新产品开发设计(以车载DVD为实例)

新产品开发设计 以车载DVD为实例第一部分 关于APQP任何产品的质量好坏是保证公司效益及信誉的重要因素，而实际上，只有把质量管理向产品源头延伸，在设计上采用更有效的方法，才能在管理上赢得主动。这样一个产品开发完成后需要进行小批量的生产来尽量在萌芽状态将缺陷问题暴露出来，从而提高产品的质量及减少成本损失。目前新产品常用的一个工具先期产品质量策划与控制计划（APQP）。一个产品从立项到量产首先要成立APQP小组（人数7到10不等），包括研发、生产、工程、品管、采购、市场、计划等部门人员。按照APQP的原则和方法主要有以下几个阶段：一、 策划阶段（策划和定义项目认可）。在该阶段通过对顾客的需求和期望以及公司市场策略来确定项目。在该阶段主要输出以下内容：设计目标、可靠性与质量目标、初始材料清单（包括一些供应商）、初始过程流程图、特殊产品和过程特性的初始清单、产品保证计划、管理者支持。二、 产品设计阶段（产品设计和开发认可）。在该阶段将第一阶段的输出作为输入，按照前一阶段的输入需要输出两个方面的内容：1.设计输出。这主要有以下内容：设计失效模式与影响分析（DFMEA）、可制造性与装配设计、设计验证、设计评审、样件制造（控制计划）、工程图纸（包括数学数据）、过程规格、材料规格、图纸与规格变更。2.APQP输出。新型设备工具及设施要求、特殊产品和过程的特性、量具/试验设备要求、小组可行性承诺和管理者支持。三、 过程设计阶段（过程设计与开发认可）。该阶段的进行取决于前面两个步骤的成功完成。在该阶段将第二阶段的输出作为输入，按照前一阶段的输入内容，该阶段需要输出以下内容：包装标准和规格、产品/过程质量体系评审、过程流程图、车间平面布置图、特性矩阵、过程失效模式与影响分析（PFMEA）、试生产控制计划（CP）、过程指导书、测量系统分析计划（MAS）、初始过程能力研究计划、管理者支持（包括操作人员配备和培训计划）。四、 产品设计及过程确认阶段（试生产认可）。在该阶段通过有效的生产运行来评估确认制造过程的主要特性。它将第三阶段的输出作为有力的输入，并为下一阶段输出以下内容：有效生产运行、测量系统评估、初始过程能力研究、生产件批准、生产确认试验、包装评估、生产控制计划、质量策划认定和管理者支持。五、 试生产阶段（生产认可）。在该阶段是对产品进入量产最后一个阶段，在该阶段主要是反馈、评估和纠正措施（这不随阶段终止而终止），该阶段还是以前一阶段输出做为输入，从而输出以下内容：减少变差、提高顾客满意、改进交付与服务、吸取的教训/最佳实践的有效的使用。以上内容可以用以下图示（APQP流程）表示总结。阶段1输出开始顾客输入可靠性研究产品/过程设想基准确定顾客呼声业务计划 营销策略设计验证设计评审DFMEA可制造性/可装配性特殊特性工程规范工程图样可靠性/质量目标管理者支持初始特性清单产品保证计划初始流程图初始材料清单设计目标 包装标准质量管理体系评审过程流程图阶段2输出场地平面布置图PFMEA产品/过程质量检查清单试生产控制计划阶段3输出新设备/工装/设施要求样件控制计划量具/试验设备要求特殊特性符号MSA计划包装规范PPK计划设计信息检查表管理者支持过程指导书管理者支持小组可行性计划小组可行性计划阶段5输出吸取的教训/最佳实践的有效使用交付和服务减少变差顾客满意阶段4输出生产件批准产品质量策划认定管理者支持生产控制计划生产确认试验初始过程能力研究测量系统评价包装评价试生产 开始下一阶段循环由以上流程可以看出前一阶段的输出是作为后一阶段的输入，顾客声音和评审反馈贯穿整个项目，而且各个阶段（计划和确定项目、产品设计和开发、过程设计和开发、产品和过程确认、反馈评价和纠正措施）都是交叉参照而并非是独立的部分。整个APQP是采取预防措施，降低产品/服务发送到顾客时产生问题风险的过程。APQP是一个团队，需要整个团队内每一个组员的努力及合作，而且在每一个阶段都离不开管理者的支持，如果没有管理者的大力支持一个项目是无法顺利的进行，而且很快就会夭折。在一个新项目的进行过程中APQP团队需要选定一个组长来组织主导整个项目的运行，也可以在不同阶段由不同的人担任组长。由组织者定期通报项目的进展及相关计划，以及对计划时间的安排，确保符合或优先于顾客的进度计划。APQP是一种预防工具，所以整个APQP团队主要将心思放在预防方面，从而使得产品能够在初期阶段将所有问题点暴露出来，达到产品量产时的稳定性，提高产品的质量以及生产效率，更好的节约成本和时间，以此更能满足顾客的满意度。第二部分 在第一部分本人借助一些相关资料，对APQP各方面资料及自己在工作过程的一些经验进行了小结，有不适当之处还请不惜指教。在这部分本人将根据自己的具体工作内容对新产品导入做详细的说明。本人在新产品导入中主要负责工艺方面工作，从第三阶段开始接触负责整个产品的样件制作及试生产工作内容。在一个新产品前两个阶段圆满完成后，研发制造系统（以下称中试）将根据上一阶段输出的内容制作相关资料及准备。这个阶段开始是确保一个有效的制造系统的综合开发，正个系统必须保证顾客的要求，需求和期望都得到满足。下面从该阶段所要输出的内容资料进行阐述。包装标准和规范 对于任何产品都需要包装，有的顾客会明确指明产品的包装标准和规范，有的产品顾客没有对此有要求，但不管怎样在任何情况下，包装设计应当保证产品的性能和特性，在包装、运送和拆解产品的过程中保持不变。而且包装应当和所有已经识别的材料处理设备（包括机器和人）一致。要从实用性、可靠性、美观性、运输性、可拆除性等各个方面根据上一阶段的输出与结构研发方面工程师制定相关包装标准和规范。产品/过程质量体系评审 在一个新产品导入生产的过程中对制造现场的质量管理体系评审是很重要的，要求现场制定相关的质量管理体系文件，比如对仪器设备的维护，仪器精确度的点检，电子产品静电的处理能力等等。对于各个方面的质量要求都要体现在控制计划里，从而得到有效的管控保证产品的顺利有效的生产。过程流程图 过程流程图体现了整个产品制造完成需要的工序，从各个工序来分析机器、人、材料、工艺以及设计过程中存在的问题。流程图帮助分析的是整个过程，而不是过程中单个步骤。对于一个产品要生产首先必须要有流程图，这样更好的体现整个产品的生产过程，让人一目了然更好的分析存在的问题，为PFMEA、CP制作提供相关过程。车间平面图布置 车间平面图让人一目了然的了解整个车间的布置，从而来确定重要控制项目的可接受性。车间平面图的开发应该优化材料运输，处理，车间空间的增值使用，并且通过过程来促进材料的同步进行。特殊矩阵 特殊矩阵是推荐用来显示工程参数与制造工位之间关系的分析技术，对一些特殊工位的说明以及保证其可靠性。过程失效模式与影响分析（PFMEA） 在一个新产品开始生产之前就应该制定相关过程失效模式与影响分析，它是对新产品过程的规范评审和分析，用来预计解决或监控新产品过程存在的问题，从而提前预防一些工艺过程造成的不量现象，对节约成本和工时损失起到一定作用。试生产控制计划 试生产控制计划是描述样件制造以后，全面生产之前的尺寸、力矩、电压、电流等值的材料，功能测量，这个过程一直持续到生产过程经过确认。试生产控制计划的目的在于，在首次生产运行之前或期间，歇制成在的不合格的出现。过程作业指导书 过程作业指导书是直接指导作业员作业，对作业员的作业顺序、动作、方法的直接描述。在作业指导书中规定相关物料名称编号、仪器设备名称及输出规格、作业内容、相关机种、注意事项、变更内容、制作修改时间、作业相关图片说明、版本编号以及制作人等相关信息。对于作业指导书不同公司有不同的标准与格式。作业指导书的制作依据主要是以下几个方面：PFMEA、CP、工程图纸、性能要求、材料规格、行业标准、过程流程图、特殊矩阵、车间平面布置图、包装标准和规格、过程参数、搬运要求、过程操作。过程作业指导书主要对作业员作业方法的规范并正确指导作业员作业，是产品制造过程的依据，保证产品顺利生产以及减少不良品的产生。测量系统分析计划 对于一个新产品的生产需要对整个生产系统的测量水平进行评估，对仪器设备、工装夹具以及适用于整个所需测量试验范围，确保量具线性、重复性、再现性和复制量具关联性的职责。初始过程能力研究 控制计划里识别到的特性是作为初始过程能力研究的基础，是对产品生产之前整个系统的研究计划。产品质量小组应当确保开发一个初始过程能力研究计划，这样才能确保产品的顺利进行。管理者的支持 管理者的支持在一新产品进行的任何阶段都是非常重要，在解决一些重大问题以及项目进行过程中遇到的瓶劲问题是不可缺少的。管理者支持包括确认计划、配备工作人员、提供资源，来满足所需的产能需求。在过程开发设计阶段有几个顺序需要理清，首先制作过程流程图，然后根据过程流程图制作PFMEA，最后制作试生产控制计划和过程作业指导书。然而由于时间或其他原因经常将其制作顺序弄混饶，只是为了应付顾客检查，从而起不到预防的作用。在完成以上阶段的工作内容后，下面将进行对产品的试生产，通过有效的运行生产对整个制造系统进行全面的评估，确认在技术开发、工艺过程、材料以及测试平台等各个方面存在的问题。通过APQP各个成员的努力尽量将存在的问题暴露出来，并对相应的问题进行对策，采取临时对策和长久对策，从根本上解决问题的再次发生。对每次试生产完成后要进行总结，确认生产系统是否能有效的运行，修改相关工艺文件（过程流程图、PFMEA、CP、过程作业指导书）和技术设计。试生产完成后应该建立相应的问题台帐，以便有帐可查。在问题台帐中应该包括试生产日期、总数量、不良数量、不良率、不良现象描述、不良图片（有些不良现象用图片表示更直观）、采取的临时对策及时间（担当）、长久对策及完成时间（担当）、效果确认等内容。这样在下次试生产之前对上次生产的问题点进行检查是否对策有效。将各个试生产的问题记录在台帐中，以便在以后的量产过程中有帐可查。每次试生产依据问题台帐不断的反馈、评估和纠正措施。对于试生产中每一个不良现象都应该有相应的措施对策，只有做好了试生产使得产品的问题点在前期就被发现出来，才能再以后的量产中节约成本，在时间和质量上赢得顾客的满意。试生产过程对于初始过程能力的研究也是很重要的，在试生产过程中首先记录产品的一些相关数据，对仪器设备及整个测试系统做全面的评估，以保证整个测试系统满足生产的要求。同时确认由生产工具和过程生产出来的产品是否符合顾客的工程标准，以及包括外观标准。试生产是对产品量产前各个方面的评估，可以说这个过程是对前面几个阶段所做的工作内容进行确认，前面未发现的问题和考虑不到的地方在这个阶段大部分都能得到体现。在每次完成试生产后都应该有相应的试生产确认表，是产品能否进入量产的依据。试生产确认表需要整个APQP小组成员共同进行评估确认，在评估过程应该听取每一个人的意见并在会议上共同讨论决定。之后对过程流程图、控制计划、过程指导书、监控和测量装置、要求的产能进行认定评估，将过程作业指导书、PFMEA、过程流程图与控制计划进行比较。完成认定后，应该安排一次与管理者的评审，使管理者了解该项目的状况并对未解决的问题获得他们的支持。第三部分 举例说明前面两部分只是从理论上对一个新产品导入量产的说明，在接下来的这部分本人根据自己的工作进行举例说明，目前本人所在公司主要生产车载DVD，在生产过程中分为SMT、板卡、整机三个工段，本人负责板卡工段。在板卡工段主要的任务是进行PCBA单板焊接、单板测试、半成品组装及测试。在这一工段直接接触的是PCBA板，在对静电方面要求非常的严格，以及板的放置（防止元器件撞件）等方面也不能忽视。下面将自己最近做的一款新产品车载多媒体系统板卡工段进行举例说明。该产品客户为BOSCH，客户对生产工艺、作业员、设备仪器、物料、静电等各个方面要求非常严格，每次生产不良率控制在3%以内，要求不良品不能修理后出货，对主要IC不能用烙铁焊接，插件元件要求过波峰焊后不能用烙铁焊接以及用剪钳剪脚。跌落产品不允许出货。对于需焊接的元器件必须有焊接保护夹具，并对焊接温度及时间进行评估后再作业，组装工位需有莆助夹具，对于所有夹具必须具有防呆作用。从SMT出板到板卡所有PCBA板必须用静电带装好放入箱内，对作业员拿取PCBA板不能接触板内主要IC部件，作业员在上岗前必须进行培训且合格后才允许上岗作业。物料完成检查OK后才允许上线，并且有相应的存放地点，能有效的对其进行管控。对车间温度控制在255，湿度控制在40-80%RH，要求每天对设备仪器（必须接地）进行点检，包括作业员静电手腕、静电衣服、静电鞋。在目前本公司还有很多方面达不到客户的要求，比如不良率这方面，经与客户沟通允许对一些不影响安全性能方面的不良品可以进行修理，但必须对其有相应的管控文件对应，比如对修理的地方板卡用蓝色点标识，与良品出分包装。但经过几次试生产目前不良率有所下降。在明白客户要求后，工程工艺人员根据前面两个阶段的输出将进行过程设计和开发。在从板卡出产品到整机过程中为了防止撞件以及其他异物掉入产品内，在包装上板卡完成的半成品必须用静电带包装OK后放入物料箱出整机并用防尘盖好，对物料箱内杂物定期清理。这样也便于整机作业时拿取。对应有相应的规范文件来控制，以规范包装标准。将根据客户的要求APQP整个小组成员对板卡工段的质量体系进行全面的评审，包括车间温度、湿度、防静电方面、仪器设备、物料管控、现场5S等涉及到影响产品质量的各个方面。过程流程图的开发这直接影响到产品的质量，在板卡工段有多块PCBA板，为了作业方便以及节约空间。分为主板作业（主板和解码板）和小板作业（KEY板、BASE板、TFT板、导航板、麦克风）两个流程来布置线体。相关流程如下：主板MCU烧录解码板焊接导航板测试导航板升级解码板装入主机壳解码板后支架安装导航板装入解码板解码板功能测试解码板电压测试主板装入主机壳外观包装收音测试功放输出测试线路输出测试蓝牙测试导航测试散热片安装主板线材安装主板功能测试主板电压测试 TFT板电压测试TFT功能测试KEY板焊接麦克风焊接KEY板测试BASE板测试麦克风测试外观包装在线体上将根据以上流程图布置，人员配置也根据以上流程（以上流程仅供参考，不是公司所用流程图格式）。 车间平面布置图根据公司车间实际情况，以及客户的要求布置检查点、控制图位置、中间修理工位、材料的存储区域、对不良品及不良材料的放置区域。通过平面图更容易了解整个车间的布置状况，了解过程流程控制点。特性矩阵图显示了一些特殊工位与工程参数之间的关系技术分析，在该产品中有几个特殊需要控制的参数，如下所示：特 性 矩 阵 图产品名称车载多媒体产品编号规格/型号顾客名称产品特性编号产品特性描述公差过程（工序）名称1散热片安装螺钉力矩3.00.1Kgf.cm组件安装2导航收星数量3组件测试3CD Audio S/N80dB组件测试4CD Audio 失真度0.1%组件测试5FM/AM失真度2.5%组件测试备 注本表格只针对产品特殊特性批 准确 认制 作初 始 过 程 能 力 研 究 计 划产品名称车载多媒体规格/型号产品编号识别原因序号过程阶段产品/过程特性名称产品规格测量方法分析内容与分析方法容量/频率预计完成日期产品特殊特性符号初始过程能力要求备注1散热片安装散热片安装螺钉力矩3.00.1Kgf.cm扭力计X-R100%CPK1.67此安装影响组装的整体效果2导航测试导航收星数量3目测X-R100%CPK1.67此数据显示产品收星能力差3线路/功放测试CD Audio S/N80dB毫伏表、失真仪X-R100%CPK1.67显示产品读CD信噪比差4线路/功放测试CD Audio 失真度0.1%失真仪X-R100%CPK1.67显示产品音频效果差5收音测试FM/AM失真度2.5%失真仪X-R100%CPK1.67显示产品收音效果差备注批 准审 查制 作 过程失效模式与影响分析（PFMEA）在过程开发阶段是一个很重要需要完成的内容，通过APQP成员共同提前预防产品在生产过程中存在的风险。举例如下：过程失效模式与影响分析（PFMEA）文件编号： 编制人：生产区域： 过程责任： 编制日期：机种内型： 关键日期： 修订日期：核心小组成员：过程阶段潜在失效模式潜在失效后果严重度级别潜在失效起因频度现行过程控制探测度RPN建议措施责任其完成日期措施结果预防探测采取的措施SODRPN散热片安装螺钉锁付不紧凑振动螺钉脱落无法固定散热片5电批力矩过小3每4小时点检后续外观检查690风扇线与叶片干涉风扇无法工作或线破损导致短路烧机7安装方法不正确3对作业员进行培训后续功能检查484 完成过程失效模式与影响分析（PFMEA）后，就进行控制计划的制作。控制计划将根据过程流程图、PFMEA以及产品相关规格调试说明书来制作，对试生产过程做到有计划的控制。举例如下：零件/过程编号过程名称操作描述工装夹具、仪器设备特 性特殊特性分类方 法反应计划编号产品过程产品/过程/规范/公差评价/测量技术样本控制方法容量频率作业初始化环境温湿度温湿度计温湿度控制温度：255湿度：4080%RH温湿度计1次4H温湿度点检表拖地以增加空间湿度静电防护静电环测量仪对产品产生影响静电碗测试仪器绿灯亮OK红灯亮NG静电环测量仪1次4H人体静电测试隔离/更换静电环测量仪静电鞋测试仪器绿灯亮OK红灯亮NG静电环测量仪1次4H人体静电测试隔离/更换万用表设备接地交直流0.5V以下万用表1次每天设备接地点检隔离/更换首件检查检查确认1次每LOT参照QC作业书停止处理 MSA研究计划也是一个很重要的内容，举例如下：MSA研究计划相关机种： 承认： 确认： 制作：工程量具名称精度测量特性值分析特性原因频率责任部门DVD/CD性能指标测试毫伏表0.02dB通道平衡:1dB频响: 2dB信噪比: 80dB分离度: 60dB稳定性偏倚性QC线性重复性再现性其它失真仪0.02%失真: 0.1%稳定性偏倚性QC线性重复性再现性其它收音性能指标测试FM/AM信号源、毫伏表0.02dBFM26dB噪限灵敏度98.1MHZ: 12dBu信噪比: 50dBAM26dB噪限灵敏度1000KHZ: 12dBu信噪比: 50dB稳定性偏倚性QC线性重复性再现性其它失真仪0.02%FM失真98.1MHZ: 1.5%AM失真1MHZ: 2.5%稳定性偏倚性QC线性重复性再现性其它在完成以上工作后，下面将进行过程作业指导书的制作。过程作业指导书是直接指导操作员作业的文件，应该尽量的详细且容易理解及可行性，其制作依据第二阶段的输出以及过程流程图、PFMEA、CP来制作的。在过程作业指导书、CP、PFMEA三者的相关参数应该一致，与过程流程图顺序及过程名称应该一致。根据客户要求还需要测量设备精度报告以及夹具仪器清单，举例如下所示：测量设备精度报告 承认： 确认： 制作：过程名称/操作描述机器设备、夹具测试项目测试规格测量设备仪器设备仪器精度要求仪器达到规格判断是否满足要求备注功放测试稳压电源电源电压14.40.1V万用表0.01V0.02V满足20V量程,设备读取精度失真仪失真0.3%失真仪0.01%0.03%满足存在读数差异毫伏表频响3dB毫伏表0.5dB1dB满足根据各测试档位不同其读数范围也不同以上只是列举了其中一个工序需要的设备仪器精度报告.生产仪器、工装夹具机种： 版本： 承认： 确认： 制作：工序名称仪器/夹具规格型号仪器/夹具编号用量备注主板MCU烧录稳压电源、电脑、烧录夹具主板电压测试稳压电源、万用表、测试平台主板功能测试稳压电源、AUXIN信号源、测试平台主板线材安装主板定位夹具主板装入主机壳主机壳定位夹具、电批散热片安装电批解码板焊接烙铁解码板外观放大镜解码板电压测试稳压电源