淺談SPC控制圖在工廠品質(zhì)管控中的應(yīng)用

黃志遠(yuǎn)

（華南理工大學(xué) 廣東·廣州 510006）

0 引言

SPC即統(tǒng)計(jì)過程控制（Statistical Process Control）。SPC主要是指應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)生產(chǎn)過程中的重要流程和參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，科學(xué)的區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動(dòng)與異常波動(dòng)，從而對(duì)生產(chǎn)過程的異常趨勢(shì)提出預(yù)警，以便生產(chǎn)管理人員及時(shí)采取措施，消除異常，恢復(fù)過程的穩(wěn)定，從而達(dá)到提高和控制質(zhì)量的目的。

本文從工廠的生產(chǎn)制造流程出發(fā)，梳理出適合SPC管控的流程點(diǎn)和關(guān)鍵參數(shù)，具體流程有：進(jìn)料檢驗(yàn)，備料流程，SMT制造過程，DIP流程，功能測(cè)試，組裝包裝流程，檢查站位，品質(zhì)檢查站位，返修產(chǎn)品管控流程。

1 統(tǒng)計(jì)學(xué)基本知識(shí)

1.1 數(shù)據(jù)的種類

（1）計(jì)量值數(shù)據(jù)，如長度、重量等，其特點(diǎn)是可以連續(xù)地讀取這些數(shù)據(jù)。（2）計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)，如不合格個(gè)數(shù)、缺點(diǎn)數(shù)等，其特點(diǎn)是不可以連續(xù)地讀取這些數(shù)據(jù)，只可讀取整數(shù)。

1.2 控制圖的種類

1.2.1 常用計(jì)量值控制圖

（1）平均值-全距控制圖xbar-R控制圖。

（2）平均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖xbar-s控制圖。

（3）個(gè)別值-移動(dòng)全距控制圖I-MR控制圖。

（4）中位數(shù)–全距控制圖x～-R控制圖。

1.2.2 常用計(jì)數(shù)值控制圖

（1）不良數(shù)控制圖np控制圖。

（2）不良率控制圖p控制圖。

（3）缺點(diǎn)數(shù)控制圖c控制圖。

（4）單位缺點(diǎn)數(shù)控制圖u控制圖。

2 制造流程中SPC控制圖的實(shí)際應(yīng)用

一般制造企業(yè)在實(shí)際運(yùn)用SPC控制圖時(shí)，需要根據(jù)企業(yè)本身的產(chǎn)品特性和流程的復(fù)雜度來定義控制圖的使用情況，因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)必須要花時(shí)間和人工去收集統(tǒng)計(jì)，且有些數(shù)據(jù)沒有辦法直接拿來使用，還需要進(jìn)行預(yù)處理，而進(jìn)行SPC控制圖來呈現(xiàn)制程控制的穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)未來的發(fā)生機(jī)會(huì)，也需要專業(yè)品質(zhì)工程人員來分析，其所付出的成本和精力與它帶來的收益和是不是成正比率?因此需要各企業(yè)自己去考慮和決定其流程的控制點(diǎn)。

本文從電子制造業(yè)的角度出發(fā)，提出一些通用性的制程控制點(diǎn)，以期討論：

2.1 進(jìn)料檢驗(yàn)

在材料檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要分為電子零件和機(jī)構(gòu)零件、PCB、機(jī)構(gòu)電子零件等，電子零件又分為主動(dòng)零件和被動(dòng)零件，主動(dòng)零件主要有芯片和晶體管、可控硅整流器、真空管等，被動(dòng)零件為常見的有電阻、電容、電感、陶振、晶振、變壓器等，PCB因?yàn)橹瞥虖?fù)雜作為專項(xiàng)檢查類目，另外機(jī)構(gòu)電子零件因?yàn)椴牧媳旧砑扔须娮有阅苡钟袡C(jī)構(gòu)的需要單獨(dú)成為一類，其中能使用SPC工具的地方不多。

2.2 備料流程

在備料流程中，需要品質(zhì)管控的SPC比較少，目前主要放在零件的成型和剪角的制程上，在物料零件需要提前加工中，零件管控的尺寸可以作出控制圖，但很少有使用控制圖來確認(rèn)其尺寸的變異，因?yàn)檫@些流程基本上是人為操作比較多，且其后制程也可以發(fā)現(xiàn)，但各個(gè)客戶和工廠的控制點(diǎn)不一致，無可厚非。

2.3 SMT流程

在SMT流程中，可以使用SPC管控的點(diǎn)比較多，但基本電子業(yè)界主要放在以下幾個(gè)點(diǎn)：

（1）錫膏印刷的厚度管控，目前的有人工手動(dòng)測(cè)量的，還有SPI自動(dòng)測(cè)量收集資料，可以使用計(jì)量型的控制圖，如Xbar-R chart，早期的工廠都用手動(dòng)和半手動(dòng)的方法記錄其測(cè)試的值，隨著科技的發(fā)展，測(cè)量錫膏厚度的工具已經(jīng)可以自動(dòng)化且控制圖也可以通過 IT的數(shù)據(jù)分析方法，自動(dòng)呈現(xiàn)出來。

（2）置件機(jī)的精準(zhǔn)度的管控，也是用CPK來管控的。

（3）Reflow的profile參數(shù)管控，其中回溫的時(shí)間，最高溫度，溫度上升和下降的斜率都可以用控制圖來監(jiān)測(cè)。

（4）AOI的不良率可以用DPMO的U chart來控制。

（5）目檢發(fā)現(xiàn)的不良，可以用p Chart來控制監(jiān)測(cè)。

2.4 DIP流程

在插件和錫爐的過程中，最主要的還是在錫爐的回溫曲線的控制和松香水的流量控制：

（1）松香水的流量的控制：可以通過flux的重量來作為控制參數(shù)，使用計(jì)量型的控制圖。

（2）錫爐的回溫曲線：回溫的時(shí)間，最高溫度，溫度上升和下降的斜率都可以用控制溫度上升和下降的斜率都可以用計(jì)量型的控制圖來監(jiān)測(cè)。

（3）目檢發(fā)現(xiàn)的不良，可以用p Chart來控制監(jiān)測(cè)。

2.5 產(chǎn)品測(cè)試流程

在產(chǎn)品的功能測(cè)試站位，可以有很多參數(shù)作為管控的控制圖，這里就不一一介紹了，但不是每個(gè)參數(shù)都值得管控和監(jiān)測(cè)，應(yīng)該選擇CTQ(critical to quality)的參數(shù)和性能作為重要的因子，測(cè)試的站位可以用良率p圖來管控，也可以分站位和功能項(xiàng)目來用p圖管控。

2.6 組裝和品質(zhì)檢驗(yàn)流程

如果沒有特殊要求，沒有什么關(guān)鍵參數(shù)需要在組裝站位進(jìn)行觀察，正常的良率可以用P chart來管控，如果需要測(cè)量一些尺寸也可以用計(jì)量型的控制圖，如組裝的間隙，涂敷散熱膏的厚度等。

2.7 品質(zhì)部門的管控

在品質(zhì)部門，可以分為幾個(gè)部分來討論：

（1）在線制程的管控，通過在線制程段的合規(guī)性進(jìn)行稽核來確保人機(jī)料法環(huán)都是按照文件和系統(tǒng)執(zhí)行的，不符合項(xiàng)目可以用np和p chart來控制。

（2）品質(zhì)的抽樣檢查，通過在線制程中的半成品和成品的抽查，來確定產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定性和可靠性，品質(zhì)工程師可以通過np和p chart來監(jiān)控其品質(zhì)水平,也可以用缺點(diǎn)數(shù)c控制圖。

（3）產(chǎn)品出貨后在市場返修和客戶投訴的統(tǒng)計(jì)，也可以用np和p chart來統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控其變化趨勢(shì)。

（4）品質(zhì)人員的檢測(cè)能力可以用np和p chart監(jiān)控。

2.8 生產(chǎn)中非正常流程的控制

（1）維修的流程，其維修的二次返修率是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，可以用np chart和p chart來表示。

（2）芯片的燒錄站位，其燒錄的成功率也可以用np和p chart來控制。

（3）鋼網(wǎng)和PCB的清洗站位，其檢驗(yàn)的合格率也可以用np和p chart來控制。

（4）Feeder/測(cè)試備件的保養(yǎng)維修和治具的維護(hù)，目前沒有好的控制手法來呈現(xiàn)。

2.9 原料存儲(chǔ)流程

在原料儲(chǔ)存的環(huán)節(jié)中，特定化學(xué)品的儲(chǔ)存是非常重要的站位，如果溫度和濕度的控制出現(xiàn)異常，會(huì)導(dǎo)致物料的報(bào)廢，如錫膏和化學(xué)膠水等，冰箱的溫度可以用Xbar-R chart來監(jiān)控。

2.10 工廠的車間環(huán)境控制

（1）車間的ESD管控是每個(gè)生產(chǎn)電子產(chǎn)品的基本要求，ESD測(cè)量從人到設(shè)備是按照不同的測(cè)量頻率來執(zhí)行的，測(cè)量點(diǎn)的監(jiān)控可以用測(cè)量值的X bar-R chart，如對(duì)地阻抗，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的阻抗，也可以用pChart和npchart來監(jiān)控不良情況。

（2）車間的溫濕度管控也非常重要，企業(yè)會(huì)根據(jù)車間的面積大小來安排感應(yīng)器的個(gè)數(shù)，再用計(jì)量型的Xbar-R chart來管控溫濕度的變化趨勢(shì)，來提前預(yù)防和做對(duì)策。

（3）在廠區(qū)的安全環(huán)保的管控中，特種設(shè)備的管控是國家和公司管控的重點(diǎn)，如壓力容器，壓力閥，壓力管道等，這些設(shè)備的關(guān)鍵壓力值也可以用計(jì)量型的 Xbar-R chart來管控，在水電設(shè)施保養(yǎng)維護(hù)中，電力設(shè)施的老化而引起的火災(zāi)是每個(gè)企業(yè)法人最為頭痛的大事，現(xiàn)在很多企業(yè)都導(dǎo)入了電表箱的溫度管控和報(bào)警裝置，但等電表箱出現(xiàn)火苗已經(jīng)為時(shí)已晚，如果把感應(yīng)器反饋的溫度值來用計(jì)量型的控制圖來管控，提前預(yù)測(cè)高溫的趨勢(shì)并進(jìn)行報(bào)警報(bào)備，將隱患提前排除。

3 結(jié)束語

以上為通用型電子制造業(yè)者從事生產(chǎn)時(shí)，可以導(dǎo)入SPC控制圖的流程和控制點(diǎn)，SPC是一個(gè)有效的工具去不斷地改善品質(zhì)；最終做到“預(yù)防問題的發(fā)生”及“減少浪費(fèi)”，但每家的產(chǎn)品和客戶有所不同，其關(guān)鍵流程定義也有所不同，在此就不一一介紹，但流程控制點(diǎn)的收集只是品質(zhì)控制的開始，其后續(xù)的監(jiān)控和對(duì)策導(dǎo)入才是關(guān)鍵，而且這個(gè)數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測(cè)過程是個(gè)漫長的過程，能夠保持持之以恒的精神，且投入大量的人力物力，而在推進(jìn)品質(zhì)改善時(shí)，這樣的企業(yè)為數(shù)不多，但每個(gè)企業(yè)應(yīng)該因地制宜，制定關(guān)鍵管控流程和參數(shù)，減少不必要的品質(zhì)損失，并建立有效的品質(zhì)控制體系，為企業(yè)贏得信賴和永續(xù)經(jīng)營提供有效的保障。