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EMS公司和设计师之间的关系:建立沟通
  2021-11-16      7

I-Connect007编辑团队

本期采访了合同制造专家John Vaughan和设计专家Kelly Dack,同他们讨论EMS公司和设计师之间的关系和沟通,这是取得成功的关键。

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Nolan Johnson在设计师和EMS公司的关系中,在设置任务时实际上会发生什么?

Kelly Dack我首先要强调一下沟通。沟通应当包括事前沟通、处理问题过程中的沟通,也许还要包括事后的反馈。

Barry MattiesKelly,这些年来您一直在反复强调沟通,我们对您说的沟通也有所了解。沟通分成不同的层次;要注意的是,在大多数情况下,在你把设计的产品交给一家新的EMS公司,或者在你把一个新的任务交给一家EMS公司时,需要进行沟通。但是,如果你和EMS公司保持一种长期的关系时,那么,沟通会是一个大问题吗?

John Vaughan很显然,商业中的关系有几种类型。有些关系是事务性的,有些关系是由伙伴关系驱动的。建立关系要从业务获取阶段开始。我把很多建立关系的任务交给在我们公司里负责产品销售的人,所以,要把它视为发现阶段。我们倾向于做大量与军队有关的业务。我要知道的是基础合同是什么,以及美国国防部(DoD)会投入多少资金。在涉及国防授权法案(NDAA)时,我要知道产品在军用设备的生命周期中的位置。我希望知道他们对改变产品的预期。了解到这些情况之后,你就真正进入沟通阶段。我要了解现有供应链的定位,特别是它关系到元件和他们已有的任何可能的定价要求。

我的经验是,最成功的公司在执行计划、项目的整个过程中,都具备非常强的跨部门协调能力。按照Kelly的观点,OEM的工程师需要和负责设计与布线的人保持沟通并密切合作,而负责设计与布线的人也需要和PCB制造商密切合作。即使是EMS工程师,也必须确定他们对产品或程序的期望是什么。我认为,当人们关注的重点是价格或一次性交易时,交易性业务就会变得更加困难。但是当你正在构建一项业务并着手建立各种伙伴关系时,要先对所有事情有深入的了解是非常重要的。

Dack在进行新的设计时,在设计师和供应商之间存在一个很难解决的问题,就是设计师往往不知道在生产阶段使用的电路板将在哪里制造,这也是为什么我强调沟通的原因。他们通常把生产阶段使用的电路板和提供原型电路板的裸板供应商联系在一起,因此,生产阶段使用的电路板可能会存在某种很隐蔽的性能问题的根源。设计师要能够和原型供应商进行商讨,并通过他们的布线设计来实现这种能力。这就是我们所做的事情——把设计和可制造性结合起来。但是,在可制造性发生变化时,即从原型产品转为正式生产产品时,可制造性往往是我们要面对的最大挑战。

在本土制造原型机和把生产制造外包时的制造能力是不一样的;在外包制造时,设计师并不了解供应商每天要处理哪些具体的事情。出现这个问题的原因可以归结为缺少沟通造成的糟糕DFM。

VaughanKelly,我完全同意你的看法。在我看来,在OEM内部会分成很多部门,在企业内部要形成跨部门的协调能力。通常,这些隶属于不同设计部门的人都是各自独立工作的;就像你说的,设计师都各司其职,只做他们自己份内的事,使产品的设计文件变得完整,然后,把这些文件丢到他们自己所属的机构外,交由OEM制造机构的采购组使用,其实,这些采购组不会考虑设计师考虑的整个项目。无论供应链中的合作伙伴是谁,这些合作者在制造时都可能会违反文件的规定。我认为在OEM组织内部合作的双方必须有真正的良好协调,才能取得成功。

Matties但是,如果这是一个长期的关系,那么采购代表将使用AVL(经过核准的供应商清单)。你的设计师应该知道采购代表会向谁采购零部件。

Vaughan是的,不过,即使在同一个AVL清单中的电路板的功能也可能会存在非常大的差异。这是由于AVL清单上有三家印刷电路板制造商,他们的设备设置或制造能力不一样,在很多情况下,他们使用不同的材料供应商或不同的工艺。这里会有很多变数。我见过的最成功的例子是,设计团队在产品设计的早期就和电路板制造商合作,电路板制造商在阻抗建模、堆叠、材料选择,以及所有的事情中都是这些设计团队的一员。在我看来,所有这些事情都应该是协同进行的。

MattiesKelly,你一直做设计方面的工作,你可能会面临两种情况,一种情况是你知道电路板的制造商是谁,另一种是你不知道谁是电路板的制造商。这两者之间有什么差别?

Dack这两种情况的差别只能通过审查不同层次的沟通来分析。在我说沟通时,我是指通过文档进行的沟通。

Matties关于沟通的话题已经讨论了很长时间。什么事情会改变我们所谈的问题呢?一旦你的采购代表选择了供应商,并且最终出现问题时,你就必须进行沟通。与问题有关联的供应商会停止供货,迫使与问题有关的各方进行沟通。什么事情会引发这种变化?

Vaughan一件关于改变的事情是保持一些承诺,这是门户的理念。假设这是一个设计门户,如果你在设计时具备这种能力并通过应用程序接口(API)与分销供应链或元件供应链对接,你就可以直接看到你正在设计的产品所需要的元件的交货时间和可用性,那么你就可以用这种元件进行设计。

如果你正在和你的印刷电路板制造商沟通,那么你还可以围绕材料选择、堆叠和能力评估方面展开相关活动。如果你还有EMS供应商也在此门户中,而这个门户是这个系统的一个部分,那么,你在执行日常任务时就必须进行连接和通讯,就可以真正提高可视性。我希望这种做法是有意义的。我相信你们中的一些人知道我说的是什么。

Matties确实如此,不过,要做到这一点,你必须事先知道谁是你的供应商。你是不是要把采购决定权从采购代表手中收回、交给设计师?

Dack这个问题一直都存在。由于制造、工程技术或行业规范存在差异,这是沟通发挥作用的地方。许多年积累下来的大量的信息经过整理、定义和公开,希望能够利用它们为设计与制造产品的能力提供帮助。如果我们要把这些事情列成清单,做好沟通的第一个要点就是设计规范,设计师按照大家都能看懂的设计规范设计。我们每年多次把这个行业的专家聚在一起,尝试改进这些规范,使其更加完善,并根据当时的制造能力更新这些设计规范。规范一旦发布,设计师就能够查看这些规范,了解它们,并基于这些已知的功能作为他们进行电路板布线设计的基础。

MattiesEMS在所有的这些活动中起到什么样的作用?

Vaughan作为一个行业,我们在很久以前就已经确定我们需要进行过度的沟通,但我们在这方面上做得还很不够。我们在EMS公司的工程师通常是和OEM的工程师直接沟通,而且很少同设计活动的负责人交流。

我不确定这种电话沟通能不能让我们解决使大家都成为更好的沟通者这个问题。Kelly说得很对。沟通真的就是那么简单。长期从事这项工作的人希望建立深厚的关系。你要的也许不是24小时实时响应,而是有一个人能够把控这种关系的各个方面,有能力把所有答案汇集起来,推动项目朝前走。世界上所有标准都无法定义如何管理所有一次性、具体的定制化情况。最终,还是会回到人和人之间的沟通上。我们可以尝试通过计算机把设计和制造这两端连接起来、形成生产力,但归根结底,人们要的还是经验和知识,要的是在他们各自的目标上达到更高的水平。

Matties我们经常听到的一件事,是制造商不喜欢把他们的能力在自己所在的行业中公之于众,尤其是裸板制造商。只要是可以,他们宁可把能力藏起来。EMS公司对于自己的能力会不会采取更加开放的态度?

Vaughan绝对不可能。这已成为行业惯例。用商业化来表达这件事可能不太对,但是说它很接近商业化是毋庸置疑的。在EMS行业中,从价格的角度看,已经陷入了价格战,真正能让你脱颖而出的唯一方法是在你的组装指南与测试方法中开发出技术和工艺,让你从众多的竞争对手中脱颖而出。在EMS方面,这是相当常规的事情,当国防部的负责人跟EMS人员说,“我们需要分享你的所有工艺方法,你所有的组装指南,所有关于你开发的模板的信息,以及你所用的那些方法。”你会发现,大多数EMS提供商都非常不愿意提供这些信息。这是EMS层次的IP(知识产权)形式。

Matties这会成为沟通的障碍吗?

Dack他们公开的只是问题的一部分。EMS供应商或裸板供应商通常公布的是他们以最大可生产性能力为形式的能力。他们会公布他们能做到的走线与间距的最小尺寸。这只是问题的开始,之后的问题要由设计师来解释,因为授权许可是免费的,可以继续按照这些数字进行设计,而不考虑说:“请先等一下,这些都是前沿技术,为了吸引业务,可能存在一些夸大。”

MattiesEMS公司也在做同样的事情吗?

Vaughan这种情况我们见过一、两次,但在EMS领域并不常见。在电子行业的制造领域,这是一种比较常规的做法。需要澄清的是,大多数人会把工艺称为标准工艺、先进工艺和新兴工艺。在问到走线的宽度与间距时,你可能会得到三种不同的答案。可能先是4密耳,然后是3密耳,接着是2密耳,也许三种情况都有。如果你真的很开放并实实在在地和大家分享你的能力,你就应该用这种方式来描述你的走线与间距。而不是像Kelly说的,有些人是在过度炒作、过度营销,说什么“我们做两密尔的走线和两密尔的间距”。而实际上他并不是每次都这么做。

Matties确实如此,而且还没有做到高成品率。

Dack你不会用三盎司的铜来制作一块电路板。

Vaughan这是对的。上面提到的情况都是如此。

Matties印刷电路板里有这么多的变量,要得到一个平稳流畅的制造工艺是非常困难的。

Vaughan没错,最近几年情况有所改变。不过,就在不久前,经常让我惊讶的是,印刷电路板的设计者从来都不关心印刷电路板的制造运作。

Matties我们也经常听到这种说法。

Vaughan我认为这种情况在某种程度上正在改变。很明显的是,如果没有这个新冠疫情造成的环境,在疫情之前我们就在改变这种不关心印刷电路板制造运营的做法,在疫情结束后,我希望这个趋势能继续保持下去,因为我认为没有什么事情会比让开发尖端技术设计的人花一两天的时间来进行制造操作,和工程师们见面,真正了解设计与制造等另一端的真实情况更有价值的了。

Andy ShaughnessyKelly,几年前我在DesignCon公司的时候,就不断接到关于一个设计问题的电话,这个问题一直没有解决。它把制造送到海外实现批量生产,说设计师有时不明白为大批量产品设计和为原型产品设计在哪些地方存在区别。从制作原型产品切换到大批量制造时,设计师会遇到哪些让他们头疼的问题?

Dack是的,以前我在EMS供应商那里工作时,从制作原型产品转向大批量制造时,头疼的问题反复出现,出现问题时,我想到的第一件事情就是和制造商沟通铜的设计规格。铜是电路板的主要成分,如果我们没有说明铜的设计规格,或者没有明确说明,就会对整条生产线的可制造性造成很大的问题。供应商使用的铜必须符合设计中要求的规格。如果规格不清楚,CAM部门将不得不给你打电话。这些问题本身并不复杂,只要在堆叠中指定使用基础铜,或者指定使用成品铜。我们喜欢用成品铜的规格进行设计。我们根据成品铜的规格来计算电流载荷和计算阻抗;但是,这取决于我们用来制造电路板的供应商。

例如,如果我们在本土的一家高端原型制作车间里制造一块电路板,而且我们要求在这块电路板的通孔中放进整整一盎司的铜,这块电路板上的铜就是一盎司。那么,这就与电路板的电流载荷能力相关。但是,如果我们没有正确地说明这一点,而是只做了这样的规定,“对每一块电路板提供整整一盎司铜或千分之一厚度的铜”,而没有进一步的说明,那么,这块电路板在运出去时就会存在一个潜在的问题。和海外供应商达成的共识是,他们要严格按照规范进行生产。而且这种生产制造可能会采用像IPC-6012 Class 2的技术规格,直接用在电镀层厚度最薄或最厚的地方,并从时间和成本的角度确定他们的工艺,尽可能地缩短时间、降低成本。我认为这会降到我们原先预计的成本和时间的80%左右。我不太擅长数学计算。加工1密尔厚的电镀层所需要的时间与成本是原先预计的80%。这是个巨大的进步。

Matties数字孪生、自动化或人工智能工厂4.0会对此产生什么样的影响?由于有了数字孪生,你必须回答所有的这些事情,要提前把菜单内置到计算机中,然后才能把它发送给制造商或EMS。在不久的将来,这种情况会更多吗?

Vaughan我在这个领域没有太多的经验,但随着新技术的上线,无论它是CFX还是其他平台,我们看到所有的东西都是互相连接的,不过,我们都看到物联网(IoT)和数字孪生的讨论正在获得关注。这些新技术已经离我们很近了。

JohnsonJohn,你刚才说的是软件环境,它可以有助于促进沟通,在供应链里向上和向下传递信息。接着我们谈到制造车间和EMS供应商往往对他们的一些能力进行保密,认为这是他们是知识产权。

如果我们要在一个软件环境中为设计师的这种沟通建立一个区域,那么,设计师会需要一些软件建模,也就是模拟,来预测制造链路中的下一步会发生什么。产品设计师应当能够看到DFM规则,这些规则详细地描述制造产品的车间可以在实际制造的电路板上做到什么。在选择零件时,如果他们要根据制造能力及与之相关的情况做出选择零件决定,他们需要了解制造能力等等。这就是制造中的难题:软件对供应链中的参与者的要求非常详细。但是这种非常详细的要求会不会泄露他们的秘密?

Vaughan你说中要害了。目前,在一个由至少有两家提供顶级设计公司提出的软件环境中,如果你是一家制造商,正在选择使用他们平台。在我们Summit案例中,你选择参与这个平台,要使用平台就会有确定的标准和协议。你刚才强调的所有特性都是这个平台明确需要的,并且将成为平台的一部分。不同的是,所有的这一切都将按照合同的约定和更广泛的保密协议下进行,而不是那些只是在互联网上发布给所有人看的东西。这里说的是在设计方面。

在设计方面,有一个参与者的小组,并且对于制造商,存在一个定义非常清晰的清单,列出都有哪些制造商。在EMS方面也是一样。Nolan,你说的很对,参与这种协调,成为其中的一个部分,你就要愿意分享和记录在你所处的环境中看到的所有情况,这样,这个小组中的人才能做出正确的决定。

ShaughnessyKelly,你在几年前曾半开玩笑地说,因为你会说两种语言,所以你是设计和组装之间的“设计师吹哨人”。设计师对组装的最大误解是什么?与之相反,那些做组装的人对设计又有什么看法呢?

Dack这个问题问得好。我的工作是联系计师,同时我还是IPC设计课程的培训讲师和指导老师。我们的想法是,要尽可能与设计师保持联系,向他们传递我们希望装配厂商和供应商带给设计师的信息。现在,我们的目标是用“一些问题”来填补知识和经验上的空白。这就是开发这些课程的初衷。他们将填补供应商需要从设计师那里获得的信息,以及设计师从供应商那里得到的信息。这种做法始于在项目开始时把所有的利益相关人都聚集在一起的理念。如果你能找到一张大桌子,让所有人都坐下来,让每个人都充分表达自己的需求和能力,你的项目就会更成功。

Johnson:这个情况在现实的生产中真的会发生吗?

Dack肯定是这样的。这取决于你的公司进步到什么程度。现在,我可以说,看到越来越多的利益相关者意识到这种做法的好处,我感到非常欣慰。我现在工作的公司里已经在使用“利益相关者”这个词,能够和来自五条不同组装生产线的人在一个大厅里讨论,真是太好了。我希望能和我们的裸板供应商有更多的联系,我相信我可以做到。在公司里就有一个我的利益相关者,他每天都要与裸板供应商直接联系,并且他在传达信息方面做得很好。我对此感到非常兴奋。

Johnson我听到的是,你的团队中有人负责与制造链特定部分(制造商、EMS 供应商、组件等)的所有通信。你拥有非常优秀的沟通专家,他的工作就是和你的供应链中所有潜在的相关人员保持沟通。

Dack是的。我不认为这是由头衔决定的,而是由公司的文化决定的。

Johnson我认为以这种方式建立的供应商关系会导致跨部门团队崩溃。在你试图把每一家公司的代表召集到一起并展开对话时,事情就会变得很棘手。要把各家公司的骨干人员集中在一起来是很难的。但是,如果在你的公司里有一名非常优秀的沟通专家,由他来负责这些关系和沟通,你通过你的沟通专家与各家公司的骨干人员形成稳定的合作,从而形成一个良好的跨部门团队来推出产品。

Dack我认为沟通这个概念还没有被充分利用起来,或者说人们还没有从整体上去理解这个概念。我认为我们对公司内部的职能划分太频繁了。

Vaughan我要说的是,现在技术是以一种反常的方式来推动我们进行更有效地沟通,这是因为有很多制造车间都能够制造出8到10层的标准电路板的时代已经过去了。现在,我们看到的是越来越多30层以上的电路板设计,而且使用的都是混合材料,需要连续层压五到六层;电路板里到处都是盲孔和埋入的通孔、特殊的功能和宽度是2密尔及2.5密尔的走线与间距。这些都对裸印刷电路板水平提出了挑战。但是,在EMS层面也会遇到挑战,需要考虑很多非常具体的工艺参数。比如电路板上的一些简单的新通孔。你要电镀这些通孔,就必须使它们保持平的状态,要做很多事情,或者,也许在用这些电路板进行组装时,使这些通孔保持热的状态,这样,焊锡膏就很容易从通孔中滑过去,到达需要焊锡来形成焊锡球的焊盘上。

现在做出的每一个设计决定,对制造商和EMS供应商的影响都是非常独特的,非常有挑战。我相信OEM制造商都深知这一点。在当前的操作环境中,如果展开合作(有意愿进行合作、长时间的讨论和过度沟通)对双方都有意义。

Johnson对于你正在描述的内容,我一直将它称为预防性设计,在这种预防性设计中你可以预见问题,预见随时间的推移发生的变化,并且做出防止问题出现的设计。例如,这种设计让你可以很容易把一个四芯封装更换成一个BGA。现在我们似乎需要更多的这种预见。这是真的吗?我们应该怎样和设计师沟通?

Dack我创造了一个术语,还做了一个被称为“实用封装密度加强版”的演讲。因为我们拥有实用的封装密度,它可以让我们把封装放到需要的地方。人们总是在面包盒里放太多的面包。不过,如果我们也要这样做,在概念阶段(电子行业的设计师在白板上挥笔构思一个概念),在空间、技术、材料和可用性方面做一些“加法”,就会使你以后的重新设计具有灵活性。这就是实用的封装密度加强版。我会尽快在以后的文章中再次提到这个想法。

John VaughanSummit Interconnect公司的市场战略副总裁。Kelly Dack是PCB设计师、CID+和I-Connect007的专栏作者。要阅读他的专栏《数字布局》,请点击这里。

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