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怎样才能成为一名优秀的工艺工程师?
  2021-05-18      150

I-CONNECT007 Nolan Johnson 

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I-CONNECT007的Nolan Johnson最近采访了Green Circuits公司的客户方案总监Tuan Tran,探讨关于怎样成为一名成功的工艺工程师。他们还讨论了关于工程师的典型日常工作——从预生产到DFM,实现工艺的改进。正如Tuan所说的,有多种途径可以成为伟大的工艺工程师。

Nolan Johnson对于在PCB组装领域的工艺工程师,他每天要做些什么?你如何确定哪些领域需要不断改进?

Tuan Tran生产和新产品引进(NPI)是两个不同的领域,在组装中的工艺设计非常重要。NPI是新产品的原型设计,价值更高,但是把这些新产品生产出来才有价值。我们从客户那里得到我们需要制造的产品。工艺工程师的任务是确保我们能够正确地把它制造出来。

为了正确地把产品制造出来,工艺工程师应真正地策划这个任务。我们基本上是从客户那里接收数据,分析数据,然后决定我们将如何完成这个任务。由于在制造车间里的人都是只懂得制造的人,你让他们做什么,他们就做什么。

他们关注的是印刷,懂得看图纸,然后他们就会按照你要求的做。工艺工程师的任务是查看印刷的数据,仔细分析这些数据,然后确定我们必须使用哪种类型的焊锡,以及我应该订购哪种厚度的钢网。这个产品必须经过什么样的工艺流程?我们是先组装电路板的顶部,然后再组装它的底部,还是相反,然后,我们要使用哪种类型的焊锡?是免清洗焊锡,还是普通的焊锡?我们要用含铅焊锡,还是无铅焊锡?工艺工程师必须研究数据,然后确定并想清楚究竟该如何组装这个电路板。我可以写出又好又详细的说明书,当我在车间里公布这个说明书时,制造人员能够看懂并正确地构建产品。在这个意义上,工艺工程师非常重要,他能告诉从事生产制造的人怎样制造这块电路板。

工艺工程师精心计划了我们在车间里公布后的这项任务后,紧接着他们就要开始第二部分工作。这是否就意味着这项任务会做到100%完美呢?不一定,特别是第一次制造的产品。把生产这个产品的任务交给车间,然后开始制造,有时会有很多赶任务进度的情况或出现很多问题,这时候,制造人员会说,“请等一下,这个零件不合适”或者“为什么我没有得到我想要的好的结果呢?我能够看出问题在哪里。”现在工艺工程师的工作是当产品还在车间里的时候,深入研究它,然后说,“我发现这里有一个问题。让我们来解决这个问题”。要么a)我回到客户那里和设计这个产品的人讨论这个问题;要么b)我来解决这个问题。我需要修改温度曲线。工程师必须参与产品的设计。

由于操作人员或制造人员并不很清楚他们需要做什么,有时候需要让他们参与进来。工艺工程师需要向他们解释制造术语,让他们能够理解,这样,他们才能把产品制造出来。工程设计前期的中心是DFM,即可制造设计。后来,在工艺工程完成最终产品期间,我们把它称为后DFM。我们完成了一个产品设计,东西生产出来了,但是在我们制造它时发现有很多问题,所以,工程设计现在的任务是为客户写一份后DFM报告。对于后DFM,我们考虑的是两件事情。我们要考察我们发现的问题,比如:你需要修复这个问题,下一次制造才能做得更好,或者这里可以做一些改进;再或者,看起来很好,但是你可以在这里做些事情来使这个产品制造起来更容易或者可以降低成本。

我们要做的另一件事情是降低成本。我们必须用手工把这个零件安装到电路板上。如果你按这种方法翻转零件,我们在实际生产中就可以用机器来做,这样可以节省很多时间,节约很多生产成本。工艺工程师应该做的三件关键事情包括:使用前DFM设计规则并把它写下来,这样,制造人员就知道如何来做这件事;支持在生产过程中发现问题并解决问题,以及在后DFM期间使制造人员知道怎样做才能把产品做得更好;确定问题,这样在客户重新设计这个产品时,就知道未来要做什么。

Johnson你在组装中做这种分析,你做测量、识别和做出增量变化来优化,然后测量这些改变的结果。你一直盯着那些任务的每一次结果,看看是否能找到改进它的方法?

Tran是的,直到你达到批量生产的地步。就像手机,你不可能在第一次生产时就达到批量生产,因为它不是原型,然后说,“我在第一次生产时就都搞清楚了,现在我们每周可以生产10万部没有问题的手机。”只要你的产量达到10万 时,我敢保证你在三个月后会想,“你知道吗?我们每个月粗制滥造出10万部手机,但仍然存在一些改进空间,让它做的更好些。”然后,当你解决了问题并认为自己已经完全修补了所有的漏洞时,你可能会说,“我们干得不错,不过,我想我只是找到把它做得更好的方法。”所以,这就是持续不断的改进。

有时候,我们正在制造的产品遇到的不是这种情况,但这种流程是我们正在构建的。我们正在寻找做事情更容易的方法。如果我们手动做一些事情,我们就会明白,“哦,把它放到机器上做,我可以在机器上改变它并且可以做得更快。”或者在此之后,我可能会想,我们为什么不使用另一种工具,那么我们是不是可以做得更快些?这些做法都属于持续不断的改进。工艺工程师的工作不只是,“嘿,我搞清楚如何制造它了”,而是“我要怎样不断改进它?”而且有时候,不只是要改进产品,还要降低成本。我们制造效率非常高,但我要怎样做才能降低成本?除了材料成本和制造成本,也有大量的时间成本。如果我能够做出质量更好、价钱更便宜的产品,结果还一样吗?或者,我能更快地生产,得到相同的质量的产品,这两种方法都可以降低成本吗?

Johnson你能两者兼顾吗?既然你在不断地改进,那么这对你来说就变成有趣的动态制造。从根本上说,你是在为公司和客户寻找提高利润的方法。

Tran当你提高效率时,有时只是为了你自己。新冠病毒疫苗的问世就是一个很好的例子。这一周我听到新的消息是,他们的产量增加了一些。他们没有减少每瓶疫苗中的疫苗总量;只是提高了用泵抽送的效率。他们只是提高了生产疫苗的速度。他们用什么办法让它变得更快呢?这就是工艺改进。

Johnson这是个好消息。

Tran这就是工艺工程师起关键作用的地方。

Johnson你如何量化你的优化工作的?

Tran在我们这个行业中,只有不多的事情会影响工艺改进。首先是质量,也就是成品率。如果我制造了10万个单元,缺陷率一直保持在5%,如果我能够连续制造10万个单元,但缺陷率只有2%,而不是5%,为了达到这个目标,我基本上只能改进我的工艺。成品率有效地增加了,但产量仍然只有10万个单元。

第二是时间上的改进。我可以做到每周生产11万个,而不只是10万个单元吗?如果可以,我可以从两个方面着手改进:数量和质量。这是工艺工程师一直想做的两件事。我怎样才能得到更好的成品率?或者我要怎么做才能在不牺牲成品率的情况下生产出更多产品?我们一直都可以做到每周生产20万个单元,不过,其中有一半是垃圾,这个结果和每周生产11万个单元,其中10万个是成品的道理是一样的。我宁愿制造10万辆车,成品率是95%,也不愿制造20万辆车,成品率只有50%。因为两者的结果是一样的。

Johnson你是怎样得到这份工作的?你的背景是什么?

Tran我进入这个行业完全是出于偶然。我最早想学的是法律。这是我在大学四年级时的一份暑期兼职工作,当时正是互联网泡沫的中期。他们让我留下来,因为我做得很好,于是,我从头开始学。我在生产车间工作,学习客户服务和项目管理的每个环节。我从底层做起,一步一步地走到现在这个位置。我认为这对所有打算进入任何行业的人都是非常好的经历,因为你很清楚从零起点到最终产品的整个过程都要做些什么。

Johnson是什么造就了一个成功的工艺工程师?从事这项工作的人应具备什么样的性格或技能?他们必须有工程学学位吗?从你的背景来看,这不是必需的。

Tran有工程学位背景是很好的。良好的分析和批判性思维能力是非常重要的,因为你遇到的很多问题都不尽相同。例如,我去看医生,如果是我的背部疼痛,事情就很简单:只要看看我的背部。但在这里,我们有一块无法工作的电路板,有10种不同情况会导致这块电路板无法工作,以及在这10种不同的情况下所带来的成品率的问题。你必须具备良好的分析和批判性思维的能力,这样,你才会去思考:“我要怎样做才能避免这种情况的出现,并找出导致成品率低或产品无法工作的根本原因?”然后,你必须能够从这里出发剖析问题,找到问题的根源并解决问题。

Johnson请说说你的日常工作。

Tran我就以今天为例。我今天早上被拉去开会。我们的一个客户出现产品成品率低的问题。我进入会议室开始和客户一起检查所有的制造环节。制造这个产品都有哪些步骤?我们对这个产品做了些什么?我逐个环节检查。从那时起,我和工程师团队一起工作,我们确定了电路板上那些可能导致产品失效的区域,然后我们一次解决一个区域。“会不会是这个问题?不是?为什么?告诉我为什么不可能是它的问题。因为这个部分我们已经测试过了。好,下一个部分。”我有条不紊地排除可能出问题的地方。因此,现在我找到了为什么会失效的两个原因。然后,我们深入研究这两个原因,搞清楚为什么会失效。一旦我们搞清楚其中一个或所有两个原因,我们就可以说,“我们还能做些什么,才能像今天这样找出它失效的原因?”

这需要进行大量的工艺淘汰、分析,逐步进行工艺控制。工艺控制非常重要,因为我们制造的一切产品都是使用各种工艺制造的,不论是使用了5个工艺,还是10个工艺。我们只需要回溯,找出在工艺中失效的地方,这些失效导致成品率问题、时间延迟,然后再专门解决这些工艺问题,看看我们能不能控制它们,让工艺变得更好。

Johnson你几乎每天都在进行这种调查中渡过?

Tran是的,任何时候都会有失效。有时候,我会听到这样的话:“客户要求我们每周生产1,000个单元,而我们只能做600个。”好吧,让我们看看,我们能做些什么让它做得更快?我们如何提高成品率?我们要使用更多的人力,还是使用机器来加快它的速度?我们可以从哪里消除这个瓶颈或差距,提高生产效率?作为一名工艺工程师,我总是关注怎样更好地改进产品,无论是时间还是质量。这是一场持久战。

Johnson你会花多少时间与客户一起做初步的新产品制造分析?在你看来,这是一个工艺工程师工作中非常重要的一部分吗?

Tran是的。我可以告诉你我们制造的产品有80% - 90%的产品是一样的,简单明了。在我们的产品中,有10-20%需要和工程师或客户同心协力共同努力,因为这些产品制造起来很困难或者这是过去从来没有制造过的全新的产品。我们有时候会花一天或一周的时间来检查产品并制定解决问题的计划。“可能会发生什么问题?我们怎样才能减轻和防止这些问题的发生?”我们花很多时间和客户一起来解决这些问题。当产品进入内部制造时,我们会花很多时间深入研究它。我们要回答的问题包括:“对于处理这个任务,我们有什么样的计划?”以及“我们计划如何构建这个任务?”

然后,关注我们认为可能会出现的问题并防止它的发生。这可能包括让一个工艺工程师在车间全程跟踪这个项目或者进行一次临时检查;如果它看起来不错,那么在我们进入下一个步骤之前再检查一下。对于大多数新产品,我们通常都会这么做,以确保我们对它有很好的了解。

Johnson即使每个人都做好自己的工作,有些事情还是会发生。对这种情况你是怎样应对的?在你的工作中,你是如何扭转这种局面的?

Tran有时候,这种情况每天或每周都会发生。当一种产品出现在你的工厂里,你认为已经解决了所有的问题并开始制造这个产品,但你的成品率低或者质量差。这是都会出现的情况。在这些情况下,工艺工程师的工作是从各个角度检查产品,搞清楚我们是不是遗漏了什么。如果什么都没遗漏,那么,为什么我们会有这种问题?

当出现这种情况时,最好的办法就是开始做试验。因为它可能是你此前从来没有制造过的产品。让我们尝试一种不同类型的材料,一个不同的工艺。有时候,我们可能会用三种不同的方法来运行样本电路板,看看成品率各是多少,把数据收集起来,找出这个工艺的最佳成品率,然后再把这个方法应用到我们要制造的产品上,看看成品率是否有所提高。

当然,有些情况下你根本不会看出成品率提高了;但结果确实如此。你现在只需要把问题搞清楚,很多时候,只能通过采样和实验,从不同的角度不同的方法进行实验,看看是不是能得到更好的成品率。

Johnson我听说你是根据自己的经验做出直觉的判断,然后再通过系统的测试进行科学验证。

Tran是的。我想说的是,在我们这个行业里,对于工艺工程技术而言,你的学历或者背景都不重要。最重要的事情是你要在生产车间里,观察正在生产的产品,了解它,并且要亲自动手去做。这可以让你成为更好的工程师并且对产品有更深入的了解。当你走进制造车间,你从你书中所学到的一切和你做的所有研究都是一笔巨大的财富,但是这并不会让你拥有更多的经验和让你成为合格工艺工程师,要想成为一名优秀的工艺工程师,只有在制造车间里亲自动手去做,深入了解你的工艺,没有其他的捷径。

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