過兆平

摘要：在目前科技高速發(fā)展的時(shí)代，產(chǎn)業(yè)分工越來越細(xì)致，越來越專業(yè)。作為整體產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，對(duì)于其中的所有部件做到自我生產(chǎn)是幾乎不可能的。因此，對(duì)于整機(jī)廠商而言，向供應(yīng)商購買的部件技術(shù)越來越黑盒化。對(duì)于如何提高黑盒化部件的品質(zhì)水平，各個(gè)企業(yè)也是絞盡腦汁，本文就如何有效地提高黑河部件品質(zhì)的方法進(jìn)行了研究，談一些心得體會(huì)。

關(guān)鍵詞：黑盒部件，品質(zhì)保證，F(xiàn)MEA

1. 黑盒部件導(dǎo)入的課題

產(chǎn)品生產(chǎn)商購買的部件有白盒（white box），灰盒（grey box），黑盒（black box）部件。所謂的白盒，黑盒這個(gè)詞匯出自于軟件測(cè)試行業(yè)。白盒是指內(nèi)部代碼都完全明確的部分，對(duì)于這些部分軟件測(cè)試人員能夠非常準(zhǔn)確地整理出相關(guān)的漏洞。而對(duì)于黑盒，測(cè)試人員并不完全清楚內(nèi)部的詳細(xì)規(guī)格，一般測(cè)試人員只能通過確認(rèn)外部的動(dòng)作來驗(yàn)證軟件。

在硬件領(lǐng)域也是一樣的。特別是產(chǎn)品生產(chǎn)商對(duì)于自己公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的部件（白盒）的規(guī)格是非常清楚的，因此也更能準(zhǔn)確地設(shè)定信賴性檢證的項(xiàng)目。同時(shí)，對(duì)于自己公司設(shè)計(jì)的部件的弱點(diǎn)也是非常清楚的，因而對(duì)于部件的故障模式和設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)也時(shí)更容易把握的。

而對(duì)于黑盒產(chǎn)品，由于不了解內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)格，我們只能驗(yàn)證它的接口特性。

例如，多功能一體機(jī)中的HDD的步進(jìn)電機(jī)，雖然它的接口規(guī)格大家都很明了，但是它內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)格卻是都不知道的。所以，產(chǎn)品生產(chǎn)商由于對(duì)于黑盒產(chǎn)品內(nèi)部到底有多少品質(zhì)隱患的不明確性導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)市場(chǎng)問題，也是常有的事情。于供應(yīng)商而言，在設(shè)計(jì)初期將自己公司內(nèi)部的設(shè)計(jì)資料向外公開是非常困難的。這也是那些黑盒部件的檢證變得困難的根本原因。

而灰盒部件則是兼于白盒，黑盒之間的部件。一般灰盒部件是指那些根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)商的要求機(jī)能，性能，規(guī)格，而詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)是委托給部件廠商的那些部件。比如，在汽車行業(yè)，整車廠會(huì)提出需要部件的要求機(jī)能，性能和設(shè)計(jì)規(guī)格，甚至于會(huì)涉及到部件內(nèi)部的構(gòu)造設(shè)計(jì)或者生產(chǎn)流程的考慮，因此可以確保供應(yīng)商提供的部件的品質(zhì)。

2. 導(dǎo)入黑盒部件所需的品質(zhì)保證的方法

前文所述，當(dāng)使用黑盒部件時(shí)會(huì)有潛在的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。本節(jié)將就多功能一體機(jī)中的HDD采購時(shí)所需的品質(zhì)評(píng)價(jià)流程進(jìn)行闡述。

導(dǎo)入黑盒部件所需要的品質(zhì)評(píng)價(jià)流程，主要有以下四個(gè)行為：

1. 以往的問題事例的收集

2. 使用FTA進(jìn)行故障原因的解析

3. FMEA研討（里面又分部件單體信賴性的FMEA，產(chǎn)品和部件匹配性的FMEA，部件制造品質(zhì)驗(yàn)證的FMEA）

4. 為了驗(yàn)證部件內(nèi)部問題的試驗(yàn)（信賴性試驗(yàn)，匹配性試驗(yàn)）

首先，為了決定品質(zhì)評(píng)價(jià)的項(xiàng)目，如下所示需要收集以往的部件品質(zhì)問題事例。以往的品質(zhì)問題事例是產(chǎn)品生產(chǎn)商部件品質(zhì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的基礎(chǔ)。

△ 產(chǎn)品生產(chǎn)商工廠內(nèi)部發(fā)生的問題

△ 客戶的投訴

△ 產(chǎn)品開發(fā)時(shí)候發(fā)生的部件問題

△ 部件EOL時(shí)替換品和產(chǎn)品發(fā)生的不匹配問題

△ 部件內(nèi)部信賴性問題導(dǎo)致的部件短期故障

△ 一般文獻(xiàn)里面記載的部件問題事例

接著，是根據(jù)收集到的以往部件故障事例的情報(bào)，利用FTA解析方法，分析故障的原因。圖1是使用FTA手法分析的HDD故障的機(jī)理。

當(dāng)發(fā)生HDD數(shù)據(jù)讀取不了的時(shí)候，及時(shí)給機(jī)器上了電機(jī)器也是啟動(dòng)不了的。因此如果使用FTA方法，就能夠明確各種部件故障的機(jī)理。

下面，我們來研討防止問題再次發(fā)生的FMEA，因?yàn)槭褂昧薋TA了解了故障發(fā)生的機(jī)理，但是我們?nèi)绾尾拍軐⒐收习l(fā)生防患于未然，如何才能預(yù)見到可能發(fā)生問題的部件。此時(shí)，需要集中設(shè)計(jì)，品質(zhì)管理，采購，部件評(píng)價(jià)相關(guān)部門的技術(shù)人員對(duì)部件問題再發(fā)防止對(duì)策進(jìn)行研討。

圖2是FMEA的樣板，F(xiàn)MEA制定的要點(diǎn)是必須考慮部件故障模式和故障模式對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的影響度。為了防止品質(zhì)問題的發(fā)生，一般會(huì)在FMEA表里寫上產(chǎn)品和部件設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)。根據(jù)FMEA的研討結(jié)果，我們需要算出PRN（Priority Risk Number），根據(jù)算出值制定部件問題對(duì)策的優(yōu)先順序。

特別是，對(duì)于像HDD這種黑盒部件，為了對(duì)他的品質(zhì)進(jìn)行深刻的把握，我們要做以下三種FMEA，主要目的是能夠明確部件內(nèi)部的潛在問題：

1. 部件設(shè)計(jì)品質(zhì)，部件信賴性的FMEA

2. 部件和產(chǎn)品匹配性驗(yàn)證的FMEA

3. 部件生產(chǎn)品質(zhì)用的FMEA

當(dāng)進(jìn)行第一種FMEA的時(shí)候，需要產(chǎn)品生產(chǎn)商向部件供應(yīng)商就問題信息進(jìn)行反饋，在部件設(shè)計(jì)時(shí)就盡量將其品質(zhì)提高。當(dāng)進(jìn)行第二種FMEA時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)部件和產(chǎn)品不匹配時(shí)需要向產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員反饋問題信息，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段盡量提升產(chǎn)品和部件的匹配性。同樣的，當(dāng)進(jìn)行第三種FMEA時(shí)，如果發(fā)生了部件生產(chǎn)品質(zhì)的問題時(shí)，需要審查生產(chǎn)工序，改善相應(yīng)的工程。

如上所示的FMEA的具體事例，我們使用HDD進(jìn)行說明。先是關(guān)于部件設(shè)計(jì)品質(zhì)和部件信賴性的檢證實(shí)例，由于外部的震動(dòng)導(dǎo)致HDD旋轉(zhuǎn)速度變慢被列舉出來了。而HDD旋轉(zhuǎn)速度變慢的原因有，HDD內(nèi)部讀取頭由于外部震動(dòng)的原因，磁性存儲(chǔ)媒介所存儲(chǔ)的信息無法準(zhǔn)確地被讀出，從而導(dǎo)致讀取頭一直在反復(fù)讀取。由于磁性存儲(chǔ)數(shù)據(jù)無法被準(zhǔn)確地讀取出來，讀取速度變慢，從而旋轉(zhuǎn)速度也變慢了。就像這樣，使用FTA手法明確了HDD旋轉(zhuǎn)速度變慢的機(jī)理，從而能夠在HDD設(shè)計(jì)時(shí)就導(dǎo)入相關(guān)的必要規(guī)格。比如，HDD部件規(guī)格書中，有寫到對(duì)于HDD施加的震動(dòng)頻率范圍為5-500Hz或者1G以上。這是因?yàn)椋?dāng)對(duì)其施加500Hz以上的震動(dòng)時(shí)，根據(jù)時(shí)時(shí)觀測(cè)的HDD旋轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)HDD的旋轉(zhuǎn)速度受到了較大的影響。

通過上述的實(shí)驗(yàn)，不但明確了該HDD所匹配的震動(dòng)頻率范圍，同時(shí)也能相對(duì)把握住各個(gè)供應(yīng)商的部件信賴性差異。這就是HDD信賴性驗(yàn)證FMEA的實(shí)際事例，這個(gè)能夠適用于各種尺寸的HDD。但是不管是運(yùn)用FTA，F(xiàn)MEA都是要確認(rèn)很多的項(xiàng)目，要花很多的時(shí)間和人力。

3. 如何提高黑盒部件的品質(zhì)保證效率

如圖3所示為導(dǎo)入HDD這種黑盒部品時(shí)的供應(yīng)商選定流程。

起先，根據(jù)部品的采購計(jì)劃，算出所需部品的數(shù)量，交期和目標(biāo)價(jià)格，根據(jù)這些要求選定供應(yīng)商。當(dāng)然，所謂的采購計(jì)劃是需要和產(chǎn)品的開發(fā)計(jì)劃，生產(chǎn)計(jì)劃相吻合的。

當(dāng)選定供應(yīng)商時(shí)，必須考驗(yàn)供應(yīng)商是否在數(shù)量和交期上靈活對(duì)應(yīng)，還有在價(jià)格層面是否有競(jìng)爭力，為此我們需要向多家供應(yīng)商詢價(jià)然后從中選擇最優(yōu)的供應(yīng)商。之前提到的逆向競(jìng)價(jià)的做法，產(chǎn)品生產(chǎn)商能夠通過這個(gè)方法有效地控制部品的價(jià)格，最近采用這種做法的產(chǎn)品生產(chǎn)商也在增多。另外，我們?cè)谶x定供應(yīng)商時(shí)總是會(huì)為了以防各種突發(fā)事件，同一個(gè)部品會(huì)選定數(shù)家。

然后，為了產(chǎn)品和部品的匹配性，我們會(huì)挑選有能力提供相匹配部品的供應(yīng)商。比如，客戶使用的HDD，會(huì)挑選符合客戶所要求的轉(zhuǎn)速，接口，震動(dòng)特性，耐沖擊要求，消費(fèi)電力規(guī)格的廠家。

接著，客戶會(huì)對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行各種審查，包括：歐洲規(guī)定的環(huán)節(jié)有害物質(zhì)的監(jiān)測(cè)，會(huì)挑選能夠穩(wěn)定對(duì)應(yīng)RoHS（Restriction of Hazardous Substances）或者REACH（Registration Evaluation Authorization and Restriction of Chemicals）的供應(yīng)商。如果供應(yīng)商無法提供相關(guān)證明，則產(chǎn)品生產(chǎn)商必然需要自己運(yùn)用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有害物質(zhì)的檢測(cè)。

還有，對(duì)部品的安全性，UL（Underwriters Laboratories）規(guī)格等等進(jìn)行驗(yàn)證。具體的安全性檢驗(yàn)項(xiàng)目是指電子部品的開路，短路發(fā)煙發(fā)火實(shí)驗(yàn)，電磁兼容EMI（Electro Magnetic Immunity）實(shí)驗(yàn)等等。通常，可能只是從供應(yīng)商那里拿到數(shù)據(jù)確認(rèn)一下就可以了，但是根據(jù)情況不同可能需要將部品裝入產(chǎn)品中進(jìn)行實(shí)際的驗(yàn)證。

另外，會(huì)選定部品信賴性優(yōu)良的供應(yīng)商。根據(jù)實(shí)際情況，有些供應(yīng)商不會(huì)在規(guī)格書中寫明類似于對(duì)于溫度，濕度的耐久特性。遇到這種供應(yīng)商，客戶會(huì)對(duì)其部品進(jìn)行必要的信賴性試驗(yàn)，以提前排查部品隱藏的品質(zhì)問題。所以一般會(huì)挑選能夠準(zhǔn)確提供信賴性條件的供應(yīng)商。

最后，關(guān)于部品和產(chǎn)品的匹配性試驗(yàn)，必然是選擇匹配合格的供應(yīng)商。雖然為了削減開發(fā)投資導(dǎo)入了類似HDD這種黑盒部品，但是當(dāng)發(fā)生匹配性問題時(shí)，必然要么是產(chǎn)品這里進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)更改，要么是廠家對(duì)部品進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，總之關(guān)于匹配性的話會(huì)和供應(yīng)商必須得達(dá)成共識(shí)。

綜上所述，為了選擇優(yōu)良的供應(yīng)商，不僅僅是關(guān)注于部品的價(jià)格和交期，也不僅僅是拿到規(guī)格書就OK了，而是要挑選那些能將信賴性數(shù)據(jù)等等技術(shù)情報(bào)能夠公開的供應(yīng)商。同時(shí)更希望能夠當(dāng)匹配性問題發(fā)生時(shí)，配合度和協(xié)力度更好的供應(yīng)商。

HDD是廣泛被整機(jī)廠家使用的電子部品，由于產(chǎn)品本身有很強(qiáng)的共通性，對(duì)于整機(jī)廠家而言，HDD是一個(gè)黑盒部品。同時(shí)，HDD因?yàn)槿诤狭藱C(jī)械，電子，軟件，材料等等各種技術(shù)，所以他也是最為復(fù)雜的部品之一。

我們將從之前說的以下五點(diǎn)對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估：

1.關(guān)于部品故障解析信息的公開。

1.部品信賴性信息的公開。

2.部品設(shè)計(jì)或者制造流程的信息公開。

3.根據(jù)顧客要求對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)變更的能力。

5.部品品質(zhì)問題發(fā)生時(shí)是否能迅速對(duì)應(yīng)。

對(duì)于供應(yīng)商的分?jǐn)?shù)，將由2-1式來決定，對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的權(quán)重（Wi）進(jìn)行打分（Xi），然后總得分由他們的乘機(jī)之和算出，而權(quán)重以及分?jǐn)?shù)的范圍為0-2分。

（2-1）

Fig.3

關(guān)于故障解析信息公開，具體有以下要求：①電路信息，②讀取頭信號(hào)輸出信息，③Primary list等故障模塊信息，④使用FTIR，SEM-EDX對(duì)故障進(jìn)行解析，⑤SMART（Self-Monitoriong Analysis and Reporting Technology）信息。

HDD廠家的話，除了對(duì)應(yīng)大客戶，為了削減工時(shí)，普遍是不會(huì)使用FTIR或者EDX這類特殊的設(shè)備的，而是用一些簡易的設(shè)備進(jìn)行解析。為此，要尋找那些愿意為了客戶使用FTIR或者EDX這類復(fù)雜的工具，對(duì)問題點(diǎn)進(jìn)行深挖的供應(yīng)商。

從HDD供應(yīng)商處獲得故障診斷工具，電路圖是非常重要的。這些信息，是作為供應(yīng)商向客戶解釋問題的機(jī)理非常有用的信息。而且，它們也是當(dāng)部品和產(chǎn)品不匹配時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，改善的信息源泉。從，HDD供應(yīng)商那里拿到的SMART信息也是很重要的，根據(jù)HDD的產(chǎn)品規(guī)格書，SMART信息有10個(gè)參數(shù)，里面記載了關(guān)于馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間，不良通道數(shù)，讀取和寫入故障率等等。這些信息對(duì)于判斷HDD內(nèi)部潛在的問題和部品的老化等等是非常有效的。但是，SMART信息是根據(jù)HDD廠家不同而不同的，為了詳細(xì)把握這些信息需要向廠家具體詢問。

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