一般可分為設(shè)計開發(fā)階段、裝備定型階段、裝備生產(chǎn)階段。其中設(shè)計開發(fā)階段，是形成裝備質(zhì)量特性的最初始階段；功能指標(biāo)設(shè)計的合理性、技術(shù)原理設(shè)計的科學(xué)性，決定著裝備的固有質(zhì)量、固有成本、技術(shù)性能和可靠性等。由于設(shè)計缺陷導(dǎo)致的質(zhì)量問題，往往都帶有先天性、顛覆性，而且造成的后果往往比后續(xù)發(fā)生的質(zhì)量問題更為嚴(yán)重，解決起來難度更大且費(fèi)用更高，可見設(shè)計開發(fā)階段是形成裝備質(zhì)量首要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計結(jié)果表明，設(shè)計階段決定了產(chǎn)品70%的質(zhì)量[1]。因此，研究電子裝備設(shè)計開發(fā)質(zhì)量，分析設(shè)計階段易發(fā)生的質(zhì)量問題，利于查找根源，提出管控方法與措施，促進(jìn)電子裝備設(shè)計質(zhì)量水平的提高。

1 電子裝備設(shè)計階段質(zhì)量問題分析

在電子裝備的設(shè)計階段，涉及到裝備的“六性”設(shè)計、元器件設(shè)計選用、技術(shù)設(shè)計復(fù)用、工裝設(shè)備配套、工藝設(shè)計等方面的質(zhì)量問題。因此，探討設(shè)計階段質(zhì)量隱患問題，分析產(chǎn)生問題的根源，有利于實(shí)施有效的管控措施。停產(chǎn)/禁運(yùn)等給用戶帶來維修保障方面的困難；另外一方面，在裝備的設(shè)計開發(fā)階段承研方對使用文件的重視程度往往不夠，其編制的產(chǎn)品使用說明書簡單粗放，使用指導(dǎo)性差、要素不齊全，這將不能滿足使用用戶的使用需求，給裝備保障帶來安全質(zhì)量隱患。

1.3 設(shè)計復(fù)用問題

電子裝備研制是一個復(fù)雜技術(shù)設(shè)計過程，設(shè)計復(fù)用成為提高設(shè)計效率的必然途徑。設(shè)計復(fù)用本身是非常有意義的設(shè)計活動，它可以將產(chǎn)品設(shè)計（概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工藝設(shè)計等）及圍繞該產(chǎn)品各種工作的重復(fù)而簡化，避免對標(biāo)準(zhǔn)件和外購件、通用件和相似件的重復(fù)開發(fā)，減少開發(fā)工作中的重復(fù)勞動、節(jié)約相關(guān)資源[3]。但在設(shè)計開發(fā)階段如果盲目的、無條件的、不加驗(yàn)證的設(shè)計復(fù)用又會給電子裝備研制帶來質(zhì)量隱患。如在某裝備電源研制過程中，沿用其他裝備的某款散熱器設(shè)計，卻發(fā)生了抗電強(qiáng)度報警、漏電流超過設(shè)計指標(biāo)的情況，經(jīng)檢查是由于散熱器上安裝的一塊集成電路管腿距離散熱器殼體較近引起的。該問題再次證明了“成熟不一定可靠”的道理。

1.4 工裝設(shè)備問題

工裝是用于電子裝備研制必備的測試、試驗(yàn)、加工的儀器設(shè)備，其性能質(zhì)量和可靠性的高低，直接關(guān)系到對電子裝備測試數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可信性。如果在電子裝備設(shè)計開發(fā)階段不充分重視工裝質(zhì)量，必將會給單元試驗(yàn)、部組件加工、綜合性能測試等工作帶來質(zhì)量隱患。據(jù)統(tǒng)計，電子產(chǎn)品研制過程中發(fā)生的質(zhì)量問題有兩成以上是由于測試工裝引起的，其原因主要是承研方對工裝質(zhì)量的重視程度不夠，工裝設(shè)備不作測試驗(yàn)收使用，降低工裝制造和購買標(biāo)準(zhǔn)，削減經(jīng)費(fèi)，造成工裝設(shè)備質(zhì)量差，結(jié)果嚴(yán)重影響了裝備質(zhì)量。

1.5 工藝設(shè)計問題

在電子裝備的設(shè)計開發(fā)階段，往往存在重設(shè)計，輕工藝的現(xiàn)象。工藝設(shè)計是產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量形成的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計優(yōu)劣，直接影響裝備制造質(zhì)量。某型電子裝備上發(fā)生的某種器件焊點(diǎn)開裂問題是一個典型的工藝設(shè)計問題[4-5]，由于器件安裝前工藝成形設(shè)計不足，造成焊接后應(yīng)力釋放不夠，從而引發(fā)局部焊點(diǎn)開裂。這種有工藝設(shè)計不當(dāng)帶來的質(zhì)量問題，將會造成很大人力與物力的消耗，應(yīng)當(dāng)引起高度重視。

2 設(shè)計開發(fā)階段質(zhì)量管控方法與措施

針對以上電子裝備設(shè)計開發(fā)階段發(fā)生的質(zhì)量問題，通過總結(jié)、分析影響因素及其根源，提出以下幾個方面的質(zhì)量管控方法與措施。

2.1 加強(qiáng)元器件選用控制 確保設(shè)計選用質(zhì)量

在元器件選用設(shè)計上，應(yīng)監(jiān)督承研方考慮如下因素：1）應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)的功能要求及環(huán)境條件，選用相應(yīng)種類、型號規(guī)格、質(zhì)量等級、封裝形式的元器件；2）優(yōu)先選用經(jīng)實(shí)踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高的元器件；3）盡量采用符合國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、部軍用標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)的通用、技術(shù)成熟的元器件；4）對非標(biāo)準(zhǔn)的元器件要進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證，使用時要經(jīng)過批準(zhǔn)手續(xù)；5）根據(jù)國產(chǎn)化要求，應(yīng)優(yōu)先選用國產(chǎn)元器件，打破進(jìn)口“瓶頸”。未經(jīng)設(shè)計定型的元器件，未經(jīng)批準(zhǔn)不能在裝備研制中使用[6]。

2.2 加強(qiáng)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)督 提高產(chǎn)品設(shè)計可靠性

現(xiàn)代質(zhì)量觀認(rèn)為，質(zhì)量是一組特定性能滿足要求的程度。因此并不能僅僅把符合性作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)該促進(jìn)承研方提高產(chǎn)品的設(shè)計裕度，產(chǎn)品的設(shè)計裕度越高，生產(chǎn)出的產(chǎn)品可靠性就越高[7]。在質(zhì)量管控過程中，一是促使承研方盡可能的提高產(chǎn)品設(shè)計裕度和增加冗余容錯能力，確保在設(shè)計源頭上保證產(chǎn)品質(zhì)量；二是重視產(chǎn)品設(shè)計中的維修性和保障性。良好的維修和保障是裝備保持完好率的關(guān)鍵，因此把好維修性和保障性設(shè)計關(guān)，是保證裝備質(zhì)量與可靠性的必然要求。此外，在裝備研制監(jiān)管過程中，一方面要督促承研方對用戶實(shí)際使用需求進(jìn)行調(diào)研，制定合理的維修保障技術(shù)指標(biāo)，堅(jiān)決杜絕以分析代替設(shè)計的思想和方法，按照裝備研制要求中的維修性大綱和保障性大綱開展設(shè)計工作；另一方面要重視使用說明書和技術(shù)說明書的審簽工作，切實(shí)促使承研方提高使用說明書和技術(shù)說明書的質(zhì)量。

2.3 重視試驗(yàn)數(shù)據(jù) 杜絕經(jīng)驗(yàn)辦事

鼓勵研制方優(yōu)先采用成熟技術(shù)，但對此要有一個正確全面的認(rèn)識，即成功不等于成熟，成熟不等于可靠，這個裝備研制成功不能代表另一種裝備研制就一定能成功。因此，對成熟技術(shù)的借鑒和使用，要加強(qiáng)監(jiān)督審查，督促設(shè)計師要結(jié)合電子裝備實(shí)際使用環(huán)境，從可靠性方面入手進(jìn)行分析和改進(jìn)，增強(qiáng)適用性，并要進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)驗(yàn)證，絕不能生搬硬套，充分發(fā)揮“一幫二促三監(jiān)督”的作用，讓設(shè)計師走出成功就是成熟、成熟就是可靠的誤區(qū)。

2.4 重視工裝質(zhì)量 確保設(shè)計產(chǎn)品檢測質(zhì)量

工裝設(shè)備是電子產(chǎn)品研制和生產(chǎn)過程中必備的測試工具，也是產(chǎn)品檢驗(yàn)驗(yàn)收的必備工具和手段。工裝設(shè)備質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響裝備的研制質(zhì)量和進(jìn)度，因此可以說，控制住工裝設(shè)備質(zhì)量，也就控制住了產(chǎn)品測試質(zhì)量。采取的對策，一是要求承研方工裝設(shè)備與裝備產(chǎn)品同等對待，元器件選用質(zhì)量等級不得低于同類裝備產(chǎn)品；二是組織參與專用工裝的設(shè)計評審和鑒定試驗(yàn)，全程跟蹤工裝的生產(chǎn)制造過程。還要對通用工裝進(jìn)行采購質(zhì)量和校驗(yàn)質(zhì)量進(jìn)行確認(rèn)，確保使用前狀態(tài)良好，滿足裝備設(shè)計研制要求。

2.5 重視工藝設(shè)計監(jiān)督 提高工藝設(shè)計質(zhì)量

控制裝備設(shè)計開發(fā)階段的質(zhì)量，就要抓住工藝設(shè)計這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在產(chǎn)品研制之初，就必須重視工藝設(shè)計。在質(zhì)量監(jiān)督過程中，要參加承研方組織的各種工藝方案評審、工藝更改論證，審簽工藝文件，加強(qiáng)承研方對定型產(chǎn)品進(jìn)行特性分析的監(jiān)督，疏理出關(guān)鍵特性、重要特性或薄弱環(huán)節(jié)，并據(jù)此加強(qiáng)工藝方法研究，編制工藝文件和質(zhì)量控制文件，使工藝實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)一步符合裝備設(shè)計性能，從而確保工藝方法適用、可靠，確保工藝方法符合電氣設(shè)計要求，已規(guī)避工藝設(shè)計質(zhì)量問題。

3 結(jié)束語

電子裝備在設(shè)計開發(fā)階段的質(zhì)量，事關(guān)整套裝備的質(zhì)量與使用可靠性。雖然，在設(shè)計開發(fā)過程中，會出現(xiàn)這樣、那樣的質(zhì)量問題，是裝備研發(fā)所具有的風(fēng)險導(dǎo)致的。正確認(rèn)識設(shè)計開發(fā)階段出現(xiàn)的質(zhì)量問題，科學(xué)分析產(chǎn)生質(zhì)量問題的根源，提出相應(yīng)的解決問題方法、措施，有利于積累經(jīng)驗(yàn)、防微杜漸，提高設(shè)計開發(fā)質(zhì)量與質(zhì)量監(jiān)督的能力，使電子裝備研發(fā)質(zhì)量才能得到進(jìn)一步提高。

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Quality problem and controlling strategy in design and development stage of electronic equipment

MA Song-tao1,DONG Zhen-qi2,JIANG Liang-zhou2,WANG Wei2
（1.Military Representative Office in Li-shan Microelectronics Corporation,Xi’an 710119,China;2.The Second Artillery Engineering University,Xi’an 710025,China）

This paper describes essentiality of the design and development stage in electronic equipment quality characteristics formation process,expounds influence of design and development quality to quality and reliability of equipment package,analyses quality problem in design and development stage,and discusses the roots and environmental factors of R&D quality problem.Combining with the practice of quality supervision and inspection,the paper proposes quality problem controlling method and strategy in design and development stage,which will help improve development quality and quality supervision capacity of electronic equipment.

electronic equipment;design and development;quality;controlling strategy

[TN98]

A

1674-6236（2014）17-073-03

2013-11-01 稿件編號：201311012

馬松濤（1980—），男，河南長葛人，碩士，工程師。研究方向：裝備質(zhì)量管理、計算機(jī)測控。