【doc】处理工艺的有效工具—PWI

【doc】处理工艺的有效工具—PWI 处理工艺的有效工具—PWI www.smta.org.cn 处理工艺的有效工具一PWI CCF技术兼管理顾问薛竞成 希望能确保电子产品能以最高品质被制 造出来,以及能够快速而又以最低成本的被 制造出来,这都是电子制造业界中的目标.尤 其是在目前竞争情况日益激烈,客户要求日 益严格,以及制造服务的利润日益收缩的形 势下,如何以最快和最节省金钱的做法来制 造出品质有保证的产品,更是家家关注的课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 . SMT技术的出现,虽然给人们带来了不 少产品性能方面和制造成本方面的好处,但 也同时带来了许多技术上的问题.它在技术 上的复杂性,面广和高度综合性,以及快速的 发展使到我们在确保制造品质和生产效率上 受到比插件技术时代更严峻,更多方面的挑 战.其竞争之难度,甚至使到制造利润相对于 品牌,设计,销售等方面的利润来说,是个不 值得投入的业务.而促使一些大公司放弃了" 制造"这一部分的业务.不过按笔者的观点, 制造业并非无利可图.而是我们业界中太多 用户忽略了去掌握相关的技术知识,小看了 它的复杂度,以及没有意识到它巨大的潜在 盈利机会罢了. 在本区域的大多数国家中,一贯以来由于 处于经济发展的阶段,使大多数的制造商都 较偏向于注重成本.对于品质方面照顾得较 为不足.而也由于一路来缺乏对它的关注,造 成认识不足,而发展到竟然觉得SMT技术没 有什么难处.甚至有许多人认为因为SMT已 是20年历史的工艺,所以没有什么需要改 进,没什么技术"看头"和"可搞"的.其实 对于有深入了解这门技术的人来说,我相信 都会同意我的看法,就是我们绝大部分的用 户,离开技术的优化点还是颇有一段距离的. 在生产力和投资效益上,低于50%的大 有人在.在质量方面,没有多少工厂能很肯定 的对下一个产品的质量作出保证;没有多少 工厂能对自己制造出来的产品的寿命进行预 测;也没有多少工厂能清楚的解释如果不值 得做零缺陷,什么合格率是绝对合理可控的. 一 些有出来说的,也常因为商务形象理由,或 "以为是"的情况居多.以为如果我们广泛和 深入的考察,交流和研究的话,我们不难发 现,即使是采用ISO,或是SPC,或是DOE,或 是Cpk等被认为最先进的工具做法的,其目 前的科学性还不足于应付我们市场中所"要 求"和"承诺"的.Cpk值为1.5的工艺能 力,对产品的可靠性和性能的影响是什么?翻 修好的产品和直通合格的产品在质量上有什 么差距?Cmk和Cpk的关系什么?是否通用? 可以换算吗?他们又和现场使用的SPC结果 是什么关系?这种种都表示了我们还有许多 路要走,才能较好的谈"零缺陷",谈"品质 第一"等等. 要能够确保生产产品的品质,实施工艺管 理是唯一的途径.工艺管理包括了工艺研究 开发,工艺设计,工艺设置,工艺调制,工艺管 制和工艺改进六个部分.前五者都是基本要 求,而第六项是使水平更稳定或提升到更高 ? 70?,现代表面贴装资讯2oo3. ~.城 www.smta.org.cn 服务机构 的层次.原本在理论上如果前五项都做得好 时,第六项是不需要的.但由于SMT技术复 杂,不可能在很短时间内学习到用来处理所 有问题所需的技术.加上SMT的发展和新技 术的推出速度较快,所以在实际工作中,第六 项也是少不了的. 在品质的竞争上,我们目前绝对有许多 机会.这是因为业界中能处理好这六个方面 的工厂并不多.在做法上,管理系统上,技术 知识和工具上等等,我们都还不处于理想状 况.在科学管理中,我们都知道处理问题时必 须具备和经过四个活动环节,就是"制定"," 测量","分析"和"改善"四部分.四者缺一 不可. 在"制定"这一项中我们需要定性和定 量.比如什么算是好的产品?什么才是用户的 需求?什么样的工艺才算是好的,能支持好产 品定义的工艺?工艺的指标是什么?多少才算 是合格?不合格的偏差对产品的影响是什么 等等. 在"测量"一项中,我们关注的是什么工 艺参数或品质结果需要测量?如何测量(工具 和方法)?测量的可靠性有多高?需要在何时 何处测量?测量数据的统计和分类如何安排 才合理适用等等. 在"分析"一项中,我们需要掌握把数据 转换成信息的技术.如何才能避免被数据误 导?数据中如何清楚的按关系和层次分出因 素?对于综合因素和混合的数据如何处理?如 何正确的分辨问题的关键是属于工艺,设计, 设备和运作管理中的哪一部分等等. 至于"改善",我们应该有能力制定合理 目标,掌握正确的因果关系和程度,和宏观的 设计解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 等.比如目标应该定得多高才 合理?应该分几个阶段?问题应该由哪个部门 负责?是独立还是牵头解决?改善方案会对部 门内外造成什么正负面的影响?方案的适用 期如何等等. 以上这些工作,没有一项是简单的.也没 有一种技能是不需要通过有 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 和组织性的 培育就可以获得的.本文中我们不可能有效 和足够的谈论所有的课题.我们现在从一个 很少被重视而又十分有用的做法(也可说是 个工程工具),来看我们如何可以更好的通过 工艺来确保生产的品质. 以上提到,我们在整个确保品质的工作 中,首先要通过"制定"来知道什么是我们 的目标.在大家所熟悉的SPC或Cpk技术中, 这就是我们所说的极限(Limits).极限的意义, 简单来说就是当某个工艺参数或产品特性超 越它时,故障就出现到不可接受的程度了.严 格来说,所有极限都包含一个"范围"(图A), 比如从3到2O,或是从一O.5到+O.54.对于看 来似乎是一点的,比如应该小于3.6的,其实 它的极限也是由O到3.6这个"范围"内. 所以一般极限都包含了表示"范围"的"上 限"和"下限"两个数据.这两个数据是由 制造商按其客户的要求或竞争情况而定的. 可以是个表示出现问题的界线,也可以是个 问题程度能够和不能被接受的界线. 我们知道,没有一个工艺特性是处在一点 工艺下限工艺下限 工 L— 工艺窗口 图(A) 图(B) ? 71? 上而不变的.所以一个工艺表现,在数次测量 下的结果是有一些偏差的.在单一工艺系统 上,一般这些偏差数据,在以足够数据量制成 图表后,都会呈现一个统计学中所指的正态 分布特性(图B).有些工艺或设备特性会呈现 非正态特性,但由于在实际工作中其"优化" 点相对较难确定,所以我们业界多采用"假 设正态"的做法.这做法一般可以被接受,但 在特别情况下用户还是应该有意识的小心处 理. 品质管制的目的,就是监控影响最终品质 的因素(可以是材料,设备参数或是工艺参数) 的变化,使它们不会超越相关的极限,而达到 品质不会出现问题或问题被限制在可接受的 程度内. 在人类进入大量生产工业后,业界的最早 做法,是采用被动的检查作业,把生产后属于 不良的产品过滤返修或报废,来确保客户得 到的都是好品质产品.这种依赖检查的做法 已经属于十分落后的管理方式(虽然还有不 少工厂在如此管理).到了在二次世界大战 后,人类开始较大规模的推行以统计学技术 为主的SPC技术.在一定程度上协助了不少 工厂和国家的发展.直到目前,SPC技术的应 用还似乎还被误认为是个最好的做法.约六 年前,SMT设备制造商开始把它融人设备的" 智慧"软件中,而作为一个"先进卖点".如 今大多数层次较好的设备,几乎都有SPC为 其必备功能了.然而,SPC只是一套监控变 化,适合于3个sigma(标准差)能力或管理目 标的工具.其计算过程对于信息处理的失真, 于面向高品质水平,科学 使用的不方便等,对 管理和注重预防性特强的工厂来说,效果不 如当初预料中的大. 在不断设法提升的发展中,人类又想出了 更进步的做法.即是使用"能力指标"Cp和 Cpk指数来预测不良生产的程度.通过对设 备能力Cmk和工艺能力Cpk的测量和计算, 理论上是可以清楚的预测生产的品质水平的 'I,'I,'I,.smta.org.cn (图C).而只要监控这些Cmk和Cpk表现,我 们就可以免除检查作业和预防不良品的出 现.这做法较SPC技术更科学,准确和有效得 多.不过却出现了一个十分不利于推广的问 题.就是使用上十分复杂和难以掌握.除了公 式上容易处理外,没有多少用户能够清楚的 掌握设备Cmk和工艺Cpk以及产品品质特 性的不同"语言"和近似抽象关系,没有多 少用户能够完整的掌握众多而又相互影响的 工艺特性.这情况包括许多世界有名的工厂 在内.使到我们业界对于Cmk和Cpk技术, 谈多过于实际应用.虽然它是个很科学和最 正确的做法,但不容易被大多数人接受.虽然 如此,由于越来越多人的"赏识"和更多加 工客户的要求,近来一些设备制造商也都把 这一Cpk计算功能设计成为一个卖点. 有一个较实用的做法,就是使用PWI. PWI是英文中ProcessWindowIndex的字母 缩写.意思是工艺窗口(或宽框限)情况指标. 所谓工艺窗口,即相当于上面提到的极限.在 不良品 工艺下限 l I Cpk值描述 分布位置 工艺下限 l l ,~————,厂———— Cpk值描述表现的稳定 图(C) 工艺下限 I 工艺下限 l 图(D) 现代表面贴装资讯2003.MayNo.2 小 '.,'.,'.,.smta.org.cn 服务机构 工艺窗13中的任何设置或表现,基本上不会 出现品质问题或受控在可接受范围内. PWI的做法,是将工艺窗口的范围按0到 100%(图D),或是0到+/一1OO%来划分(图E 和.然后再对所设置的或所测量出的某一 特性表现,根据它和工艺极限(上限或下限)的 相对数据距离,以百分比的方式标示出来.比 如说在回流焊接工艺中,如果好的焊点要求 确保峰值温度在205度到230度之范围内, 而产品上焊点的温度,测量出的结果是在 220度(为了方便解释,这里只取一点.实际上 产品的温度应该是个区而非单点),那其PWI 则为6O%(以205度为O%的算法)或+2O%(以 205度为一100%,230度为+100%的算法,如 图E)或8O%(以205度和230度各为O%,中 间值为100%的计算法,如图. 采用PWI的做法,最大的好处来自容易 理解和使用,即使是生产线上的操作工也可 以很容易的上手.这是因为百分比%是个通 俗的单位或表示方法.如果我们说我的工艺 有95%的坚固,远远比起我们说我的工艺拥 有1.9的Cpk来得容易理解.我们大多数人 对于日常用语中的百分比都已经十分习惯和 熟悉.很直观的马上知道95%代表很高的坚 固性(英文中的Robustness,表示不容易出错). 而对于Cpk技术用语中的1表示3个Sigma, 2表示6个Sigma的概念则相对模糊难懂得 多.Cpk值的1.9,相当于十分接近6个Sigma 的概念,到底告诉我们什么?和95%比起来怎 么样?这些都不是一般工程师能很清楚掌握 的.所以更不用谈到现场操作人员的使用了. PWI的第二个好处,是计算容易,不像 SPC和Cpk技术那样的需要许多样本数据来 统计.所以对于测量困难或参数繁多的工艺, 有很好的使用方便性,也就增加了现场的可 行性了.一般而言,计算PW1只需对相关工 艺特性的单点测量,或甚至只需要知道工艺 的设置点便可以完成工作了. PWI的第三个强点,是其应用完全符合了 "瓶颈"理念."瓶颈"理念告诉我们,我们的 工艺不可能强过所有工序中最弱的一环,就 像"瓶颈"一样,它限制了瓶中液体流出的 速度,不论您的瓶口和瓶身有多大.在SPC技 术中,一个控制图只协助对某一工艺特性进 行监控.而用于最终产品质量检查的,却一般 只能对整个产品的好坏进行统计判断,而没 有作到针对某一因素的监控.所以要SPC发 挥高效益,我们需要对足够的工艺特性进行 测量制图.PWI技术则不同,它的整体指标 (即总PWI值)是按照所有考虑因素中的最弱 点决定的.假设有一决定品质的工艺特性只 有A和B两项.而我们测量出A的PWI是 15%(假设我们采用图F的计算标示法),而B 中心 寓豳 工艺下限 工 d% 图(E) 工艺下限 圈圜蜜口圜羹圜圜豳曩圉 盈?曩圆圈? 曩圜圜E雷图曩目瞄 1OO%O% 图( 实际工艺点 PW1=72% 一 lOO%O%+l0o% 图(G) 现代裹面贴装资讯2003.Maylqo.2?73? 囊蕊 艮 曩墨曩墨 蠢蠢穗曩 中 _一;l曜www.smt~org.cn 的PWI为32%.那么总PWI就是15%(以最 差表现者决定).如果用户觉得15%的工艺坚 固性能不理想,那他就必须针对工艺特性A 进行改善,而暂时不必费工夫在工艺特性B 上.等到特性A的PWI改善到大于32%的程 度后,如还要继续改善才需要注意工艺特性 B.因为此时的总PWI是32%,表示工艺特性 B是个"瓶颈If0PWI应用中的这种处理功 能,在Cpk技术中虽然也可以做到,但按照 Cpk的作用和理论来处理却复杂得多. 由于PWI的以上优点,使这个做法十分 适合参数特性多和综合性强的SMT技术管 理. 如果配合电脑或微型处理器的应用,PWI 更可以协助工厂快速和更准确的调治工艺. 这对于小批量和变化多的生产情况是十分重 要和有价值的.最理想的做法是具备电脑对 PWI的快速自动计算能力,加上可以自动测 量或反馈情况的设备.这两者的配合可以使 生产线处于近乎自动优化的状况.从各个不 同的设备或工艺设置中,通过设备的测量或 状况反馈计算各个PWI值.再从一系列的 PWI值中选择最优化的(即PWI最低的)作为 最终设置. PWI的使用在半自动化的工艺调制中也 是有帮助的.许多工艺工程师在调整工艺时 所遇到的难题之一,就是较难判断在调整某 一 工艺参数时对其他工艺参数的影响.甚至 无法知道其他方面的变化.这往往造成在解 决某一问题后,同时引发另外一个工艺问题. 如果厂内对各关键工艺特性都有PWI的判 断.当我们调整某一特性参数时,可以同时观 察其他相关参数的变化.如果所有PWI的变 化方向都是相同的,表示我们可以放心优化. 如果其中有不同的,我们则需要注意每次调 整的幅度和交替调整法. 凡事都有其两面性.从负面来看,PWI的 不足之处,是它不够详细精确.它所能提供 的,还是属于一种预测的性质.绝对达不到 Cpk技术所能做到的效果.假设我们对PWI, SPC和Cpk这三种技术都有正确的掌握而进 行比较的话,那PWI的可靠性是次于Cpk,但 一 般却胜于SPC技术.从可用性,可靠性,优 化性和效率方面较全的来进行比较的话,在 目前我们业界的一般水平情况下,PWI还是 个优选的技术工具. 如果您工厂是个缺乏知识管理,自己起家 摸索,而从来没有注重各方面表现测量,或程 度还在4Sigma水平之下的,SPC技术应该对 您还是有用的.在掌握和应用SPC的同时辅 以PWI技术将会使您提升更快.如果您工厂 已经上了正轨,工艺,品质水平在4到5Sigma 左右的,应该考虑减少对SPC的依赖,以PWI 技术应用为主而辅以Cpk技术.如果您的方 向是高于5Sigma的,那您就应该以Cpk技术 牵头而辅以PWI技术了.应注意的是,PWI在 发展中的各个阶段都有其作用,但它却不能 独自使您达到最佳状况.使用PWI使您强于 不使用它的竞争对手,适当的整合以上三种 技术更协助您快速发展. 目前很可惜的是,认识到PWI价值的设 备或软件供应商为数还十分少,而缺乏了协 助业界用户一个很好的机会.这不只是设备 商少了个有力的卖点,也是用户的不幸.我相 信这现象是因为在认识上不足的问题,在某 些设备特性技术上难处理的问题,以及SMT 技术市场一贯是设备供应商推动的这一不太 健康情况的原因的关系.PWI技术如果能融 人生产设备和软件中,对用户来说是件有价 值的事.希望这么一天早日到来.PWI受到如 SPC和Cpk技术一样的被重视. 我相信PWI技术的发展还没有见顶.如 果配合这套方便使用性的原理,和Cmk及 Cpk技术结合起来,再在SPC技术方面采用 较简化的统计学Pre-control技术代之,这整 套的技术将会给我们在工艺品质管理上带来 很大的收益.学习和使用PWI,您会从中获利 的. ? 74?现代裹面贴装资讯2003.MayNo.2