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數(shù)據(jù)采集 通過減少過程變量，統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)幫助使產(chǎn)量最大、返工最少、增加利潤、滿足顧客和達(dá)到賣主合格證標(biāo)準(zhǔn)。
By Jeffery L. Cawley
每個(gè)過程都有自然的變量。達(dá)到底線利益的關(guān)鍵是找到哪些變量是在統(tǒng)計(jì)的可預(yù)測的范圍、哪些變量在外面。如果過程失去控制(即，顯示出不平常的變量)，那么首先消除這失控的情況，然后進(jìn)行一個(gè)性能研究，以決定是否過程滿足可預(yù)期的規(guī)格和是否還可以滿足更緊的規(guī)格。
許多電子裝配運(yùn)作開始時(shí)使用過程能力分析，來選擇、優(yōu)化和證實(shí)生產(chǎn)設(shè)備。一旦設(shè)備到位并在一個(gè)過程中運(yùn)行，變量和缺陷的跟蹤可用統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC, statistical process control)圖表來進(jìn)行，監(jiān)視每天的生產(chǎn)。如果控制圖表反應(yīng)出嚴(yán)重的問題，那么SPC工程研究可以揭示問題的根源。
制造商怎樣使用統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)？
保持焊錫高度在控制的范圍內(nèi)是板制造商的關(guān)鍵 - 它決定元件安裝在板上有多好，如果板堆疊的時(shí)候元件內(nèi)銅是否會(huì)移動(dòng)。不適當(dāng)?shù)暮稿a高度可能顯示許多過程問題，包括模板磨損、施放焊錫的機(jī)器的校準(zhǔn)問題、不適當(dāng)?shù)哪０迩逑椿蛟蠁栴}。這些問題可能導(dǎo)致更高的生產(chǎn)成本，因?yàn)槔速M(fèi)和返工。下面的過程例子解說了怎樣使用統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)將一個(gè)失控的過程帶回生產(chǎn)線。
在這個(gè)例子中，焊錫高度的規(guī)格是0.25~0.55mm。定期地，同時(shí)抽查五個(gè)單位的樣品來測試焊錫高度。數(shù)據(jù)分析使用X-bar/Range作圖來決定是否變化顯示失控的情形。一個(gè)全天運(yùn)行的數(shù)據(jù)在X-bar/Range圖上作圖(圖一)。這個(gè)圖顯示在X-bar圖上過程失控，但在Range圖上受控。這表示過程平均值正受外部影響，引起焊錫高度不足。問題可能與原材料、施放焊錫的機(jī)器或測量設(shè)備本身有關(guān)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)不足焊錫高度全部來自使用一個(gè)賣主的原材料的批號(hào)。對(duì)來自該賣主的批號(hào)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，該賣主沒有能力生產(chǎn)質(zhì)量連續(xù)的材料。問題通過取消該賣主作為供應(yīng)商而得到解決。
圖一、X-bar圖(上)顯示了一個(gè)大大偏于其平均焊錫高度的過程，而Range圖顯示一個(gè)受控的過程。 隨著失控情況的消除，只使用來自可靠賣主的原材料，再運(yùn)行該過程，并作圖。現(xiàn)在過程得到控制(圖二)，但是變化太大，不能在規(guī)格內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)(Cpk為1.05)。這種情況顯示過程改進(jìn)的重要機(jī)會(huì)，因?yàn)槭芸厍闆r證明變化的根源是過程本身。
圖二、過程受控，但Cpk(右)顯示過大的偏差。發(fā)現(xiàn)機(jī)器需要維護(hù)和重新校正。作完這些后，第二天的結(jié)果(圖三)顯示過程受控，能夠在規(guī)格要求內(nèi)生產(chǎn)(Cpk為1.438)。
圖三、過程現(xiàn)在受控，并能生產(chǎn)可接受產(chǎn)品。
用Pareto圖進(jìn)行缺陷跟蹤
在板的裝配后，Pareto分析用來檢驗(yàn)?zāi)切┮餚CB不通過的不同的焊錫相關(guān)特性的相互作用。Pareto圖通常用來排列不同缺陷類別的相關(guān)頻率。用這些圖，一個(gè)品質(zhì)控制人員可以評(píng)估不同缺陷的相互作用，指定尋找根源的先后次序(圖四)。缺陷也可以根據(jù)出現(xiàn)頻率以外的類別，如成本，來排列。
圖四、Pareto圖是比較缺陷原因的有效方法。
用于作Pareto圖的同一數(shù)據(jù)可用來作百分缺陷控制圖(p-chart)，如圖五所示。幾個(gè)特性 - 如最高的四個(gè)缺陷類別 - 可以在一起顯示(如圖六)。在這個(gè)例子中，四個(gè)最普遍的缺陷顯示了非常大的不同特性。"針孔/空洞"(pinhole/void)和"開路"(open joint)缺陷顯示了嚴(yán)重的、表面上已經(jīng)得到解決的(由失控與程式規(guī)則的違反來表明)早期問題。"冷焊"(cold solder)顯示的正好相反 - 缺陷水平看上去在向上走，如圖顯示早期的低缺陷率是不正常的。另一方面，"焊錫不足"(insufficient solder)控制完美，意味著當(dāng)缺陷率可能高于所期望的時(shí)候，而過程本身正如期望地表現(xiàn)。這個(gè)例子說明SPC圖的值 - 用于有效找出這四個(gè)最大缺陷類別的行動(dòng)將是十分不同的。
圖五、P-chart是從用于作Pareto圖的相同數(shù)據(jù)產(chǎn)生的。
圖六、Pareto數(shù)據(jù)和最多的三種缺陷的P-chart一起顯示，說明使用SPC信息的有效方法。
電子數(shù)據(jù)表與SPC軟件
雖然SPC控制圖可以手工地作出，但采集和作圖數(shù)據(jù)中斷生產(chǎn)過程，并給裝配與檢查人員帶來額外負(fù)擔(dān)。這種方法存在很大的出錯(cuò)空間，并且由于數(shù)據(jù)和作圖沒有集成到賣主和內(nèi)部報(bào)告系統(tǒng)而失去機(jī)會(huì)。另外，任何時(shí)斷上的數(shù)據(jù)檢索都是非常困難的。
基于電子數(shù)據(jù)表的作圖在手工方法上得到改進(jìn)。電子制造商可以使用電子數(shù)據(jù)表來作統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)，如果分析的范圍有限，主要由工程師來完成。電子數(shù)據(jù)表具有實(shí)用性的優(yōu)點(diǎn)，但適用性很少。電子數(shù)據(jù)表需花很多時(shí)間來設(shè)定用于統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)。自動(dòng)分析涉及大量的宏寫入和編程，可能產(chǎn)生錯(cuò)誤，耗費(fèi)時(shí)間來調(diào)試和邏輯確認(rèn)。當(dāng)過程變化或分析需要變化時(shí)，電子數(shù)據(jù)表需要重新編程。電子數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)的用戶特性意味著使用工程師的統(tǒng)計(jì)過程控制可能是困難的。
專業(yè)統(tǒng)計(jì)過程控制軟件應(yīng)用消除了這些缺點(diǎn)。它可作圖和分析，當(dāng)過程分析需要改變時(shí)極具靈活性。但是這些軟件應(yīng)用也可能遇到一些問題。對(duì)那些沒有高級(jí)統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)的人來說，有些非常復(fù)雜并難于使用。其它有些與過程信息數(shù)據(jù)庫不兼容。有些只針對(duì)某些過程統(tǒng)計(jì)控制(SPC)分析而設(shè)計(jì)。
在線與離線
對(duì)工廠數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)過程控制作圖的在線SPC軟件，是實(shí)時(shí)跟蹤過程的有價(jià)值的工具。經(jīng)常與管理控制和數(shù)據(jù)獲得(SCADA, supervisory control and data acquisition)系統(tǒng)集成在一起，在線SPC軟件自動(dòng)從過程儀器中收集數(shù)據(jù)，可以設(shè)定來在操作員工位產(chǎn)生控制圖。如果軟件提供高質(zhì)量的圖形和自動(dòng)作圖，則可以訓(xùn)練操作員來認(rèn)識(shí)什么時(shí)侯過程失控或正形成一個(gè)壞的趨勢(shì)。有這個(gè)即時(shí)反饋，過程可很快得到穩(wěn)定，以免產(chǎn)生大量的報(bào)廢和返工。這種作圖也可用來滿足賣主合格證的要求。在線軟件可與在線問題解決手冊(cè)結(jié)合，提供操作員對(duì)失控的正確反應(yīng)。
離線SPC軟件用于觀察長期的趨勢(shì)。許多制造商把這個(gè)軟件與含有自動(dòng)和手動(dòng)收集的過程和測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫相結(jié)合。功能強(qiáng)大的離線SPC軟件允許定期的報(bào)告功能自動(dòng)的完成或點(diǎn)擊桌面上的圖標(biāo)即可完成。
結(jié)論
當(dāng)選擇SPC軟件時(shí)，記住以下幾點(diǎn)：
在線SPC軟件將不允許使用者看到大的圖形。為了得到真實(shí)的底線過程改進(jìn)，需要離線軟件。最好的方法是兩者都有，這樣實(shí)時(shí)圖形和較長趨勢(shì)都可看到。
容易使用是關(guān)鍵。有些應(yīng)用只有專家統(tǒng)計(jì)員才能有效使用。對(duì)一個(gè)成功的SPC程序，各種能力的人 - 從操作員到工程師 - 都需學(xué)習(xí)和使用該軟件。
高品質(zhì)圖形是關(guān)鍵。SPC作圖給出情況的清楚視覺圖形，以便使用者可采取行動(dòng)。軟件需要提供高品質(zhì)的圖形，多個(gè)圖形可以改變比例和并排比較。
離線應(yīng)用應(yīng)該與公司數(shù)據(jù)庫、以及最終將會(huì)使用的數(shù)據(jù)庫連接。連接不是一定都有的。在評(píng)估演示軟件時(shí)，首先檢查它。
通過內(nèi)部網(wǎng)(intranet)來分享分析與作圖功能應(yīng)該是容易的。隨著供應(yīng)鏈問題緊密地與SPC聯(lián)系，在供應(yīng)商之間和其它設(shè)施之間，基于網(wǎng)絡(luò)的通信是不可避免的。
