不间断电源研发过程的质量控制探索

2023-01-04张燕春

光源与照明 2022年1期

张燕春

科华数据股份有限公司，福建厦门 361001

0 引言

不间断电源由变流器、开关和储能装置组成，在交流输入电源异常时，不间断电源可以维持负载电力的连续性，被广泛应用于金融、通信、交通、工业、政府、教育、医疗、军工等领域。作为电源保障设备，不间断电源的产品质量至关重要。企业要想在提高客户满意度的同时降低质量成本，就必须做好质量管理工作。因此，识别不间断电源研发过程的关键质量控制要素，明确控制要求和控制方法，是保障不间断电源新产品研发质量的重要控制手段。

1 新产品研发过程质量控制的整体思路

在体系流程方面，需要建立新产品研发全过程的质量控制体系，明确各个阶段的准入条件和准出标准；需明确各个阶段中各个活动的输入、输出、任务内容及执行程序、责任人、资源需求等[1]。在流程执行方面，需要重点抓关键过程，确定关键过程控制要素，关注关键过程执行的有效性，做好过程质量预警和控制。在目标管理方面，需建立质量基线，确定质量目标，控制质量趋势符合性，分析偏离原因，及时采取纠正措施[2]。某不间断电源企业的新产品研发流程包括概念及计划、开发、验证及发布四个阶段，文章以该流程为例具体阐述不间断电源新产品研发各个阶段的质量控制重点。

2 概念及计划阶段的质量控制

2.1 项目立项的质量控制

在不间断电源项目立项阶段，需要明确项目背景、项目研发范围、项目目标（包含产品功能指标、项目进度目标、项目成本目标、项目质量目标等）、项目团队组成、项目风险评估等内容[3]，采取如下质量控制措施。

（1）确保项目经理的资质。进行新产品研发工作时应选定合适的项目经理，重点关注项目经理的以下能力。①技术能力：可以选择同类产品或类似产品的主软硬件专业人员；②项目管理能力：为项目开展过程中的团队管理、进度管理、资源协调、风险管理做准备；③流程执行能力：项目经理需要掌握新产品的研发流程，熟悉各项目节点的输入输出要求，以及各个活动节点的控制侧重点。

（2）明确项目的研发范围、设定好项目目标。研发范围和项目目标的确立直接关系整个项目的进度计划和资源分配。

（3）提前做好项目风险的识别、评估，并做好风险管理预案，如新产品的技术风险或管理风险预案，避免因某一技术瓶颈，或设备资源、人员能力等因素，影响整个项目的研发进度和质量。

2.2 需求研发及方案设计的质量控制

方案设计需输出不间断电源的技术规格书和技术方案两个核心纲领性文件。

（1）技术规格书。不间断电源技术规格书的编制需要重点关注以下两个要点。①产品需求的解读和转换。需要解读产品的需求背景、产品应用的主要市场及客户群、产品的具体应用场景和应用环境。产品的技术规格应能够满足立项时定义的功能指标要求。②产品的行业标准、国家标准及相关法律法规要求的解读及转换。产品需求规格书和客户的技术协议等必须是正式的有效版本，需要经过市场端或客户端的签署或盖章。

（2）技术方案。不间断电源技术方案的编制可结合竞品分析情况，总结新产品的优劣势，选择合适的技术路线。需明确主硬件拓扑及主关键功率器件的选型；明确软件主控制芯片、程序框架及主算法的选型；明确结构系统布局方案和风道设计方案。除了考虑产品技术指标的实现和产品的机械结构要求，还需要考虑产品的安全性、可靠性、可生产性、可维护性、可测试性及环境适应性等。

要满足上述要求，仅依靠某个项目团队是不够的，需要进行技术规格书和技术方案的评审。应邀请合适的评审人员参与评审，评审团队应包含产品的需求方、硬件专家、软件专家、结构专家、测试专家、制造代表、售后代表等。工作人员需要关注技术规格书和技术方案是否满足评审的准入条件，提前准备相关输入资料（包含项目背景资料、项目需求资料、竞品分析情况及完整的技术规格书和技术方案）。必要时，工作人员可提前将评审资料提供给评审组进行预评审，以保证评审的充分性和有效性。在评审过程，工作人员应该认真听取评审组的意见，及时跟进处理评审问题，进一步完善技术规格书和技术方案。

最终输出的技术规格书和技术方案需要归档，避免后续项目开展过程中获取非受控版本，避免因技术指标的缺失、差异或技术方案的调整影响产品研发质量。

3 开发阶段的质量控制

3.1 遵循新产品的开发流程

根据ISO9000国际质量管理体系的要求，遵循新产品的开发流程是开发阶段质量控制的基本要求。新产品的开发流程一般是参考行业标杆企业的经验、行业的体系模型，结合企业自身的企业文化、产品特点及多年的开发经验制定的，遵循开发流程可保证开发过程基本可控。

在新产品开发流程中应定义新产品开发过程中需要执行的活动任务，明确各个活动执行的输入要求、任务内容和执行程序、责任人、资源需求和活动的交付要求。在关键的活动节点需要设置QA人员（质量管理人员），严格控制关键开发活动的输入输出，以及过程执行的合规性，出现偏差及时进行质量预警，以保证开发活动的开展质量。

3.2 设置必要的技术评审

在不间断电源的研发过程中，需要设置技术评审，主要包含硬件设计评审、软件设计评审、结构设计评审、测试方案评审、结构工艺评审、安规评审、测试评审等。企业应结合自身特点、产品特点，根据评审类型，建立匹配的技术评审机制。评审机制应明确评审的准入条件、评审组成人员的资质要求、评审的内容及要素、评审的结论判定标准及评审的问题闭环管理要求。针对技术评审组成员，需做好技术专家的选拔和专家资源池的建立，针对不同产品的特点、不同的技术路线，匹配不同的技术专家。

3.3 控制新技术、新材料、新工艺的应用

一般情况下，企业开发新产品是为了得到有竞争力的产品快速占领市场。为了保障不间断电源的可靠性，需要控制新技术、新材料、新工艺的应用。在电路和软件控制方面，采用经过市场验证的成熟的电路拓扑和软件控制算法；在器件方面，采用行业主流供应方的通用器件；在工艺方面，采用经过多方可靠性研究验证的工艺。如果必须采用新技术、新材料或新工艺，需进行合理的分析计算和测试验证，并安排技术专家参与论证及技术评审。评估的维度应包含原理性的分析和计算、设计的配套要求、制程能力的匹配、实际运行的验证、长期可靠性的验证及失效的分析和验证等。只有经过充分的评估论证，明确质量有保障、风险可控，新技术、新材料、新工艺等才可以应用在新产品中。

3.4 做好可制造性、可维修性、环境适应性的评估

在可制造性方面，要考虑制程能力的满足情况，提前做好生产工装、设备的策划；要考虑设计防呆，减少人为因素影响。在可维修性方面，需考虑生产、市场和维护的时效性和成本。在环境适应性方面，需要提前确认产品的应用场景，做好“三防”设计，即防水、防尘和防摔。对此，在提升设计人员能力的同时，可在对应的技术评审中加入对应的评审要素，并邀请对应领域的技术代表参与评审。

3.5 做好问题管理

不间断电源开发过程的问题管理主要关注问题闭环的时效性、有效性及问题趋势的合理性。

（1）问题闭环的时效性。应定义各个活动节点问题的解决时间节点要求，并按照既定的时间节点要求完成问题闭环，避免因问题未及时处理影响产品开发质量。

（2）问题闭环的有效性。控制确认问题闭环的人员的资质，结构设计问题需由结构主管确认，硬件设计问题需由硬件设计主管确认，或者由问题提出人确认，项目经理需要把关问题方案及解决情况；需要控制闭环的佐证资料，确认设计方案或图纸是否已更改、是否已重新测试验证，工艺文件是否已做修订等，明确更改和已有的控制手段后，方能关闭问题。

（3）问题趋势的合理性。分析总结历史项目开发过程中样机设计、样机测试、生产样机设计、生产样机测试、技术评审等环节问题的类型、数量、等级，制定项目的质量基线。在新项目立项时，可结合项目特点及质量基线，制定项目的质量目标。在项目开发过程中，适时统计、监测开发质量，确认是否偏离质量目标，并判断问题数量是否呈有效收敛趋势，以辅助判断开发过程质量控制的有效性。若出现异常，可进一步分析，并及时采取纠正措施。

4 验证阶段的质量控制

验证阶段包括小批量生产、可靠性验证、定型测试三个流程。

（1）小批量生产。小批量生产前，应关注小批量生产的准入条件，关注生产工艺文件是否经过验证、能否指导生产作业；关注生产工装设备是否经过验证、能否满足批量生产的要求；在物料方面，关注是否经过认证；在生产人员、调试人员、检验人员方面，关注是否经过培训，是否做好产品的培训、生产工艺的解读、仪器设备操作规程的培训，确认人员资质满足要求。同时，要特别关注新工艺、关键工艺和特殊工艺的识别、验证，以及具体的控制要求和控制手段，确保验证到位。在小批量生产过程中，需确认小批量验证内容能否覆盖项目范围，避免因部分产品未验证或验证不完整导致批量质量问题；需做好验证过程跟进和验证问题的收集。小批量生产后，要确认工艺、工装验收情况，小批量生产问题闭环情况，以及新产品验证及制程能力的实际情况。

（2）可靠性验证。在新产品的可靠性验证中，需确认可靠性方案是否准确，是否经过项目经理、技术专家的评审确认。在可靠性方案中，需模拟客户的实际应用工况进行相关的验证，因为不间断电源在不同的应用场景，会面对不同的自然环境（如腐蚀性气体、潮湿环境、粉尘、振动等）、电网环境、负载环境，对产品的可靠性要求也不同。此外，需控制可靠性验证的执行情况及可靠性验证问题的闭环情况。

（3）定型测试。在定型测试时需确认送测产品的配置情况，特别是产品的软件版本、硬件版本和BOM的版本。制定定型测试的方案时，除了依据对应产品的国家标准、行业标准、产品技术规格要求，还需要结合历史产品的质量问题及产品的实际应用工况，形成测试用例。测试用例中需要明确试验条件、试验方法及试验的数据记录要求。针对重要的或复杂的试验项目，还需要列出详细的试验步骤、试验仪器设备要求等。