SPC的认识与应用
作者张忠朴
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会兴起是源自于一些特定的时空背景
1-1SPC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么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
结束那么SPC的导入时机也就自然成熟了
1-2SPC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货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
来发挥功能基于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
也许由于对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于SPC而且
还要进而推敲──
这是产品品质还是制程参数管制图
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针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ProcessParameter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──
为什么挑出这些制程参数
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的最大不同点就在于由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
品质换言之它是着重买卖双方可共同评断与鉴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
P1P2P3P4
温度P1AP2AP4A
压力P2BP3B
温度P1CP3CP4C
速度P2DP4D
pH值P1FP4F
能量P2GP3G
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ProcessParameter)对产品品质(ProductQuality)会有举足轻重的影响
这种探索模式可以图标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么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
至于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着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14lb/in2下限为10lb/in2那么代入上述回归方程式则P2B之管制上限为
14=-2+4xXU=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3.50.5(lb/in2)之间换言之只要事先将第二制
程之压力(P2B)好好控制在3.50.5之间那么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货商提供之所谓技术资料那么在SPC方面就仍许多的值得努力的空间
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么与推动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于明
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着时间的流逝系统本身都潜伏了突变的可能现以图标法说明如下图
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么从SPC之角度仅需将P2B控制在3.50.5
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3.50.5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122
之内那么P2B继续控制在3.50.5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OutSpec那么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么就能逐渐体会到下述各项SPC的精髓
5-1SPC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
那么管理自然就愈合逻辑
5-2SPC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着手之管理这种源流管理的想法从消极方面讲可以
防止损失于事先从积极方面讲更可创造品质于源头因此掌握先机自然也成为SPC的精髓
5-3SPC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那么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那么产量愈大品检人
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
5-4SPC使制造成本更低
推动SPC除了可使5-3节所说的鉴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PinkRing
的缺点在传统的品管方式中列甲厂常在黑化处理的天之后才可能发现而一旦PinkRing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PinkRing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250ft2
板子而言所以甲厂未推行SPC与乙厂推行SPC在PinkRing损失上最大的差异可能就是24,000ft2(250244)
与500ft2(2502)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
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针可以每季检讨一
次这些指针分别是
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
6-4WIP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的答案愈来愈多那么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
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