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针对RoHS及其它法规, 建立有效的有害物质管理遵循系统
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 建立有效的有害物质管理遵循系统

一、引言

   鉴于公众对废弃物中有害物质对环境影响的担忧不断增加,欧盟于2002年颁布了一项名为《欧盟的限制电器及电子设备使用有害物质》(RoHS)的指令。尽管RoHS指令涉及的范围较为单一,并且仅对六种物质的使用进行了限制,但对于必须为该指令在2006年7月1日生效之前做好充分准备的制造商而言,符合RoHS指令仍然是一项非常艰巨的任务。

   诸如RoHS及其同类规范《欧盟的废弃电器与电子设备》(WEEE)指令等法规的颁布,迫使公司不仅需要考虑如何确保其符合这些指令要求,同时还需考虑如何管理在其电器与电子设备生产过程中使用的零部件的信息。直到最近,大多数制造商均无需考虑零部件信息的管理与符合规定要求。Aberdeen Group的最新研究表明,在其所调查的公司中,有不到三分之一已在整个组织中对其产品的符合规定要求实践进行了标准化。此外,截止报告时所调查组织中有80%的公司称其缺乏一个可追踪、审查或管理产品遵约规范的有凝聚力的系统架构,而75%的公司承认在之前的六个月中还没有对产品内容进行过审查。

   RoHS及WEEE并非是公司需要遵守的唯一环境法规。欧盟《车辆报废》(ELV)指令要求汽车制造商在其汽车制造中限制有害物质的使用,同时还需增加产品中可循环利用元件的数量。该指令还要求汽车制造商负责其废弃产品的回收工作。此外,美国的许多州也即将颁布环境法规。加利福尼亚州于2003年颁布了一项类似于RoHS和WEEE的《电子废弃物回收再生法》,尝试建立一个用于减少、收集和回收利用电子产品废弃物的系统。同样,中国政府也出台了《电子信息产品污染控制管理办法》(RPCEP)。但与RoHS不同,RPCEP的目的是彻底消除欧盟试图限制使用的六种物质。尽管日本尚未制定相关法规,但是日本绿色采购调查标准化协会(JGPSSI)已与电子工业联盟(EIA)联合发布了有关有害物质处理声明的《共同工业指南》。

   随着越来越多的国家不断地加入环保阵营,对于元器件制造商及原始设备制造商(OEM)等企业而言,他们必须确保核心基础设施的到位,以实现对零部件数据的跟踪与管理。此举不仅使他们能够确保满足RoHS规定要求,同时也可帮助他们满足在不远的将来必然会面临的其它类似法规的要求。

二、RoHS当前情况

   尽管RoHS所涉及的覆盖范围及影响似乎越来越大,但实际上这一趋势最先由WEEE发起。作为第一项影响欧盟电子设备制造商的有关主要有害物质的指令,WEEE旨在通过使设备“制造商”负责其废弃产品的回收工作,来解决废弃物中日益增加的废弃电器及电子设备问题。由于欧洲共同体(EC)担心所产生的WEEE数量增长过快以及废弃物管理和回收能力的不足,因此通过了该项指令。与此同时,电子产品数量的急剧增长及其使用寿命的大幅缩短,进一步加剧了这一担忧。

   RoHS立足于WEEE之上,要求制造商在销往欧盟市场的产品中限制使用以下六种物质:铅、汞、镉、六价铬、聚溴联苯(PBB)和聚溴联苯醚(PBDE)。该指令中所讨论的限制是指此类物质在制造商产品的各个元件中所用的均质重量百分比。

受限制的物质

物质用途

RoHS指令规定的最大限制―所测得的质量百分比 (每百万分之几)

铅(Pb)

连接焊料、终端、镀层

0.1% 或 1,000 ppm

汞(Hg)

继电器、电器开关、灯

0.1% 或 1,000 ppm

镉(Cd)

金属表面镀层

0.01% 或 100 ppm

六价铬(Cr VI)

 金属表面镀层

0.1% 或 1,000 ppm

多溴联苯(PBB)

塑料阻燃剂

 0.1% 或 1,000 ppm

多溴联苯醚(PBDE)ABS、PP、HIPS、热固性 塑料、印刷电路板(阻燃剂)

0.1% 或 1,000 ppm

                       表1:RoHS限制使用的物质

    RoHS几乎适用于所有类型的电器和电子设备,但是自该指令颁布之日起,相关特殊利益集团即进行了强烈的游说,以寻求不同行业和产品的豁免权。其中所豁免的一些产品包括:
▲于2006年7月1日之前投放市场的电器和电子设备零部件
▲专门用于国家安全或军事用途的产品
▲某些类型的医疗器械
▲铅的某些用途,例如用于网络基建设备,可在2010年之前不受RoHS规定的限制
▲汞在灯和某些照明设备中的使用

   尽管这些豁免对于某些制造商而言有利,但也使RoHS处于一种更为混乱的状态,导致公司难以符合该指令。由于用于豁免产品中而被视为处于豁免状态的某一零部件,如果它未满足RoHS指令要求,且被用于非豁免产品中,则可能被视为违规。另外,同一种产品既可被豁免,也可不被豁免,关键取决于如何使用该产品。

   尽管RoHS的情况比较混乱,但是正在将产品销往欧盟的公司仍有相应的责任理解这些法规并管理其零部件。即使公司通过合约制造商来生产产品,也负有同样的责任。尽管欧盟尚未强制规定公司报告其符合规定要求的情况,各个公司仍有责任确保其销往欧盟的产品满足RoHS指令的强制性标准。EIA、EICTA及JGPSSI联合颁布的《有关物质公告的共同工业指南》为报告符合规定要求情况提供了一个模式。

   “违规”的影响极其严重,它不仅会影响到组织机构中的每一个部门,而且会影响到整个供应链。除RoHS指令规定的处罚外,公司还可能由于销售和出口限制、市场和公共关系问题,面临明显的收入和市场份额减少局面,其中包括安全隐患、产品召回、以及在将产品转变为更加环保的型号时涉及的设计和可制造性问题等。企业必须在这些可能的后果与符合规定要求的成本间进行权衡,其中包括那些与产品内容、软件解决方案、变更设计以及制造工艺相关的成本。

三、与RoHS有关的问题

   RoHS指令试图减少有害物质对环境的影响,这是值得称赞的,但同时也对那些尝试遵守该指令的组织机构施加了压力。其中与RoHS相关的最迫切的问题包括:
▲零部件信息管理
▲替换部件管理
▲可制造性

1、零部件信息管理

   当前众多公司都在抓紧时间,收集其产品中所用零部件的相关信息。毕竟,一些制造商可能正将数百上千的产品售往欧盟,而销售的每个产品又会包含成千上万个零部件。正如欧盟所指出的一样,一款产品符合规定与否取决于该产品各元件或均质材料的符合情况,因此公司只能通过验证每个产品中的单个元件是否符合规范来确定其产品是否满足RoHS的要求。这将是一个漫长且耗时的过程。

   为了获得该类信息,公司与其供应商正展开越来越紧密的合作。尽管大型供应商会在其网站上公布其零部件在符合 RoHS 指令方面的信息,但此类数据通常会因供应商的不同而存在明显差异,且难于寻找。另外一方面,规模较小的公司也不常发布该类信息,因此常常会收到大量的RoHS数据请求。由于制造商通常会寻找各种类型和深度的信息,所以几乎每个请求都是独一无二的,这使供应商们更加难于应对其客户的请求。在制造业这个复杂的世界里,公司通常会利用合约制造商生产产品,但同时也负责确保其符合RoHS指令。所以,他们的供应商可能并不认为该公司是以一个客户的身份来寻求信息,因而不可能对这些请求进行回应。这就更进一步增加了获取和管理符合RoHS规定信息的复杂性。

2、替换部件管理

   为了符合RoHS指令要求,许多公司需要为其违规元器件寻找相应的替换零部件。为了达到该指令的要求,供应商们也已经用那些符合RoHS指令的零部件替换其违规的零部件,但是他们在区别不同的零部件版本方面通常有着不同的方法。其中一些方法为更换零部件的编号并赋予新的编号,为全新符合RoHS指令要求的替换零部件指定一个唯一的编号。虽然这使客户更容易辨别新的符合规范的零部件和旧的违规零部件,但是对于制造商来说,更换物料清单(BOM)仍然是一个艰辛的过程。

   一般来说,原始设备制造商、合约制造商或原始设计制造商都会对需在BOM中变更的每项执行一次工程变更指令(ECO)。ECO过程是对从简单的零部件编号变更到明显影响制造的整个零部件变更的所有事情进行修正控制。即使ECO在该过程中得到了修正,但是这又增加了符合规范所需的耗时步骤。

   尽管变更零部件编号可能会引起短期的麻烦,但是一些组织如JEDEC(电子器件工程联合委员会)固态技术协会和国家电子产品分销商协会(NEDA)赞同供应商为其无铅和符合RoHS指令的零部件设立独特的零部件编号,因为不能反映材料组成变化的零部件编号可能会对产品的制造带来危害。JEDEC已发布了关于供应商如何为无铅零部件贴标签并进行鉴别的指导原则,该指导原则将“无铅零部件”定义为“含铅元素量不超过0.2%的零部件”。虽然颁布了该指导原则,但是许多供应商依旧按照邮戳和产品变更通知来制定鉴别符合规定要求零部件的计划,并告诉客户那些在某具体日期后生产的零部件符合RoHS的指导原则。因此,制造商有责任根据邮戳来跟踪不同类型的零部件,以确保其正在使用的零部件符合规定要求。

3、可制造性

   替换零部件可使制造商能够重新装配其产品以满足RoHS指令的要求,但同时也会对产品的运转方式产生影响。公司目前所面临的最大问题之一是与消除其生产元器件中所含的铅有关。通过用锡镀层代替含铅表面或消除锡铅镀层中的铅,工程师们越来越注意到这些零部件将会经历大家所熟知的一种工程学难题,即锡须(tin whiskering)―镀纯锡层在经过一段时间后,会向外产生须状的突出物而且还会愈来愈长,往往造成电路导体之间的短路。人们已经相信锡须是1998年银河4号人造卫星失败的原因,目前有供应商预测该问题将会因铅从焊料中除去而继续出现。

   锡须并不是公司对其替换备件的唯一忧虑之处。新的元器件可能有助于公司生产出符合RoHS 指令的产品,但同时也有可能影响组装的过程,例如焊接就会对其生产量产生很大的影响。即使那些被豁免的公司以及未将产品售往欧盟的公司都有可能受到影响。由于越来越多的供应商将其不符合RoHS 指令的零部件报废,所有的公司―无论愿意与否,都将被迫在其供应的产品中使用符合RoHS 指令的元件,因而需要学会如何处理相同的可制造性问题。该问题只会给想保持含铅元器件的航空航天和国防承包商带来另外一些巨大的废弃物挑战。

四、建立有效的有害物质遵约体制:

   当RoHS指令促使许多公司开始关注如何管理零部件数据时,许多领先企业正把RoHS指令当作是一个起点,寻找长期的解决方案而不是停留在短期的解决方案上。Aberdeen Group指出,市场领先厂商通常会“……遵循一系列的管制、环保和操作规范要求,并通常有赖于外部信息服务公司来确保符合规定要求。相反,普通和置后的公司通常通过各种零散方法来满足规定要求。”  

   构建并管理一个有效的规定遵循体制将有助于确保企业遵循RoHS指令,并满足涉及以下方面的未来需求:
▲需求评估
▲数据采集
▲目录管理和整合
▲企业报告与分析
▲更新和维护

1、需求评估

   要建立一个规定遵循体制,公司首先必须客观地评估其需求。而要进行客观评估,必须提出适当的问题:我们的产品售往何处?我们应将产品售往什么行业?虽然这些都是基本的问题,但对于公司理解将对其产生影响的区域性和全球性法规有着非常重要的意义。这也为公司量化违规情况和衡量实施一个解决方案的正面影响提供了重要基础。毕竟,环境法规变化很快,通常会因地区、国家和行业的不同而有所差异。

   另外一个需要关注的重要问题为公司所需跟踪的信息类型。换言之:我将如何管理公司的符合规定要求情况?对该问题的回答决定于其所需搜集的信息水平―一个公司仅仅是想了解其是否与特定的法规如RoHS指令相符合吗?还是该公司想将该种形势转化为一种机遇以搜集尽可能多的与其零部件有关的信息,从而对其产品的整个生命周期进行更好的管理?

   例如,为了符合RoHS指令的要求,公司可通过挑选以简单了解每个元器件是否符合规范。此类问题对于供应商来说是最容易回答的问题,但是其结果信息可能非常有限。另外一种选择是搜集与RoHS指令限制的存在于每个元件中的六种物质相关的信息,即使该种类型的数据可能仅仅是一个有关各物质是否处于或在阈值之上的简单的“是/否”问题,或者可能会更加复杂,进而为制造商提供其零部件中每一种物质的确切比例。此外,公司可选择性搜集除确保其符合RoHS指令之外的其它信息,例如:
▲除RoHS指令限制之外的物质的比例信息
▲符合RoHS/WEEE规定的替换部件和相关的零部件信息
▲RoHS/WEEE规范认证
▲有关零部件寿命的知识和信息
▲物流和库存信息

2、数据采集

   生产一个产品通常需要使用成千上万个元器件,因此为整个BOM采集数据需要耗费大量的时间。虽然一些公司对RoHS指令做出了反应,通过雇佣临时员工与供应商保持联系以收集必要的信息,但是他们却经常低估了获得数据所需要的时间。同时,临时员工也可能缺乏一定的产品内容管理技能,而这些技能对于数据采集过程可能必不可少,例如了解如何对数据进行分类、标准化和定期更新等。由于数据经常变化,因此最终只可能得到一个某一时段的数据。

   另外一种方法就是将数据采集过程外包,而由内部人员负责对新获取的信息进行处理。由于零部件数据目前被结构化而使该方法看起来是一种比较可行的方案,但是公司往往失去了在采集结束后对零部件更换做出预先反应的能力,从而会对将来设计符合规范的产品产生不利影响。其实问题在于,那些生产商认为RoHS指令或无铅状态仅仅是产品变更通知(PCN)中的一个日期变更。

   其他一些公司已经认识到,将数据采集活动外包给专门从事该项工作的机构会使数据采集更加便捷且花费更少,因为这些机构具有可高效地完成该项工作的资源。与这种方法有关的唯一风险就是会将公司内部零部件信息泄露给第三方,但为了进行成功的合作,将数据交予可靠的一方才是最重要的。最佳的合作伙伴是那些拥有非常丰富的专业知识、具备熟练收集、整理和构建数据技能的机构,以及那些能够灵活地构建信息使之更加适合公司内部系统的机构。

3、目录管理与整合

   管理所收集的数据对保证现有产品符合规定要求、以及开发一开始就符合规定要求的新产品都具有至关重要的作用。目录管理与整合的目标是将数据整理成易于搜索的格式。Aberdeen Group在关于设计规定遵循体制的报告中指出:“确保产品符合规定要求企业建立一种通用的信息技术和应用基础结构,使之成为所有产品信息管理和开发活动的中央神经系统。这一信息基础结构应具备数据管理、可视化、协作以及项目管理能力,包括预警、跟踪报告、以及法规要求和其它符合规定要求的反应等。”

4、据估计,设计阶段决定着产品周期中80%的成本。

   通过运用正确的目录系统,公司将能够为符合规定要求的设计、零部件规范、元器件标准化及设计再利用提供全面的决策支持。如图1所示,目录管理系统应发挥平台的作用。在此基础之上,来自外部相关内容、其它外部系统以及企业内部系统(如产品数据管理、供应商关系管理、企业资源管理和供应链管理系统)的数据,将能够轻松被纳入工程设计和决策过程。


图1:内容、服务、目录管理、检索和报告系统间的联系纽带

5、企业报告与分析

   尽管就机构如何报告其RoHS和WEEE指令符合情况的问题,欧盟及其成员国尚未制定标准措施。但毋庸置疑的是,任何在该区域内经营的公司将不得不寻求一种条理清晰的方法,证明自身遵守了这些法规并对任何审查做出回应。一些针对材料声明如IPC-1752和JIG A & B等的建议方法已经提出,用以通过允许顾客和供应商以公认的格式交换符合规定要求数据来解决此问题。但截止目前,还没有一种被欧盟所有成员国采用的标准化报告模板。因此,在其销售产品的国家,公司需要有灵活的报告工具,以生成任一欧盟成员国所要求的报告格式。

   即使一个国家允许某一公司的产品进入市场,他们仍然有可能对其进行审查。为了避免遭到与不规范产品有关的惩罚,拥有准确而完整的活动记录来支持符合规定要求变得至关重要。

   由于法规会不断发生变化,因此系统应能够支持轻松监控与分析公司在遵守现有及新兴法规方面的情况,进而使公司能够经济高效地不断确保自身符合规定要求,同时根据影响到自身的新法规进行相应调整。

6、更新和维护

   数据在一段较短的时期之后就会丧失其价值。为了保持数据的有效性,公司需要预先对零部件管理和规定遵循系统进行监控和保持更新。由于零部件数据不断变化,因此公司需要寻找一种方法来依据此类关键变化对其系统进行不断的更新。这些变化必须有效地传达至组织中从工程到制造方面。通过确立这些系统和流程并保持更新,公司将能够更好地对那些要求收集不同类型信息的法规进行鉴别,并快速做出反应。

五、结论

   对许多公司来说,RoHS和WEEE指令仅代表着新一轮持久趋势的开始。人们日益关注产品和商业对环境的影响,以及由于国界的开放导致的进出口商品增多和产品周期缩短趋势,公司会发现自身将受到各种法规的约束,从而影响其产品的设计、销售和再回收利用工作。目前的内部资产管理系统和设计工具并非为了支持快速变化的信息而设计。因而公司在内部数据管理方面投入巨资将没有任何意义,它将无法提供实现高效生产所需的核心竞争力。通过对其当前情况进行有效的评估、进行正确的基础设施投资并寻找到可靠的数据采集和管理合作伙伴,成功的公司将不仅能够确保自身符合当前和未来的法规,同时还能够对主要客户和社会需求做出及时的响应。