Kiểm tra độ tin cậy đóng vai trò như thế nào đối với việc sản xuất sản phẩm số lượng lớn
Trong quá trình giới thiệu sản phẩm mới, cần rất nhiều thời gian, năng lượng, tài nguyên và lao động để tiến từ một giai đoạn sản xuất thử nghiệm trước đến giai đoạn tiếp theo, cải thiện độ tin cậy thông qua các bài kiểm tra độ tin cậy cho đến khi thiết kế, BOM (Bill of Materials), v.v., có thể được đóng băng và chúng ta có thể tiến vào sản xuất số lượng lớn.
Có rất nhiều công việc cần phải hoàn thành trước khi sản xuất số lượng lớn có thể bắt đầu nếu bạn muốn có một sản phẩm ít vấn đề về chất lượng và sự cố khi nó ra thị trường, có thể nhiều hơn so với những người nhập khẩu mong đợi khi bắt đầu Vì vậy trong bài viết này, COMIT sẽ mô tả công việc cần thiết để đạt được mục tiêu đó.
Các giai đoạn kiểm tra độ tin cậy trước sản xuất thường xảy ra trong quá trình giới thiệu sản phẩm mới (NPI)
Chuyển từ giai đoạn xây dựng nguyên mẫu đến giai đoạn xây dựng và thực hiện các bài kiểm tra về độ tin cậy để phát hiện và khắc phục vấn đề mỗi lần, là một phần quan trọng của quá trình NPI.
NPI là gì? NPI là viết tắt của “New Product Introduction,” trong tiếng Việt có thể dịch là “Quá trình Giới thiệu Sản phẩm Mới.” NPI là một quá trình quan trọng trong sản xuất và phát triển sản phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp và kỹ thuật. Quá trình này bao gồm từ giai đoạn thiết kế ban đầu của sản phẩm đến việc giới thiệu sản phẩm mới đó vào quá trình sản xuất hàng loạt.
Trong quá trình NPI, bạn thường phải trải qua ba giai đoạn kiểm tra và xác nhận là EVT, DVT và PVT. Đây là các giai đoạn xác thực giúp bạn ngày càng tiến gần hơn đến việc sẵn sàng cho sản xuất số lượng lớn và đảm bảo chất lượng và độ tin cậy tốt. Chúng bao gồm:
Xác thực kỹ thuật (Engineering validation)
Trong giai đoạn này, chúng ta xác thực từ góc độ kỹ thuật rằng sản phẩm hoạt động như dự kiến và đạt độ tin cậy, hiệu suất, chức năng theo mong đợi. Nguyên mẫu được tạo ra ở giai đoạn này sử dụng quy trình sản xuất và nguyên vật liệu cuối cùng, và cho phép sửa các vấn đề về phần cứng hoặc phần mềm.
Xác thực thiết kế (Design validation)
Trong giai đoạn này, chúng ta xác thực rằng sản phẩm đáp ứng mong đợi về mặt thẩm mỹ và hoạt động đúng như dự kiến trong các môi trường khác nhau. Kiểm tra môi trường ở đây đòi hỏi thực hiện nhiều kiểm tra căng thẳng và sản phẩm sẽ được kiểm tra để đảm bảo tuân thủ các chứng chỉ liên quan, chẳng hạn như kiểm tra RoHS cho các linh kiện điện tử. Các kiểm tra có thể bao gồm kiểm tra rơi, kiểm tra về tuổi thọ sản phẩm HALT & HASS, và nhiều kiểm tra khác. Lại một lần nữa, các vấn đề phát hiện được có thể được sửa chữa, đưa sản phẩm gần hơn đến việc ‘sẵn sàng cho sản xuất.’
RoHS là gì? RoHS là viết tắt của “Restriction of Hazardous Substances,” trong tiếng Việt có thể dịch là “Hạn chế Sự hiện diện của Các Chất Độc Hại.” RoHS là một chỉ đạo của Liên minh Châu Âu (European Union Directive 2002/95/EC) ban hành vào năm 2003 và đã được áp dụng từ năm 2006. Chỉ đạo này áp dụng cho các sản phẩm điện tử và điện tử tiêu dùng, và nó hạn chế việc sử dụng một số chất độc hại trong các sản phẩm này.
Xác thực sản xuất (Production validation)
Cuối cùng, trong giai đoạn PVT, sự chú ý chuyển sang quy trình sản xuất sẽ được sử dụng trong sản xuất hàng loạt. Thường xảy ra ngay khi sản xuất bắt đầu và dây chuyền sản xuất thực hiện một lần chạy thử nghiệm để kiểm tra khả năng và hiệu suất của dây chuyền để xác nhận rằng sản phẩm của bạn có thể sản xuất trong số lượng và đúng thời gian quy định. Các vấn đề phát hiện có thể đòi hỏi điều chỉnh quy trình hoặc dụng cụ trước khi sản xuất hàng loạt bắt đầu một cách nghiêm túc. Tuy nhiên, nếu mọi thứ ổn, thì các sản phẩm được sản xuất có thể xem xét là tốt để bán và sản xuất hàng loạt có thể tiếp tục.
Tại sao chúng ta phải trải qua nhiều kiểm tra khắt khe như vậy? Mỗi lần xây dựng sản phẩm đều có câu chuyện riêng của nó. Từ góc độ độ tin cậy, chúng ta cần ‘kỳ vọng điều bất ngờ xảy ra.’ Những vấn đề ảnh hưởng đến độ tin cậy có thể xảy ra vì nhiều lý do, thường là do những sai lầm trong quá trình thiết kế và xác nhận, khi nhân viên bỏ sót một điều gì đó, hoặc do việc truyền thông chưa tốt.
Dưới đây là minh họa những gì có thể xảy ra không đúng với một số ví dụ…
Trong lần xây dựng nguyên mẫu đầu tiên trong giai đoạn EVT, để có được các bài kiểm tra độ tin cậy chính xác trên các mẫu bỏ lỡ, chỉ cần cho người quản lý dự án không nói chuyện với đội kiểm tra độ tin cậy, dẫn đến số lượng mẫu quá ít để kiểm tra. Trong tình huống này, kiểm tra kỹ lưỡng có thể bị bỏ lỡ… dẫn đến các vấn đề về sản phẩm trong tương lai có thể được kế thừa vào sản xuất hàng loạt. Tin tức không tốt.
Lý tưởng nhất, trước khi bắt đầu xác thực và kiểm tra, người quản lý dự án cần tập hợp các nhóm lại và kiểm tra xem có câu hỏi quan trọng nào đã được trả lời chưa. Có bất cứ điều gì bị bỏ sót không? Nếu có điều gì đó bị lỗi thời, kiểm tra độ tin cậy sẽ không bắt đầu. Ví dụ, nếu ai đó trong mảng mua sắm báo cáo rằng không đặt đủ số lượng PCB, thì sẽ không có đủ mẫu nguyên mẫu để thực hiện kiểm tra, dẫn đến việc kiểm tra độ tin cậy không đủ kỹ lưỡng.
PCB là gì? PCB là viết tắt của “Printed Circuit Board,” trong tiếng Việt có thể dịch là “Bảng Mạch In.” PCB là một thành phần quan trọng trong hầu hết các thiết bị điện tử và máy tính. Đây là một tấm mạch điện tử được sử dụng để kết nối và hỗ trợ các linh kiện điện tử trong một thiết bị.
PCB thường được làm từ vật liệu cách điện có lớp mỏng bề mặt dẫn điện, chẳng hạn như fiberglas hoặc epoxy, và trên bề mặt của PCB có các dấu vết hoặc lớp dẫn điện được in bằng một công nghệ in ấn đặc biệt. Các linh kiện điện tử như resistor, transistor, vi xử lý, và các loại khác được lắp đặt và hàn trực tiếp lên PCB này.
Tại sao mẫu thử có thể gây vấn đề cho các công ty phát triển sản phẩm mới
Nhiều công ty đang ra mắt sản phẩm mới, đặc biệt là các startup trong lĩnh vực phần cứng, thường gặp hạn chế về nguồn kinh phí. Số lượng mẫu nguyên mẫu được kiểm tra trong quá trình NPI, có thể lên đến hàng trăm, đều cần phải trả tiền. Vì vậy, khuynh hướng là giảm số lượng mẫu được làm cho kiểm tra độ tin cậy để cắt giảm chi phí.
Điều này là một sai lầm.
Đó là một đầu tư hợp lý để tối đa hóa số lượng mẫu chúng ta làm cho kiểm tra ngay từ đầu, trước khi sản xuất hàng loạt bắt đầu, để tìm ra và khắc phục các vấn đề có thể gây hại rất lớn nếu chúng xuất hiện trong lô sản phẩm được sản xuất.
Số lượng mẫu mà bạn kiểm tra trong các giai đoạn xác thực thực tế sự tăng lên khi chúng ta tiến qua từng giai đoạn xây dựng. Tại sao? Bởi vì một số mẫu sẽ bị hỏng và bị loại bỏ và bằng cách kiểm tra nhiều hơn, chúng ta khám phá ra nhiều vấn đề hơn cần được sửa, với mục tiêu cuối cùng là có một sản phẩm có tỷ lệ lỗi gần như 0% khi chúng ta đạt đến giai đoạn PVT.
Hãy tưởng tượng trong lần xây dựng đầu tiên trong giai đoạn EVT, chúng ta kiểm tra các mẫu và khám phá ra 5 vấn đề hàng đầu. Đó là đủ cho lần xây dựng đầu tiên.
Trong lần xây dựng thứ 2, có thể xung quanh 30/40% vấn đề của sản phẩm đã được tìm ra, vì vậy để tìm ra nhiều vấn đề hơn cần được sửa, chúng ta cần kiểm tra thậm chí nhiều mẫu hơn so với lần xây dựng đầu tiên. Vì vậy, nếu lần xây dựng đầu tiên có 25 mẫu, lần xây dựng thứ 2 sẽ có khoảng 40/50 mẫu, và sau đó trong lần xây dựng thứ 3, con số này sẽ được tăng gấp ba lần.
Bằng cách kiểm tra nhiều mẫu nguyên mẫu như vậy, chúng ta tìm ra và khắc phục các vấn đề qua các giai đoạn xác thực, giảm chúng đến mức gần như không có khả năng lỗi trong sản phẩm được sản xuất hàng loạt. Chúng ta có thể mong đợi khoảng 70% lỗi trong giai đoạn EVT, 20/30% trong DVT, và sau đó xung quanh 0% trong PVT.
Tại điểm này, thiết kế và BOM đã bị đóng băng và chúng ta đã sẵn sàng cho sản xuất hàng loạt.
BOM là gì? BOM là viết tắt của “Bill of Materials,” trong tiếng Việt có thể dịch là “Danh sách Vật tư” hoặc “Danh sách Nguyên vật liệu.” BOM là một tài liệu hoặc danh sách chi tiết liệt kê tất cả các thành phần, linh kiện, và nguyên vật liệu cần thiết để sản xuất hoặc lắp ráp một sản phẩm hoặc một hệ thống.
Các vấn đề có thể xảy ra trong sản xuất sau giai đoạn EVT, DVT và PVT?
Hy vọng rằng bất kỳ lỗi nào được tìm thấy trong giai đoạn PVT sẽ không xảy ra trong thực tế và bị người tiêu dùng phát hiện, vì chúng đã được xác định và khắc phục trong một môi trường kiểm soát mô phỏng điều kiện sử dụng thực tế trong giai đoạn DVT (ví dụ như các kiểm tra rơi của một chiếc điện thoại di động ở góc của nó, điều này sẽ hiếm trong cuộc sống thực tế nhưng vẫn được kiểm tra bất kể là một khả năng lỗi tiềm năng).
Trong môi trường PVT, mục tiêu là có được ‘phần cứng cuối cùng’ đã trải qua các bài kiểm tra độ tin cậy đúng cách như vừa được mô tả để đảm bảo rằng sản phẩm được sản xuất hàng loạt sẽ không gặp vấn đề về độ tin cậy trong thực tế.
Nếu ‘Thiết Kế Đối Với Độ Tin Cậy (DFR)’ đã được tuân thủ, bao gồm kế hoạch phát triển độ tin cậy, phát triển thiết kế và thử nghiệm, thì chỉ còn lại các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình sản xuất.
Những vấn đề này có thể do các nguyên nhân sau đây gây ra:
- Lắp ráp sản xuất (những sai sót của người vận hành)
- Kiểm tra sản xuất (các sản phẩm kém chất lượng được thông qua với tình trạng OK)
- Kiểm tra chất lượng trong quá trình sản xuất
- Chất lượng linh kiện Ba vấn đề đầu tiên có thể được phát hiện trong giai đoạn PVT và được xử lý nội bộ, tuy nhiên, việc chất lượng linh kiện kém là điều cần phải cẩn trọng, vì thường các linh kiện này đến từ các nhà cung cấp phụ ngoại.
Kiểm soát chất lượng linh kiện để đảm bảo sản phẩm đáng tin cậy đến tay người tiêu dùng
Hãy giả sử rằng chúng ta đã thực hiện các bài kiểm tra độ tin cậy tỉ mỉ trong suốt giai đoạn EVT, DVT và PVT và bây giờ chúng ta đang ở trong quá trình sản xuất hàng loạt.
Sản phẩm đang được sử dụng trên thực tế và chúng ta bắt đầu nhận được các báo cáo về sự cố.
Sau một cuộc điều tra nội bộ, chúng ta xác nhận rằng việc lắp ráp sản xuất, kiểm tra và kiểm tra chất lượng trong quá trình sản xuất không có vẻ gặp vấn đề, vì vậy có thể vấn đề nằm ở các linh kiện. Tuy nhiên, BOM đã bị đóng băng nên các linh kiện nên ổn định sau khi đã được kiểm tra trong các giai đoạn xác thực (mà bắt buộc phải sử dụng quy trình sản xuất và các linh kiện).
Danh sách vật tư sẽ bao gồm hai hoặc ba nhà cung cấp linh kiện dự phòng, tất cả họ cung cấp các linh kiện đã được kiểm tra trong các giai đoạn xác thực NPI và được đảm bảo là đáng tin cậy. Những nhà cung cấp dự phòng thứ hai hoặc thứ ba này cung cấp tính dự phòng để đề phòng trước sự gián đoạn trong cung cấp nếu nhà cung cấp chính của chúng ta gặp vấn đề về cung cấp. Tuy nhiên, nếu chúng ta lệch hẳn khỏi các lựa chọn này, thì toàn bộ quá trình kiểm tra độ tin cậy sẽ trở nên vô nghĩa và chúng ta sẽ đưa sản phẩm lên thị trường mà chưa được kiểm tra, không đáng tin cậy và có thể gây nguy hiểm!
Làm thế nào mà các linh kiện không đúng có thể xuất hiện trong sản phẩm? Một nguyên nhân tiềm năng của sự cố ở đây là khi một người mua quá mức đam mê tìm thấy một phiên bản ‘cùng một linh kiện‘ giá rẻ hơn và đã phê duyệt chúng, sau đó phiên bản giá rẻ này sau đó được sử dụng trong quá trình sản xuất. Những linh kiện này không nằm trong BOM đã đóng băng. Có thể người đó đã sai lầm khi phê duyệt linh kiện và sau đó đã ra đi, người khác trong công ty cho rằng linh kiện đó vẫn thuộc vào BOM.
Một kịch bản khả thi khác là khi một nhà cung cấp Trung Quốc được thuê ngoài thay thế linh kiện đã được phê duyệt bằng một linh kiện rẻ hơn không được phê duyệt, như một phần thưởng trả lại. Như vậy, họ sẽ kiếm được nhiều lợi nhuận hơn từ đơn hàng của bạn và có thể nhận được một số tiền lớn từ nhà cung cấp linh kiện (hãy tưởng tượng nếu họ mua hàng triệu linh kiện cụ thể, khoản phần thưởng có thể rất lớn).
Làm thế nào để tránh việc sử dụng các linh kiện không được phê duyệt? Dưới đây là cách để ngăn linh kiện không đúng xuất hiện trong quá trình sản xuất:
- Đóng băng BOM ngay sau khi bắt đầu sản xuất và không điều chỉnh nó trừ trường hợp khẩn cấp.
- Đảm bảo rằng có một số nguồn cung cấp linh kiện đã được kiểm tra và phê duyệt hoàn toàn.
- Kiểm soát BOM và kiểm tra linh kiện từ nhà cung cấp đã được phê duyệt mỗi khi nhận lô hàng.
- Nếu làm việc với một nhà cung cấp bên ngoài, tiến hành kiểm tra và giám sát họ thường xuyên và tạo áp lực để ngăn họ cắt giảm chi phí hoặc hành động không đúng cách.”
Cách đảm bảo chúng ta có được ‘sản phẩm tốt, đáng tin cậy’
Ngay cả khi mọi thứ được thực hiện hoàn hảo trong quá trình NPI, chỉ cần quên một vài điểm quan trọng là có thể làm rối cả hệ thống và dẫn đến việc sản phẩm bị lỗi xuất hiện trên thị trường.
Ví dụ, nếu có quá ít mẫu được kiểm tra độ tin cậy để tìm và khắc phục tất cả các vấn đề có thể xảy ra, nhà cung cấp linh kiện từ nguồn cung cấp thứ hai hoặc thứ ba không được tìm và phê duyệt, hoặc một vấn đề trong quá trình sản xuất bị bỏ lỡ bên trong.
Mặc dù đó là một công việc lớn, quy trình EVT, DVT và PVT toàn diện, việc đóng băng BOM và thiết kế sản phẩm, cùng với việc theo dõi cận cảnh quá trình sản xuất sẽ giúp đảm bảo khách hàng của bạn sẽ nhận được các sản phẩm đáng tin cậy và chất lượng tốt. Các yếu tố này cùng nhau có thể được mô tả là một ‘chương trình phát triển độ tin cậy.’
Các startup về phần cứng, đặc biệt là, sẽ có lợi từ việc không đầu tư quá ít tiền vào yếu tố kiểm tra độ tin cậy của NPI, mua linh kiện đã được phê duyệt hàng loạt và thực hiện quá trình sản xuất hàng loạt đơn điệu và lặp đi lặp lại (những đặc điểm của sản xuất hàng loạt tốt).”
