實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電子系統(tǒng)長(zhǎng)生命周期的幾種途徑

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所 蒲羽杰 裴 宏 牟欣玥

0 引言

隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子系統(tǒng)尤其是復(fù)雜電子系統(tǒng)在大型工業(yè)及軍事裝備中發(fā)揮著日益重要的作用，其自身的功能和性能常常直接決定著裝備的性能和水平，是核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。

這些復(fù)雜電子系統(tǒng)通常耗資巨大，由微波、數(shù)字、軟件、結(jié)構(gòu)等多專(zhuān)業(yè)協(xié)作，歷時(shí)數(shù)年多次迭代、驗(yàn)證后才能研發(fā)完成。正因如此，區(qū)別于普通消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，工業(yè)或軍事裝備用的復(fù)雜的電子系統(tǒng)一旦技術(shù)狀態(tài)固化，要求保持十年至數(shù)十年不等的長(zhǎng)生命周期，以滿(mǎn)足這期間對(duì)已出售產(chǎn)品維修維護(hù)的需求和繼續(xù)訂貨生產(chǎn)的需求。

1 當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)

一個(gè)復(fù)雜的電子系統(tǒng)一般可分為硬件和軟件兩部份，其中軟件部份理論上生命周期沒(méi)有限制，只要不做人為主動(dòng)的修改就可以一直使用下去；而作為軟件運(yùn)行的載體以及承載電子系統(tǒng)功能直接實(shí)現(xiàn)的硬件部份通常由幾百上千種電子元器件組成，而這些組成電子系統(tǒng)的“細(xì)胞”都有著有限的生命周期。我們知道，由于技術(shù)和工藝的發(fā)展，在電子領(lǐng)域存在摩爾定律，即元器件的性能每18個(gè)月就會(huì)翻一番，因此，電子元器件的淘汰更新速度非常快。

此外，由于政策、資本、商業(yè)等方面因素，企業(yè)間的并購(gòu)也非常頻繁，如2014年ADI公司收購(gòu)微波公司Hittite、2016年收購(gòu)電源公司Linear，2018年3月Cree收購(gòu)了英飛凌的射頻業(yè)功率務(wù)等等，隨著公司間并購(gòu)整合的推進(jìn)、產(chǎn)線的調(diào)整，進(jìn)一步加劇了原生產(chǎn)的電子元器件的停產(chǎn)淘汰。

綜上，電子元器件這種快速的停產(chǎn)淘汰對(duì)復(fù)雜電子系統(tǒng)保持穩(wěn)定的長(zhǎng)生命周期帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，缺少任何一個(gè)或一種電子元器件都會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜電子系統(tǒng)無(wú)法正?；蚍€(wěn)定的工作，一套價(jià)值昂貴的電子系統(tǒng)因?yàn)槿鄙僖恢浑娮釉骷鵁o(wú)法正常工作，這無(wú)論是對(duì)用戶(hù)還是電子系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)都是無(wú)法接受的情況.因此，如何有效解決電子元器件停產(chǎn)淘汰影響復(fù)雜電子系統(tǒng)生周期，滿(mǎn)足長(zhǎng)期的維修維護(hù)合訂貨生存的需求具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

2 幾種解決途徑

通過(guò)總結(jié)解決大量電子元器件停產(chǎn)淘汰的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)進(jìn)度和電子元器件停產(chǎn)淘汰的發(fā)生時(shí)機(jī)不同，企業(yè)可以通過(guò)以下不同的途徑來(lái)進(jìn)行解決。

2.1 替代換型

對(duì)于已經(jīng)完成狀態(tài)固化的電子系統(tǒng)，在批量生產(chǎn)或售后維修維護(hù)時(shí)發(fā)生所使用的電子元器件停產(chǎn)，企業(yè)應(yīng)組織制定一個(gè)“替代換型”工作程序，用科學(xué)規(guī)范的方式和流程將停產(chǎn)的電子元器件替換掉，以保證整個(gè)系統(tǒng)正常的生產(chǎn)和運(yùn)行，該工作應(yīng)該包含技術(shù)、計(jì)劃、質(zhì)量、工藝及采購(gòu)等方面人員參加，同時(shí)按照替代換型影響“最小化”的原則進(jìn)行分類(lèi)實(shí)施。

典型替代換型工作程序如圖1所，由問(wèn)題觸發(fā)、任務(wù)下達(dá)、編制方案、方案評(píng)審、驗(yàn)證實(shí)施、驗(yàn)證評(píng)審和圖檔更改等環(huán)節(jié)組成。其中，需要注意的是替代換型影響“最小化”原則是基于盡可能維持原系統(tǒng)狀態(tài)地穩(wěn)定性和降低替代換型成本而提出，在典型替代換型工作程序中，“最小化”的原則體現(xiàn)在圖1所示的三種換型分類(lèi)上：

A類(lèi)：指新選用的元器件導(dǎo)致上級(jí)模塊或關(guān)聯(lián)模塊/整件變更需重新設(shè)計(jì)；

B類(lèi)：指新選用的元器件結(jié)構(gòu)封裝上對(duì)原器件可以實(shí)現(xiàn)Pin-to-Pin原位替代但上級(jí)模塊/整件需做匹配性設(shè)計(jì)調(diào)整，或則上級(jí)模塊/整件不需調(diào)整但該元器件屬于首次使用；

C類(lèi)：指新選用的元器件結(jié)構(gòu)封裝上對(duì)原器件可以實(shí)現(xiàn)Pin-to-Pin原位替代且性能指標(biāo)等同或優(yōu)于原器件，同時(shí)還滿(mǎn)足不影響上級(jí)模塊/整件性能和在類(lèi)似系統(tǒng)中有成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

從以上分類(lèi)可以看出，由C至A替代換型的影響范圍由小至大，難度逐步增加，投入的換型資源和成本也逐步增加。因此，換型的等級(jí)因此逐級(jí)提升。

圖1 替代換型驗(yàn)證流程示意圖

以上業(yè)務(wù)場(chǎng)景是當(dāng)前大量復(fù)雜電子系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)面臨的情況，該解決途徑的優(yōu)點(diǎn)在于直接有效，可以快速的解決生產(chǎn)維修維護(hù)過(guò)程中遇到的困難；缺點(diǎn)在于問(wèn)題暴露時(shí)機(jī)較晚，留給處理替代換型的時(shí)間通常非常緊張，同時(shí)，由于試用樣本數(shù)量有限，驗(yàn)證不夠充分，可能給電子系統(tǒng)帶來(lái)潛在技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)儲(chǔ)備

企業(yè)按照年度或半年度對(duì)系統(tǒng)選用的電子元器件生產(chǎn)供貨狀態(tài)進(jìn)行跟蹤評(píng)估，掌握電子元器件發(fā)布年限、年銷(xiāo)售量、用戶(hù)分布、工藝發(fā)展、廠家經(jīng)營(yíng)情況等，根據(jù)掌握的信息對(duì)電子元器件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分級(jí)。

同時(shí)，在面向銷(xiāo)售端，市場(chǎng)部門(mén)對(duì)市場(chǎng)需求形勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，產(chǎn)出預(yù)測(cè)銷(xiāo)售清單，將銷(xiāo)售端和供應(yīng)端數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合產(chǎn)出最終有風(fēng)險(xiǎn)有需求的元器件清單，再經(jīng)銷(xiāo)售、計(jì)劃、財(cái)務(wù)及采購(gòu)等相關(guān)人員一起評(píng)審審核，再完成相關(guān)審批批準(zhǔn)后實(shí)施儲(chǔ)備采購(gòu)。

該解決途徑的優(yōu)點(diǎn)在于可以保證原系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定性，對(duì)研發(fā)生產(chǎn)任務(wù)繁重的企業(yè)可以減少臨時(shí)替代換型工作造成的交付壓力，以及人力、儀器設(shè)備等其他成本的投入，一旦接收到訂單任務(wù)可以高效組織生產(chǎn)或維修維護(hù)工作；缺點(diǎn)在于由于預(yù)測(cè)總是不太準(zhǔn)確，從而可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)儲(chǔ)備的電子元器件無(wú)法及時(shí)是使用，造成企業(yè)資金成本的上升。

2.3 選用控制

如同“產(chǎn)品的質(zhì)量是設(shè)計(jì)出來(lái)的”，一個(gè)復(fù)雜電子系統(tǒng)的生周期很大程度在研發(fā)設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)決定，因此，在研發(fā)階段加強(qiáng)對(duì)電子元器件選用的控制是最為有效的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電子系統(tǒng)長(zhǎng)生命周期的途徑。

加強(qiáng)電子元器件選用控制，首先在介入時(shí)機(jī)上需要提前，在設(shè)計(jì)圖紙尚未確定前對(duì)擬選用的電子元器件開(kāi)展審查，以避免后期審核出問(wèn)題造工程更改量較大，一般建議由技術(shù)專(zhuān)家、質(zhì)量專(zhuān)家及供應(yīng)鏈專(zhuān)家組成的小組對(duì)選用清單進(jìn)行審查并議；其次，在審查中應(yīng)遵守以下原則：

（1）禁止選用已知停產(chǎn)的、質(zhì)量不滿(mǎn)足要求的電子元器件。根據(jù)木桶原理，這類(lèi)元器件會(huì)成為制約整個(gè)復(fù)雜電子系統(tǒng)生命周期長(zhǎng)度的主要瓶頸，一旦選用就決定了后續(xù)的批生產(chǎn)和維修維護(hù)會(huì)非常困難和代價(jià)高昂；

（2）限制選用存在停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，但其他廠家已在跟進(jìn)研制類(lèi)似可替代產(chǎn)品的電子元器件。由于性能指標(biāo)的要求、結(jié)構(gòu)尺寸的限制以及研發(fā)進(jìn)度要求等因素，有時(shí)不得不選擇這類(lèi)電子元器件作為權(quán)宜之計(jì)，這類(lèi)電子元器件的一方面需嚴(yán)格限制選用型號(hào)的數(shù)量，一方面需要持續(xù)跟進(jìn)其他廠家的替代產(chǎn)品研制進(jìn)展，以實(shí)現(xiàn)在原元器件淘汰停產(chǎn)后有備選元器件可用；

（3）鼓勵(lì)選用知名大廠的主流產(chǎn)品、密切合作伙伴研發(fā)的元器件產(chǎn)品。這是因?yàn)橹髲S生產(chǎn)狀態(tài)較小廠更加穩(wěn)定，同時(shí)由于是主流產(chǎn)品，用戶(hù)多銷(xiāo)量大，廠家不會(huì)輕易停產(chǎn)淘汰；而密切合作伙伴則會(huì)應(yīng)要求持續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)，即使發(fā)生必須停產(chǎn)原器件的情況，也會(huì)給出較好的解決措施或替代型號(hào)。在實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，一個(gè)復(fù)雜的電子系統(tǒng)應(yīng)以全部選用這類(lèi)電子元器件為目標(biāo)，一旦達(dá)成可以最大限度實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)生命周期，為企業(yè)創(chuàng)造可觀的價(jià)值。

該解決途徑的優(yōu)點(diǎn)在于從最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)入手，起到事半功倍的效果，為后續(xù)高效率的批生產(chǎn)和維修維護(hù)奠定良好的基礎(chǔ)；缺點(diǎn)在于對(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)、質(zhì)量控制、供應(yīng)鏈等專(zhuān)業(yè)人員的要求非常高，如果參與人員的專(zhuān)業(yè)水平不夠很容易使的整個(gè)控制過(guò)程流于形式，不能達(dá)到預(yù)期目的。

3 結(jié)語(yǔ)

電子元器件快速停產(chǎn)淘汰帶來(lái)的困擾在當(dāng)前的電子系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)普遍存在，本文根據(jù)電子系統(tǒng)所處的不同階段，給出了實(shí)現(xiàn)其長(zhǎng)生命周期的不同解決途徑，這些途徑各有優(yōu)缺點(diǎn)，具備實(shí)力和條件的企業(yè)可以考慮以上幾種方式同時(shí)采取，在研發(fā)源頭控制風(fēng)險(xiǎn)，在平常防范風(fēng)險(xiǎn)，在問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)有效的應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，為企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的經(jīng)營(yíng)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1]劉寶紅．供應(yīng)鏈管理 高成本、高庫(kù)存、重資產(chǎn)階級(jí)方案[M]．機(jī)械工業(yè)出版社,2016．