处理工艺的有效工具10498.docx

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1、处理工艺艺的有效效工具 PWII希望能确确保电子子产品能能以最高高品质被被制造出出来，以以及能够够快速而而又以最最低的成成本被制制造出来来，这都都是电子子制造业业界中的的目标。尤尤其是在在目前竞竞争情况况日益激激烈，客客户要求求日益严严格，以以及制造造服务的的利润日日益收缩缩的形势势下，如如何以最最快和最最节省金金钱的做做法来制制造出品品质有保保证的产产品，更更是家家家关注的的课题。SMT技技术的出出现，虽虽然给人人们带来来了不少少产品性性能方面面和制造造成本方方面的好好处，但但也同时时带来了了许多技技术上的的问题。它它在技术术上的复复杂性、面面广和高高度综合合性、以以及快速速的发展展使到我我

2、们在确确保制造造品质和和生产效效率上受受到比插插件技术术时代更更严峻，更更多方面面的挑战战。其竞竞争之难难度，甚甚至使到到制造利利润相对对于品牌牌、设计计、销售售等方面面的利润润来说，是是个不值值得投入入的业务务。而促促使一些些大公司司放弃了了“制造”这一部部分的业业务。不不过按笔笔者的观观点，制制造业并并非无利利可图。而而是我们们业界中中太多用用户忽略略了去掌掌握相关关的技术术知识，小小看了它它的复杂杂度，以以及没有有意识到到它巨大大的潜在在盈利机机会罢了了。在本区域域的大多多数国家家中，一一贯以来来由于处处于经济济发展的的阶段，使使大多数数的制造造商都较较偏向于于注重成成本。对对于品质质方

3、面照照顾得较较为不足足。而也也由于一一路来缺缺乏对它它的关注注，造成成认识不不足，而而发展到到竟然觉觉得SMMT技术术没有什什么难处处。甚至至有许多多人认为为因为SSMT已已是200年历史史的工艺艺，所以以没有什什么需要要改进、没没什么技技术“看头”和“可搞”的。其其实对于于有深入入了解这这门技术术的人来来说，我我相信都都会同意意我的看看法，就就是我们们绝大部部分的用用户，离离开技术术的优化化点还是是颇有一一段距离离的。在生产力力和投资资效益上上，低于于50%的大有有人在。在在质量方方面，没没有多少少工厂能能很肯定定的对下下一个产产品的质质量作出出保证；没有多多少工厂厂能对自自己制造造出来的的

4、产品的的寿命进进行预测测；也没没有多少少工厂能能清楚的的解释如如果不值值得做零零缺陷，什什么合格格率是绝绝对合理理可控的的。一些些有出来来说的，也也常因为为商务形形象理由由，或“以为是是”的情况况居多。以以为如果果我们广广泛和深深入的考考察、交交流和研研究的话话，我们们不难发发现，即即使是采采用ISSO，或或是SPPC，或或是DOOE，或或是Cppk等被被认为最最先进的的工具做做法的，其其目前的的科学性性还不足足于应付付我们市市场中所所“要求”和“承诺”的。Cppk值为为1.55的工艺艺能力，对对产品的的可靠性性和性能能的影响响是什么么？翻修修好的产产品和直直通合格格的产品品在质量量上有什什么

5、差距距？Cmmk和Cpkk的关系系是什么么？是否否通用？可以换换算吗？他们又又和现场场使用的的SPCC结果是是什么关关系？这这种种都都表示了了我们还还有许多多路要走走，才能能较好的的谈“零缺陷陷”，谈“品质第第一”等等。要能够确确保生产产产品的的品质，实实施工艺艺管理是是唯一的的途径。工工艺管理理包括了了工艺研研究开发发、工艺艺设计、工工艺设置置、工艺艺调制、工工艺管制制和工艺艺改进六六个部分分。前五五者都是是基本要要求，而而第六项项是使水水平更稳稳定或提提升到更更高的层层次。原原本在理理论上如如果前五五项都做做得好时时，第六六项是不不需要的的。但由由于SMMT技术术复杂，不不可能在在很短时时

6、间内学学习到用用来处理理所有问问题所需需的技术术。加上上SMTT的发展展和新技技术的推推出速度度较快，所所以在实实际工作作中，第第六项也也是少不不了的。在品质的的竞争上上，我们们目前绝绝对有许许多机会会。这是是因为业业界中能能处理好好这六个个方面的的工厂并并不多。在在做法上上、管理理系统上上、技术术知识和和工具上上等等，我我们都还还不处于于理想状状况。在在科学管管理中，我我们都知知道处理理问题时时必须具具备和经经过四个个活动环环节，就就是“制定”、“测量”、“分析”和“改善”四部分分。四者者缺一不不可。在“制定定”这一项项中我们们需要定定性和定定量。比比如什么么算是好好的产品品？什么么才是用用

7、户的需需求？什什么样的的工艺才才算是好好的，能能支持好好产品定定义的工工艺？工工艺的指指标是什什么？多多少才算算是合格格？不合合格的偏偏差对产产品的影影响是什什么等等等。在“测量量”一项中中，我们们关注的的是什么么工艺参参数或品品质结果果需要测测量？如如何测量量（工具具和方法法）？测测量的可可靠性有有多高？需要在在何时何何处测量量？测量量数据的的统计和和分类如如何安排排才合理理适用等等等。在“分析析”一项中中，我们们需要掌掌握把数数据转换换成信息息的技术术。如何何才能避避免被数数据误导导？数据据中如何何清楚的的按关系系和层次次分出因因素？对对于综合合因素和和混合的的数据如如何处理理？如何何正确

8、的的分辨问问题的关关键是属属于工艺艺、设计计、设备备和运作作管理中中的哪一一部分等等等。至于“改改善”，我们们应该有有能力制制定合理理目标，掌掌握正确确的因果果关系和和程度，和和宏观的的设计解解决方案案等。比比如目标标应该定定得多高高才合理理？应该该分几个个阶段？问题应应该由哪哪个部门门负责？是独立立还是牵牵头解决决？改善善方案会会对部门门内外造造成什么么正负面面的影响响？方案案的适用用期如何何等等。以上这些些工作，没没有一项项是简单单的。也也没有一一种技能能是不需需要通过过有计划划和组织织性的培培育就可可以获得得的。本本文中我我们不可可能有效效和足够够的谈论论所有的的课题。我我们现在在从一个

9、个很少被被重视而而又十分分有用的的做法（也也可说是是个工程程工具），来来看我们们如何可可以更好好的通过过工艺来来确保生生产的品品质。以上提到到，我们们在整个个确保品品质的工工作中，首首先要通通过“制定”来知道道什么是是我们的的目标。在在大家所所熟悉的的SPCC或Cpkk技术中中，这就就是我们们所说的的极限（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20，或是从-0.5到+0.54。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0到3.6这个“范围”内。所以一般

10、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。工艺下限工艺上限实际表现分布图（ B ）工艺下限工艺上限工艺窗口合格区不合格区不合格区图（ A ）我们知道道，没有有一个工工艺特性性是处在在一点上上而不变变的。所所以一个个工艺表表现，在在数次测测量下的的结果是是有一些些偏差的的。在单单一工艺艺系统上上，一般般这些偏偏差数据据，在以以足够数数据量制制成图表表后，都都会呈现现一个统统计学中中所指的的正态分分布特性性（图BB）。有有些工艺艺或设备备特性会会呈现非非正态特特性，

11、但但由于在在实际工工作中其其“优化”点相对对较难确确定，所所以我们们业界多多采用“假设正正态”的做法法。这做做法一般般可以被被接受，但但在特别别情况下下用户还还是应该该有意识识的小心心处理。品质管制制的目的的，就是是监控影影响最终终品质的的因素（可可以是材材料、设设备参数数或是工工艺参数数）的变变化，使使它们不不会超越越相关的的极限，而而达到品品质不会会出现问问题或问问题被限限制在可可接受的的程度内内。在人类进进入大量量生产工工业后，业业界的最最早做法法，是采采用被动动的检查查作业，把把生产后后属于不不良的产产品过滤滤返修或或报废，来来确保客客户得到到的都是是好品质质产品。这这种依赖赖检查的的

12、做法已已经属于于十分落落后的管管理方式式（虽然然还有不不少工厂厂在如此此管理）。到到了在二二次世界界大战后后，人类类开始较较大规模模的推行行以统计计学技术术为主的的SPCC技术。在在一定程程度上协协助了不不少工厂厂和国家家的发展展。直到到目前，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入设备的“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，使用的不方便等，对于面向高品质水平、科学管理和注重预防性

13、特强的工厂来说，效果不如当初预料中的大。在不断设设法提升升的发展展中，人人类又想想出了更更进步的的做法。即即是使用用“能力指指标”Cp和Cpkk指数来来预测不不良生产产的程度度。通过过对设备备能力CCmk和和工艺能能力Cppk的测测量和计计算，理理论上是是可以清清楚的预预测生产产的品质质水平的的(图C)。而而只要监监控这些些Cmkk和Cpkk表现，我我们就可可以免除除检查作作业和预预防不良良品的出出现。这这做法较较SPCC技术更更科学、准准确和有有效得多多。不过过却出现现了一个个十分不不利于推推广的问问题。就就是使用用上十分分复杂和和难以掌掌握。除除了公式式上容易易处理外外，没有有多少用用户能

14、够够清楚的的掌握设设备Cmmk和工工艺Cppk以及及产品品品质特性性的不同同“语言”和近似似抽象关关系，没没有多少少用户能能够完整整的掌握握众多而而又相互互影响的的工艺特特性。这这情况包包括许多多世界有有名的工工厂在内内。使到到我们业业界对于于Cmkk和Cpkk技术，谈谈多过于于实际应应用。虽虽然它是是个很科科学和最最正确的的做法，但但不容易易被大多多数人接接受。虽虽然如此此，由于于越来越越多人的的“赏识”和更多多加工客客户的要要求，近近来一些些设备制制造商也也都把这这一Cppk计算算功能设设计成为为一个卖卖点。工艺下限工艺上限0 %+100 %图（ D ）PWI分布区工艺下限工艺上限Cpk值

15、描述分布位置和大小图（ C ）不良品程度Cp值描述表现的稳定性有一个较较实用的的做法，就就是使用用PWII。PWII是英文文中Prroceess Winndoww Inndexx的字母母缩写。意意思是工工艺窗口口（或宽宽框限）情情况指标标。所谓谓工艺窗窗口，即即相当于于上面提提到的极极限。在在工艺窗窗口中的的任何设设置或表表现，基基本上不不会出现现品质问问题或受受控在可可接受范范围内。PWI的的做法，是是将工艺艺窗口的的范围按按0到1100%（图DD），或或是0到到+/-1000%来划划分(图E 和F)。然后后再对所所设置的的或所测测量出的的某一特特性表现现，根据据它和工工艺极限限（上限限或下

16、限限）的相相对数据据距离，以以百分比比的方式式标示出出来。比比如说在在回流焊焊接工艺艺中，如如果好的的焊点要要求确保保峰值温温度在2205度度到2330度之之范围内内，而产产品上焊焊点的温温度，测测量出的的结果是是在2220度（为为了方便便解释，这这里只取取一点。实实际上产产品的温温度应该该是个区区而非单单点），那那其PWWI则为为60%（以2205度度为0%的算法法）或+20%（以2205度度为-1100%， 2230度度为+1100%的算法法，如图图E）或880%（以以2055度和2230度度各为00%，中中间值为为 1000%的的计算法法，如图图F）。工艺下限工艺上限中心0 %0 %10

17、0 %图（ F ）工艺下限工艺上限中心0 %-100 %+100 %图（ E ）采用PWWI的做做法，最最大的好好处来自自容易理理解和使使用，即即使是生生产线上上的操作作工也可可以很容容易的上上手。这这是因为为百分比比%是个个通俗的的单位或或表示方方法。如如果我们们说我的的工艺有有95%的坚固固，远远远比起我我们说我我的工艺艺拥有11.9的的Cpkk来得容容易理解解。我们们大多数数人对于于日常用用语中的的百分比比都已经经十分习习惯和熟熟悉。很很直观的的马上知知道955%代表表很高的的坚固性性（英文文中的RRobuustnnesss，表示示不容易易出错）。而而对于CCpk技技术用语语中的11表示

18、33个Siigmaa、2表表示6个个Siggma的的概念则则相对模模糊难懂懂得多。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。工艺下限工艺上限中心0 %-100 %+100 %图（ G ）- PWI简单明了实际工艺点PWI=72%PWI的的第二个个好处，是是计算容容易，不不像SPPC和Cpkk技术那那样的需需要许多多样本数数据来统统计。所所以对于于测量困困难或参参数繁多多的工艺艺，有很很好的使使用方便便性，也也就增加加了现场场的可行行性了。一一般而言言，计算算PWII只需对

19、对相关工工艺特性性的单点点测量，或或甚至只只需要知知道工艺艺的设置置点便可可以完成成工作了了。PWI的的第三个个强点，是是其应用用完全符符合了“瓶颈”理念。“瓶颈”理念告告诉我们们，我们们的工艺艺不可能能强过所所有工序序中最弱弱的一环环，就像像“瓶颈”一样，它它限制了了瓶中液液体流出出的速度度，不论论您的瓶瓶口和瓶瓶身有多多大。在在SPCC技术中中，一个个控制图图只协助助对某一一工艺特特性进行行监控。而而用于最最终产品品质量检检查的，却却一般只只能对整整个产品品的好坏坏进行统统计判断断，而没没有作到到针对某某一因素素的监控控。所以以要SPPC发挥挥高效益益，我们们需要对对足够的的工艺特特性进行

20、行测量制制图。PPWI技技术则不不同，它它的整体体指标（即即总PWWI值）是是按照所所有考虑虑因素中中的最弱弱点决定定的。假假设有一一决定品品质的工工艺特性性只有AA和B两项。而而我们测测量出AA的PWII是155%（假假设我们们采用图图F的计算算标示法法），而而B的PWII为322%。那那么总PPWI就就是155%（以以最差表表现者决决定）。如如果用户户觉得115%的的工艺坚坚固性能能不理想想，那他他就必须须针对工工艺特性性A进行改改善，而而暂时不不必费工工夫在工工艺特性性B上。等等到特性性A的PWII改善到到大于332%的的程度后后，如还还要继续续改善才才需要注注意工艺艺特性BB。因为为此

21、时的的总PWWI是332%，表表示工艺艺特性BB是个“瓶颈”。PWII应用中中的这种种处理功功能，在在Cpkk技术中中虽然也也可以做做到，但但按照CCpk的的作用和和理论来来处理却却复杂得得多。由于PWWI的以以上优点点，使这这个做法法十分适适合参数数特性多多和综合合性强的的SMTT技术管管理。如果配合合电脑或或微型处处理器的的应用，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

22、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的的使用在在半自动动化的工工艺调制制中也是是有帮助助的。许许多工艺艺工程师师在调整整工艺时时所遇到到的难题题之一，就就是较难难判断在在调整某某一工艺艺参数时时对其他他工艺参参数的影影响。甚甚至无法法知道其其他方面面的变化化。这往往往造成成在解决决某一问问题后，同同时引发发另外一一个工艺艺问题。如如果厂内内对各关关键工艺艺特性都都有PWWI的判判断。当当我们调调整某一一特性参参数时，可可以同时时观察其其他相关关参数的的变化。如如果所有有PWII的变化化方向都都是相同同的，表表示我们们可以放

23、放心优化化。如果果其中有有不同的的，我们们则需要要注意每每次调整整的幅度度和交替替调整法法。凡事都有有其两面面性。从从负面来来看，PPWI的的不足之之处，是是它不够够详细精精确。它它所能提提供的，还还是属于于一种预预测的性性质。绝绝对达不不到Cppk技术术所能做做到的效效果。假假设我们们对PWWI、SPCC和Cpkk这三种种技术都都有正确确的掌握握而进行行比较的的话，那那PWII的可靠靠性是次次于Cppk，但但一般却却胜于SSPC技技术。从从可用性性、可靠靠性、优优化性和和效率方方面较全全的来进进行比较较的话，在在目前我我们业界界的一般般水平情情况下，PWI还是个优选的技术工具。如果您工工厂是

24、个个缺乏知知识管理理，自己己起家摸摸索，而而从来没没有注重重各方面面表现测测量，或或程度还还在4SSigmma水平平之下的的，SPPC技术术应该对对您还是是有用的的。在掌掌握和应应用SPPC的同同时辅以以PWII技术将将会使您您提升更更快。如如果您工工厂已经经上了正正轨，工工艺、品品质水平平在4到到5Siigmaa左右的的，应该该考虑减减少对SSPC的的依赖，以以PWII技术应应用为主主而辅以以Cpkk技术。如如果您的的方向是是高于55Siggma的的，那您您就应该该以Cppk技术术牵头而而辅以PPWI技技术了。应应注意的的是，PPWI在在发展中中的各个个阶段都都有其作作用，但但它却不不能独自

25、自使您达达到最佳佳状况。使使用PWWI使您您强于不不使用它它的竞争争对手，适适当的整整合以上上三种技技术更协协助您快快速发展展。目前很可可惜的是是，认识识到PWWI价值值的设备备或软件件供应商商为数还还十分少少，而缺缺乏了协协助业界界用户一一个很好好的机会会。这不不只是设设备商少少了个有有力的卖卖点，也也是用户户的不幸幸。我相相信这现现象是因因为在认认识上不不足的问问题，在在某些设设备特性性技术上上难处理理的问题题，以及及SMTT技术市市场一贯贯是设备备供应商商推动的的这一不不太健康康情况的的原因的的关系。PWI技术如果能融入生产设备和软件中，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PPWI技技术的发发展还没没有见顶顶。如果果配合这这套方便便使用性性的原理理，和CCmk及及Cpkk技术结结合起来来，再在在SPCC技术方方面采用用较简化化的统计计学Prre-cconttroll技术代代之，这这整 套套的技术术将会给给我们在在工艺品品质管理理上带来来很大的的收益。学学习和使使用PWWI，您您会从中中获利的的。CCF技技术兼管管理顾问问薛竞成