物探仪器研发过程中的电工艺设计

摘 要：本文讲述了在物探仪器研发中电工艺设计的针对性作用。在物探儀器制造设计和研发领域，电工艺设计是个核心技术难点，也是现代电子设备尤其是在研发微小型电子设备的过程中受到高度重视的技术课题。对于近期自主研发物探仪器，本文提出了并行设计的思想和针对性问题，讲述了将电工艺设计放在研发仪器阶段之初，不仅能使仪器更加可靠和拥有可制造性，还能降低产品的研发周期。

关键词：物探仪器的并行设计；电工艺设计；产品可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.006

从上世纪后期开始，我国市场上使用的物探仪器国内自主研发的占比逐年降低，转而使用进口仪器，因为进口仪器的野外施工效率高，可靠且稳定。这种情况的出现我们不得不反思、寻找设计制造仪器过程中可能有问题的地方。对于自主研发存在问题的地方提出解决方案，将电工艺设计放在研发仪器阶段之初，称之为并行设计思想。

1 关于并行设计思想的概念

1.1 传统研发模式

我国研发勘探仪器在前几年一般用串行研发模式进行研发，这种研发方式大多是按次序逐步进行，有时会遇到这样一种问题，产品发现制造方面存在问题的时候，已经完成调试而且设计成型了。假如这个问题比较大，是后期工艺所无法调整的，就需要作废前期的设计从头再来，这种情况大大拖延了研发进度，延长了研发的时间；还有的产品在设计之初并没有表现出什么大问题，但进入工艺生产时质量控制稍微不够，就会在产品上留下隐患，使得产品的品质出现问题，逐渐影响到产品后期的品牌效应和可靠性。存在的问题有：产品容易损坏、维修难度大、稳定性很不好，就算出现问题及时修好，在后期的使用过程中也可能频繁出现同类故障。

1.2 产品的可靠性

可靠性是指的是在限定的一段时间内、规定条件下产品完成相应功能的能力。产品可靠性大概可分为两方面论述：一是确定，二是获得。在产品的设计之初就能确定出其可靠性，例如设计安全、讨论指标可靠性、电应力保护设计、分配设计、冗余设计、可维护性寿命设计、环境利用设计等。在产品生产的每个时期得到产品可靠性，即批量生产时期、试生产时期、详细设计时期、总体方案设计时期，由工艺控制和工艺设计得到的。工艺设计这一部分是依据要求的产品进行设计，使用更好的操作技术和方法，让产品的质量达到生产效率高、可靠性好、成本低廉的目的。其主要内容有工艺方案的拟定和选择、解析和检验产品设计的工艺性、把握生产的过程、设计工艺的设备、工艺文件的编制。所以，在以前的串行研发模式中，电工艺设计进入流程的时候已经到了试生产阶段，电工艺设计中发现的质量隐患，只能被动的弥补。只有采用并行设计的思想，才能从根本上降低自主研发物探仪器对可靠性的影响。

1.3 并行设计理念

上世纪八十年代末，出现了并行设计思想，在详细设计和总体方案设计阶段人员就参与进来，组成一个拥有机械结构设计、电路设计、工艺设计人员的团队，并行研发、并行式设计。并行设计方式拥有一体化、并行的、多方向的信息。提前参与的工艺设计，在产品研发初期就能意识到各种影响制造种种问题，伴随研发产品的全过程，能够在设计过程中随时反馈问题，一次性成功的研发出产品，从而增强产品市场竞争能力、降低成本、缩短产品研发周期、提高产品可靠性。

2 仪器总体方案研发阶段中电工艺设计的作用

研发阶段，电工艺设计是用来完善研发产品的成品合格标准、工作原理、设计基础、设计任务书、构造特点和产品参数等。从工艺性方面寻找干扰到产品质量的原因，提出可行性建议：（1）寻找可行性的方案设计，找到电工艺在现有技术手段下无法完成或是难以完成的不稳定性原因；（2）根据生产线的产出速度和质量，找到需添加的技术改造项目、新设备和新设施初期的看法；（3）拟出处理的方法以及所使用的新工艺、新材料、新技术等；（4）对工艺进行试验和研究，解决较大难度的工艺技术关键问题；（5）对于生产新产品前的工艺技术提出培训项目。

3 对设计阶段中电工艺设计的作用做一个详细说明

在细节设计阶段，电工艺设计是用来进行核查机械结构设计资料、电路设计资料的工艺性。掌握可制造性的产品设计，消除成品出问题的隐患。工艺性核查的过程中，需要同时考虑到必要性和先进性设计，以及经济性的工艺制造，在结构和性能均达标的同时，将其工艺性再进一步提高，从而带动企业的生产经济。

（1）核实机械结构的工艺性设计。核实的主要项目有：是否采用合理固定；箱体组装焊接区的尺寸是否合理；接插件的选配是否合理；各部件的装配、拆卸是否可能和方便；线束过孔尺寸是否合理。

（2）审查电工艺性在电路版上的体现。元器件是电子产品的基本构成部分，因此在对物探仪器进行研制和设计的过程中，保证系统可靠性最重要的就是元器件的可靠性。在元器件的选择上要做到以下几点：无铅化的电子行业进程中，全部的器件在设计之初，就应该别分开有铅还是无铅，不然在流焊混装板元器件的过程中会出现，由于加热温度的原因，导致温度太低无铅元器件发生冷焊，或温度太高有铅原件发生热击穿；减少加工过程环节，尽量选用统一表面贴装器件或者通孔器件。这样可以降低加工的工艺成本；底部浮起高度较高的元件则更易于清洗。

（3）制作工艺性审查报告。工艺性审查报告主要有下列内容：结构设计的工艺性分析；电路设计的工艺性分析；样产数量及日期，产品名称；对于设计工程中的问题进行改进；在工艺方面分析电性能是否达标；结论。

（4）策划电工艺方案。为了能够顺利地进行工艺设计并且做到步骤性、计划性、目的性，在对工艺性做出核查之后，要能做出足够保持产品稳定生产的工艺方案。工艺方案主要有以下几个内容：确立工艺方案，确定基本原则；制定产品试生产进度表；规定工艺规程的复杂程度；规定出产品生产过程的事件划分，确定工艺路线；分析工艺方案的经济效果；定制改造与产品加工有关的技术方案。

4 在试生产阶段电工艺设计的作用

初期生产的主要目的，对制造过程做一个组织、协调、规划、控制及监督的过程，可以达到优质、低消耗、安全、高效的既定目标对于后期的制造过程做出规范，避免产品损伤在制造过程中。

4.1 制定工艺文件

按照一定的条件制定合理的生产过程，将工艺流程的方法、内容、程序、材料、工具、设备再加上各个环节的技术规定，以图文形式表达，这就是工艺文件。其重点有以下几个作用：（1）指导技术，成品质量得到保障；（2）考核工时定額，定出生产目标；（3）建立生产秩序，组织生产；（4）对于物料进行安排；（5）调整劳动组织；（6）对模具、工装、工具进行管理；（7）巩固工艺纪律；（8）总结经济核算的依据。

4.2 建立试生产线并做出检验

组织调整试生产线，保证没有问题了再开始生产，同时验证工艺的合理性工艺配置、设计方面是否可用。证实工艺设计可行性的时候应做到：（1）既要适合实际的企业情况，又要具有技术上的先进性和经济上的合理性。（2）工艺文件要结合图文进行展示；文件做到条理清楚、简洁明了、规范严谨；要能够很直接的表达出来，只看工艺规程，就可以进行正常的工艺活动。（3）检查产品的内容与设计文件是否相符合，要可以展示产品设计的意图，尽量使产品设计有可靠性。（4）能为之后的批量生产工艺打下良好基础。（5）时刻做到质量第一，重点控制可靠性薄弱的环节，定量要求技术指标。

4.3 整理试生产线的工艺技术文件

工艺技术文件可以分为质量控制流程、工艺方案、工艺计划、工艺标准。工艺技术的文件有很多，总结下来主要含有：各种汇总图表，包括消耗定额表、配套明细表、工装明细表；各种作业指导书，包括：电路板工位图、示意总体结构图、生产前的准备、整机工艺流程图、箱体装联图、缆线装联图等；所用设备的相关的电子文档及工艺参数文件；工艺更改单，有临时性和永久性之分。

4.4 总结与修订试生产工艺

结束试生产后，评审工艺总流程、方案，并且核实并总结方案。对于设计问题的，让有关部门进行及时的协调和修改；对于工艺性文件进行完善补充；对于所需材料进行核实；必要情况下应重复检查试生产的技术；总结试生产工艺；完成最终生产工艺的报告总结；召开鉴定会，鉴定试生产产品，检查试生产阶段是不是已经可以批量生产有可靠性的产品，以及判断的生产系统是否合格；完成工艺定型，然后开始进行批量生产。对于产品的主要工艺和设计进行测试，以上皆为试生产的作用，也可对批量生产的速度做一个估算。在定型时需要将完成的手续进行归档、会签、审批，确保工艺文件成套性、正确性。

5 结束语

提升电工艺设计物探仪器研发的产品可靠性，需要应用并行设计的思想，从技术上和时间上减少研发时间、推进研发进程、使产品从研发直接转入生产，达到企业的高品质、高效率的目标。

参考文献：

[1]王卫平.电子产品制造技术[J].清华大学出版社，2005.

[2]廖芳.电子产品工艺与管理[J].电子工业出版社，2007.

作者简介：李渊（1983-），男，陕西西安人，研究方向：物探仪器。