孟令環(huán) /中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院

劉家倫 /北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所

目前國際形勢復(fù)雜多變，進(jìn)口元器件存在供應(yīng)渠道多變、供應(yīng)周期不可控等諸多問題，國產(chǎn)元器件可有效規(guī)避上述問題。但與進(jìn)口元器件相比，國產(chǎn)元器件在選型方式上存在著信息不透明、成本高、質(zhì)量等級分類方式多、合格供方限制等約束，本文從電路設(shè)計(jì)者的角度，對元器件選型方式方法及流程進(jìn)行分析及思考，并給出流程優(yōu)化的建議。

一、元器件選用流程

在電氣單機(jī)設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)師需確定產(chǎn)品功能、性能需求，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì)以及元器件選型。國產(chǎn)元器件選型有繼承選用和首次選用2種方式。

1.繼承選用

在成熟或定型電氣單機(jī)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品功能、性能需求進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，包括已通過原有產(chǎn)品應(yīng)用驗(yàn)證過的國產(chǎn)元器件，如與新產(chǎn)品的篩選和環(huán)境試驗(yàn)條件相同，則可以直接繼承。繼承選用方式的優(yōu)點(diǎn)為技術(shù)成熟度高、應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較低、狀態(tài)可控性強(qiáng)，缺點(diǎn)為創(chuàng)新性差、性能提升空間有限。適用于傳統(tǒng)及成熟的功能模塊設(shè)計(jì)時(shí)使用，繼承選用流程如圖1所示。

圖1 國產(chǎn)元器件繼承選用流程圖

2.首次選用

成熟或定型的電氣單機(jī)產(chǎn)品中未使用的元器件產(chǎn)品，在國產(chǎn)新研電氣單機(jī)中首次應(yīng)用。當(dāng)傳統(tǒng)成熟的電氣單機(jī)產(chǎn)品部分功能模塊已經(jīng)無法滿足新研產(chǎn)品的功能需求時(shí)，需進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，包括電路改進(jìn)設(shè)計(jì)以及元器件選型優(yōu)化。元器件首次選用流程如圖2所示。

設(shè)計(jì)師在元器件選型時(shí)需全程參與，多次與元器件廠家溝通手冊和詳細(xì)規(guī)范，確認(rèn)元器件是否定型，質(zhì)量等級、供貨周期、詳細(xì)規(guī)范、供應(yīng)商是否在合格名錄內(nèi)等相關(guān)信息；根據(jù)不同元器件廠家不同元器件的型號、詳細(xì)規(guī)范號、質(zhì)量等級等提出物料明細(xì)表，提交工藝部門訂貨；對于不同廠家的相同元器件，器件型號和詳細(xì)規(guī)范號存在較大差異，導(dǎo)致設(shè)計(jì)師在元器件選用方面存在諸多不便。

二、元器件選用流程比對分析

1.進(jìn)口元器件選用流程分析

選用進(jìn)口元器件時(shí)，電路設(shè)計(jì)師根據(jù)產(chǎn)品的功能及性能需求，通過較為成熟的進(jìn)口元器件采購網(wǎng)站選購對應(yīng)功能的元器件，元器件采購網(wǎng)站的資料信息全面、查詢便捷。絕大部分常用類別可根據(jù)需求對相關(guān)門類元器件進(jìn)行搜索；提供符合搜索結(jié)果的所有元器件列表；在元器件列表中，可查詢所需的關(guān)鍵參數(shù)、采購周期、采購價(jià)格、以及具體型號，并支持詳細(xì)手冊下載以及部分三維模型、封裝庫直接下載；在元器件列表中，支持對各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行單一或同時(shí)篩選功能，可進(jìn)一步縮小搜索范圍，精確查找到所需元器件。進(jìn)口元器件選型流程如圖3所示。

圖2 國產(chǎn)元器件首次選用流程圖

圖3 進(jìn)口元器件選用流程圖

2.國產(chǎn)元器件選用流程分析

國產(chǎn)元器件選型渠道，由于沒有較為成熟、權(quán)威的國產(chǎn)元器件采購網(wǎng)站，設(shè)計(jì)師在元器件選型方面，會(huì)遇到以下幾個(gè)方面的問題。

設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系相關(guān)國產(chǎn)元器件廠家銷售員，提出元器件的功能及性能需求，由銷售員反饋是否有相關(guān)類型元器件，并提供相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊。設(shè)計(jì)師對所有國內(nèi)元器件廠家的了解程度，決定了選用的元器件是否合適和最優(yōu)；如果設(shè)計(jì)師對于某些元器件廠家不夠了解，甚至完全不知道該廠家的存在，那么即使該廠家有合適的國產(chǎn)元器件，設(shè)計(jì)師也無從選用。

目前一些國產(chǎn)元器件廠家會(huì)提供產(chǎn)品選型手冊，但由于更新不及時(shí)，很多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)在舊的手冊上選型，從而影響對國產(chǎn)元器件選型的最優(yōu)程度。

當(dāng)同一單機(jī)有多個(gè)首次選用需求時(shí)，設(shè)計(jì)師需聯(lián)系不同類型的廠家銷售溝通信息、索要資料，耗時(shí)費(fèi)力；廠家銷售配合程度、能力高低等因素影響元器件選型效率。設(shè)計(jì)師根據(jù)各個(gè)廠家的產(chǎn)品類別手冊，人工進(jìn)行初步篩選，再與元器件廠家溝通，索要詳細(xì)資料，包括數(shù)據(jù)手冊、三維模型、封裝庫等。由于此過程全部依靠人力溝通獲取信息，所以國產(chǎn)元器件選型方式在效率上均與進(jìn)口元器件有較大差距。

由于國產(chǎn)元器件無較為成熟、信息時(shí)效性強(qiáng)的統(tǒng)一采購網(wǎng)站，除元器件具體技術(shù)外，其具體價(jià)格、交貨周期等因素也無法在初始選型過程中獲得，給設(shè)計(jì)師在限價(jià)設(shè)計(jì)、快速設(shè)計(jì)與生產(chǎn)周期預(yù)估等方面帶來了不便。

三、元器件選型方式分析

1.選型條件分析

選用國產(chǎn)元器件時(shí)需要滿足一系列條件，首次選用的國產(chǎn)元器件，生產(chǎn)廠家需在合格供方名錄內(nèi)，若在合格供方名錄內(nèi)，則需廠家向設(shè)計(jì)師提供詳細(xì)規(guī)范，設(shè)計(jì)師將詳細(xì)規(guī)范提交給產(chǎn)品工藝部門，由工藝部門在內(nèi)部采購系統(tǒng)上傳規(guī)范文件，物資采購部門審批通過后，方可采購。

若不在名錄內(nèi)，且產(chǎn)品確實(shí)需要使用該廠家的某些元器件，則該供應(yīng)商需根據(jù)設(shè)計(jì)師提出的使用需求文件，完成一系列申請及審批手續(xù)，周期較長，且存在選用的不確定性。若周期緊張，則需由設(shè)計(jì)師系統(tǒng)提出相關(guān)申請，廠家提供詳細(xì)規(guī)范，物資采購部門會(huì)同設(shè)計(jì)師所在場所科研生產(chǎn)部門、設(shè)計(jì)師對詳細(xì)規(guī)范進(jìn)行評審，評審?fù)ㄟ^且報(bào)告通過審批后，方可購買并用于產(chǎn)品。

2.質(zhì)量等級分析

目前，國產(chǎn)電氣產(chǎn)品對各單機(jī)的元器件選用等級有一定要求，根據(jù)國產(chǎn)元器件等級分類標(biāo)準(zhǔn)，元器件等級分別按質(zhì)量等級以及應(yīng)用等級兩類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中應(yīng)用等級分為I、II、III、IV 4個(gè)等級，質(zhì)量等級則根據(jù)不同的元器件類型，有不同的種類。部分種類元器件質(zhì)量等級以及應(yīng)用等級見表1。

表1中僅列出了部分主要元器件類型的大部分主要使用的質(zhì)量等級分類，從表中可看出，不同種類的元器件，其質(zhì)量等級分類也不盡相同；設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)很難橫向一致的選擇同一質(zhì)量等級產(chǎn)品。首次選用產(chǎn)品在未經(jīng)物資管理部門評審前，也不能完全確定其應(yīng)用等級，否則容易出現(xiàn)選用的元器件產(chǎn)品質(zhì)量等級過高或過低的情況。

表1 國產(chǎn)元器件質(zhì)量等級以及應(yīng)用等級列表（部分）

3.物料明細(xì)要求

在物料明細(xì)中，所有國產(chǎn)元器件均需要提供元器件型號、詳細(xì)規(guī)范以及質(zhì)量等級。目前很多國產(chǎn)元器件的型號中無限制質(zhì)量等級的要素，甚至其對應(yīng)的詳細(xì)規(guī)范也無法限制質(zhì)量等級，需要設(shè)計(jì)師將元器件型號、詳細(xì)規(guī)范號以及質(zhì)量等級需求均明確后，由采購部門審核、聯(lián)系廠家確認(rèn)無誤后才可采購。由于復(fù)雜單機(jī)元器件品類眾多，而且設(shè)計(jì)師需首先通過廠家銷售獲取詳細(xì)規(guī)范后人工填寫到明細(xì)表中，因此較為復(fù)雜的采購明細(xì)表中可能會(huì)出現(xiàn)元器件型號、詳細(xì)規(guī)范以及質(zhì)量等級不一致的情況，需重新修改、再上傳、再重新確認(rèn)。

對于進(jìn)口元器件，通常在元器件型號中已經(jīng)可以完整的表述所有的特征信息，采購時(shí)無需填寫其說明文件的編號，只需確認(rèn)型號正確即可，效率更高。

四、國產(chǎn)元器件管理改進(jìn)建議

從提高元器件選用效率、提高采購效率和方便限價(jià)設(shè)計(jì)角度，參考進(jìn)口元器件在選型及采購方面的部分優(yōu)勢，在不影響元器件質(zhì)量控制的前提下，提出國產(chǎn)元器件研制、選型及采購等方面改進(jìn)建議。

1.建立國產(chǎn)元器件廠家信息交互平臺(tái)

在元器件研制方面，目前很多特定功能元器件國內(nèi)尚屬空白在研，必須依賴進(jìn)口。建議加強(qiáng)信息溝通，提供元器件廠家及設(shè)計(jì)師交流的平臺(tái)，由設(shè)計(jì)師在平臺(tái)上提出產(chǎn)品需求，相關(guān)廠家短時(shí)間內(nèi)了解目前在研電氣產(chǎn)品的元器件功能需求情況，并聯(lián)系設(shè)計(jì)師了解詳細(xì)的需求。由于是公開信息平臺(tái)，多個(gè)元器件廠家可以共享需求信息，從而可實(shí)現(xiàn)并行牽引研制及驗(yàn)證，提高應(yīng)用驗(yàn)證效率。

2. 建立國產(chǎn)元器件選型和采購網(wǎng)站

建立成熟、完善以及信息時(shí)效性強(qiáng)的國產(chǎn)元器件選型與采購網(wǎng)站，由權(quán)威部門監(jiān)管；參考較為成熟的進(jìn)口或商業(yè)級元器件網(wǎng)站設(shè)計(jì)方式，將關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)、詳細(xì)數(shù)據(jù)手冊、小批量及大批量采購價(jià)格、供貨周期等重要因素明確表述在網(wǎng)站中，供設(shè)計(jì)者選型時(shí)綜合考慮；此類信息有助于市場競爭良性循環(huán)，為設(shè)計(jì)師的限價(jià)設(shè)計(jì)、快速設(shè)計(jì)提供保障。

3. 規(guī)范國產(chǎn)元器件質(zhì)量等級分類標(biāo)準(zhǔn)

精簡不同類型元器件的質(zhì)量等級分類，盡量做到不同類型元器件質(zhì)量等級從高到低表述方式一致，由權(quán)威部門統(tǒng)籌考慮，提出標(biāo)準(zhǔn)，國產(chǎn)元器件廠家在確定國產(chǎn)元器件質(zhì)量等級時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，簡化現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)代號及種類，從而使國產(chǎn)電氣單機(jī)或系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在針對不同類型國產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，在不同類型的元器件質(zhì)量等級選擇上做到橫向一致。

4.規(guī)范國產(chǎn)元器件命名規(guī)則

通常進(jìn)口元器件的型號或代號中已經(jīng)包含該元器件的所有特性，比如溫度等級、封裝、性能等。目前部分國產(chǎn)元器件還需使用產(chǎn)品規(guī)范文件來約束類似內(nèi)容，若國產(chǎn)元器件型號中準(zhǔn)確包含該類型元器件的所有要素，如溫度等級、質(zhì)量等級等，設(shè)計(jì)師僅根據(jù)元器件命名規(guī)則提出準(zhǔn)確的元器件型號即可，不必提出對應(yīng)規(guī)范號，從而可精簡國產(chǎn)產(chǎn)品物料采購明細(xì)，降低錯(cuò)誤及反復(fù)風(fēng)險(xiǎn)，提高元器件選型和采購效率。