SPC的认识与应用

SPC 的认识与应用
作者:张忠朴 摘录自台湾寻智顾问公司
一,SPC 兴起的背景
这几年对台湾的制程业而言,SPC 似乎已变成一个愈来愈热门的话题.为了避免盲目地人云亦云,我们更需要先探索一下 SPC 的来 龙去脉.其实 SPC 会兴起,是源自於一些特定的时空背景.
1-1 SPC 兴起是宣告「经验挂帅时代」的结束
如果工作经验对产品品质有举足轻重的影响(例如:做旗袍或手拉坯) ,那麽,SPC 就没有太多挥洒的空间.相反地,如果某 一公司开始将经验加以整理,而纳入设备,制程或系统时;也就是说,该公司开始宣告「经验挂帅时代」将要结束,那麽 SPC 的导入时机也就自然成熟了. 1-2 SPC 兴起是宣告「品质公共认证时代」的来临 在传统个人自扫门前雪的时代,每一个公司都要采用自己的资源与方法,来认可某些合格供应商.这对买卖双方而言,都是 劳民伤财且浪废资源的「必要之恶」 .为了提升全人类的福祉,因此, 「品质公共认证」的制度与机构,就从 1980 年代逐渐兴 起,其中已蔚然成风的代表者首推「GMP」与「ISO-9000」二者.这两种公共认证制度为何能奠定其权威地位呢?这是因为他 们非常重视产品生产的「过程」与「系统」 ,因为只有稳定而一贯(Consistent)的「过程」与「系统」 ,才能保证长期做出合 格的产品.然而,如何检核此一贯「过程」与「系统」仍然稳定的存在呢?这又必须仰赖 SPC 来发挥功能.基於上述两点主客 观的因素,因此,对仍想长期在台湾发展的制程业者而言,SPC 已成为影响生存涉及成败的关键制度了.
二,SPC 的迷思(MYTH)
也许由於对 SPC 一知半解,因此在一些己推动 SPC 的公司中,常会发现一些下述的迷思.
2-1 迷思一:有管制图就是在推动 SPC?
其实管制图只是 SPC 的工具之一,因此「管制图=SPC」是一种很粗浅的看法.严谨说来,管制图不但不等於 SPC 而且还要进 而推敲——
这是产品品质(Q)还是制程参数(P)管制图 这张管制图是否有意义? 它所管制的参数真的对产品品质有举足轻的影响吗? 管制界限订的有意义吗? 这张管制图是否受到应有的重视?是否已照规定执行追踪与研判?
这些问题经过推敲之后才能帮助我们对 SPC 作更深入的了解.
2-2 迷思二:有了 Ca/Cp/Cpk 等计算就是在推动 SPC? Ca/Cp/Cpk 是在 SPC 中计算制程能力最主要的指标,因此会作制程能力分析的公司,当然是一个对 SPC 认识较深入的公司,但 是值得再深入探讨的是—
Ca/Cp/Cpk 有定期 Review 吗? Ca/Cp/Cpk 被活用了吗?

是否已用 Ca/Cp/Cpk 作订单分派给不同生产线生产的依据?
2-3 迷思三:有了可控制的制程参数(Process Parameter)就是 SPC? 制程参数的确是 SPC 的焦点,但是透过此迷思我们应深入探究——
为什麽挑出这些制程参数? 这些制程参数的控制条件是如何决定的? 这些制程参数与成品品质间有因果关系可循吗?
三,SPC 的焦点——制程(Process)
SPC 与传统 SQC 的最大不同点,就在於由 Q 至 P 的这两个字转换.在传统的 SQC 中强调的是 Quality,是指产品的品质.换言之,它 是著重买卖双方可共同评断与监定的一种「既成事实」 .而在 SPC 的想法上,则是希望将努力的方向更进一步的放在品质的源头——制程 (Process)上.因为制程的起伏变化才是造成品质变异(Variation)的主要根源,而品质变异的大小也才是决定产品优劣的关键.这 种因果关系,可进一步表示如下:
明白上述的因果关系之后,自然就会将 SPC 的焦点放在制程(Process)上了.
四,SPC 的步骤
在对 SPC 有了上述更进一步的了解之后,SPC 的正确作法,也就会自然而然的浮现了.一般而言,有效的 SPC 应循下列步骤依序进 行:

制程 制程参数 (温度)A (压力)B (温度)C (速度)D (pH 值)F (能量)G
P1
P2
P3
P4
P 1A
P 2A P 2B P 3B P 3C P 2D
P4 A
P 1C
P4 C P4 D P4 F
P 1F P 2G P 3G
4-1 步骤一:深入掌握因果模式
所谓因果模式,就是找出哪些制程参数(Process Parameter)对产品品质(Product Quality)会有举足轻重的影响. 这种探索模式,可以图示方式说明如上.在上述模式,所有制程参数,理论上都可能会对产品品质造成影响,但事 实上我们都知道,每一制程参数对产品的影响程度一定不会相同.因此,SPC 首先要做的就是希望能找出孰轻孰重 的因果关系,换言之我们希望能得到下列这张制程参数的柏拉图:
得到这张柏拉图有什麽好处呢?其好处就是希望能从众多的操作参数之中,过滤出少数举足轻重的项目来加以管 制,因此,如果能够作好 SPC,其实管制项目根本不必太多, 管制成本当然也就会相对降低了.
至於如何找出上述的因果模式呢?原则上要视产品品质的复杂度而订, 如果, 复杂度低, 用传统的索检表 (Checklist) 及层制法来加以分析即可.反之,如果遇到复杂度高的个案,那可能就不得不借助实验计划法(D.O.E)的更高阶分析 工具了.

4-2 步骤二:设定主要参数的控制范围 经过上述"步骤一"找出影响结果的主要参数之后,接著要推敲的就是:这些参数该控制在那一个范围内变动才恰 当?这个时候,我们就需要进一步地借助相关与回归分析等统计工具来合理地推测出控制范围.
我们继续援引"步骤一"之例,来说明如何决定 P2B 的合理变动范围.假设该产品品质特性是铜箔的"抗撕强度", 而经过相关回归分析得知,P2B 与抗撕强度成正比关系,如上图所示.
此回归方程式以公式表示则为:
y=-2+4x,其中 y=抗撕强度,x=P2B 之压力强度值
若己知产品抗撕强度之规格上限为 14 lb/in ,下限为 10 lb/in ,那麽代入上述回归方程式,则 P2B 之管制上限为:
2 2
14=-2+4x→ XU=4(lb/in2)
同理,管制下限即为:XL=3(lb/in2)
经过这种相关回归的转换之后,P2B 的控制范围就可合理地设在 3.5 刡 0.5(lb/in )之间,换言之,只要事先将第二 制程之压力(P2B),好好控制在 3.5 刡 0.5 之间,那麽,除非有特殊的意外,否则产品的抗撕强,理当不成问题.基 本上,做到这个阶段,SPC 的精神才可算是真正浮现了.当然相对的,今天贵公司所推动的 SPC,如果制程参考的控 制范围,并无严谨脉络可循(大部分参数都是供应商提供之所谓技术资料),那麽在 SPC 方面就仍许多的值得努力 的空间.
2
4-3 步骤三:建立制程控制方法 经过"步骤一/步骤二"之后,对 SPC 而言只能说完成了 S 与 P 两部份,而 C 部只是刚开始而已.因为控制范围 只是控制方法的一部份,若要谈完整的控制的方法,则需要进一步探究. 控制频率(换言之,就是多久该抽样一次?一般抽样频率与制造系统的稳定性有密切的关系,通常若 Process 的稳定性愈高,则控制频率就可相对的放松) 样本抽取方法
样本量测方法(为了避免造成鸡同鸭讲的问题,理论上,上述二者至少应与"步骤一/步骤二"在 实验阶段时采取一致的方法,而在控制一段时间,验证吻合之后,则可采取自动侦测之仪器来取而代之,

以收事半功倍之效) 4-4 步骤四:抽取成品来印证原始系统是否仍然正常运转 是否经过"步骤一/步骤二/步骤三"之后,SPC 的大功就告成了呢?是否推动 SPC 之后,就再也不需要进行成 品检验了呢?如果仍要作成品检验,那麽与推动 SPC 之前原来的成品检验有何不同呢?深入研究这些问题,才有助 於明白 SPC 的全貌.其实即使"步骤一/步骤二/步骤三"完全做到了,仍然要抽查少数成品来作检验,其目的何 在呢?因为任何系统无论设计如何的严谨,随著时间的流逝,系统本身都潜伏了「突变」的可能,现以图示法说明 如下图5.
当透过"步骤一/步骤二/步骤三"找出 P2B 与抗撕强度的关系之后,那麽,从 SPC 之角度仅需将 P2B 控制在 3.5 刡 0.5 之范围内即可,但是谁能保证原系统永远不变呢?因此,为侦测"原系统"是否已产生突变,所以,我们就 必须在 P2B 的合理范围内(3.5 刡 0.5),抽取一些样本来对成品的抗撕强度特性加以检查,如果结果显示抗撕力正 常(在 12 刡 2 之内),那麽,P2B 继续控制在 3.5 刡 0.5 之内就有意义;反之,如果抽出样本的结果显示抗撕强度 异常(如上图落在 4~9 之间全部 Out Spec),那麽,我们就要立刻警觉系统是否已在不知不觉中突变了.
有了这种认知我们就不难明白,其实推动 SPC 时,仍要做少数成品检验的,只是 SPC 中成品检验的目的,是要确认 原系统有没有产生突变,这与传统用成品抽样检验来作全批"允收"的目的是不相同的.
既然在 SPC 中的成品检验是要验证原系统是否有发生突变,所以,成品检验的时机就需要讲究.一般应选取在愈接 近系统可能产生突变的时机之后,抽验系统的正常与否就有积极的意义.一般而言,在设备大修,连续假期,或更 换原料之后的"关键时刻",都是系统最可能出现突变之时机.这时,抽取成品来验证系统的步骤就显得特别重要 了.
上述"步骤一/步骤二/步骤三/步骤四",是推动执行 SPC 的系统的必要过程,值得有心人多加推敲玩味.
五,SPC 的精髓
SPC 系统如果能够循序渐进地落实执行,那麽,就能逐渐体会到下述各项 SPC 的精髓.
5-1 SPC 能使管理更合逻辑

从上述"步骤一/步骤二/步骤三/步骤四"来看,做好 SPC 的过程,其实也就是脱离直觉式管理而进入逻辑管理 的过程,中国人常说「物有本末,事有始终,知所先后,则近道矣」 ,这岂不正是 SPC 的写照?因此,若能愈深入了 解 SPC,那麽管理自然就愈合逻辑. 5-2 SPC 能使管理掌握先机 因为 SPC 是从产品之品质特性,回溯到源头从制程参数上著手之管理.这种「源流管理」的想法从消极方面讲,可 以防止损失於事先;从积极方面讲,更可创造品质於源头,因此「掌握先机」自然也成为 SPC 的精髓. 5-3 SPC 能使管理更加省事 SPC 是从容易控制的制程参数下手,来掌握不容易控制的成品品质.因此,是一种相当省事的管理,试想倘若不实 行 SPC,那麽倒底要投下多少人力物力才能做好成品的全检作业呢?尤其麻烦的是,若不做 SPC,那麽产量愈大,品 检人员就要等幅增加.反之,做好 SPC 后其品检人手是可以不增反减的,因此何者省事,省钱,至此已昭然若揭有 目共睹了. 5-4 SPC 使制造成本更低 推动 SPC 除了可使 5-3 节所说的监定成本得以节省之外,更可使内部的失败成本大幅降低.若以 PCB 为例,其 Pink Ring 的缺点在传统的品管方式中(列:甲厂)常在黑化处理的4天之后才可能发现;而一旦 Pink Ring 在 PTH 中发 现时,四天来的 WIP 都有可能受到波及的机会.但是若在另一家(乙厂)妥善实行 SPC 的公司,则黑化线透过 SPC 的监视,其潜伏的 Pink Ring,可能在黑化线出问题之后的两小时内就被掌握了.以一个中级厂的规模,每小时生 产 250 ft 板子而言,所以甲厂(未推行 SPC)与乙厂(推行 SPC)在 Pink Ring 损失上最大的差异,可能就是 24,000 ft (250×24×4)与 500 ft (250×2)之比.想想看,这对成本的影响该有多大呢?因此,做好 SPC 才是降低制造成 本的妙方.
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六,SPC 的诊断
推动 SPC 之后,如何知道所推动的 SPC 是否成功了呢?一般而言,有一些简单明确的验证指标,可以每季检讨一次,这些 指标分别是:
6-1 品质是否更稳定?
6-2 良品率是否提高?
6-3 制程是否更流畅?
6-4 WIP 是否更减少?
6-5 成本是否更低廉?
6-6 异常是否更快被侦测到?
6-7 品管员是否逐渐减少?
如果每季检讨时,Yes 的答案愈来愈多,那麽要特别恭禧贵公司,因为这不但表示贵公司用对了 SPC,而且更证明贵公司 定将成为一个愈来愈成功的公司.
PDF 文件制作:中国 PCB 技术网 网址:https://www.wendangku.net/doc/ca8676833.html, 整理时间:2003/7/3