劉天嬌++蔡戩++李盛++王衛(wèi)東++吳金平+袁學(xué)成
摘要:該文針對(duì)電子元器件的生產(chǎn)線,基于現(xiàn)有的質(zhì)量控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成制造的思路,提出將單一化的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制SPC技術(shù)、過(guò)程能力分析技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)集成化應(yīng)用的設(shè)想,鑒于目前質(zhì)量集成系統(tǒng)多為面向企業(yè)管理,該文認(rèn)為,電子元器件的生產(chǎn)線質(zhì)量控制應(yīng)當(dāng)注重?cái)?shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析,從而把控元器件生產(chǎn)線的質(zhì)量波動(dòng)狀態(tài)。
關(guān)鍵詞:電子元器件;SPC;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;質(zhì)量控制集成系統(tǒng)
中圖分類號(hào):TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2017)32-0223-02
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,電子產(chǎn)品集成越來(lái)越復(fù)雜,要求的可靠性越來(lái)越高,從通用基礎(chǔ)產(chǎn)品的角度出發(fā),對(duì)電子元器件的質(zhì)量要求越來(lái)越高,包括從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全過(guò)程質(zhì)量控制,現(xiàn)有的質(zhì)量工程技術(shù),包括質(zhì)量管理方法、質(zhì)量工具,都不可能單一地應(yīng)用在電子元器件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,必須積極探索質(zhì)量工程技術(shù)集成的有效方法,既能滿足高質(zhì)量、高可靠性、使用壽命長(zhǎng)等的要求,又能縮短或不增加設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期,電子元器件,無(wú)論是產(chǎn)品本身,還是失效或故障,均可以基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法進(jìn)行定量的特性分析,從而大大簡(jiǎn)化了引入質(zhì)量工程集成技術(shù)的難度,本文就現(xiàn)存的質(zhì)量工程技術(shù),從生產(chǎn)線的質(zhì)量控制角度,提出基于計(jì)算機(jī)輔助的電子元器件領(lǐng)域質(zhì)量工程技術(shù)集成方法設(shè)想。
1 適用于電子元器件的質(zhì)量工程技術(shù)
質(zhì)量工程(Quality Engineering簡(jiǎn)稱QE)是一個(gè)融合管理與工程技術(shù)的交叉領(lǐng)域。目前的軍用電子元器件行業(yè)主要的質(zhì)量工程技術(shù)應(yīng)用主要是GJB9001C中的相關(guān)要求,對(duì)電子元器件生產(chǎn)線的質(zhì)量控制包括兩方面,質(zhì)量控制技術(shù)和質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)。
1.1 質(zhì)量控制技術(shù)
常用的質(zhì)量控制技術(shù)主要包括過(guò)程能力分析與統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制,其原理如下:
1) 過(guò)程能力分析技術(shù)
過(guò)程能力[1]是指(生產(chǎn))過(guò)程在一定時(shí)間,處于控制狀態(tài)下制造產(chǎn)品的質(zhì)量特性值的經(jīng)濟(jì)波動(dòng)幅度,反映質(zhì)量的穩(wěn)定程度或工序運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定程度,也是過(guò)程保證質(zhì)量的能力。元器件的質(zhì)量數(shù)據(jù)是可度量的變量,可基于統(tǒng)計(jì)學(xué)控制,過(guò)程的固有變異以過(guò)程的“離散程度”表示,并通常以過(guò)程分布的6σ來(lái)測(cè)量。如果過(guò)程數(shù)據(jù)是呈正態(tài)分布的變量,理論上,這種離散程度將包含總體的99.73%。
過(guò)程能力分析技術(shù)有兩個(gè)參數(shù),一為過(guò)程能力PC,若過(guò)程質(zhì)量特性值的標(biāo)準(zhǔn)差為σ,則過(guò)程能力記為PC=6σ;二為過(guò)程能力指數(shù)Cp,表示過(guò)程能力滿足過(guò)程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求程度的量值,計(jì)算公式為[Cp=T/6σ](T表示過(guò)程公差,σ表示總體標(biāo)準(zhǔn)差)。前者是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值,后者與過(guò)程質(zhì)量要求范圍T有關(guān)。Cp值越大,表明加工質(zhì)量越高,但對(duì)設(shè)備和人員的要求也高,加工成本同時(shí)增大,所以對(duì)于Cp的選擇應(yīng)根據(jù)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的綜合分析來(lái)決定。文獻(xiàn)[1]給出了過(guò)程能力指數(shù)Cp的評(píng)價(jià)參考依據(jù), 當(dāng)Cp接近1.00時(shí),產(chǎn)品發(fā)生不合格品的概率增大,需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備等的檢查, 當(dāng)Cp小于1.00時(shí),產(chǎn)品過(guò)程能力不足,需要采取措施分析不足,加強(qiáng)產(chǎn)品檢驗(yàn)。
2) 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)
統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制[1](SPC)是現(xiàn)代質(zhì)量管理中不可缺少的工具,是指應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,區(qū)分出生產(chǎn)過(guò)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(guò)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,從而達(dá)到提高和控制質(zhì)量的目的。
控制圖是SPC的核心工具,也可稱作SPC圖,是將從過(guò)程定期收集的樣本所獲得的數(shù)據(jù)按順序點(diǎn)繪而成的圖,圖上標(biāo)有過(guò)程穩(wěn)定時(shí)描述過(guò)程固有變異的“控制限”。傳統(tǒng)的SPC圖用界限μ±3σ作為控制界限來(lái)管理過(guò)程。這意味著在1000個(gè)產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)小于2.7個(gè)不合格品出現(xiàn),就認(rèn)為過(guò)程的波動(dòng)屬于正常,若超過(guò)2.7個(gè)不合格品,就認(rèn)為過(guò)程發(fā)生了不正常波動(dòng)。為了便于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用和及時(shí)記錄質(zhì)量波動(dòng)情況,將正態(tài)分布圖及其控制限μ±3σ同時(shí)左轉(zhuǎn)90°,并以橫軸為時(shí)間或樣本編號(hào),以縱軸為過(guò)程參數(shù)(均值、標(biāo)準(zhǔn)差等),并在μ±3σ處引出兩條虛線表示的水平線,就形成了一張SPC圖的示意圖。
1.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
GB/T 19001:2016《質(zhì)量管理體系要求》[2]提到,基于風(fēng)險(xiǎn)的思維是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理體系有效性的基礎(chǔ),對(duì)質(zhì)量過(guò)程的管控實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理是很有要的。
風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)一般包括以下4個(gè)環(huán)節(jié):
1) 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
在元器件生產(chǎn)線過(guò)程控制中,風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別包含2個(gè)方面,即生產(chǎn)制造過(guò)程中的管理風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和SPC應(yīng)用過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別,前者體現(xiàn)在一個(gè)企業(yè)的質(zhì)量管理體系中,有形成文件的信息具體闡述質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理程序,后者便是本文要探討的技術(shù)集成的方法。如前所述,SPC的應(yīng)用包括4個(gè)環(huán)節(jié),分別是①關(guān)鍵工藝過(guò)程及其關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定,同時(shí)進(jìn)行工序能力分析;②工藝參數(shù)數(shù)據(jù)采集;③工藝受控狀態(tài)定量分析;④控制措施。風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別應(yīng)當(dāng)貫穿SPC應(yīng)用全過(guò)程,例如,對(duì)關(guān)鍵工藝過(guò)程和關(guān)鍵工藝參數(shù)的確定風(fēng)險(xiǎn),有些情況下,關(guān)鍵工藝并非單一,能否全面確定關(guān)鍵工藝,便是風(fēng)險(xiǎn)之一;再如,工序能力分析結(jié)果,對(duì)過(guò)程能力指數(shù)的計(jì)算和判別,是否能合理的反映元器件的生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量波動(dòng),等。
2) 風(fēng)險(xiǎn)分析
該環(huán)節(jié)是對(duì)確定的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行預(yù)估,闡明“出錯(cuò)的可能性及結(jié)果”,輸出的結(jié)果可以是定性的,也可以是定量的,例如FMECA工具中的CA 分析,可定量輸出風(fēng)險(xiǎn)造成的嚴(yán)酷度級(jí)別。風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程可按照不同的算法進(jìn)行,最終輸出的結(jié)果是風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重性系數(shù)或類似的參數(shù)指標(biāo)。
3) 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
按照風(fēng)險(xiǎn)分析輸出的結(jié)果,對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)造成的后果進(jìn)行審查和評(píng)價(jià)。
4) 風(fēng)險(xiǎn)控制
根據(jù)以上環(huán)節(jié),提出風(fēng)險(xiǎn)管控措施,風(fēng)險(xiǎn)控制的四種基本方法是:風(fēng)險(xiǎn)回避、損失控制、風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移和風(fēng)險(xiǎn)保留,具體可細(xì)化為程序文件。endprint
2 質(zhì)量技術(shù)集成的設(shè)想
自1973年美國(guó)約瑟夫·哈林頓博士提出CIM(計(jì)算機(jī)集成制造)的概念,計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS是CIM概念的具體實(shí)現(xiàn),我國(guó)863計(jì)劃成立CIMS主題專家組,積極響應(yīng)并推廣這一信息時(shí)代新型企業(yè)的生產(chǎn)模式,并對(duì)CIM重新定義為“將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合,并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期(從市場(chǎng)需求分析到最終報(bào)廢處理)的各個(gè)階段,通過(guò)信息集成、過(guò)程優(yōu)化及資源優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成和優(yōu)化運(yùn)行,達(dá)到人(組織、管理)、經(jīng)營(yíng)和技術(shù)三要素的集成,以改進(jìn)企業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間(T)、質(zhì)量(Q)、成本(C)、服務(wù)(S)、環(huán)境(E),從而提高企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力?!?/p>
在CIMS環(huán)境下[3],并行制造、精益生產(chǎn)、敏捷制造等都逐漸成為制造企業(yè)的新策略和新的生產(chǎn)模式。集成質(zhì)量系統(tǒng)IQS,用于分析產(chǎn)品質(zhì)量形成各階段相應(yīng)的質(zhì)量活動(dòng),包括質(zhì)量計(jì)劃、檢測(cè)與質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量評(píng)價(jià)與控制、綜合信息管理?,F(xiàn)行的IQS通常作為企業(yè)的一個(gè)管理系統(tǒng),用于處理流程、記錄數(shù)據(jù),在具體到生產(chǎn)線的質(zhì)量控制方面,不具備精確地定量分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、質(zhì)量診斷等功能,是通用性的IQS,電子元器件行業(yè),可結(jié)合元器件本身的特點(diǎn),將生產(chǎn)線上的質(zhì)量控制集成模塊化的系統(tǒng),細(xì)化功能模塊,集成核心就是細(xì)化IQS的管理控制層,形成具備元器件產(chǎn)品特色的質(zhì)量控制技術(shù)集成系統(tǒng),嵌入過(guò)程能力分析技術(shù)、SPC技術(shù)、抽樣統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、方案制定、的算法設(shè)計(jì)。
3 質(zhì)量控制技術(shù)集成構(gòu)思
基于CIMS的思想,采用計(jì)算機(jī)軟件集成[4]的方式,將元器件生產(chǎn)過(guò)程SPC技術(shù)、過(guò)程能力分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)融合應(yīng)用,集成質(zhì)量控制系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。
CIMS環(huán)境下的質(zhì)量控制集成系統(tǒng)的主要特點(diǎn):
1) 覆蓋產(chǎn)品從生產(chǎn)到成品試驗(yàn)的各個(gè)階段,對(duì)產(chǎn)品形成合格成品前制造檢驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量活動(dòng)進(jìn)行控制與管理;
2) 結(jié)合電子元器件大批量、高質(zhì)量、高可靠性和要求[5];
3) 工作方式是系統(tǒng)自檢、改善過(guò)程能力;
4) 以數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為支撐,實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息的存取,數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)分析,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,整改措施等功能;
5) 強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)施,是一個(gè)模塊化的開(kāi)放式的質(zhì)量控制系統(tǒng),能根據(jù)企業(yè)環(huán)境的變化以及對(duì)質(zhì)量要求的不斷提高,進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整、擴(kuò)充和完善。
4 結(jié)論
電子元器件行業(yè)的質(zhì)量技術(shù)集成應(yīng)用目前還很少,隨著信息化時(shí)代產(chǎn)品集成化越來(lái)越復(fù)雜,單一的質(zhì)量技術(shù)已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的質(zhì)量需求,質(zhì)量技術(shù)的集成應(yīng)用必然成為產(chǎn)品制造業(yè)的一種質(zhì)量管控趨勢(shì)。
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