SPC在元器件企業管理中的應用初探

魏建新

摘 要：討論如何運用一套新的評價方法（Cpk評價、SPC技術及PPM考核）在質量和可靠性方面對元器件進行評價，重點介紹SPC體系在元器件企業中建立和實施的情況。

關鍵詞：元器件；質量；可靠性；Cpk；SPC

中圖分類號：F270 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）36-0021-02

緒論

隨著電子產品質量水平的迅速提高，電子產品失效率降至FIT（非特）數量級，國際上在評價高可靠電子產品內在質量和可靠性方面形成了一套新的評價方法，即工序能力指數（Cpk）評價、工藝過程統計受控（SPC）狀態分析及產品出廠平均質量水平PPM考核。

20世紀80年代后期，國際上元器件生產廠家已廣泛采用Cpk、SPC、PPM等技術保證元器件具有較高的內在質量。

隨著國內電子管行業的持續發展，產品的制造性與可靠性都達到了較高的水平。為了進一步提高過程控制水平，降低制造成本，管理的重點逐步向工藝過程控制偏移。1998年中國頒布了《GJB3014-97電子元器件統計過程控制體系》的標準，在國內推廣這幾項技術。

SPC技術在電子管行業的推廣應用，使企業的控制人員能夠實時掌握工藝過程信息，在產品質量問題發生前就采取有效的糾正措施，避免批量生產過程中產品缺陷的產生，從而減少制造成本。

一、元器件傳統評價方法存在的問題及解決方法

（一）評價元器件質量和可靠性的傳統方法

整機廠在批量采購元器件產品時，常采用以下幾類方法評價產品的質量和可靠性：（1）抽樣檢驗；（2）壽命試驗；（3）現場收集并積累壽命數據；（4）對元器件進行再篩選。

（二）傳統評價方法存在的問題

20世紀80年代后期，國際上元器件的質量和可靠性水平提高到了一個新的階段，出現了以下問題，傳統方法已不能對元器件產品的質量水平進行準確的評價：（1）抽樣檢驗已不能區分出高水平產品之間的質量差別；（2）可靠性水平提高到6級以上，其失效率低于1 000FIT的情況下，通過壽命試驗方法評價其可靠性時需要幾萬個樣品，可靠性壽命試驗方法進入死胡同；（3）現場數據采集與積累方法具有滯后性；（4）元器件的再篩選并不能真正提高產品的內在質量和可靠性。

（三）評價元器件質量和可靠性的新方法

1.工序能力指數（Cpk）評價。工序能力指數是評價工藝線是否具備生產質量好、可靠性高的元器件所要求的工藝水平的指標。

2.工藝過程統計受控狀態（SPC）分析。其目的是通過SPC分析，證明在生產過程中未出現異常情況，從而保證產品是在受控的環境下生產的。

3.產品出廠平均質量水平PPM考核。對一段時間內出廠產品的平均質量水平PPM值進行考核，證明產品的不合格率已控制在較低的數值上。

二、我公司實施SPC過程

統計過程控制即SPC是質量控制的基本方法，是執行全面質量管理的基本手段，在企業管理中發揮著重要作用。但由于我公司產品具有多品種、小批量、手工化的特點，SPC未能得以實際的應用。

2008年我公司承接了某型充氣微波開關管的批生產工藝技術攻關項目，其中包含了SPC體系的實施。

為此公司確定了實施SPC的目標：利用此次批生產技術攻關有利因素，抓住機遇，以該項目為突破口，應用SPC技術，不斷改進過程能力，使關鍵工序的工序能力指數在原有水平上提高10%，使某型充氣微波開關管持續穩定地維持在相應軍用標準的水平。同時建立和實施SPC，逐步將SPC管理體系引入開關管生產線的過程控制中，為企業今后的發展與市場競爭力打下堅實的基礎。

（一）建立SPC領導小組

建立SPC領導小組的目的是推動和監督總體的SPC計劃的實施。用以下方法策劃和組織SPC體系：（1）領導小組由各職能部門的負責人組成的；（2）規定管理小組初始的SPC培訓，以確保他們理解SPC的概念和原理；（3）對中層管理人員和生產線的管理人員進行全面意識培訓，介紹有關概念、組織計劃和目標；（4）設定實施目標，以便在整個過程中建立和實施SPC體系；（5）根據工藝流程組合有關過程及其相關操作，建立相應的質量改進小組；（6）擬制定期的活動計劃；（7）確定所需的資源；（8）擬制在總體工藝流程中確定關鍵操作的原則并編成文件；（9）根據歷史數據，利用帕雷多分析等方法，將問題和原因按輕重程度排列，根據分析結果來選定過程組合，以便開始采用SPC方法；（10）擬制定量的業績考核方法；（11）在采用SPC之前和期間，對操作人員進行培訓；（12）在選定的過程組合中實施SPC技術；（13）修改現有程序并按需要開發新程序，以便在質量體系和各操作過程中包含SPC體系。

（二）培訓

1.參加鑒定機構組織的培訓。（1）SPC體系文件的編制及認證要求培訓；（2）統計過程控制技術和實施要求方面的培訓；（3）邀請SPC專家來廠指導SPC工作。

2.內部培訓。人力資源部門制訂人員培訓規劃和年度培訓計劃，培訓范圍包括與實施SPC體系有關的質量、技術、生產、檢驗、計量、管理等所有人員。其主要內容如下：（1）GJB3014《電子元器件統計過程控制體系》；（2）SPC體系文件，即SPC體系實施計劃和程序文件；（3）SPC的定義、術語和原理，解決問題的基本方法，控制基礎知識，能力分析以及實驗設計等。

（三）編制SPC體系文件

根據GJB3014的要求，編制SPC體系文件。包括SPC體系實施計劃，具有可操作性的每個關鍵工序/關鍵工藝參數的《SPC實施細則》等。

（四）SPC體系的運行

建立SPC體系后，通過運行驗證SPC體系文件的有效性和可操作性，并不斷對其進行修改與完善。endprint

（五）自審核

通過自審核，找出控制過程中存在的缺陷以及與軍用標準要求的差距，及時采取相應的糾正和預防措施，必要時對SPC體系文件做相應的修改。SPC體系的自審核每年進行一次。

三、代表性品種實施SPC情況

（一）確定關鍵工序及關鍵工藝參數

做出某型充氣微波開關管的工藝流程圖，確定關鍵參數，將主要工序的關鍵參數按重要程度進行排序，以此確定主要工序的因果關系。通過對主要工序因果關系、關鍵參數等的分析，選擇五個關鍵工序，并確定相應的控制圖。

（二）制訂SPC體系文件

1.編制某型充氣微波開關管的《SPC體系實施計劃》。根據GJB3014的要求，編制《某型充氣微波開關管SPC體系實施計劃》，目的是在某型充氣微波開關管生產線建立和實施一個文件化的SPC體系，以便有效地應用SPC技術，確保該產品滿足產品規范要求，以及不斷改進過程能力，提高產品質量和可靠性水平。

2.制訂各關鍵工序的《SPC實施細則》。對每個關鍵工序制訂《SPC實施細則》，以有效指導生產線的數據采集及處理，實施細則的主要內容有：確定控制規則，說明控制圖的類型，分組規模和抽樣方案，控制圖的計算、維持方法，以及儀器分析與評價。

（三）確定過程是否處于統計控制狀態

按照各工序的實施細則，進行連續批次的數據采集。用SPC軟件進行數據處理，獲得各工序的SPC控制圖。若控制圖不存在違反規則的問題，表明工藝處于統計受控狀態，反之則表明工藝未處于統計受控狀態。

通過對失控原因進行分析，制定改進方案，改進后再進行連續批的數據采集，用SPC軟件進行數據處理，獲得新的SPC控制圖，若控制圖一切正常，表明工藝處于統計受控狀態。

例：為了在電鍍工序對鍍金層的厚度進行數據的采集，專門購置了一臺測厚儀，經調試驗收合格后，共采集了20批數據，20批數據得到的嵌套控制圖中有多點違反了規則。

通過分析認為電鍍工序存在以下一些問題導致數據的離散性大：（1）鍍金槽中金含量不足；（2）槽內掛件位置不夠合理。

為了保證鍍金工序的工藝處于統計受控狀態，我們制定了改進方案：（1）適當增加槽內金含量，同時減少每批電鍍件數量，以保證足夠的厚度；（2）改進槽內掛件位置，以保證一槽內電鍍件鍍層厚度的一致性；（3）管種工藝員要求加長電鍍時間的電鍍件，其數據不作為統計數據。

改進后，又采集了20批數據，得到的嵌套控制圖顯示，一切正常，表明工藝處于統計受控狀態。

（四）進行能力分析

用SPC軟件計算各工序控制點的工序能力指數Cpk，通過改進，各工序的工序能力指數均提高10%以上，達到了預期的目標。

同樣以電鍍工序為例：

1.最初采集的20批數據的Cpk。數據均值：0.424，標準偏差：0.199，實際工序能力指數（Cpk）：0.404。

2.改進后采集的20批數據的CPK值。數據均值：0.412，標準偏差：0.155，實際工序能力指數（Cpk）：0.653。

數據表明，從0.404提高到了0.653。

（五）過程能力的處理

將工藝優化、技術攻關等實施SPC的成果固化到工藝文件中，按照確定的工藝條件維持批量生產。各工序控制點按要求繼續進行數據的采集。每三個月進行一次Cpk的計算，確定過程的長期穩定性。如果過程不能長期穩定，確定并消除異常原因，重新進行能力分析。在實施糾正措施計劃的過程中，對糾正措施過程進行跟蹤，并做好過程記錄。

四、實施過程中存在的問題

建立SPC體系，應用SPC技術，是不斷提高元器件質量和可靠性水平的一種重要手段，在元器件企業實施SPC體系是順應發展的需要。但還實施過程中發現存在以下一些問題，這些問題都有待在今后的工作中加以解決。

（1）由于產品具有多品種、小批量的特點，產品生產周期短，連續性差，因此所采集的數據時間跨度較大，數據量也很小，不完全符合SPC對數據的要求；（2）相關人員對SPC了解不夠，導致實施過程中常出現各種各樣的錯誤；（3）由于是首次實施SPC，因此在體系的建立和實施上還存在不少問題。

參考文獻：

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[責任編輯 劉嬌嬌]endprint