NPI階段發(fā)現(xiàn)的重要性論述
——關于NPI階段維修分析過程中的發(fā)現(xiàn)和反饋對新產品研發(fā)過程所起的重要作用

王國標

（諾基亞通信（上海）有限公司，上海 201206）

NPI階段發(fā)現(xiàn)的重要性論述
——關于NPI階段維修分析過程中的發(fā)現(xiàn)和反饋對新產品研發(fā)過程所起的重要作用

王國標

（諾基亞通信（上海）有限公司，上海 201206）

通常NPI項目開展過程中，分為設計、試制、測試、維修能力的建立等過程。這里重點闡述了維修能力的建立方面，在維修分析過程中發(fā)現(xiàn)和反饋在新產品研發(fā)過程中起著極其重要的作用。對于一個新產品在投入量產之前，將會有幾個版本的試制過程，如果能夠在產品定型前期我們能夠更早的發(fā)現(xiàn)設計缺陷，對整個設計的改進將會提供關鍵機會，避免一些缺陷帶到后面的產品中，造成一次合格率不高，返工、返修等的浪費增加，給企業(yè)和客戶帶來不利影響。本文中的項目過程中，我們在B2階段前就發(fā)現(xiàn)了幾個關鍵問題并且通過采取相應的措施而得到解決，使得我們的一次通過率在B2時就達到90%以上，項目因此減少了一個版本的試制，節(jié)省了時間，減少投入約一千萬，取得了很好的效果。

NPI 維修分析 發(fā)現(xiàn)和反饋 設計改進 流程優(yōu)化 一次通過率

1 關于NPI項目背景分析

我們有一個美國項目2013年4月可行性論證結束，開始投入NPI的P3階段即產品的原型設計的開始階段。這個項目可謂是設計時間短，交貨時間緊，而且是一個新的平臺，成功了我們將獲得后續(xù)的更多大單。不過這個項目所使用的部分關鍵器件供應商也處于NPI階段，這里面存在著巨大的風險和挑戰(zhàn)，特別值得一提的是關鍵芯片--DFE芯片，它是由美國博通公司研發(fā)、設計、制造的，集成了同時實現(xiàn)4個通道60MHZ至90MHZ帶寬的LTE信號上行、下行數據的處理技術，它的成功與否將決定我們這個項目的成敗。這個項目引起了全公司的高度重視。如果設計、試制過程中能越早發(fā)現(xiàn)問題越好，這樣調整設計會有足夠的時間，而且對于保證高質量和高合格率的產品的按期交貨將起著重要作用，項目管理者特別關注維修分析團隊這一部分，他們安排了最精干的有豐富維修分析經驗的我們幾個，排除一切干擾因素，讓我們全身心的投入到這個項目中。經過全體相關同事的共同努力，最終我們這個項目成功的實現(xiàn)了各項性能指標的要求，而且取得了杭州研發(fā)自成立以來最成功的一個項目，試制過程中因為各項指標在B2時大大好于預期的結果，一次通過率達到了90%，項目決策層做出決定，這個項目減少計劃中的B3版本的試生產，這一決定節(jié)約了研發(fā)、生產等環(huán)節(jié)資金約一千萬。項目P7比計劃也提前了一個月完成，得到了公司管理層的高度贊揚和肯定，滿足了客戶的要求，客戶因此也增加了訂單，其它國家也跟隨下了訂單，為公司取得了好的效益。

2 NPI階段發(fā)現(xiàn)和反饋在項目中的重要性

這里給出了一些證據來論證我們做這個項目時的一些發(fā)現(xiàn)和反饋在項目進行過程中的重要性。

2.1 關于關鍵器件之一

DFE（Digital Front to End）器件，這個器件在開始B0.3階段時統(tǒng)計約有26%的失效率發(fā)生，這一器件的故障現(xiàn)象首先是被我們發(fā)現(xiàn)的，因為這個器件它控制著4路上行和下行的信號，我們發(fā)現(xiàn)一旦有一個通道有任何異常情況，它就會被掛死。我們將這一發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象報告了杭州R&D團隊，他們立即著手同博通公司研發(fā)團隊一起在杭州實驗室分析、研究（博通公司也很重視這一新品的開發(fā)和完善，專門派駐了3名精干力量駐扎在杭州），他們通過修改調整相關參數，檢查鏈路的工作情況，展開各方面的驗證工作，最后確認是器件的硬件鏈路缺陷。為了盡快解決這個問題，他們提出的解決方案是對生產的芯片增加ATE（Auto Test Environment）鏈路篩選步驟來保證供應給我們使用的器件質量。這一步驟使得我們的單板測試的一次通過率提高了百分之二十一個點（我們將這個問題及錄入我們公司的Gemini系統(tǒng)中，作為質量跟蹤）。隨著我們樣本數量的增加以及指標要求的收緊和提高，新的故障也隨之暴露出來，當工序環(huán)境溫度變化過程中，DFE的結溫有不同的變化，從而導致有四種毛刺現(xiàn)象（用頻譜分析儀N9020捕捉到的圖片，如圖1）呈現(xiàn)在后續(xù)的生產過程中。我們及時的將這一現(xiàn)象反饋報告給研發(fā)團隊，并且將更換下來的芯片返回到博通公司做功能分析，在美國博通公司實驗室里我們送寄的芯片能夠在他們那里復現(xiàn)，于是進一步的ATE篩選步驟被增加到博通公司的產品出廠前的檢測中，這樣來保證提供的芯片質量給到上海工廠，同時也減少了返工、維修、物流等的費用。這一發(fā)現(xiàn)給我們單板生產的一次通過率貢獻了百分之四個點。關于這一關鍵器件的問題發(fā)現(xiàn)和反饋，通過博通公司的增加兩個步驟的ATE篩選，保證了我們的生產順利進行，也保證了我們能夠準時發(fā)貨給客戶。

2.2 關于關鍵器件之二

RX ADC（接收方向模擬到數字的轉換）芯片（背景噪聲高的故障），這也是一個新的NPI階段的器件，是由ADI公司開發(fā)的，它完成兩個接收通道的模擬到數字的變換。這一故障現(xiàn)象最早是在B0階段就已被我們發(fā)現(xiàn)，檢測到輸出功率偏大（是因為背景噪聲高了以后，積分功率變大了的結果），當我們報告給杭州研發(fā)中心的時候，他們不認為這是故障，他們懷疑是軟件問題，而且他們說用了新的版本的軟件后，故障消失。隨著項目的進程到了B1階段，同樣的現(xiàn)象再次出現(xiàn)，我們將發(fā)現(xiàn)的一片模塊寄到杭州，讓他們繼續(xù)分析，但是得到的結果還是同B0階段。直到后來我們去杭州出差，目的是建立維修能力，我們找到了那塊寄給杭州的模塊，在實驗室演示給他們看后，他們才確認這確實是一個問題。杭州研發(fā)的同事一下子緊張起來，他們迅速組織了相關專家進行討論分析，想盡快找到根本原因，同時反饋給了ADI公司。經過三個星期的分析、研究和試驗，最終確認是這顆芯片的背景噪聲太高造成的不正常的輸出功率。經過ADI公司的功能分析，提出了杭州研發(fā)更新設計這顆芯片伺服供電電壓的解決方案（因為ADI的試驗結果表明，設計的供電電壓誤差偏向所要求的電壓的下限了）。這一發(fā)現(xiàn)和反饋不但成功地解決了單板級的問題，也為我們的產品的整機消除了接收路徑上矢量大小誤差（EVM）的問題，這一產品也成了我們工廠唯一不發(fā)生這一故障的整機產品。這個發(fā)現(xiàn)使得單板測試的一次通過率提高了百分之三點四。下圖是不正常的背景噪聲（如圖2-a -43.10dbfs）和正常的背景噪聲的圖片（如圖2-b -46.35dbfs），這是我們用MATLAB工具采集到的圖片如下。

2.3 關于關鍵器件之三

發(fā)射路徑可變增益控制芯片（TX VGA），這是一顆成熟的芯片，曾經用于本公司的一些產品上。不過在我們這個項目的B0和B階段都有少量發(fā)現(xiàn)，沒能引起足夠的重視，隨著我們的進程到了B2階段，隨著量的增加，問題暴露的越來越明顯。它的線性動態(tài)范圍不能適應我們這個產品的要求（這里要說明一點，這個項目工作通頻帶寬是194MHZ，以前的產品通頻帶寬通常只有40MHZ，所以對芯片的一致性要求高），造成了百分之十的故障率，嚴重影響單板測試的一次通過率。我們繼續(xù)將發(fā)現(xiàn)反饋至研發(fā)團隊，如果不能找到解決方案，一方面造成材料消耗的增加，另一方面將會嚴重影響我們及時交付產品。因為此時更改硬件的設計已為時已晚，經過和供應商的討論，我們公司出成本讓供應商增加篩選的流程來保證我們的正常生產和產品的及時交付客戶。這一問題的解決，使得我們的單板測試的一次通過率提高了百分之九點七（我們用Gemini工具來追蹤這一器件的使用，以防出現(xiàn)差錯）。

3 關于NPI階段維修分析過程中的發(fā)現(xiàn)和反饋的重要作用

關于所有環(huán)路測試的步驟都出現(xiàn)故障的現(xiàn)象在我們單板的測試平臺上，這一反饋引起了研發(fā)的重視，他們立即安排有經驗的，參與設計的工程師（包含硬件和軟件）到上海工廠現(xiàn)場分析調查，最終定位在DFE芯片的工作特性的差異性上，可以用軟件來解決，于是軟件工程師現(xiàn)場修改了一個版本的軟件并順利通過驗證，并上報到軟件組具體實施在新的軟件上，以便徹底解決這一故障。

還有一個現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)的是模塊能夠在單板級測試通過，但是在整機中出現(xiàn)故障，經過反復試驗及對比兩者的差異點，終于發(fā)現(xiàn)是因為溫度這個因素的差異導致整機的故障，還是DFE這個器件在更低的溫度下不能正常工作，我們將此器件更換并寄至博通在美國的實驗室分析，他們確認了我們的發(fā)現(xiàn)和反饋，并著手進行設計的優(yōu)化，通過調整核心供電電壓，來消除單板級和整機的差異，這一現(xiàn)象對合格率雖然貢獻只有百分之零點三，但是它避免了這個單板反復被使用的潛在風險。

在B2階段我們同時還發(fā)現(xiàn)了單板在測試的過程中反復重新啟動的故障和開機時啟動電流大的現(xiàn)象，我們不放過每一個發(fā)現(xiàn)，因為我們深知早期的發(fā)現(xiàn)對整個產品的生命周期中的影響是巨大的，甚至造成項目的失敗，我們反饋了這些情況。對于反復啟動的故障，最后通過監(jiān)控測試過程發(fā)現(xiàn)隨著溫度的上升，一個電源穩(wěn)壓器件的輸出電壓隨溫度上升而下降，從而導致了這一故障。這一故障產生的原因是設計余量不足和SMD制造過程中接地不良引起的。為了保證產品的可靠性，設計方面增加了一個同樣器件在A版本上來分擔負荷不足的問題，而SMD制造過程中接地問題也進行了優(yōu)化。對于開機時電流大的問題，通過調查和分析，最終的也找到了解決方案，保證了我們的產品質量。

我們在量產的過程中還發(fā)現(xiàn)了一個時鐘分配器輸出時鐘不穩(wěn)定的現(xiàn)象，時鐘對于TDD（時分雙工）方式工作的產品來說是非常重要的，而且同步的要求同F(xiàn)DD（頻分雙工）相比更高，我們通過交叉試驗以及供應商提高的分析報告，最終確認是工藝流程上這顆芯片焊接不良引起的，我們反饋相關工程師，優(yōu)化了我們的制造工藝，順利地解決了這一不穩(wěn)定因素。

另外，我們還發(fā)現(xiàn)了另一個子模塊--功放模塊的一些問題，比如功放中吸收負載的開裂和被燒毀的現(xiàn)象，以及功放被燒毀的現(xiàn)象，這些通過反饋相應的工程師，一方面優(yōu)化設計，另一方面改變我們的安裝方法都得到了解決。在試制過程中，還將發(fā)現(xiàn)的生產過程中問題，比如：誤裝，漏裝，其它裝配不當，運輸過程中造成的損壞等現(xiàn)象，我們都會反饋相關人員避免和校正。

4 結語

綜上所述，在我們維修分析過程中被發(fā)現(xiàn)的各種現(xiàn)象，在NP I過程中這些發(fā)現(xiàn)對于一個項目設計來說起著非常重要的作用，我們的項目管理者深知這一團隊的重要性，每一個項目都精心安排了一名有經驗的維修分析工程師負責。特別對于大的項目會安排多位維修分析工程師參與進去，來保證項目的過程中有更多的發(fā)現(xiàn)和反饋。

［1］李濤.《Matlab工具箱應用指南》.電子工業(yè)出版社出版.

［2］安捷倫N9020A頻譜儀操作說明. AGILENT Company .

［3］FZHJ產品設計文檔相關文件.Nokia Networks.