供应链管理
2023-6-16
本白皮书分享一些关于如何减少故障原因和简化设计过程的设计指南和建议，并附有应用示例以便更好理解。
1. 引言
本白皮书与另一份专注于供应链管理的补充白皮书联合编写。虽然两者在相关主题上的风格和内容可能相似，但需要注意，本白皮书侧重于如何管理前面文档中确定的供应链资源，并促进对这些供应商的管理。
注意：这里“供应商”一词的使用比较宽泛，也可以指组织内部的资源管理。
换句话说，前一份白皮书关注于执行可行性的工具，而这份白皮书则更侧重于执行方面。同样，尽管在关键主题领域可能存在一些重叠，但每个主题领域的内容都有所不同且有意义，因此应该相应对待。
注意：这里“供应商”一词的使用比较宽泛，也可以指组织内部的资源管理。
换句话说，前一份白皮书关注于执行可行性的工具，而这份白皮书则更侧重于执行方面。同样，尽管在关键主题领域可能存在一些重叠，但每个主题领域的内容都有所不同且有意义，因此应该相应对待。
2. 一切都始于功能规范
从设计到供应链，再到任何其他关键的系统开发依赖关系，一切都始于适当的功能规范。如果一开始没有正确设定标准，那么问题/风险/成本只会随着进度的推进而增加。甚至在规范尚未完全确定之前，就对设计工程资源施加很大的压力以启动设计是很常见的情况。对于规模较小/成立时间不长的组织来说尤其如此，这些组织资源匮乏，而且资金短缺的情况时有发生。
当谈到开发电源和相关的供电解决方案，这种压力最终可能会转移到电力电子工程师或类似团队的利益相关者身上，他们负有提供系统电源基础设施的首要责任。面对这种压力，他们必须保持坚强，并抱有警惕心理，坚持要求系统架构师和其他设计合作伙伴开会进行必要的讨论，不要为关键规范预留太多“待定”(TBD) 位置。这并不是说在项目开始时就应该对最终质量的文档有所期望，该文档当然应该随着开发的进展进行调整和优化，但即使是草案规范也不应该太过宽泛和/或模糊，以免阻碍（高质量、及时的）开发。即使电源解决方案设计师/所有者对成功交付解决方案负有最终责任，但许多功能要求和认证都不在的他们的掌控范围之内。其中降额指南（即 IPC-9592、内部设计指南等）、专业认证（即 EN51055、80PLUS、EMC A/B 级、DoE 六级、NEBS 等）、与系统软件/固件的数字接口以及所有环境工作场景（包括与海拔和污染/恶劣环境的兼容性）。其中许多标准不仅仅是为了在组装完毕时增加美观装饰或通过形式上的审核，而且会对操作参数产生重大影响（即最低效率要求、更宽的工作温度范围、更强的冲击/振动/电气耐受能力等），这意味着可以从第一天开始就决定设计的方向。对于那些对所提需求不理解或不重视的其他利益相关者，关键是要保持不懈的态度，这些利益相关者可能认为问题可以在开发过程的后期得到解答，因为一旦事情出错，所有人都会记得“有权势的人”要对任何阻碍成功交付和现场部署的事情负责。
举一个通信差距的典型例子，如果电源子系统具备数字报告的功能（不一定意味着控制），电源转换器就可以通过数字总线与系统“对话”，并且通常系统可能具有回应的能力。要有效设计这两个元器件，使其在应用环境中顺利、协调、稳健运行，唯一的方法是硬件和软件工程利益相关者能够共同制定各自的功能规范（一个用于转换器，一个用于系统）。电源利益相关者不太可能具备自主指定数字总线特性、寄存器分配和故障代码格式（以及其他许多技术细节）的知识/经验。软件/固件利益相关者不太可能具备指定故障阈值、电源状态/行为和保护电路的知识/经验。弥合硬件和软件工程之间的团队沟通差距（作为一个例子）对于任何现代系统中成功开发最低可行功能规范都绝对必要。
为了进一步说明这一点，应该注意的是，假设某个设计由第三方进行招标，那么一份可靠的功能规范也是征求报价/建议书 (RFQ/RFP) 过程的关键推动因素。从单位/保修成本（包括质量/可靠性）到开发进度，到所需资源的可用性，到供应链供应保证 (AOS)，再到供应商和最终用户组织的财务可行性（在最极端的情况下），各个方面都由功能规范中规定的要求决定。其中包括以下必须遵循的关键项目：安全/合规/认证需求和设计/资格指南。
当着手一个新项目时，您是否具备生成功能规范所需的足够条件？您是否从其他工程组、项目经理和供应链利益相关者处获得了关键限制条件？如果市场营销部门无法提供产品需求文档（简称 PRD，又名市场需求文档 (MRD)）或同等文档，那么如何能期望开发出一份适当的功能规范以有效满足这些要求呢？虽然这样说似乎并不明智，但有时我们需要质疑所规定的要求/规范在现代技术（有时甚至是基础物理学）下是否切实可行。如果您的转换器需要具备 1 MA/ns 的瞬态响应或支持 500°C 的高温工作环境，那么我们遇到大麻烦了！
当谈到开发电源和相关的供电解决方案，这种压力最终可能会转移到电力电子工程师或类似团队的利益相关者身上，他们负有提供系统电源基础设施的首要责任。面对这种压力，他们必须保持坚强，并抱有警惕心理，坚持要求系统架构师和其他设计合作伙伴开会进行必要的讨论，不要为关键规范预留太多“待定”(TBD) 位置。这并不是说在项目开始时就应该对最终质量的文档有所期望，该文档当然应该随着开发的进展进行调整和优化，但即使是草案规范也不应该太过宽泛和/或模糊，以免阻碍（高质量、及时的）开发。即使电源解决方案设计师/所有者对成功交付解决方案负有最终责任，但许多功能要求和认证都不在的他们的掌控范围之内。其中降额指南（即 IPC-9592、内部设计指南等）、专业认证（即 EN51055、80PLUS、EMC A/B 级、DoE 六级、NEBS 等）、与系统软件/固件的数字接口以及所有环境工作场景（包括与海拔和污染/恶劣环境的兼容性）。其中许多标准不仅仅是为了在组装完毕时增加美观装饰或通过形式上的审核，而且会对操作参数产生重大影响（即最低效率要求、更宽的工作温度范围、更强的冲击/振动/电气耐受能力等），这意味着可以从第一天开始就决定设计的方向。对于那些对所提需求不理解或不重视的其他利益相关者，关键是要保持不懈的态度，这些利益相关者可能认为问题可以在开发过程的后期得到解答，因为一旦事情出错，所有人都会记得“有权势的人”要对任何阻碍成功交付和现场部署的事情负责。
举一个通信差距的典型例子，如果电源子系统具备数字报告的功能（不一定意味着控制），电源转换器就可以通过数字总线与系统“对话”，并且通常系统可能具有回应的能力。要有效设计这两个元器件，使其在应用环境中顺利、协调、稳健运行，唯一的方法是硬件和软件工程利益相关者能够共同制定各自的功能规范（一个用于转换器，一个用于系统）。电源利益相关者不太可能具备自主指定数字总线特性、寄存器分配和故障代码格式（以及其他许多技术细节）的知识/经验。软件/固件利益相关者不太可能具备指定故障阈值、电源状态/行为和保护电路的知识/经验。弥合硬件和软件工程之间的团队沟通差距（作为一个例子）对于任何现代系统中成功开发最低可行功能规范都绝对必要。
为了进一步说明这一点，应该注意的是，假设某个设计由第三方进行招标，那么一份可靠的功能规范也是征求报价/建议书 (RFQ/RFP) 过程的关键推动因素。从单位/保修成本（包括质量/可靠性）到开发进度，到所需资源的可用性，到供应链供应保证 (AOS)，再到供应商和最终用户组织的财务可行性（在最极端的情况下），各个方面都由功能规范中规定的要求决定。其中包括以下必须遵循的关键项目：安全/合规/认证需求和设计/资格指南。
当着手一个新项目时，您是否具备生成功能规范所需的足够条件？您是否从其他工程组、项目经理和供应链利益相关者处获得了关键限制条件？如果市场营销部门无法提供产品需求文档（简称 PRD，又名市场需求文档 (MRD)）或同等文档，那么如何能期望开发出一份适当的功能规范以有效满足这些要求呢？虽然这样说似乎并不明智，但有时我们需要质疑所规定的要求/规范在现代技术（有时甚至是基础物理学）下是否切实可行。如果您的转换器需要具备 1 MA/ns 的瞬态响应或支持 500°C 的高温工作环境，那么我们遇到大麻烦了！
3. 与采购/商品利益相关者合作
之前的补充白皮书对多源采购进行了更深入的分析，包括其含义、如何解释，以及对资源进行适当评估和做出明智决策的一些考虑因素（正面和负面）。简而言之，不同的考虑因素似乎实际上可以归结为关注减轻技术风险还是定价杠杆。需要进一步提醒的是，无论在执行上还是在推动这些目标的优先事项上，利益相关者（内部/外部、工程/供应链等）的目标通常会存在冲突。在这里，我们将接受这一评估并加以扩展，将分析转化为更可行的策略来推动结果。
假设最终决定实施某种多源采购策略，那么设计工程部门的第一步就是确定需要分析的“关键元器件”清单。这个术语之所以加引号，是因为对关键内容的描述可能具有高度的主观性和多变性。即使简化规则，尝试使用“仅电源元器件”或“仅温度最高的元器件”或“仅对安全至关重要的元器件”，也常常会导致灰色区域和意见分歧。无论如何，重要的是与队友（尤其是元器件/可靠性工程和供应链管理团队成员）密切合作，通过权衡性能、成本、上市时间 (TTM) 和 AOS 来进行协商。
元器件/可靠性工程通常最不关心成本，这意味着他们可能会要求进行许多成本高昂、耗时长且需要第三方资源的资格认证测试和使用寿命测试（每次控制权交给外部，都会增加开发和进度的风险）。首先与利益相关者就关键部件的最小清单进行谈判，并对接受或删除关键部件清单上的项目提供适当的理由，这是一个很好的切入点。作为一种折衷方案，是否可以使用更多的虚拟/统计方法（如蒙特卡罗分析 [1] 或供应商随机抽样数据）来评估元器件，而不是使用更全面的热/电应力测试和加速寿命测试。
任何此类“真实”（例如物理/环境）测试不仅需要考虑单个元器件的资格认证，还需要验证其实际应用系统中的表现，因此很明显，确定被测器件/单元 (DUT/UUT) 的数量可能具有挑战性，因为印刷电路元器件 (PCA) 物料清单 (BOM) 组合的数量只会随着每个额外源的增加而呈指数增长。需要考虑的一些关键问题如下：
供应链管理人员往往更倾向于寻求降低成本的机会，并倾向于将多源采购视为推动 AOS 的有用工具。后面这一点在之前的白皮书中已经讨论过，这里就不再赘述，但请务必逐行调查元器件的可用性和交付周期。上文讨论了“关键”元器件的确定/资格认证，但这与如何确定第二来源元器件被视为“等同于”第一来源的讨论仍然不同。同样，使用引号是为了强调这是一个非常相对的术语，其语义与每个人取得成功有着密切影响。不幸的是，如今由一些非常基本的品质因数 (FOM) 和成本指标（通常具有极不公平的权重）来确定等效性的做法太常见了。
虽然这一点在对环境/应用因素较敏感的元器件（例如半导体设备）中最明显，但对最简单的无源元器件（例如电阻）也同样适用。两种不同源的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 可能具有相同的封装/尺寸、漏极-源极（又称阻断）电压和栅极电压，但栅极电荷或输入/输出电容可能大不相同。 虽然这可能与小信号开关应用无关，但在功率 FET 应用中却可能有天壤之别。即使是相同封装样式和散热额定值的两个 1 k 电阻器，其封装尺寸、材料成分或端接方式也可能有细微差别。在公司批准供应商清单 (AVL) 的内部产品型号中，不同的供应源仍可能被定性为双重来源，这意味着任何一个源都能得到认可，可以互换使用，这样会导致重大的性能风险。
人们自然就会想要制定规则，以简化复杂的开发并实施流程，并尝试优化时间和成本，但多源采购是一个特别敏感的领域，如果规则制定得过于笼统或者太限制，都可能与实现最终项目目标背道而驰。一个简单的例子是，小批量设计应采用与大批量设计完全不同的方法。小批量设计往往更加专业化，具有更严格/更稳固的规范要求，并且不太注重成本控制。大批量设计的质量要求往往更严格，AOS 风险更大，且整体经济可行性与严格控制的元器件、制造和资格认证成本息息相关。
最后，关于如何有效管理商品管理中的供应链利益相关者的讨论，一个关键话题是围绕业务连续性计划 (BCP) 支持展开[2]。BCP 是针对重大中断的应急计划，例如灾难恢复和缓解企业资源规划 (ERP [3]) 瓶颈问题。虽然这些计划通常涉及到商品管理组及其相关资源的任务，但对于电力设计资源/所有者来说，随时了解这些流程和发生灾难时的应对措施始终是一种最佳实践，无论是由于天灾还是严重的供应问题（即监管/禁运/海关）。最糟糕的情况可能是整个工厂（甚至整个地区）被自然灾害摧毁……
假设最终决定实施某种多源采购策略，那么设计工程部门的第一步就是确定需要分析的“关键元器件”清单。这个术语之所以加引号，是因为对关键内容的描述可能具有高度的主观性和多变性。即使简化规则，尝试使用“仅电源元器件”或“仅温度最高的元器件”或“仅对安全至关重要的元器件”，也常常会导致灰色区域和意见分歧。无论如何，重要的是与队友（尤其是元器件/可靠性工程和供应链管理团队成员）密切合作，通过权衡性能、成本、上市时间 (TTM) 和 AOS 来进行协商。
元器件/可靠性工程通常最不关心成本，这意味着他们可能会要求进行许多成本高昂、耗时长且需要第三方资源的资格认证测试和使用寿命测试（每次控制权交给外部，都会增加开发和进度的风险）。首先与利益相关者就关键部件的最小清单进行谈判，并对接受或删除关键部件清单上的项目提供适当的理由，这是一个很好的切入点。作为一种折衷方案，是否可以使用更多的虚拟/统计方法（如蒙特卡罗分析 [1] 或供应商随机抽样数据）来评估元器件，而不是使用更全面的热/电应力测试和加速寿命测试。
任何此类“真实”（例如物理/环境）测试不仅需要考虑单个元器件的资格认证，还需要验证其实际应用系统中的表现，因此很明显，确定被测器件/单元 (DUT/UUT) 的数量可能具有挑战性，因为印刷电路元器件 (PCA) 物料清单 (BOM) 组合的数量只会随着每个额外源的增加而呈指数增长。需要考虑的一些关键问题如下：
- 项目经理是否已分配（并因此预算）足够数量的（原型）UUT 来完成必要的测试？
- 测试需要多长时间？测试在开发计划的哪个阶段进行？
- 如果时间安排非常紧张，那么如果原型未能通过高加速寿命测试 (HALT) 或超过电磁干扰 (EMI) 等级限制，是否有应急计划？
- 这是否与电源解决方案发布目标和系统发布目标一致？
供应链管理人员往往更倾向于寻求降低成本的机会，并倾向于将多源采购视为推动 AOS 的有用工具。后面这一点在之前的白皮书中已经讨论过，这里就不再赘述，但请务必逐行调查元器件的可用性和交付周期。上文讨论了“关键”元器件的确定/资格认证，但这与如何确定第二来源元器件被视为“等同于”第一来源的讨论仍然不同。同样，使用引号是为了强调这是一个非常相对的术语，其语义与每个人取得成功有着密切影响。不幸的是，如今由一些非常基本的品质因数 (FOM) 和成本指标（通常具有极不公平的权重）来确定等效性的做法太常见了。
虽然这一点在对环境/应用因素较敏感的元器件（例如半导体设备）中最明显，但对最简单的无源元器件（例如电阻）也同样适用。两种不同源的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 可能具有相同的封装/尺寸、漏极-源极（又称阻断）电压和栅极电压，但栅极电荷或输入/输出电容可能大不相同。 虽然这可能与小信号开关应用无关，但在功率 FET 应用中却可能有天壤之别。即使是相同封装样式和散热额定值的两个 1 k 电阻器，其封装尺寸、材料成分或端接方式也可能有细微差别。在公司批准供应商清单 (AVL) 的内部产品型号中，不同的供应源仍可能被定性为双重来源，这意味着任何一个源都能得到认可，可以互换使用，这样会导致重大的性能风险。
人们自然就会想要制定规则，以简化复杂的开发并实施流程，并尝试优化时间和成本，但多源采购是一个特别敏感的领域，如果规则制定得过于笼统或者太限制，都可能与实现最终项目目标背道而驰。一个简单的例子是，小批量设计应采用与大批量设计完全不同的方法。小批量设计往往更加专业化，具有更严格/更稳固的规范要求，并且不太注重成本控制。大批量设计的质量要求往往更严格，AOS 风险更大，且整体经济可行性与严格控制的元器件、制造和资格认证成本息息相关。
最后，关于如何有效管理商品管理中的供应链利益相关者的讨论，一个关键话题是围绕业务连续性计划 (BCP) 支持展开[2]。BCP 是针对重大中断的应急计划，例如灾难恢复和缓解企业资源规划 (ERP [3]) 瓶颈问题。虽然这些计划通常涉及到商品管理组及其相关资源的任务，但对于电力设计资源/所有者来说，随时了解这些流程和发生灾难时的应对措施始终是一种最佳实践，无论是由于天灾还是严重的供应问题（即监管/禁运/海关）。最糟糕的情况可能是整个工厂（甚至整个地区）被自然灾害摧毁……
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