電子裝備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段質(zhì)量問(wèn)題分析與管控對(duì)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(jì)開(kāi)發(fā)階段質(zhì)量問(wèn)題分析與管控對(duì)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(shuō)明了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段在電子裝備質(zhì)量特性形成過(guò)程的重要性，闡述了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)質(zhì)量對(duì)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(jì)開(kāi)發(fā)階段的設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題，探討了產(chǎn)生裝備設(shè)計(jì)研發(fā)質(zhì)量問(wèn)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(jì)開(kāi)發(fā)階段有關(guān)質(zhì)量問(wèn)題的管控方法與對(duì)策，從而有利于提高電子裝備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)質(zhì)量與質(zhì)量監(jiān)督的能力。

電子裝備；設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；質(zhì)量；管控對(duì)策

1.1 設(shè)計(jì)選用元器件問(wèn)題

元器件選用是電子裝備研制過(guò)程中十分重要的內(nèi)容之一，涉及元器件的型號(hào)規(guī)格、參數(shù)性能、質(zhì)量等級(jí)、生產(chǎn)廠家、貨源保障、環(huán)境適應(yīng)性等方面。如果設(shè)計(jì)選用不當(dāng)，裝備一旦定型將后患無(wú)窮，甚至為此付出巨大代價(jià)。如某型計(jì)算機(jī)電源選用的一種型號(hào)電路，其手冊(cè)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(jì)選用不滿(mǎn)足裝備環(huán)境適應(yīng)性要求而發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。而類(lèi)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(jì)選用問(wèn)題也多有出現(xiàn)，一旦在元器件設(shè)計(jì)選用方面帶著隱患定型，裝備批產(chǎn)質(zhì)量將無(wú)從保證。

1.2 “六性”設(shè)計(jì)不足

“六性”設(shè)計(jì)是對(duì)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(cè)試性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性[2]。這6個(gè)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(jì)階段對(duì)“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(lái)隱患。在某裝備監(jiān)管過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)師缺乏對(duì)用戶(hù)使用的深入了解，開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)不清楚維修保障需求，設(shè)計(jì)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(guò)程，一般可分為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段、裝備定型階段、裝備生產(chǎn)階段。其中設(shè)計(jì)開(kāi)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(jì)的合理性、技術(shù)原理設(shè)計(jì)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(jì)缺陷導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)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(wèn)題更為嚴(yán)重，解決起來(lái)難度更大且費(fèi)用更高，可見(jiàn)設(shè)計(jì)開(kāi)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(jì)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)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(jì)開(kāi)發(fā)質(zhì)量，分析設(shè)計(jì)階段易發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)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(jì)質(zhì)量水平的提高。

1 電子裝備設(shè)計(jì)階段質(zhì)量問(wèn)題分析

在電子裝備的設(shè)計(jì)階段，涉及到裝備的“六性”設(shè)計(jì)、元器件設(shè)計(jì)選用、技術(shù)設(shè)計(jì)復(fù)用、工裝設(shè)備配套、工藝設(shè)計(jì)等方面的質(zhì)量問(wèn)題。因此，探討設(shè)計(jì)階段質(zhì)量隱患問(wèn)題，分析產(chǎn)生問(wèn)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(hù)帶來(lái)維修保障方面的困難；另外一方面，在裝備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段承研方對(duì)使用文件的重視程度往往不夠，其編制的產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)簡(jiǎn)單粗放，使用指導(dǎo)性差、要素不齊全，這將不能滿(mǎn)足使用用戶(hù)的使用需求，給裝備保障帶來(lái)安全質(zhì)量隱患。

1.3 設(shè)計(jì)復(fù)用問(wèn)題

電子裝備研制是一個(gè)復(fù)雜技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)復(fù)用成為提高設(shè)計(jì)效率的必然途徑。設(shè)計(jì)復(fù)用本身是非常有意義的設(shè)計(jì)活動(dòng)，它可以將產(chǎn)品設(shè)計(jì)（概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等）及圍繞該產(chǎn)品各種工作的重復(fù)而簡(jiǎn)化，避免對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件、通用件和相似件的重復(fù)開(kāi)發(fā)，減少開(kāi)發(fā)工作中的重復(fù)勞動(dòng)、節(jié)約相關(guān)資源[3]。但在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段如果盲目的、無(wú)條件的、不加驗(yàn)證的設(shè)計(jì)復(fù)用又會(huì)給電子裝備研制帶來(lái)質(zhì)量隱患。如在某裝備電源研制過(guò)程中，沿用其他裝備的某款散熱器設(shè)計(jì)，卻發(fā)生了抗電強(qiáng)度報(bào)警、漏電流超過(guò)設(shè)計(jì)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(wèn)題再次證明了“成熟不一定可靠”的道理。

1.4 工裝設(shè)備問(wèn)題

工裝是用于電子裝備研制必備的測(cè)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(duì)電子裝備測(cè)試數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可信性。如果在電子裝備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段不充分重視工裝質(zhì)量，必將會(huì)給單元試驗(yàn)、部組件加工、綜合性能測(cè)試等工作帶來(lái)質(zhì)量隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電子產(chǎn)品研制過(guò)程中發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題有兩成以上是由于測(cè)試工裝引起的，其原因主要是承研方對(duì)工裝質(zhì)量的重視程度不夠，工裝設(shè)備不作測(cè)試驗(yàn)收使用，降低工裝制造和購(gòu)買(mǎi)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(jì)問(wèn)題

在電子裝備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段，往往存在重設(shè)計(jì)，輕工藝的現(xiàn)象。工藝設(shè)計(jì)是產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量形成的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)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(kāi)裂問(wèn)題是一個(gè)典型的工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題[4-5]，由于器件安裝前工藝成形設(shè)計(jì)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(kāi)裂。這種有工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)帶來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題，將會(huì)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(jì)開(kāi)發(fā)階段質(zhì)量管控方法與措施

針對(duì)以上電子裝備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)總結(jié)、分析影響因素及其根源，提出以下幾個(gè)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(jì)選用質(zhì)量

在元器件選用設(shè)計(jì)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(lèi)、型號(hào)規(guī)格、質(zhì)量等級(jí)、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(guó)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(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的元器件要進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證，使用時(shí)要經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)手續(xù)；5）根據(jù)國(guó)產(chǎn)化要求，應(yīng)優(yōu)先選用國(guó)產(chǎn)元器件，打破進(jìn)口“瓶頸”。未經(jīng)設(shè)計(jì)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(jì)質(zhì)量監(jiān)督 提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)可靠性

現(xiàn)代質(zhì)量觀認(rèn)為，質(zhì)量是一組特定性能滿(mǎn)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(jì)裕度，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(guò)程中，一是促使承研方盡可能的提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)裕度和增加冗余容錯(cuò)能力，確保在設(shè)計(jì)源頭上保證產(chǎn)品質(zhì)量；二是重視產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)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(guò)程中，一方面要督促承研方對(duì)用戶(hù)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(jì)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(kāi)展設(shè)計(jì)工作；另一方面要重視使用說(shuō)明書(shū)和技術(shù)說(shuō)明書(shū)的審簽工作，切實(shí)促使承研方提高使用說(shuō)明書(shū)和技術(shù)說(shuō)明書(shū)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(lì)研制方優(yōu)先采用成熟技術(shù)，但對(duì)此要有一個(gè)正確全面的認(rèn)識(shí)，即成功不等于成熟，成熟不等于可靠，這個(gè)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(duì)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(jì)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(jì)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(jì)產(chǎn)品檢測(cè)質(zhì)量

工裝設(shè)備是電子產(chǎn)品研制和生產(chǎn)過(guò)程中必備的測(cè)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(shuō)，控制住工裝設(shè)備質(zhì)量，也就控制住了產(chǎn)品測(cè)試質(zhì)量。采取的對(duì)策，一是要求承研方工裝設(shè)備與裝備產(chǎn)品同等對(duì)待，元器件選用質(zhì)量等級(jí)不得低于同類(lèi)裝備產(chǎn)品；二是組織參與專(zhuān)用工裝的設(shè)計(jì)評(píng)審和鑒定試驗(yàn)，全程跟蹤工裝的生產(chǎn)制造過(guò)程。還要對(duì)通用工裝進(jìn)行采購(gòu)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(mǎn)足裝備設(shè)計(jì)研制要求。

2.5 重視工藝設(shè)計(jì)監(jiān)督 提高工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量

控制裝備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段的質(zhì)量，就要抓住工藝設(shè)計(jì)這個(gè)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(jì)。在質(zhì)量監(jiān)督過(guò)程中，要參加承研方組織的各種工藝方案評(píng)審、工藝更改論證，審簽工藝文件，加強(qiáng)承研方對(duì)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(jì)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(jì)要求，已規(guī)避工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

電子裝備在設(shè)計(jì)開(kāi)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(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)這樣、那樣的質(zhì)量問(wèn)題，是裝備研發(fā)所具有的風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的。正確認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，科學(xué)分析產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的根源，提出相應(yīng)的解決問(wèn)題方法、措施，有利于積累經(jīng)驗(yàn)、防微杜漸，提高設(shè)計(jì)開(kāi)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(hào)：201311012

馬松濤（1980—），男，河南長(zhǎng)葛人，碩士，工程師。研究方向：裝備質(zhì)量管理、計(jì)算機(jī)測(cè)控。