測量系統在電子制造工廠的實踐與分析

李婷

摘 ?要：文章根據制造供應商實際產品的測量需求，開發了一套自動測量系統，并結合Minitab軟件對產品測量數據進行了數據分析，根據分析結果，給出了相關結論及改進意見。

關鍵詞：過程管理控制;測量系統分析

中圖分類號：TP274+.5 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2014）35-0037-02

1 ?課題研究背景

跨國企業通常會把供應商的質量保證體系建設作為考核的重要衡量指數進行選擇和評估，并且也會將先進的測量系統開發和研究的應用情況作為衡量制造供應商能否長期穩定供應合格產品的關鍵參照之一。

本課題所研究的A公司是行業內知名的電子消費品公司，其在中國的制造模式是尋求代工生產，該公司對生產制程的嚴要求以及對產品驗收的高標準，要求其制造供應商能提供與之相符的質量控制系統。從第一代產品開始，A公司便擁有數量龐大的忠實擁躉。就在今年九月份公布其最新一代的產品后，全球預訂量更是刷新歷史最高記錄，這也給國內為其代工的制造商帶來了產能協調和質量把控的挑戰。

對于A公司而言，一直專注于產品的質量和用戶體驗。因此，研究、分析、評價并搭建一個快速反饋的自動化量測系統，對企業連續改善產品質量、持續提高服務水平有著極其重大的意義。

2 ?理論基礎

眾所周知，實施質量管理，需要工具的輔助。無論是用何種質量工具，都需要獲取數據才能進行分析。數據的使用極其廣泛，產品質量管理的成敗與收益在很大程度上取決于所使用的數據質量。數據的取得則需要測量來實現。我們通常會通過測量手段來評估一個過程或者結果。

測量數據在質量管理活動中的作用著重體現在三方面：一是判斷產品是否合格;二是判斷生產過程是否處于統計穩定狀態;三是確定兩個或者多個變量之間是否有顯著性關系。由此不難看出，分析結果的準確與否將依賴于測量數據的質量。因此，為了獲得優質的測量數據，對測量系統的分析評價不可或缺。通常我們用MSA（Measurement System Analysis，MSA）來評估測量系統的質量，是運用統計學的方法分析研究測量系統中的各個變差源，以及它們對測量結果的貢獻，并根據可接受的判斷方法判斷測量系統的符合性。

3 ?當前過程質量管理存在的問題

隨著科技技術的不斷進步，科技產品的設計開發層出不窮，作為電子科技行業領頭軍，A公司擁有一系列完整的產品線并具備一套完整的生態系統，該公司從整體戰略層面在中國投入了大量的代工生產，并派出了大量的駐廠工程師團隊去監督管理各級供應商，但仍然存在對各工廠之間參差不齊的制造水平的擔憂。

從以往的產品開發經驗來看，目前A公司在F工廠的代工產品在其數控車銑階段，并沒有實現真正的過程控制，過程品質量容易出現波動，出現質量波動主要有幾方面的原因。

3.1 ?人員流動性大

生產第一線的員工流失率大，一直是制造工廠的軟肋。尤其對于現場質量管控人員而言，對產品的熟悉程度及質檢的掌握程度都是至關重要的，直接影響到后端工序。人員的快速更替導致現場的培訓不能及時到位，工作職責不夠明晰，容易成為過程管理控制的瓶頸。

3.2 ?質檢工具落后

在此新產品開發中，F工廠仍然使用大量的手動檢具（如塞規、高度規、通過/不通過檢具）進行抽樣檢測，這就要求針對數百個尺寸都需要單獨設計相應的檢具，形狀樣式各不相同，數量會非常多，并且需要配備大量的在線檢測操作工，效率低下，容易出錯。所生成的數據都是離散型數據，無法以此來準確評估分析測量手段的合理性。

3.3 ?檢測周期不穩定

目前F工廠在過程管理控制中仍大量采用人工的方式進行抽樣檢測。人工檢測依賴于操作者對作業標準的熟練程度，對于不同的尺寸檢測需求，需要不斷替換相應的檢具進行操作，一旦作業流程出現錯誤，如拿錯檢具、操作不當等，就會變成瓶頸，極易造成抽檢作業線的呆滯，導致測量的周期無法準確估量。

3.4 ?解決問題滯后性嚴重

人工抽檢不能根據判定結果及時反饋并解決問題。一般來說，檢驗結果判定后，不合格的產品將被放在隔離區，由現場質量管理人員定點來領取，根據檢驗單或產品上的不合格標記重新去機臺取樣復測，如果是機臺造成的產品超差，在此時再檢查調整機臺，已經嚴重滯后，會造成該工位的不良在制品流入后端工序，導致大量的重新加工或直接報廢。

3.5 ?沒有形成完整的測量系統

利用人工檢具的方式抽樣檢測，只是采取了測量工具，并沒有形成閉環的測量系統。F工廠過程管控輸出的數據大部分都是離散型數據（通過/不通過），以及少部分連續性數據，比如由高度規測出的相對尺寸。離散型數據難以體現出產品質量的波動和趨勢，并且這些數據均由現場質檢人員手動錄入，未進入數據庫存儲，容易出現漏錄或丟失。對于分析測量系統能力以及短期、長期制程能力等，沒有足夠的數據支持。

4 ?測量系統的設計搭建

該課題的研究依托于A公司正在研發的一款新型便攜式筆記本電腦。F工廠負責該產品的主體件——金屬外殼部分的制造生產，主要利用CNC（計算機數控）銑床，經過數十道復雜工序的加工，生產出一個筆記本電腦外殼，可以容納全鍵盤、觸摸板，及各類端口等。其主要特征表現在以下方面。

4.1 ?產品設計結構復雜

相較于前代產品，新產品更注重用戶體驗，在產品尺寸、結構重量、功能設計上都更具備前瞻性和創新性。

4.2 ?產品加工工藝流程復雜

由于設計研發的復雜性，成型工藝經過數月的反復檢討和研究，目前仍有數十站之多，為歷年來最為復雜的產品工藝之一。

4.3 ?檢測尺寸公差要求嚴格

A公司的產品一向注重用戶體驗，質量至上，尺寸要求格外重要，是產品更是藝術品，不允許任何可目視的瑕疵。

復雜的產品設計、繁多的工藝流程、嚴格的尺寸要求等全方位的加深了該產品的質量控制和管理的難度。

根據上述對A公司新產品開發的主要特征，以及對目前過程管控的問題分析，筆者所在的團隊研發設計出了一套全新的測量系統，以滿足A公司的產品質量要求，并能提高F工廠的過程質量控制：

①針對數控銑床的第二道工序至第四道工序，產品經過每一站后都需要抽樣檢測。針對數控機床的第五道工序，產品在本工位結束加工后，需要進行100%的全檢?？傆嬎膫€工序的尺寸共計110個SPC尺寸需要測量。

②主要涉及的尺寸類型涵蓋輪廓度、平面度、肉厚及軸向（X/Y/Z向）的相對尺寸等。

③測量系統可以滿足其產能的需求，在緊急訂單和需求波動下，能靈活分配可用設備數量，匹配對應的量測產能。

④能及時反饋不良產品信息，發現問題所在，追溯到對應的數控機臺進行返修及復測。

⑤電子看板管理，實時更新測量數據及統計量，使現場及辦公室質量相關負責人能實時掌握動態信息。

5 ?測量系統的分析

按上述需求搭建完成測量系統后，需對其可靠性進行驗證，方可投入使用。測量系統分析一般可以分為兩個階段：

第一階段，新系統可靠性驗證。一般是針對新開發的測量系統而言。在測量系統開發驗證階段或即將投入量產使用前進行，主要目的是為了充分了解測量系統的性能，并確定新的測量系統是否能夠滿足相關需求。

第二階段，老系統穩定性驗證。一般針對已經量產使用的測量系統而言，是在測量系統的正常使用過程中進行持續分析，目的是為了驗證測量系統有沒有發生偏移或其他變化，是否能夠持續的滿足相關需求;或者是有關測量系統的技術要求、客戶標準等發生變化，需要重新進行測量系統分析。

目前，沒有標準的參數來定義和控制這兩個階段之間的間隔，一般是根據測量設備本身的固有特性、使用頻率以及客戶需求來確定。通常根據測量系統的使用目的和客戶需求來確定需要分析研究的特性、評價判定的周期以及評價標準的選取。

對于本課題而言，這是一套全新的測量系統，并且是自動測量設備，因此要求其要有較高的穩定性和重復性，所以主要分析其測量系統的穩定性和重復性特性等。

結合A公司的實際情況，參考一般的測量分析流程，本課題的測量系統分析的流程包括以下幾部分內容：研究前的準備;評估穩定性;評價偏移;檢定/校準;評估線性;評價重復性和再現性;評價和標準機臺（三坐標自動量測機）的一致性;得出結論并改進。

6 ?結 ?語

本課題根據A公司新產品生產的過程管理的需求，搭建了一套全新的自動化測量系統，并運用統計理論模型分別分析了測量系統分析的各個評價指標的統計特性，對連續型測量系統進行了系統的分析研究，并結合實際數據進行案例剖析，通過整個研究過程可以得出以下結論：

①一套測量系統的搭建，必須因地制宜，綜合考慮產品的實際需求、可行性及成本等。

②測量系統是過程質量管理必不可少的環節之一。只有穩定可靠的測量系統才能為持續改進過程質量管理貢獻價值。

③測量數據的質量將直接影響分析的準確性。如果測量數據本身存在問題，那么基于這些數據進行的分析決策將毫無價值意義，甚至會因為得出的錯誤結論導致戰略失策。因此，一個測量系統的準確性將直接影響到對產品和過程質量的判斷。所以在質量改進工作中，必須要進行測量系統分析。

④本文的主要研究內容可以作為公司的技術資料及指導案例推廣到其他產品線及制造供應商，對其他測量系統進行分析時參考。

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