国产元器件选型方式及流程分析

孟令环 /中国运载火箭技术研究院

刘家伦 /北京精密机电控制设备研究所

目前国际形势复杂多变，进口元器件存在供应渠道多变、供应周期不可控等诸多问题，国产元器件可有效规避上述问题。但与进口元器件相比，国产元器件在选型方式上存在着信息不透明、成本高、质量等级分类方式多、合格供方限制等约束，本文从电路设计者的角度，对元器件选型方式方法及流程进行分析及思考，并给出流程优化的建议。

一、元器件选用流程

在电气单机设计之初，设计师需确定产品功能、性能需求，在此基础上进行电路设计以及元器件选型。国产元器件选型有继承选用和首次选用2种方式。

1.继承选用

在成熟或定型电气单机产品的基础上，根据产品功能、性能需求进行改进设计，包括已通过原有产品应用验证过的国产元器件，如与新产品的筛选和环境试验条件相同，则可以直接继承。继承选用方式的优点为技术成熟度高、应用风险较低、状态可控性强，缺点为创新性差、性能提升空间有限。适用于传统及成熟的功能模块设计时使用，继承选用流程如图1所示。

图1 国产元器件继承选用流程图

2.首次选用

成熟或定型的电气单机产品中未使用的元器件产品，在国产新研电气单机中首次应用。当传统成熟的电气单机产品部分功能模块已经无法满足新研产品的功能需求时，需进行重新设计，包括电路改进设计以及元器件选型优化。元器件首次选用流程如图2所示。

设计师在元器件选型时需全程参与，多次与元器件厂家沟通手册和详细规范，确认元器件是否定型，质量等级、供货周期、详细规范、供应商是否在合格名录内等相关信息；根据不同元器件厂家不同元器件的型号、详细规范号、质量等级等提出物料明细表，提交工艺部门订货；对于不同厂家的相同元器件，器件型号和详细规范号存在较大差异，导致设计师在元器件选用方面存在诸多不便。

二、元器件选用流程比对分析

1.进口元器件选用流程分析

选用进口元器件时，电路设计师根据产品的功能及性能需求，通过较为成熟的进口元器件采购网站选购对应功能的元器件，元器件采购网站的资料信息全面、查询便捷。绝大部分常用类别可根据需求对相关门类元器件进行搜索；提供符合搜索结果的所有元器件列表；在元器件列表中，可查询所需的关键参数、采购周期、采购价格、以及具体型号，并支持详细手册下载以及部分三维模型、封装库直接下载；在元器件列表中，支持对各个关键参数进行单一或同时筛选功能，可进一步缩小搜索范围，精确查找到所需元器件。进口元器件选型流程如图3所示。

图2 国产元器件首次选用流程图

图3 进口元器件选用流程图

2.国产元器件选用流程分析

国产元器件选型渠道，由于没有较为成熟、权威的国产元器件采购网站，设计师在元器件选型方面，会遇到以下几个方面的问题。

设计师在设计过程中根据经验联系相关国产元器件厂家销售员，提出元器件的功能及性能需求，由销售员反馈是否有相关类型元器件，并提供相关的数据手册。设计师对所有国内元器件厂家的了解程度，决定了选用的元器件是否合适和最优；如果设计师对于某些元器件厂家不够了解，甚至完全不知道该厂家的存在，那么即使该厂家有合适的国产元器件，设计师也无从选用。

目前一些国产元器件厂家会提供产品选型手册，但由于更新不及时，很多设计师在设计时会在旧的手册上选型，从而影响对国产元器件选型的最优程度。

当同一单机有多个首次选用需求时，设计师需联系不同类型的厂家销售沟通信息、索要资料，耗时费力；厂家销售配合程度、能力高低等因素影响元器件选型效率。设计师根据各个厂家的产品类别手册，人工进行初步筛选，再与元器件厂家沟通，索要详细资料，包括数据手册、三维模型、封装库等。由于此过程全部依靠人力沟通获取信息，所以国产元器件选型方式在效率上均与进口元器件有较大差距。

由于国产元器件无较为成熟、信息时效性强的统一采购网站，除元器件具体技术外，其具体价格、交货周期等因素也无法在初始选型过程中获得，给设计师在限价设计、快速设计与生产周期预估等方面带来了不便。

三、元器件选型方式分析

1.选型条件分析

选用国产元器件时需要满足一系列条件，首次选用的国产元器件，生产厂家需在合格供方名录内，若在合格供方名录内，则需厂家向设计师提供详细规范，设计师将详细规范提交给产品工艺部门，由工艺部门在内部采购系统上传规范文件，物资采购部门审批通过后，方可采购。

若不在名录内，且产品确实需要使用该厂家的某些元器件，则该供应商需根据设计师提出的使用需求文件，完成一系列申请及审批手续，周期较长，且存在选用的不确定性。若周期紧张，则需由设计师系统提出相关申请，厂家提供详细规范，物资采购部门会同设计师所在场所科研生产部门、设计师对详细规范进行评审，评审通过且报告通过审批后，方可购买并用于产品。

2.质量等级分析

目前，国产电气产品对各单机的元器件选用等级有一定要求，根据国产元器件等级分类标准，元器件等级分别按质量等级以及应用等级两类进行统计，其中应用等级分为I、II、III、IV 4个等级，质量等级则根据不同的元器件类型，有不同的种类。部分种类元器件质量等级以及应用等级见表1。

表1中仅列出了部分主要元器件类型的大部分主要使用的质量等级分类，从表中可看出，不同种类的元器件，其质量等级分类也不尽相同；设计师在设计产品时很难横向一致的选择同一质量等级产品。首次选用产品在未经物资管理部门评审前，也不能完全确定其应用等级，否则容易出现选用的元器件产品质量等级过高或过低的情况。

表1 国产元器件质量等级以及应用等级列表（部分）

3.物料明细要求

在物料明细中，所有国产元器件均需要提供元器件型号、详细规范以及质量等级。目前很多国产元器件的型号中无限制质量等级的要素，甚至其对应的详细规范也无法限制质量等级，需要设计师将元器件型号、详细规范号以及质量等级需求均明确后，由采购部门审核、联系厂家确认无误后才可采购。由于复杂单机元器件品类众多，而且设计师需首先通过厂家销售获取详细规范后人工填写到明细表中，因此较为复杂的采购明细表中可能会出现元器件型号、详细规范以及质量等级不一致的情况，需重新修改、再上传、再重新确认。

对于进口元器件，通常在元器件型号中已经可以完整的表述所有的特征信息，采购时无需填写其说明文件的编号，只需确认型号正确即可，效率更高。

四、国产元器件管理改进建议

从提高元器件选用效率、提高采购效率和方便限价设计角度，参考进口元器件在选型及采购方面的部分优势，在不影响元器件质量控制的前提下，提出国产元器件研制、选型及采购等方面改进建议。

1.建立国产元器件厂家信息交互平台

在元器件研制方面，目前很多特定功能元器件国内尚属空白在研，必须依赖进口。建议加强信息沟通，提供元器件厂家及设计师交流的平台，由设计师在平台上提出产品需求，相关厂家短时间内了解目前在研电气产品的元器件功能需求情况，并联系设计师了解详细的需求。由于是公开信息平台，多个元器件厂家可以共享需求信息，从而可实现并行牵引研制及验证，提高应用验证效率。

2. 建立国产元器件选型和采购网站

建立成熟、完善以及信息时效性强的国产元器件选型与采购网站，由权威部门监管；参考较为成熟的进口或商业级元器件网站设计方式，将关键技术参数、详细数据手册、小批量及大批量采购价格、供货周期等重要因素明确表述在网站中，供设计者选型时综合考虑；此类信息有助于市场竞争良性循环，为设计师的限价设计、快速设计提供保障。

3. 规范国产元器件质量等级分类标准

精简不同类型元器件的质量等级分类，尽量做到不同类型元器件质量等级从高到低表述方式一致，由权威部门统筹考虑，提出标准，国产元器件厂家在确定国产元器件质量等级时按照标准执行，简化现有标准代号及种类，从而使国产电气单机或系统设计师在针对不同类型国产产品设计时，在不同类型的元器件质量等级选择上做到横向一致。

4.规范国产元器件命名规则

通常进口元器件的型号或代号中已经包含该元器件的所有特性，比如温度等级、封装、性能等。目前部分国产元器件还需使用产品规范文件来约束类似内容，若国产元器件型号中准确包含该类型元器件的所有要素，如温度等级、质量等级等，设计师仅根据元器件命名规则提出准确的元器件型号即可，不必提出对应规范号，从而可精简国产产品物料采购明细，降低错误及反复风险，提高元器件选型和采购效率。