Susan Mucha,Powell-Mucha 顾问公司 总裁 | ||
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在电子制造服务(EMS)行业,制造成本是制造的可见成本、耗损和利润共同作用的结果。目前许多原始设备制造商(OEM)希望制造成本定期地下降,但同时他们又不愿意与EMS厂商共同努力,来降低制造成本中的可见成本和耗损成本,这是许多EMS厂商都遇到的难题。
可见成本包括:物料、组装工时、测试工时、物流、操作和管理的成本等。耗损成本包括EMS厂商与OEM之间的职能冗余、设计不当导致的低效率和质量问题、EMS厂商或OEM的流程的低效率,供应链能力不足导致的质量和交付问题等。总之,大幅降低制造成本需要EMS厂商和OEM的共同努力。术语——为X设计或DFX,意思就是任何有利于成本降低的设计改善或提高。 在本文,被调查的很多EMS厂商提出了他们的观点,这些观点非常具有代表意义,范围包括他们所遇到的常见设计问题、DFX开展的阻碍、与客户共同实现DFX相关的成本降低的策略等。 典型的设计问题 “ 9 0 % 的成本是由设计决定的。”Morey公司(Woodridge, IL)总裁Scott Morey说,“我们产品开发的完整职责不仅是设计本身,还在于元器件选择、整个单板布局和产品包装设计。” Morey同时指出,EMS厂商主导产品开发过程还有一个好处,就是EMS厂商熟悉产品制造,因此,它会把设计开发活动本身看作是一种成本。“许多OEM不能理解开发成本,或没有注意开发时间和开发成本之间关系, 或没有注意由于错过产品市场时间而导致销售机会成本的丧失。”Morey补充到,“他们关注的要么是过程要么是结果,我们关注的是识别产品开发的关键路径和项目延迟,我们员工清楚他们的职责范围还包括管理客户。” Genesis电子制造公司(Oldsmar,FL)也认为在产品设计和再设计过程中EMS的作用非常重要。 “当我们生产一个新产品时,我们试图在类似电子元器件等细节上去降低成本。” Genesis电子制造公司总裁Robert Stoller说,“通过使用复杂些的连接器,通常可以将一块插板与更小单板一起集成到一块主板上。人们通常认为从通孔插装技术切换到表面贴装技术会降低成本,但并非完全如此。当两块板集成到一款主板时,那就可以减少一块单板,这样的成本节约非常可观。” Stoller又举了一个外壳设计方面存在的大幅成本降低机会的例子,外壳金属板的非必要公差既影响金属板成本又影响最终成品的组装效率。他也看到许多OEM要求外壳进行同样的表面处理。“这些问题都是‘低垂的果实’,他们并不需要太多的技术人力投入就可以解决,总的成本降低有时相当于原始设计成本的50%。”Stoller说。 “如果产品设计时单板上的元器件都可以上自动贴片机,那就可以裁减大量的操作员工。”Winland电子公司(Mankato, MN)项目协调员SteveTrnka说,“我们最近有一个例子,原来单板上有一个需要手工贴片的元器件,后来我们更换使用了另一种可以进行自动化贴片的元器件,为此对单板布局进行了局部修改。这一改动布局导致4%的成本降低,同时也避免了由于手工操作而导致的质量问题。”
Skyline电子公司(Colorado Springs, CO)LLC部门项目经理Danny Baudoin和工程总监Jim Reeder有一份详细的、影响质量和可制造性的典型设计问题清单。“典型设计问题包括:元器件丝印标识字符在元器件底部,一旦元器件贴片后,丝印字符就找不到了;在焊盘之间没有阻焊,这种情况如果发生在QFP和BGA的焊盘与过孔走线之间尤其糟糕;测试点被阻焊覆盖;阻焊在锡铅上,这样过波峰焊就发生气泡;阻焊偏位问题;印制板铜箔层间或层内不对称,导致热不匹配和翘曲;未设计热焊盘;HASL导致BGA焊盘不平整;量少单板上采用错误的电镀方式,如无电镀锡;引脚/焊盘/孔径比不当;回流或波峰焊过程中元器件定位或贴片困难;波峰焊时板边连接器用围栏来支撑;分板位置在连接器下;邮票孔设计不当分板时会损坏走线或焊盘,等等。”Baudoin说。 “OEM开发人员指定元器件和单板结构等要素以满足产品性能要求,但它们直接限制了产能、可获得性和工艺窗口,这似乎是一种普遍现象。”TotalEMS(Logansprot,IN)公司市场和商务开发部经理Russ Steiner说,“这包括单板尺寸与外形。举例来说,尺寸和外形直接影响夹具拼板的产能效率,通过改变单板长度或宽度哪怕是千分之几英寸,就可以将单板放到加工过板夹具中,这样一次就可以进行多块单板的加工。仅仅是由于这么点尺寸,我们只能一块单板一块单板地加工,如果形状可以修改,可以用2×2拼板夹具进行加工,那么产能将大幅度提高。这不是裸板面积变小而节约的那么一点点成本,而是由于产能增加了,减少了三块单板的加工成本。点点滴滴的改进累积起来就是工艺的大改进。这就是TotalEMS为什么把DFX增加到NPI(新产品导入)过程,并起到‘嵌入式价值’的原因,同时在运作过程中并不需要额外费用。” “很难特别突出哪种特定的设计缺陷,我们经常碰到它们。”Wolf Electronix公司(Orem, UT)销售/市场副总裁Dennis Gleason说,“例如,我们看到许多单板没有进行拼板考虑,没有基准点,在板边用很小的元件,甚至还没有焊盘,可以单面布局的单板设计成双面组装,设计没有考虑尽量自动化加工,另外一个问题就是能表贴的还在用通孔插装。” Preco电子公司 (Morton, IL) 工程运作总监 Jim Lanigan说,在设计阶段要考虑的成本降低不仅包括可制造性和制造成本。 “影响成本的最常见设计错误是选用独家供货的元器件。”Lanigan说,“如果设计团队有足够的远见,应当关注那些价格较贵的元器件(通常采用80/20原则)并且保证至少两家供货,这样产品会更有竞争力。然后就是设计产品的工艺控制窗口要紧,如果OEM产品按照IPC相关标准进行设计或符合这些标准,那么专用的组装工装、检查和测试工艺就可以最大限度地减少。”
Kimball电子集团的项目经理GregHessler也认为元器件选择应当重点关注:“常见设计错误包括不考虑元器件成本而导致柔性不足;也没有考虑与已有产品上元器件的共用。另外,我们也看到有些设计者重新发明轮子,或使用过时技术。” b>为什么DFX努力会失败 O E M 不接受E M S 厂商所提出的DFX建议有很多原因,其中的三个主要理由是:缺乏内部资源来验证或实施更改建议;其它第三方认证的成本考虑;实施更改所涉及的时间因素等。 “有时候,OEM的工程部门会有一种外公司专家染指他们主流业务的感觉。”Stoller说,“也许有人认为这种心态应该不会存在了,但事实上它还是有一些小气候,尤其是那些中小型公司,有时那些技术背景很强的老公司也会存在这样的问题。” “大多情况会说没有资源和时间来审视这些建议。”Trinka补充说,“因为大多负责对这些更改建议进行评审的人并没有承担降低成本的压力,所以他们自然就不愿意。” b>推销DFX的建议 “在产品的开发阶段,这类建议比较容易被采纳。”Lanigan说,“通过在OEM/EMS关系之间建立合作心态,这些相关设计问题会被解决。在产品的生产阶段,由于没有足够的资源和时间来进行重新设计和重新认证,所以这些建议很难被采纳。EMS厂商可以与OEM一起,承担部分重新设计和认证的工作,同时也分享重新设计后的成本降低成果,来解决这些问题。” “我们通常会建立设计单板的模拟样板。”Sypris电子(Tampa, FL)工程人员领导William Johnson说,“客户会提供一些简单的设计参数输出,让Sypris建立模拟样板,这样我们就仿真待设计产品的整个设计、印制板制作、单板组装过程,并与印制板制作、单组装、回流和测试的一整套设计规则进行比较。与设计规则相符合就能保证产品组装产能和产品质量。” “ 有时候, O E M 感到强烈的产品上市时间压力, 所以在原始设计阶段, 他们想略过D F X 过程, 也不与他们的E M S 厂商进行讨论, 将产品开发完成后, 直接交给生产环节。”Steiner说,“许多情况下,马上又要进行升级改板,其实最终时间延误更多,如果制造在海外,那么这种可避免的设计更改的影响就更大了。如果实施了DFX,或OEM设计者与EMS厂商的NPI团队进行公开讨论,那就会取得最佳效果。实现DFX互动而不是让它反过来影响设计周期的关键是提早介入。就像粘土和混凝土一样,要想更改的最佳时机就是在它彻底定型前,也就是产品板级设计时就要参与。” E M S 业界的最大卖点之一就是EMS厂商是制造专家,其主要核心能力就是制造,所以OEM可以从这些最佳实践中得到好处。就像前面所说,在许多情况下EMS厂商被看作是产品开发的专家或可信任的伙伴,有些EMS厂商则是在产品开发之外。成为可信任的合作伙伴的关键在于:尽早参与设计过程中;有清晰的设计/再设计方法论;能提供书面的可制造性/可测试性设计规则;能够量化节约成本数据,让OEM理解这种投资回报。 这些都做到了,是否就一定保证DFX建议被采纳呢?不一定。尤其在EMS激烈竞争的环境下,有些OEM总是指望通过拒绝实施降成本建议,将设计错误相关成本推给EMS厂家,同时仍然不断迫使EMS厂家降价。 最后,建立成功的OEM/EMS伙伴关系的关键在于:能够明确共同目标,并为达到这些目标而共同努力。 (This article was first published in Circuits Assembly and is being reprinted with permission) |
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