物探儀器研發過程中的電工藝設計

摘 要：本文講述了在物探儀器研發中電工藝設計的針對性作用。在物探儀器制造設計和研發領域，電工藝設計是個核心技術難點，也是現代電子設備尤其是在研發微小型電子設備的過程中受到高度重視的技術課題。對于近期自主研發物探儀器，本文提出了并行設計的思想和針對性問題，講述了將電工藝設計放在研發儀器階段之初，不僅能使儀器更加可靠和擁有可制造性，還能降低產品的研發周期。

關鍵詞：物探儀器的并行設計；電工藝設計；產品可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.006

從上世紀后期開始，我國市場上使用的物探儀器國內自主研發的占比逐年降低，轉而使用進口儀器，因為進口儀器的野外施工效率高，可靠且穩定。這種情況的出現我們不得不反思、尋找設計制造儀器過程中可能有問題的地方。對于自主研發存在問題的地方提出解決方案，將電工藝設計放在研發儀器階段之初，稱之為并行設計思想。

1 關于并行設計思想的概念

1.1 傳統研發模式

我國研發勘探儀器在前幾年一般用串行研發模式進行研發，這種研發方式大多是按次序逐步進行，有時會遇到這樣一種問題，產品發現制造方面存在問題的時候，已經完成調試而且設計成型了。假如這個問題比較大，是后期工藝所無法調整的，就需要作廢前期的設計從頭再來，這種情況大大拖延了研發進度，延長了研發的時間；還有的產品在設計之初并沒有表現出什么大問題，但進入工藝生產時質量控制稍微不夠，就會在產品上留下隱患，使得產品的品質出現問題，逐漸影響到產品后期的品牌效應和可靠性。存在的問題有：產品容易損壞、維修難度大、穩定性很不好，就算出現問題及時修好，在后期的使用過程中也可能頻繁出現同類故障。

1.2 產品的可靠性

可靠性是指的是在限定的一段時間內、規定條件下產品完成相應功能的能力。產品可靠性大概可分為兩方面論述：一是確定，二是獲得。在產品的設計之初就能確定出其可靠性，例如設計安全、討論指標可靠性、電應力保護設計、分配設計、冗余設計、可維護性壽命設計、環境利用設計等。在產品生產的每個時期得到產品可靠性，即批量生產時期、試生產時期、詳細設計時期、總體方案設計時期，由工藝控制和工藝設計得到的。工藝設計這一部分是依據要求的產品進行設計，使用更好的操作技術和方法，讓產品的質量達到生產效率高、可靠性好、成本低廉的目的。其主要內容有工藝方案的擬定和選擇、解析和檢驗產品設計的工藝性、把握生產的過程、設計工藝的設備、工藝文件的編制。所以，在以前的串行研發模式中，電工藝設計進入流程的時候已經到了試生產階段，電工藝設計中發現的質量隱患，只能被動的彌補。只有采用并行設計的思想，才能從根本上降低自主研發物探儀器對可靠性的影響。

1.3 并行設計理念

上世紀八十年代末，出現了并行設計思想，在詳細設計和總體方案設計階段人員就參與進來，組成一個擁有機械結構設計、電路設計、工藝設計人員的團隊，并行研發、并行式設計。并行設計方式擁有一體化、并行的、多方向的信息。提前參與的工藝設計，在產品研發初期就能意識到各種影響制造種種問題，伴隨研發產品的全過程，能夠在設計過程中隨時反饋問題，一次性成功的研發出產品，從而增強產品市場競爭能力、降低成本、縮短產品研發周期、提高產品可靠性。

2 儀器總體方案研發階段中電工藝設計的作用

研發階段，電工藝設計是用來完善研發產品的成品合格標準、工作原理、設計基礎、設計任務書、構造特點和產品參數等。從工藝性方面尋找干擾到產品質量的原因，提出可行性建議：（1）尋找可行性的方案設計，找到電工藝在現有技術手段下無法完成或是難以完成的不穩定性原因；（2）根據生產線的產出速度和質量，找到需添加的技術改造項目、新設備和新設施初期的看法；（3）擬出處理的方法以及所使用的新工藝、新材料、新技術等；（4）對工藝進行試驗和研究，解決較大難度的工藝技術關鍵問題；（5）對于生產新產品前的工藝技術提出培訓項目。

3 對設計階段中電工藝設計的作用做一個詳細說明

在細節設計階段，電工藝設計是用來進行核查機械結構設計資料、電路設計資料的工藝性。掌握可制造性的產品設計，消除成品出問題的隱患。工藝性核查的過程中，需要同時考慮到必要性和先進性設計，以及經濟性的工藝制造，在結構和性能均達標的同時，將其工藝性再進一步提高，從而帶動企業的生產經濟。

（1）核實機械結構的工藝性設計。核實的主要項目有：是否采用合理固定；箱體組裝焊接區的尺寸是否合理；接插件的選配是否合理；各部件的裝配、拆卸是否可能和方便；線束過孔尺寸是否合理。

（2）審查電工藝性在電路版上的體現。元器件是電子產品的基本構成部分，因此在對物探儀器進行研制和設計的過程中，保證系統可靠性最重要的就是元器件的可靠性。在元器件的選擇上要做到以下幾點：無鉛化的電子行業進程中，全部的器件在設計之初，就應該別分開有鉛還是無鉛，不然在流焊混裝板元器件的過程中會出現，由于加熱溫度的原因，導致溫度太低無鉛元器件發生冷焊，或溫度太高有鉛原件發生熱擊穿；減少加工過程環節，盡量選用統一表面貼裝器件或者通孔器件。這樣可以降低加工的工藝成本；底部浮起高度較高的元件則更易于清洗。

（3）制作工藝性審查報告。工藝性審查報告主要有下列內容：結構設計的工藝性分析；電路設計的工藝性分析；樣產數量及日期，產品名稱；對于設計工程中的問題進行改進；在工藝方面分析電性能是否達標；結論。

（4）策劃電工藝方案。為了能夠順利地進行工藝設計并且做到步驟性、計劃性、目的性，在對工藝性做出核查之后，要能做出足夠保持產品穩定生產的工藝方案。工藝方案主要有以下幾個內容：確立工藝方案，確定基本原則；制定產品試生產進度表；規定工藝規程的復雜程度；規定出產品生產過程的事件劃分，確定工藝路線；分析工藝方案的經濟效果；定制改造與產品加工有關的技術方案。

4 在試生產階段電工藝設計的作用

初期生產的主要目的，對制造過程做一個組織、協調、規劃、控制及監督的過程，可以達到優質、低消耗、安全、高效的既定目標對于后期的制造過程做出規范，避免產品損傷在制造過程中。

4.1 制定工藝文件

按照一定的條件制定合理的生產過程，將工藝流程的方法、內容、程序、材料、工具、設備再加上各個環節的技術規定，以圖文形式表達，這就是工藝文件。其重點有以下幾個作用：（1）指導技術，成品質量得到保障；（2）考核工時定額，定出生產目標；（3）建立生產秩序，組織生產；（4）對于物料進行安排；（5）調整勞動組織；（6）對模具、工裝、工具進行管理；（7）鞏固工藝紀律；（8）總結經濟核算的依據。

4.2 建立試生產線并做出檢驗

組織調整試生產線，保證沒有問題了再開始生產，同時驗證工藝的合理性工藝配置、設計方面是否可用。證實工藝設計可行性的時候應做到：（1）既要適合實際的企業情況，又要具有技術上的先進性和經濟上的合理性。（2）工藝文件要結合圖文進行展示；文件做到條理清楚、簡潔明了、規范嚴謹；要能夠很直接的表達出來，只看工藝規程，就可以進行正常的工藝活動。（3）檢查產品的內容與設計文件是否相符合，要可以展示產品設計的意圖，盡量使產品設計有可靠性。（4）能為之后的批量生產工藝打下良好基礎。（5）時刻做到質量第一，重點控制可靠性薄弱的環節，定量要求技術指標。

4.3 整理試生產線的工藝技術文件

工藝技術文件可以分為質量控制流程、工藝方案、工藝計劃、工藝標準。工藝技術的文件有很多，總結下來主要含有：各種匯總圖表，包括消耗定額表、配套明細表、工裝明細表；各種作業指導書，包括：電路板工位圖、示意總體結構圖、生產前的準備、整機工藝流程圖、箱體裝聯圖、纜線裝聯圖等；所用設備的相關的電子文檔及工藝參數文件；工藝更改單，有臨時性和永久性之分。

4.4 總結與修訂試生產工藝

結束試生產后，評審工藝總流程、方案，并且核實并總結方案。對于設計問題的，讓有關部門進行及時的協調和修改；對于工藝性文件進行完善補充；對于所需材料進行核實；必要情況下應重復檢查試生產的技術；總結試生產工藝；完成最終生產工藝的報告總結；召開鑒定會，鑒定試生產產品，檢查試生產階段是不是已經可以批量生產有可靠性的產品，以及判斷的生產系統是否合格；完成工藝定型，然后開始進行批量生產。對于產品的主要工藝和設計進行測試，以上皆為試生產的作用，也可對批量生產的速度做一個估算。在定型時需要將完成的手續進行歸檔、會簽、審批，確保工藝文件成套性、正確性。

5 結束語

提升電工藝設計物探儀器研發的產品可靠性，需要應用并行設計的思想，從技術上和時間上減少研發時間、推進研發進程、使產品從研發直接轉入生產，達到企業的高品質、高效率的目標。

參考文獻：

[1]王衛平.電子產品制造技術[J].清華大學出版社，2005.

[2]廖芳.電子產品工藝與管理[J].電子工業出版社，2007.

作者簡介：李淵（1983-），男，陜西西安人，研究方向：物探儀器。