處理工藝的有效工具

1、處理工藝的有效工具處理工藝的有效工具 一PWI希望能確保電子產(chǎn)品能以最高品質(zhì)被制造出來，以及能夠快速而又以最低的成本被 制造出來，這都是電子制造業(yè)界中的目標(biāo)。尤其是在目前競(jìng)爭(zhēng)情況日益激烈，客戶 要求日益嚴(yán)格，以及制造服務(wù)的利潤(rùn)日益收縮的形勢(shì)下，如何以最快和最節(jié)省金錢 的做法來制造出品質(zhì)有保證的產(chǎn)品，更是家家關(guān)注的課題。SMT技術(shù)的出現(xiàn)，雖然給人們帶來了不少產(chǎn)品性能方面和制造成本方面的好處，但 也同時(shí)帶來了許多技術(shù)上的問題。它在技術(shù)上的復(fù)雜性、面廣和高度綜合性、以及 快速的發(fā)展使到我們?cè)诖_保制造品質(zhì)和生產(chǎn)效率上受到比插件技術(shù)時(shí)代更嚴(yán)峻，更 多方面的挑戰(zhàn)。其競(jìng)爭(zhēng)之難度，甚至使到制造利潤(rùn)相對(duì)于品牌、

2、設(shè)計(jì)、銷售等方面 的利潤(rùn)來說，是個(gè)不值得投入的業(yè)務(wù)。而促使一些大公司放棄了 “制造”這一部分 的業(yè)務(wù)。不過按筆者的觀點(diǎn)，制造業(yè)并非無(wú)利可圖。而是我們業(yè)界中太多用戶忽略 了去掌握相關(guān)的技術(shù)知識(shí)，小看了它的復(fù)雜度，以及沒有意識(shí)到它巨大的潛在盈利 機(jī)會(huì)罷了。在本區(qū)域的大多數(shù)國(guó)家中，一貫以來由于處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的階段，使大多數(shù)的制造商 都較偏向于注重成本。對(duì)于品質(zhì)方面照顧得較為不足。而也由于一路來缺乏對(duì)它的 關(guān)注，造成認(rèn)識(shí)不足，而發(fā)展到竟然覺得 SMT術(shù)術(shù)沒有什么難處。甚至有許多人認(rèn) 為因?yàn)镾MT已是20年歷史的工藝，所以沒有什么需要改進(jìn)、沒什么技術(shù)“看頭” 和“可搞”的。其實(shí)對(duì)于有深入了解這門技術(shù)的人來

3、說，我相信都會(huì)同意我的看法， 就是我們絕大部分的用戶，離開技術(shù)的優(yōu)化點(diǎn)還是頗有一段距離的。在生產(chǎn)力和投資效益上，低于 50%勺大有人在。在質(zhì)量方面，沒有多少工廠能很肯 定的對(duì)下一個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量作出保證；沒有多少工廠能對(duì)自己制造出來的產(chǎn)品的壽命 進(jìn)行預(yù)測(cè)；也沒有多少工廠能清楚的解釋如果不值得做零缺陷，什么合格率是絕對(duì) 合理可控的。一些有出來說的，也常因?yàn)樯虅?wù)形象理由，或“以為是”的情況居多。 以為如果我們廣泛和深入的考察、交流和研究的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，即使是采用ISO, 或是SPC或是DOE或是Cpk等被認(rèn)為最先進(jìn)的工具做法的，其目前的科學(xué)性還 不足于應(yīng)付我們市場(chǎng)中所“要求”和“承諾”的。Cpk值

4、為1.5的工藝能力，對(duì)產(chǎn)品的可靠性和性能的影響是什么？翻修好的產(chǎn)品和直通合格的產(chǎn)品在質(zhì)量上有什 么差距？ Cm麗Cpk的關(guān)系是什么？是否通用？可以換算嗎？他們又和現(xiàn)場(chǎng)使用的 SPC結(jié)果是什么關(guān)系？這種種都表示了我們還有許多路要走，才能較好的談“零缺 陷”，談“品質(zhì)第一”等等。要能夠確保生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)，實(shí)施工藝管理是唯一的途徑。工藝管理包括了工藝研 究開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、工藝設(shè)置、工藝調(diào)制、工藝管制和工藝改進(jìn)六個(gè)部分。前五者 都是基本要求，而第六項(xiàng)是使水平更穩(wěn)定或提升到更高的層次。原本在理論上如果 前五項(xiàng)都做得好時(shí)，第六項(xiàng)是不需要的。但由于SMTK術(shù)復(fù)雜，不可能在很短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)到用來處理所有問題所需

5、的技術(shù)。加上SMT勺發(fā)展和新技術(shù)的推出速度較快， 所以在實(shí)際工作中，第六項(xiàng)也是少不了的。在品質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)上，我們目前絕對(duì)有許多機(jī)會(huì)。這是因?yàn)闃I(yè)界中能處理好這六個(gè)方面 的工廠并不多。在做法上、管理系統(tǒng)上、技術(shù)知識(shí)和工具上等等，我們都還不處于 理想狀況。在科學(xué)管理中，我們都知道處理問題時(shí)必須具備和經(jīng)過四個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)， 就是“制定”、“測(cè)量”、“分析”和“改善”四部分。四者缺一不可。在“制定”這一項(xiàng)中我們需要定性和定量。比如什么算是好的產(chǎn)品？什么才是用戶 的需求？什么樣的工藝才算是好的，能支持好產(chǎn)品定義的工藝？工藝的指標(biāo)是什 么？多少才算是合格？不合格的偏差對(duì)產(chǎn)品的影響是什么等等。在“測(cè)量” 一項(xiàng)中，我們

6、關(guān)注的是什么工藝參數(shù)或品質(zhì)結(jié)果需要測(cè)量？如何測(cè)量（工具和方法）？測(cè)量的可靠性有多高？需要在何時(shí)何處測(cè)量？測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分類 如何安排才合理適用等等。在“分析” 一項(xiàng)中，我們需要掌握把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的技術(shù)。如何才能避免被數(shù)據(jù) 誤導(dǎo)？數(shù)據(jù)中如何清楚的按關(guān)系和層次分出因素？對(duì)于綜合因素和混合的數(shù)據(jù)如 何處理？如何正確的分辨問題的關(guān)鍵是屬于工藝、設(shè)計(jì)、設(shè)備和運(yùn)作管理中的哪一 部分等等。至于“改善”，我們應(yīng)該有能力制定合理目標(biāo)，掌握正確的因果關(guān)系和程度，和宏 觀的設(shè)計(jì)解決方案等。比如目標(biāo)應(yīng)該定得多高才合理？應(yīng)該分幾個(gè)階段？問題應(yīng)該 由哪個(gè)部門負(fù)責(zé)？是獨(dú)立還是牽頭解決？改善方案會(huì)對(duì)部門內(nèi)外造成什么正負(fù)面

7、 的影響？方案的適用期如何等等。以上這些工作，沒有一項(xiàng)是簡(jiǎn)單的。也沒有一種技能是不需要通過有計(jì)劃和組織性 的培育就可以獲得的。本文中我們不可能有效和足夠的談?wù)撍械恼n題。我們現(xiàn)在 從一個(gè)很少被重視而又十分有用的做法（也可說是個(gè)工程工具），來看我們?nèi)绾慰?以更好的通過工藝來確保生產(chǎn)的品質(zhì)。以上提到，我們?cè)谡麄€(gè)確保品質(zhì)的工作中，首先要通過“制定”來知道什么是我們 的目標(biāo)。在大家所熟悉的SPC£ Cpk技術(shù)中，這就是我們所說的極限（Limits ）。 極限的意義，簡(jiǎn)單來說就是當(dāng)某個(gè)工藝參數(shù)或產(chǎn)品特性超越它時(shí)，故障就出現(xiàn)到不 可接受的程度了。嚴(yán)格來說，所有極限都包含一個(gè)“范圍”（圖A）,比如

8、從3到20,或是從-0.5到+0.54。對(duì)于看來似乎是一點(diǎn)的，比如應(yīng)該小于3.6的，其實(shí)它的極限也是由0到3.6這個(gè)“范圍”內(nèi)。所以一般極限都包含了表示“范圍”的“上限”和“下限”兩個(gè)數(shù)據(jù)。這兩個(gè)數(shù)據(jù)是由制造商按其客戶的要求或競(jìng)爭(zhēng)情況 而定的。可以是個(gè)表示出現(xiàn)問題的界線，也可以是個(gè)問題程度能夠和不能被接受的 界線。工藝窗口圖（B ）我們知道，沒有一個(gè)工藝特性是處在一點(diǎn)上而不變的。所以一個(gè)工藝表現(xiàn)，在數(shù)次 測(cè)量下的結(jié)果是有一些偏差的。在單一工藝系統(tǒng)上，一般這些偏差數(shù)據(jù)，在以足夠 數(shù)據(jù)量制成圖表后，都會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)中所指的正態(tài)分布特性（圖B）。有些工藝或設(shè)備特性會(huì)呈現(xiàn)非正態(tài)特性， 但由于在實(shí)際工

9、作中具“優(yōu)化”對(duì)相對(duì)較難確定， 所以我們業(yè)界多采用“假設(shè)正態(tài)”的做法。這做法一般可以被接受，但在特別情況 下用戶還是應(yīng)該有意識(shí)的小心處理。品質(zhì)管制的目的，就是監(jiān)控影響最終品質(zhì)的因素（可以是材料、設(shè)備參數(shù)或是工藝 參數(shù)）的變化，使它們不會(huì)超越相關(guān)的極限，而達(dá)到品質(zhì)不會(huì)出現(xiàn)問題或問題被限 制在可接受的程度內(nèi)。在人類進(jìn)入大量生產(chǎn)工業(yè)后，業(yè)界的最早做法，是采用被動(dòng)的檢查作業(yè)，把生產(chǎn)后 屬于不良的產(chǎn)品過濾返修或報(bào)廢，來確?？蛻舻玫降亩际呛闷焚|(zhì)產(chǎn)品。這種依賴檢 查的做法已經(jīng)屬于十分落后的管理方式（雖然還有不少工廠在如此管理）。到了在 二次世界大戰(zhàn)后，人類開始較大規(guī)模的推行以統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)為主的SPC技術(shù)。在一

10、定程度上協(xié)助了不少工廠和國(guó)家的發(fā)展。直到目前，SPC技術(shù)的應(yīng)用還似乎還被誤認(rèn)為是個(gè)最好的做法。約六年前，SMT設(shè)備制造商開始把它融入設(shè)備的“智慧”軟件 中，而作為一個(gè)“先進(jìn)賣點(diǎn)”。如今大多數(shù)層次較好的設(shè)備，幾乎都有SPC為其必備功能了。然而，SPC只是一套監(jiān)控變化，適合于 3個(gè)sigma （標(biāo)準(zhǔn)差）能力或管 理目標(biāo)的工具。其計(jì)算過程對(duì)于信息處理的失真，使用的不方便等，對(duì)于面向高品 質(zhì)水平、科學(xué)管理和注重預(yù)防性特強(qiáng)的工廠來說，效果不如當(dāng)初預(yù)料中的大。在不斷設(shè)法提升的發(fā)展中，人類又想出了更進(jìn)步的做法。即是使用“能力指標(biāo)”Cp和Cpk指數(shù)來預(yù)測(cè)不良生產(chǎn)的程度。通過對(duì)設(shè)備能力 Cmkffi工藝能力Cp

11、k的測(cè)量和 計(jì)算，理論上是可以清楚的預(yù)測(cè)生產(chǎn)的品質(zhì)水平的（圖C）。而只要監(jiān)控這些 Cm杯口Cpk表現(xiàn)，我們就可以免除檢查作業(yè)和預(yù)防不良品的出現(xiàn)。這做法較SPC技術(shù)更科學(xué)、準(zhǔn)確和有效得多。不過卻出現(xiàn)了一個(gè)十分不利于推廣的問題。就是使用上十分 復(fù)雜和難以掌握。除了公式上容易處理外，沒有多少用戶能夠清楚的掌握設(shè)備Cmk和工藝Cpk以及產(chǎn)品品質(zhì)特性的不同“語(yǔ)言”和近似抽象關(guān)系，沒有多少用戶能夠 完整的掌握眾多而又相互影響的工藝特性。這情況包括許多世界有名的工廠在內(nèi)。使到我們業(yè)界對(duì)于Cmkffi Cpk技術(shù)，談多過于實(shí)際應(yīng)用。雖然它是個(gè)很科學(xué)和最正 確的做法，但不容易被大多數(shù)人接受。雖然如此，由于越來越

12、多人的“賞識(shí)”和更 多加工客戶的要求，近來一些設(shè)備制造商也都把這一Cpk計(jì)算功能設(shè)計(jì)成為一個(gè)實(shí)點(diǎn)。圖（C ）Cpk工藝下限工藝上限0 %+100 %圖（D ）有一個(gè)較實(shí)用的做法，就是使用 PWI PWI是英文中Process Window Index 的字母 縮 寫。意思是工藝窗口（或?qū)捒蛳蓿┣闆r指標(biāo)。所謂工藝窗口，即相當(dāng)于上面提 到的極限。在工藝窗口中的任何設(shè)置或表現(xiàn)，基本上不會(huì)出現(xiàn)品質(zhì)問題或受控在可 接受范圍內(nèi)。PWI的做法，是將工藝窗口的范圍按0到100%（圖D）,或是0到+/-100%來劃分（圖 E和F）。然后再對(duì)所設(shè)置的或所測(cè)量出的某一特性表現(xiàn)，根據(jù)它和工藝極限（上限 或下限）的相對(duì)

13、數(shù)據(jù)距離，以百分比的方式標(biāo)示出來。比如說在回流焊接工藝中， 如果好的焊點(diǎn)要求確保峰值溫度在 205度到230度之范圍內(nèi)，而產(chǎn)品上焊點(diǎn)的溫度， 測(cè)量出的結(jié)果是在220度（為了方便解釋，這里只取一點(diǎn)。實(shí)際上產(chǎn)品的溫度應(yīng)該 是個(gè)區(qū)而非單點(diǎn)），那其 PWI則為60% （以205度為0%勺算法）或+20% （以205度 為-100%, 230度為+100%勺算法，如圖E）或80% （以205度和230度各為0% 中 間值為100%的計(jì)算法，如圖F采用PWI的做法，最大的好處來自容易理解和使用，即使是生產(chǎn)線上的操作工也可 以很容易的上手。這是因?yàn)榘俜直?是個(gè)通俗的單位或表示方法。如果我們說我的 工藝有95

14、%勺堅(jiān)固，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比起我彳門說我的工藝擁有1.9的Cpk來得容易理解。我們大多數(shù)人對(duì)于日常用語(yǔ)中的百分比都已經(jīng)十分習(xí)慣和熟悉。很直觀的馬上知道95%代表很高的堅(jiān)固性（英文中的 Robustness,表示不容易出錯(cuò)）。而對(duì)于 Cpk技術(shù)用 語(yǔ)中的1表示3個(gè)Sigma 2表示6個(gè)Sigma對(duì)概念則相對(duì)模糊難懂得多。Cpk值的 1.9,相當(dāng)于十分接近6個(gè)Sigma的概念，到底告訴我們什么？和95%：匕起來怎么樣？ 這些都不是一般工程師能很清楚掌握的。所以更不用談到現(xiàn)場(chǎng)操作人員的使用了。圖（G ） - PWI簡(jiǎn)單明了實(shí)際工藝點(diǎn)PWI=72%PWI的第二個(gè)好處，是計(jì)算容易，不像 SP5口 Cpk技術(shù)那樣的需

15、要許多樣本數(shù)據(jù)來 統(tǒng)計(jì)。所以對(duì)于測(cè)量困難或參數(shù)繁多的工藝，有很好的使用方便性，也就增加了現(xiàn) 場(chǎng)的可行性了。一般而言，計(jì)算 PWI只需對(duì)相關(guān)工藝特性的單點(diǎn)測(cè)量，或甚至只需 要知道工藝的設(shè)置點(diǎn)便可以完成工作了。PWI的第三個(gè)強(qiáng)點(diǎn)，是其應(yīng)用完全符合了 “瓶頸”理念。“瓶頸”理念告訴我們， 我們的工藝不可能強(qiáng)過所有工序中最弱的一環(huán)，就像“瓶頸” 一樣，它限制了瓶中 液體流出的速度，不論您的瓶口和瓶身有多大。在SPCK術(shù)中，一個(gè)控制圖只協(xié)助對(duì)某一工藝特性進(jìn)行監(jiān)控。而用于最終產(chǎn)品質(zhì)量檢查的，卻一般只能對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的 好壞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判斷，而沒有作到針對(duì)某一因素的監(jiān)控。所以要SPC發(fā)揮高效益，我們需要對(duì)足夠的工藝

16、特性進(jìn)行測(cè)量制圖。PWI技術(shù)則不同，它的整體指標(biāo)（即總PWI值）是按照所有考慮因素中的最弱點(diǎn)決定的。假設(shè)有一決定品質(zhì)的工藝特性只有A和B兩項(xiàng)。而我們測(cè)量出A的PWI是15% （假設(shè)我們采用圖F的計(jì)算標(biāo)示法），而 B的PWI為32%那么總PWI就是15% （以最差表現(xiàn)者決定）。如果用戶覺得 15%勺 工藝堅(jiān)固性能不理想，那他就必須針對(duì)工藝特性A進(jìn)行改善，而暫時(shí)不必費(fèi)工夫在工藝特性B上。等到特性A的PWI改善到大于32%勺程度后，如還要繼續(xù)改善才需 要注意工藝特性Bo因?yàn)榇藭r(shí)的總PWI是32%表示工藝特性B是個(gè)“瓶頸”。PWI 應(yīng)用中的這種處理功能，在 Cpk技術(shù)中雖然也可以做到，但按照 Cpk的

17、作用和理論 來處理卻復(fù)雜得多。由于PWI的以上優(yōu)點(diǎn)，使這個(gè)做法十分適合參數(shù)特性多和綜合性強(qiáng)的SM儂術(shù)管理如果配合電腦或微型處理器的應(yīng)用，PWI更可以協(xié)助工廠快速和更準(zhǔn)確的調(diào)治工藝。 這對(duì)于小批量和變化多的生產(chǎn)情況是十分重要和有價(jià)值的。最理想的做法是具備電 腦對(duì)PWI的快速自動(dòng)計(jì)算能力，加上可以自動(dòng)測(cè)量或反饋情況的設(shè)備。這兩者的配 合可以使生產(chǎn)線處于近乎自動(dòng)優(yōu)化的狀況。從各個(gè)不同的設(shè)備或工藝設(shè)置中，通過 設(shè)備的測(cè)量或狀況反饋計(jì)算各個(gè) PWI值。再?gòu)囊幌盗械腜WI值中選擇最優(yōu)化的（即 PWI最低的）作為最終設(shè)置。PWI的使用在半自動(dòng)化的工藝調(diào)制中也是有幫助的。許多工藝工程師在調(diào)整工藝時(shí) 所遇到的難

18、題之一，就是較難判斷在調(diào)整某一工藝參數(shù)時(shí)對(duì)其他工藝參數(shù)的影響。 甚至無(wú)法知道其他方面的變化。這往往造成在解決某一問題后，同時(shí)引發(fā)另外一個(gè) 工藝問題。如果廠內(nèi)對(duì)各關(guān)鍵工藝特性都有 PWI的判斷。當(dāng)我們調(diào)整某一特性參數(shù)時(shí)，可以同時(shí)觀察其他相關(guān)參數(shù)的變化。如果所有PWI的變化方向都是相同的，表示我們可以放心優(yōu)化。如果其中有不同的，我們則需要注意每次調(diào)整的幅度和交替 調(diào)整法。凡事都有其兩面性。從負(fù)面來看，PWI的不足之處，是它不夠詳細(xì)精確。它所能提 供的，還是屬于一種預(yù)測(cè)的性質(zhì)。絕對(duì)達(dá)不到 Cpk技術(shù)所能做到的效果。假設(shè)我們 對(duì)PWk SPC和Cpk這三種技術(shù)都有正確的掌握而進(jìn)行比較的話，那 PWI的可靠性 是次于Cpk,但一般卻勝于SPC技術(shù)。從可用性、可靠性、優(yōu)化性和效率方面較全 的來進(jìn)行比較的話，在目前我們業(yè)界的一般水平情況下，PWI還是個(gè)優(yōu)選的技術(shù)工具。如果您工廠是個(gè)缺乏知識(shí)管理，自己起家摸索，而從來沒有注重各方面表現(xiàn)測(cè)量