华成从样品到量产-产品中试管理.ppt

研发管理系列课程之RDM012,产品中试管理 从样品到量产,本课程学习目标,通过本课程的学习，您将能够： 了解业界产品化管理的最佳模式与实践 理解公司发展不同阶段产品化管理的组织模式及其优缺点 掌握可制造性设计的方法以及如何实施 掌握如何开展面向制造系统的设计与验证 掌握缩短产品试制周期的方法和技巧 掌握如何构建产品化管理的基础平台,课程目录,1、概述,2 、工艺管理,3、测试管理,4、试制管理,单元一、从样品走向量产概述,问题讨论,请各小组讨论从样品到量产过程中存在的主要问题（10分钟）,制造的烦恼,研发的烦恼,市场需求的多变性 开发周期紧 转产评审会上才提出一大堆问题 揪住小问题不放 产品迟迟转不了产,试制/中试的产生,试制 车间,量产 车间,试制中心组织,sample,中试组织,sample,测试中心组织,sample,工艺中心组织,sample,制造工程部组织,sample,装备中心组织,sample,物品中心组织,sample,产品数据中心组织,sample,中试的定位与使命,定位：研发与制造的桥梁 使命：多快好省的把新产品推向市场。 降低产品全生命周期成本（省） 提高产品全生命周期质量（好） 缩短新产品上市场周期（快） ？（多）,研讨,选某学员公司，分享中试职能的组织分布与业务范围,新产品导入（NPI）团队的产生,传统的产品开发模式：串行 存在的问题： 产品上市周期长 事后控制，产品质量问题多 开发模式的转变：串行变并行，制造提前介入,研发模式的演变,最佳的产品开发团队（PDT）,核心成员,外围成员,策划,计划,监控,组织,协调,评价,操作,反馈,新产品导入团队（NPIT）,NPI团队的角色和职责定位,制造代表,NPD流程NPI流程,制造系统流程NPI流程,PDT角色 制定制造策略和计划 提供产品可制造性需求 组织制造工艺和装备的开发 组织制造工艺和装备的验证 监控产品开发的制造准备度 监控关键时间点,FUNTION角色 输入制造策略和计划 组织验证制造系统 监控制造系统的准备度 监控物料计划 组织量产前的产品生产 跟踪和解决供货问题,项目管理,执行,协调和沟通,NPI团队介入产品开发过程的时机,产品需求 关键技术 产品概念,设计需求 总体方案 概要设计,详细设计 构建原型（功能样机） 性能样机,试生产 制造验证 BETA,产品发布 开始销售 向量产切换,维护改进 产品生命周期管理,单元二、工艺管理,课程目录,1、概述,2 、工艺管理,3、测试管理,4、试制管理,系统工程（DFX：Design For eXcellence）,DFx：DFM/DFA/DFT/DFL/DFI/DFR/DFS/DFC/DFG、 DFM： Design For Manufacturing，强调在设计的初期就把制造因素考虑进去。 可制造性设计（DFM） 的核心在于工艺设计。,什么是工艺？,什么是工艺？ 工艺人员在做什么？ 救火 防火 怎么防火？ 正本清源，提前介入,工艺管理的三段论,工艺设计,工艺调制与验证,工艺管制,产品开发过程中面向制造系统的设计,生命周期,发布,验证,开发,计划,概念,TR1,TR6,TR5,TR4A,TR4,TR3,TR2,提出可制造性需求,参与可制造性需求分解与分配,工艺总体方案设计,制造工艺详细设计,工艺开发,参与并评估可制造性设计,参与制造系统验证并优化工艺,工艺复制,工艺管制,制定制造策略,概念阶段DFM的关键活动,提出可制造性需求,TR1,什么是可制造性需求？,制造领域对产品设计&开发提出的要求，包括经验教训。（制造领域对产品的约束）,制造需求列表示例（1）,制造需求列表示例（2）,制造需求列表示例（3）,制造需求列表示例（4）,计划阶段DFM的关键活动,跟进可制造性需求已被落实 到规格/总体方案/概要设计中 （需求的分解与分配）,工艺仿真,工艺总体设计,TR2,TR3,可制造性需求的分解与分配,DFM需求分解与分配样例 形成产品规格,工艺总体设计,产品特点 工艺难点（设计、验证） 工艺流程、工艺路线 返修策略（备件计划、停产器件、报废/呆滞、财务部负责仓库） 品质保证（工装） 制造效率（更多是测试效率/DFT） 制造成本,半成品加工流程（电子产品）,整机加工流程（电子产品）,开发阶段DFM的关键活动,工艺并行设计（1）,A,工艺并行设计（2）,A,PCB材料选择,元器件选择,布局DFM考虑,DFA（可装配性设计）,DFA：Design For Assembly,DFA的层次,零件级DFA的考虑,组件级DFA的考虑,产品级DFA的考虑,工艺设计审查与评估,工装设计,什么时候开始工装设计？ 工装设计流程 工装设计 工装制作 工装验收/验证 工装管理,工艺认证,Sourcing Team 技术认证（功能规格、可制造性） 商务认证,回顾：开发阶段DFM的关键活动,验证阶段DFM的关键活动,工艺如何验证？,工艺验证/工艺调制 工艺窗口 CHKLST 验证方案 验证报告 问题跟踪 验证批次,发布阶段DFM的关键活动,工艺复制与管制,向生产切换,放量,工艺管制,面向制造系统的产品工艺设计（回顾）,生命周期,发布,验证,开发,计划,概念,TR1,TR6,TR5,TR4A,TR4,TR3,TR2,提出可制造性需求,参与可制造性需求分解与分配,工艺总体方案设计,制造工艺详细设计,工艺开发,参与并评估可制造性设计,参与制造系统验证并优化工艺,工艺复制,工艺管制,制定制造策略,研讨,选某学员公司，分析产品工艺设计（DFM）工作的开展情况，哪些地方做的不够？考虑如何改进？（15分钟）,工艺管理平台,工艺委员会职责,对公司制造工艺领域的技术业务进行统一管理； 根据产品和制造系统的发展需求，组织制定和发布制造技术发展策略、制造技术路标和1-3年的业务发展规划； 组织制定和发布工艺标准、工艺规范和工艺管理规章制度； 牵引和推动在研发、生产、客服、事业部、供应商、合资企业等环节的工艺技术发展； 牵引和推动先进工艺技术和制造平台在产品和生产过程中的应用； 对公司工艺工作中遇到的重大问题进行决策。 与产品线、供应链管理等组织建立良好的沟通协调机制，确保工艺管理工作的有效开展。,工艺规划,工艺货架技术,工艺技术研究 技术积累（货架管理）,工艺人员的培养,轮岗（设计、调制、管制） 学习型组织（新技术的跟进、案例、经验数据库、研讨、走出去、请进来、IPC会员、年会） 任职资格（工艺人员的职业生涯规划）,单元三、产品测试管理,课程目录,1、概述,2 、工艺管理,3、测试管理,4、试制管理,基于产品生命周期的测试业务（研发测试）,可测试性需求分解与分配,研发测试业务的阶段性发展,基于产品生命周期的测试（生产测试）,生产测试策略,生产面临的问题： 效率问题 技术问题 质量问题 成本问题 生产测试策略就是权衡质量、效率、成本以获得整个产品生命周期中最大的利润的策略。,测试理念,A perfect design, perfect parts and perfect processes should combine to deliver a perfect product. 最优化测试策略 在总体上以最小的花费，最短的测试时间达最大的测试故障覆盖。在总体上最小的花费指在产品生命周期而不只是发生在工厂的制造和测试费用。,生产测试策略的指导原则（1）,生产测试策略的指导原则（2）,如何设计生产测试路线? 是否要来料检验（IQC）？ 是否要ICT、FT、老化、整机测试？ 如何确定各个环节的测试重点？ IQC是全检还是抽检？AQL/外观/性能？ ICT、FT、整机测试等测试环节的测试项目、测试时间？ 老化的方法和老化的时间？,生产测试方法（1）,生产测试方法（2）,AOI（Automated Optical Inspection）简介,特点： 1、不需要测试夹具，不需要预留测试点。 2、不能测试观察不到的焊点（如BGA）。 3、测试速度较快。（60个器件以上/秒） 4、不能进行电性能测试，只测试焊点的外观。,AOI测试原理,AOI对设计的要求,AOI对以下设计因素有限制： PCB长度 PCB厚度 PCB工艺边宽度 PCBA板重 PCBA板上、下元件允许高度,AXI（Automated X-ray Inspection）简介,特点： 1、不需要测试夹具，不需要预留测试点。 2、可以测试观察不到的焊点（如BGA）。 3、测试速度较慢。 4、不能进行电性能测试。,AXI检测原理,AXI对设计的要求,AXI对以下设计因素有限制： 板的尺寸：最大？最小？ 板的厚度：最大？最小？ 板边：？ 板重：？ PCB板上元件高度：？ PCB板下元件高度：？,ICT（In-Circuit Test）简介,特点： 1、测试速度快，复杂单板的测试时间不会超过1分钟。 2、一种被测板对应一个测试夹具，当被测板的PCB更改，则夹具报废。 3、被测板需要留出专门的测试点供探针探测。 4、可以利用JTAG链测试接触不到的焊点（例如BGA）。 5、可以测量电阻、电容、电感、集成电路。它对于检测开路、短路、元器件损坏等特别有效，故障定位准确，维修方便。,ICT对设计的要求,标准夹具的最大尺寸： SPECTRUM大夹具（2560点） 456mm 710mm SPECTRUM小夹具 （1280点） 456mm 557mm Z18XX 456mm 557mm Agilent3070大夹具（2600点) 380mm 747mm Agilent3070小夹具 380mm 393mm GR2284大夹具 355mm 456mm GR2281小夹具 253mm 355mm 假如单板尺寸超出以上所有标准夹具容许的最大值，可以考虑特别定制一个夹具，但是费用会相应较高。 当单板BOTTOM面元件高度超过150mil/3.81mm时，测试夹具需特殊处理。,飞针测试（示例）,FLY 对为静态器件功能测试，模拟量测试较好、速度也较快，但对IC测试慢，不能测BGA，覆盖低。 4个探针与PCB上裸露的焊点、焊盘进行，不需要制作夹具，编程简单，程序开发周期短（1-3天)。 以分离器件为主、IC较少、产量小的单板，适于飞针测试。飞针主要针对低复杂度和低产量的单板，如研发版本的单板。,PCBA工艺测试策略,单板的产量与复杂度； 产品背景； 加工路线与工艺难点； 测试覆盖； 测试成本及效率； 其中1）、4）、5)点是主要考虑的因素，其他是重要的参考因素。在制定工艺测试策略时，测试工程师基于以上因素，务求以尽可能小的成本达到最高的覆盖率及测试效率。,产量、复杂度与测试策略的关系,工艺测试的组合策略,高产量,H,ICT,ICT,/AOI,ICT,/AXI/AOI,中等产量,M,ICT,AOI,AXI,低产量,L,MVI,/,FLY,/AOI,AXI,/AOI,AXI,产量,复杂度,低复杂度,L,中等复杂度,M,高复杂度,H,红色表示主要测试手段，蓝色表示次选的测试手段，“/”表示从多种测试手段中选择一种，也可组合使用。,PCBA结构测试策略,产量定义（参考）,产量：一个稳定版本的整个生命周期的产量。策略制定时，通常产品人员会难以给出较准确的预测，应该以乐观的市场预测来进行。生命周期较难估计的，一般可按一年计算。 低产量： V1500pcs 中等产量： 1500 pcsV 4000pcs 高产量： V4000pcs,复杂度定义(参考）,公式：Ci = (#C + #J)/100) * S * M * D，其中： #C Number of components，板上元件总数 #J Number of joints，焊点总数 S Board sides，单面板 S=0.5； 双面板, S=1.0 MMix器件的混合程度。（制造角度以封装进行考虑，测试以程序难度进行考虑）低混合度0.5 ；高混合度1.0； D Density，单板焊点密度D= (#J /（L*W 平方英寸)/100) )，L 单板长度 ，W单板宽度。 低复杂度L： Ci50 中等复杂度M： 50Ci 125 高复杂度H： Ci125,研讨,公司的工艺测试手段有哪些？工艺测试策略是什么？,单板功能测试（Functional Test）简介,UUT： Unit Under Test（被测单元） stimulator：为UUT提供电源、槽位号、时钟、控制信号、状态信号等。 controller：可以是串口、HDLC、扩展总线或邮箱等，用于控制UUT。 detector： 用于测试UUT的输出信号 FIXTURE： 夹具,FT原理和特点,FT的原理是模仿被测物（UUT）的工作环境，检测它的各项功能，有时还需对某些指标进行测试。 FT一般采用边沿式夹具或针床式夹具与UUT的外部接口相连。 FT的作用是测试UUT硬件功能的好坏。FT默认产品的设计是成功的，它测试加工情况，而非设计情况。由于是在接口处测试，所以故障定位模糊（相对ICT而言）。,FT子架测试,FT仪器堆叠,FT通用/专用平台测试,FT装备的开发策略,ICT与FT的比较,ESS（Environment stress screen）环境应力筛选,产品开发过程中面向生产测试的设计,生命周期,发布,验证,开发,计划,概念,TR1,TR6,TR5,TR4A,TR4,TR3,TR2,提出生产可测试性需求,参与生产可测试性需求分解与分配,制定生产测试总体方案,生产测试装备详细设计,开发生产测试装备,参与并评估可测性设计,参与测试装备验证并优化,测试装备转移/复制,测试装备维护,生产可测试性需求示例,对PCB测试点设计要求 根据测试覆盖率的分析来调整测试探针接触的测试点数量和位置。 PCB上的ICT测试点应在PCB板的焊接面。 两个单独测试点的最小间距为60mils(1.5mm)。 PCB的对角上要设计两个125MILS的非金属化的孔作为ICT测试定位。 每个网络在焊锡面提供一个测试点。 测试点密度最高为每平方英寸30个点（平均数）/每平方厘米45个点。 每根测试针最大可承受2A电流，每增加2A，对电源和地都要求多提供一个测试点。 每5个IC应再提供一个地线点， 地线点要求比较均匀分布在单板上。 测试点到PCB板边的间距应125mil/3.175mm。 焊接面的条码、标签、丝印、拉手条等不要挡住测试点。,PCB设计规范,单元四、产品试制管理,课程目录,1、概述,2 、工艺管理,3、测试管理,4、试制管理,面向制造系统的产品验证,生命周期,发布,验证,开发,计划,概念,TR1,TR6,TR5,TR4A,TR4,TR3,TR2,参与可制造性需求/可测试性需求的制定与评审,参与硬件总体方案评审,参与工艺总体方案/装备总体方案评审,生产初始产品,制造系统验证,试制准备,继续生产初始产品与制造系统验证,向生产切换,生产支持,制定制造计划,培训生产人员,转产评审,参与样机评审,概念阶段的关键活动,参与可制造性需 求制定与评审,参与可测试性需 求制定与评审,测试装备开发的需求/生产测试的风险评估 生产测试策略的评估,计划阶段的关键活动,参与硬件总体方案、 装备总体方案、BOM结构、 整机工艺总体方案的评审,制定制造计划,参与关键器件选型、单板总体设 计方案、单板工艺总体方案、,开发阶段的关键活动,BOM结构评审,试制准备,参与整机试装,参与装备设计规格书评审,参与配置手册评审,生产初始产品,制造系统验证,参与样机评审,试制准备,产品知识准备 试产资源准备 人力资源/培训 场地 测试装备/仪器仪表 试产物料 生产文件准备 BOM/工艺路线/ERP数据 工艺文件/技术文件 操作指导书 装配、测试、包装、维修、检验 制定制造系统验证方案，包括各环节验证的查检表,试制条件确认,试制条件确认：样机评审（TR4A评审要素）,制造系统验证方案,什么是制造系统？ 指面向产品生产的所有技术业务和管理业务，除制造工艺这一核心技术以外，还包括采购、计划调度、订单管理、库存管理、厂房设施、工厂信息系统等不可缺少的辅助支撑和管理业务。,制造系统验证什么？,制造系统验证的主要内容 工艺验证 文档验证/BOM 结构件验证 质量、效率、成本评估 订单/计划/物流 产品技术被动验证 缺陷分析 验证总结/报告,制造系统验证的基本假设,充分利用以前的制造系统的验证数据，减少评估工作，降低成本。 试生产和制造系统验证是完全按照实际生产环境进行生产和验证，并且环境条件没有发生重大变化。 对于自行设计/开发的产品，企业将获取产品在世界范围内销售必须的所有安全认证。由供应商设计、开发并制造的产品，所有必须的安全认证可以由该供应商获取并维护。,工艺验证的内容,工艺流程/工艺路线 器件/结构件工艺 单板加工可 整机/电缆装配 装配工装（钢网/夹具/垫板/周转运输工具、） 包装工艺 物流运输工艺 维修工艺 、,文档验证的内容,工艺文件/规范 IQC用图 装配图 接线图 工艺规程 、 操作指导书 电子装联 装配 包装 运输 检验文件/指导书 、,制造系统验证报告,1. 验证情况概述 2. 验证结果 2.1验证总体情况 2.2结构验证 2.3工艺验证 2.4数据验证 2.5其他 3. 制造系统分析 3.1制造系统品质分析 3.2制造系统效率分析 3.3制造系统成本分析,验证阶段的关键活动,协助建立订单环境,继续生产初始产品,继续制造系统验证,转产评审（TR6）,培训试生产人员,转产评审,转产评审（TR6）操作模式的改变 自检 评审会议 问题跟踪,发布之后的关键活动,生产支持,生产人员培训,参与向生产切换（小批量）,制造外包的新产品验证,讨论：如果制造外包，试制验证如何操作？,总结（1）-DFM,生命周期,发布,验证,开发,计划,概念,TR1,TR6,TR5,TR4A,TR4,TR3,TR2,提出可制造性需求,参与可制造性需求分解与分配,工艺总体方案设计,制造工艺详细设计,工艺开发,参与并评估可制造性设计,参与制造系统验证并优化工艺,工艺复制,工艺管制,制定制造策略,总结（2）-DFT,可测试性需求分解与分配,总结（3）-DFT,生命周期,发布,验证,开发,计划,概念,TR1,TR6,TR5,TR4A,TR4,TR3,TR2,提出生产可测试性需求,参与生产可测试性需求分解与分配,制定生产测试总体方案,生产测试装备详细设计,开发生产测试装备,参与并评估可测性设计,参与测试装备验证并优化,测试装备转移/复制,测试装备维护,总结（4）-PP,生命周期,发布,验证,开发,计划,概念,TR1,TR6,TR5,TR4A,TR4,TR3,TR2,参与可制造性需求/可测试性需求的制定与评审,参与硬件总体方案评审,参与工艺总体方案/装备总体方案评审,生产初始产品,制造系统验证,试制准备,继续生产初始产品与制造系统验证,向生产切换,生产支持,制定制造计划,培训生产人员,转产评审,参与样机评审,总结（5）-新产品导入,课程结束，祝大家事业进步！,谢 谢,