NPI阶段发现的重要性论述

【摘 要】 通常NPI项目开展过程中，分为设计、试制、测试、维修能力的建立等过程。这里重点阐述了维修能力的建立方面，在维修分析过程中发现和反馈在新产品研发过程中起着极其重要的作用。对于一个新产品在投入量产之前，将会有几个版本的试制过程，如果能够在产品定型前期我们能够更早的发现设计缺陷，对整个设计的改进将会提供关键机会，避免一些缺陷带到后面的产品中，造成一次合格率不高，返工、返修等的浪费增加，给企业和客户带来不利影响。本文中的项目过程中，我们在B2阶段前就发现了几个关键问题并且通过采取相应的措施而得到解决，使得我们的一次通过率在B2时就达到90%以上，项目因此减少了一个版本的试制，节省了时间，减少投入约一千万，取得了很好的效果。

【关键词】NPI 维修分析 发现和反馈 设计改进 流程优化 一次通过率

1 关于NPI项目背景分析

我们有一个美国项目2013年4月可行性论证结束，开始投入NPI的P3阶段即产品的原型设计的开始阶段。这个项目可谓是设计时间短，交货时间紧，而且是一个新的平台，成功了我们将获得后续的更多大单。不过这个项目所使用的部分关键器件供应商也处于NPI阶段，这里面存在着巨大的风险和挑战，特别值得一提的是关键芯片--DFE芯片，它是由美国博通公司研发、设计、制造的，集成了同时实现4个通道60MHZ至90MHZ带宽的LTE信号上行、下行数据的处理技术，它的成功与否将决定我们这个项目的成败。这个项目引起了全公司的高度重视。如果设计、试制过程中能越早发现问题越好，这样调整设计会有足够的时间，而且对于保证高质量和高合格率的产品的按期交货将起着重要作用，项目管理者特别关注维修分析团队这一部分，他们安排了最精干的有丰富维修分析经验的我们几个，排除一切干扰因素，让我们全身心的投入到这个项目中。经过全体相关同事的共同努力，最终我们这个项目成功的实现了各项性能指标的要求，而且取得了杭州研发自成立以来最成功的一个项目，试制过程中因为各项指标在B2时大大好于预期的结果，一次通过率达到了90%，项目决策层做出决定，这个项目减少计划中的B3版本的试生产，这一决定节约了研发、生产等环节资金约一千万。项目P7比计划也提前了一个月完成，得到了公司管理层的高度赞扬和肯定，满足了客户的要求，客户因此也增加了订单，其它国家也跟随下了订单，为公司取得了好的效益。

2 NPI阶段发现和反馈在项目中的重要性

这里给出了一些证据来论证我们做这个项目时的一些发现和反馈在项目进行过程中的重要性。

2.1 关于关键器件之一

DFE（Digital Front to End）器件，这个器件在开始B0.3阶段时统计约有26%的失效率发生，这一器件的故障现象首先是被我们发现的，因为这个器件它控制着4路上行和下行的信号，我们发现一旦有一个通道有任何异常情况，它就会被挂死。我们将这一发现的现象报告了杭州R&D团队，他们立即着手同博通公司研发团队一起在杭州实验室分析、研究（博通公司也很重视这一新品的开发和完善，专门派驻了3名精干力量驻扎在杭州），他们通过修改调整相关参数，检查链路的工作情况，展开各方面的验证工作，最后确认是器件的硬件链路缺陷。为了尽快解决这个问题，他们提出的解决方案是对生产的芯片增加ATE（Auto Test Environment）链路筛选步骤来保证供应给我们使用的器件质量。这一步骤使得我们的单板测试的一次通过率提高了百分之二十一个点（我们将这个问题及录入我们公司的Gemini系统中，作为质量跟踪）。随着我们样本数量的增加以及指标要求的收紧和提高，新的故障也随之暴露出来，当工序环境温度变化过程中，DFE的结温有不同的变化，从而导致有四种毛刺现象（用频谱分析仪N9020捕捉到的图片，如图1）呈现在后续的生产过程中。我们及时的将这一现象反馈报告给研发团队，并且将更换下来的芯片返回到博通公司做功能分析，在美国博通公司实验室里我们送寄的芯片能够在他们那里复现，于是进一步的ATE筛选步骤被增加到博通公司的产品出厂前的检测中，这样来保证提供的芯片质量给到上海工厂，同时也减少了返工、维修、物流等的费用。这一发现给我们单板生产的一次通过率贡献了百分之四个点。关于这一关键器件的问题发现和反馈，通过博通公司的增加两个步骤的ATE筛选，保证了我们的生产顺利进行，也保证了我们能够准时发货给客户。

2.2 关于关键器件之二

RX ADC（接收方向模拟到数字的转换）芯片（背景噪声高的故障），这也是一个新的NPI阶段的器件，是由ADI公司开发的，它完成两个接收通道的模拟到数字的变换。这一故障现象最早是在B0阶段就已被我们发现，检测到输出功率偏大（是因为背景噪声高了以后，积分功率变大了的结果），当我们报告给杭州研发中心的时候，他们不认为这是故障，他们怀疑是软件问题，而且他们说用了新的版本的软件后，故障消失。随着项目的进程到了B1阶段，同样的现象再次出现，我们将发现的一片模块寄到杭州，让他们继续分析，但是得到的结果还是同B0阶段。直到后来我们去杭州出差，目的是建立维修能力，我们找到了那块寄给杭州的模块，在实验室演示给他们看后，他们才确认这确实是一个问题。杭州研发的同事一下子紧张起来，他们迅速组织了相关专家进行讨论分析，想尽快找到根本原因，同时反馈给了ADI公司。经过三个星期的分析、研究和试验，最终确认是这颗芯片的背景噪声太高造成的不正常的输出功率。经过ADI公司的功能分析，提出了杭州研发更新设计这颗芯片伺服供电电压的解决方案（因为ADI的试验结果表明，设计的供电电压误差偏向所要求的电压的下限了）。这一发现和反馈不但成功地解决了单板级的问题，也为我们的产品的整机消除了接收路径上矢量大小误差（EVM）的问题，这一产品也成了我们工厂唯一不发生这一故障的整机产品。这个发现使得单板测试的一次通过率提高了百分之三点四。下图是不正常的背景噪声（如图2-a -43.10dbfs）和正常的背景噪声的图片（如图2-b -46.35dbfs），这是我们用MATLAB工具采集到的图片如下。

2.3 关于关键器件之三

发射路径可变增益控制芯片（TX VGA），这是一颗成熟的芯片，曾经用于本公司的一些产品上。不过在我们这个项目的B0和B阶段都有少量发现，没能引起足够的重视，随着我们的进程到了B2阶段，随着量的增加，问题暴露的越来越明显。它的线性动态范围不能适应我们这个产品的要求（这里要说明一点，这个项目工作通频带宽是194MHZ，以前的产品通频带宽通常只有40MHZ，所以对芯片的一致性要求高），造成了百分之十的故障率，严重影响单板测试的一次通过率。我们继续将发现反馈至研发团队，如果不能找到解决方案，一方面造成材料消耗的增加，另一方面将会严重影响我们及时交付产品。因为此时更改硬件的设计已为时已晚，经过和供应商的讨论，我们公司出成本让供应商增加筛选的流程来保证我们的正常生产和产品的及时交付客户。这一问题的解决，使得我们的单板测试的一次通过率提高了百分之九点七（我们用Gemini工具来追踪这一器件的使用，以防出现差错）。

3 关于NPI阶段维修分析过程中的发现和反馈的重要作用

关于所有环路测试的步骤都出现故障的现象在我们单板的测试平台上，这一反馈引起了研发的重视，他们立即安排有经验的，参与设计的工程师（包含硬件和软件）到上海工厂现场分析调查，最终定位在DFE芯片的工作特性的差异性上，可以用软件来解决，于是软件工程师现场修改了一个版本的软件并顺利通过验证，并上报到软件组具体实施在新的软件上，以便彻底解决这一故障。

还有一个现象被发现的是模块能够在单板级测试通过，但是在整机中出现故障，经过反复试验及对比两者的差异点，终于发现是因为温度这个因素的差异导致整机的故障，还是DFE这个器件在更低的温度下不能正常工作，我们将此器件更换并寄至博通在美国的实验室分析，他们确认了我们的发现和反馈，并着手进行设计的优化，通过调整核心供电电压，来消除单板级和整机的差异，这一现象对合格率虽然贡献只有百分之零点三，但是它避免了这个单板反复被使用的潜在风险。

在B2阶段我们同时还发现了单板在测试的过程中反复重新启动的故障和开机时启动电流大的现象，我们不放过每一个发现，因为我们深知早期的发现对整个产品的生命周期中的影响是巨大的，甚至造成项目的失败，我们反馈了这些情况。对于反复启动的故障，最后通过监控测试过程发现随着温度的上升，一个电源稳压器件的输出电压随温度上升而下降，从而导致了这一故障。这一故障产生的原因是设计余量不足和SMD制造过程中接地不良引起的。为了保证产品的可靠性，设计方面增加了一个同样器件在A版本上来分担负荷不足的问题，而SMD制造过程中接地问题也进行了优化。对于开机时电流大的问题，通过调查和分析，最终的也找到了解决方案，保证了我们的产品质量。

我们在量产的过程中还发现了一个时钟分配器输出时钟不稳定的现象，时钟对于TDD（时分双工）方式工作的产品来说是非常重要的，而且同步的要求同FDD（频分双工）相比更高，我们通过交叉试验以及供应商提高的分析报告，最终确认是工艺流程上这颗芯片焊接不良引起的，我们反馈相关工程师，优化了我们的制造工艺，顺利地解决了这一不稳定因素。

另外，我们还发现了另一个子模块--功放模块的一些问题，比如功放中吸收负载的开裂和被烧毁的现象，以及功放被烧毁的现象，这些通过反馈相应的工程师，一方面优化设计，另一方面改变我们的安装方法都得到了解决。在试制过程中，还将发现的生产过程中问题，比如：误装，漏装，其它装配不当，运输过程中造成的损坏等现象，我们都会反馈相关人员避免和校正。

4 结语

综上所述，在我们维修分析过程中被发现的各种现象，在NPI过程中这些发现对于一个项目设计来说起着非常重要的作用，我们的项目管理者深知这一团队的重要性，每一个项目都精心安排了一名有经验的维修分析工程师负责。特别对于大的项目会安排多位维修分析工程师参与进去，来保证项目的过程中有更多的发现和反馈。

参考文献：

[1]李涛.《Matlab工具箱应用指南》.电子工业出版社出版.

[2]安捷伦N9020A频谱仪操作说明.AGILENT Company .

[3]FZHJ产品设计文档相关文件.Nokia Networks.