以示教器失效案例探讨QMS在企业中的应用

郑建福，郭伟鸿

（1.工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 511370；2.广州智能装备研究院有限公司，广东 广州 510535）

0 引言

自ISO于1994年首次发布ISO 9000系列标准后，我国于1994年12月24日等同采用并发布了GB/T 19000《质量管理和质量确保》系列标准，1995年6月30日在全国实施以来，在国家的大力支持与推进下，质量管理体系（QMS：Quality Management System）认证在我国有了长足的发展，据统计，截止至2019年，我国共发放ISO 9001证书31万份。

但在鲜亮的数据下，确实存在着企业为了证书而认证，质量管理在企业应用上存在两张皮的现象，本文结合企业的实际案例，根据ISO 9001质量管理风险思维、过程方法原理[1]，从机器人示教器的四线电阻式触摸屏失效模式的分析及措施制订实施等改进过程来研究QMS在企业质量分析及研发中的应用。

1 应用原理

本文主要运用ISO 9001风险思维、过程方法原理，所运用的条款主要为“0.3.3基于风险的思维”“8.3.3设计和开发输入”“8.7不合格输出的控制”和“10.2不合格和纠正措施”[1]等。

2 失效案例

本文案例为运用ISO 9001原理、结合8D等质量改善方法对工业机器人示教器四线电阻式触摸屏出现的失效模式进行分析，目的是为通过实际的质量失效案例来研究基于ISO 9001标准的QMS在企业应用落地的方法及其重要性。

2.1 原理

2.1.1 电阻式触摸屏构造

四线电阻式触摸屏主要由ITO Film、银电极、绝缘层ITO Galss、FPC和粘合胶等组成，如图1所示。

图1 四线电阻式触摸屏构造

2.1.2 工作原理

按压屏幕时，薄膜下层的ITO会和玻璃上层的ITO有一个接触点，触摸屏由于通电层具有几百到一千欧姆电阻，采用分压器的原理将触电的（X，Y）的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压，通过银电极读出触电电压，并以X、Y的方式呈现在屏幕上[2]。

2.2 应用场景

电阻式触摸屏对各种污染具有非常强的适应性，并且具有稳定性和可靠性良好、定位精准等特点，因而被广泛地应用于手持式装置（PDA）、卫星定位系统（GPS）、工业控制系统（IPC）、资讯查询系统（kiosks）、医疗服务系统和互动式教学系统等领域。

2.3 失效模式及其分析

2.3.1 失效模式一

客户反馈使用过程中发现3个触摸屏右侧区域存在触控失灵（偏移）的质量问题。

我们应用“8.7不合格输出的控制”[1]的原理，以8D的质量问题分析手法对质量问题进行处置。首先，安排更换触摸屏的纠正处置，解决用户的诉求；随后，基于3个案例故障存在的事实，为消除潜在故障发展成批量性的问题，我们以8D分析手法，成立小组，并针对问题进行深入的分析。

a）故障检测

使用控制卡及其软件对故障品进行检测，发现其右侧（故障区域）触摸偏移，如图2所示。

图2 故障检测示意图

b）故障重现

通过破坏性的加速试验测试——分别用美工刀划穿ITO Film层及用触控笔手动用力地划刮（20次）测试样品右侧区域的方式试验，并对其进行检测，发现破坏测试后的产品与故障品的偏移现象一致，如图3所示。

图3 重现故障示意图

c）原因分析

根据四线电阻式触摸屏的构造，X、Y（银电极）必须有一方向布线在ITO Film面上，而ITO Film材质为柔性的特征，再结合示教盒的实际操作右侧滚动条需要经常滑动的现状，基于b）的测试验证，可以确定故障为使用过程边缘用力过大造成触摸屏敏感区受损永久性变形导致电阻偏大，致其在使用时出现触摸偏移的现象。测试机理图如图4所示。

图4 故障重现方式示意图

d）永久解决对策

更改四线排线的定义。根据示教盒实际的使用现状，将X、Y（银电极）布线对调，即将需要经常滑动的区域排线（银电极）更改为布置在ITO Glass面上，而Glass材质为刚性不会变形，从而避免此类问题的发生。并要求供方按要求改进及打样送测。

e）变更验证

触摸屏变更后，使用美工刀划破右侧ITO Film层测试右侧触摸正常；寿命验证：使用四轴SCARA对屏幕模拟实际使用压划5万次，触摸屏工作正常。证明本次整改是有效的，完善来料检验文件后，要求供方实施变更，小组同意结案。

2.3.2 失效模式二

过程检验发现触摸屏触控失灵。

a）故障查找

1）故障产生环节查找

通过对库存同批次触摸屏的排查，没有发现此问题，可排除故障产生于来料及防护环节的可能性，初步评估故障发生在安装环节。

2）故障部位查找

按照电阻式触摸屏的工作原理，由排线连接器开始排查故障部位，顺溯时发现FPC下部与Galss边缘接触处有导电带断裂的现象（如图5所示），初步判定为在安装过程中FPC下部在Galss边缘较尖锐处多次反复摩擦导致。

图5 故障部位示意图

b）故障重现

抽取无故障触摸屏，模拟安装工艺动作过量上下晃动FPC 10次，使之与Galss边缘部位充分摩擦后，观察FPC存在导电带断裂的情况，测试触摸屏失灵一致。故障重现示意图如图6所示。

图6 故障重现示意图

c）原因分析

现行安装触摸屏的过程中，FPC不可避免地会与Galss边缘接触，从而存在被边缘尖锐处刮磨破损导致排线接触不良的质量隐患。

d）永久解决对策

要求供方在组装触摸屏时，在FPC与Galss接触的边缘区域打胶隔离固定，消除其摩擦的可能性。

e）变更验证

触摸屏变更后打样按照b）测试方式进行测试，无磨损、断裂的质量问题发生，触摸屏功能正常，整改有效。

3 综合分析与讨论

在研究基于ISO 9001的QMS在企业中运用的方法中，我们以上两个实际案例作为切入点，而为了避免就事论事、一叶遮目的情况，我们最后从实际案例的具体质量问题跳出来，以过程方法的逻辑研究其发生的起因，认为其应是大多数企业在QMS实施过程中存在的共性问题；而从其解决过程中所采取的风险思维及过程方法的基本方法原理，也以点带面地探寻出ISO 9001在企业的落地实施方式。

3.1 潜在风险的规避：产品设计输入的完善及其评价的运用（8.3.3设计和开发输入[1]）

在案例中，暴露了存在产品设计开发输入不充分的QMS运行问题。设计和开发输入应考虑功能和性能要求、由产品和服务性质所导致的潜在的失效后果[1]。在设计开发的输入时应明确实际使用会频繁滑动的一边、并将此处银电极布置在Glass面或选用五线电阻式触摸屏；应考虑安装时FPC存在接触Galss尖锐边缘的情况而作打胶处理，以上两个失效模式案例是完全能够被规避的。

3.2 风险的消除

3.2.1 不合格的输出和控制的运用（8.7不合格的输出和控制[1]）

确保对不符合要求的输出进行识别和控制，以防止非预期的使用或交付[1]，不合格的处置（纠正）方式一般有：返工、返修、降级、让步和报废[3]。例如：本案例对不合格品是采用返工处理方式来防止非预期的使用或交付，而运用过程应在纠正后验证要求符合性。

3.2.2 不合格和纠正措施的运用（10.2不合格和纠正措施[1]）

为了消除不合格的原因并防止再发生，所采取的措施[3]是持续改进方法的实施依托，其重点在于真因的查找及针对真因的防止再发措施的制订和实施，因此在实施过程中可以引入5M1E[4]、8D等质量改进方法，在原因分析中可结合5Why分析法对真因进行逐层透析，查找到真因，并针对其制订防发措施，最后验证改进效果、将变化点修改进检验文件中，形成闭环的完整质量管理控制手段。

4 结论与建议

ISO 9001给企业提供了一个完整的指导质量控制的思路和方法，企业应基于风险思维、过程方法，并结合企业产品的特性从全过程落实QMS，在实施过程中可借鉴本文的两个案例所暴露的薄弱环节，关注以下两点建议。

4.1 研发阶段完善

产品质量是设计出来的，设计和开发输入是产品设计开发的依据，因此在产品研发前应完善设计和开发输入，这也是风险识别的要求。

设计和开发输入主要由技术责任书和技术协议书组成，技术任务书主要内容为产品用途及使用范围、根据需要提出技术性能指标、总布局及主要结构概述、主要工作原理及系统、国内外同类型产品水平分析比较、所执行的产品和其他技术标准、关键技术解决办法、关键元器件的情况分析、对产品的性能和产品的设计、试验、试制周期、寿命、成本方面的分析[4]。技术协议书是与客户之间签订的合同，是设计开发务必遵守的基础。

4.2 不合格的处理要关注纠正措施

不合格的处理有纠正和纠正措施两个步骤，不合格产生后，企业实施改进过程中，很多情况下仅仅实施了必要的纠正，而会忽略纠正措施的制订和实施，从而导致同类问题重复发生，质量不受控，这是QMS在企业内部运行时的通病。持续改进，是ISO 9001的基本原则，也是其精髓，更是吸引全球无数企业采用其作为QMS依据的原因之一；知识管理的概念告诉我们，质量数据应该是值得企业去深挖的一座财富金矿，杜绝同类问题发生，是企业产品质量受控的一个指标；纠正措施是将质量管理化被动为主动的一个有效方式，因此其在不合格的处理中应在企业内受到更多的重视。

但必须注意的是，质量改进是需要考虑质量成本的，对于质量问题，在不违反法律法规、合同要求的前提下，个例且/或造成不良影响的后果不大且整改成本较大或不合理的质量问题，可以考虑只采取纠正措施即可。

5 结束语

ISO 9001是企业质量控制的基础和指导[5-6]，类似本文的典型或惯性质量问题的出现必定是基于ISO 9001的QMS在企业内部运行过程中要素缺失或执行不到位所导致的，因此在企业推行QMS过程中，应注重风险思维、以过程方法结合产品的特性从研发输入开始提前识别和管控风险；而在解决完具体的质量问题后，应该有体系的观念，从具体的质量问题中跳出来，查找和完善管理流程上的漏洞，实现QMS的PDCA不断自我循环提升的目标。