測(cè)量系統(tǒng)在電子制造工廠的實(shí)踐與分析

李婷

摘 ?要：文章根據(jù)制造供應(yīng)商實(shí)際產(chǎn)品的測(cè)量需求，開(kāi)發(fā)了一套自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，并結(jié)合Minitab軟件對(duì)產(chǎn)品測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，根據(jù)分析結(jié)果，給出了相關(guān)結(jié)論及改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：過(guò)程管理控制;測(cè)量系統(tǒng)分析

中圖分類號(hào)：TP274+.5 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2014）35-0037-02

1 ?課題研究背景

跨國(guó)企業(yè)通常會(huì)把供應(yīng)商的質(zhì)量保證體系建設(shè)作為考核的重要衡量指數(shù)進(jìn)行選擇和評(píng)估，并且也會(huì)將先進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和研究的應(yīng)用情況作為衡量制造供應(yīng)商能否長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)合格產(chǎn)品的關(guān)鍵參照之一。

本課題所研究的A公司是行業(yè)內(nèi)知名的電子消費(fèi)品公司，其在中國(guó)的制造模式是尋求代工生產(chǎn)，該公司對(duì)生產(chǎn)制程的嚴(yán)要求以及對(duì)產(chǎn)品驗(yàn)收的高標(biāo)準(zhǔn)，要求其制造供應(yīng)商能提供與之相符的質(zhì)量控制系統(tǒng)。從第一代產(chǎn)品開(kāi)始，A公司便擁有數(shù)量龐大的忠實(shí)擁躉。就在今年九月份公布其最新一代的產(chǎn)品后，全球預(yù)訂量更是刷新歷史最高記錄，這也給國(guó)內(nèi)為其代工的制造商帶來(lái)了產(chǎn)能協(xié)調(diào)和質(zhì)量把控的挑戰(zhàn)。

對(duì)于A公司而言，一直專注于產(chǎn)品的質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。因此，研究、分析、評(píng)價(jià)并搭建一個(gè)快速反饋的自動(dòng)化量測(cè)系統(tǒng)，對(duì)企業(yè)連續(xù)改善產(chǎn)品質(zhì)量、持續(xù)提高服務(wù)水平有著極其重大的意義。

2 ?理論基礎(chǔ)

眾所周知，實(shí)施質(zhì)量管理，需要工具的輔助。無(wú)論是用何種質(zhì)量工具，都需要獲取數(shù)據(jù)才能進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)的使用極其廣泛，產(chǎn)品質(zhì)量管理的成敗與收益在很大程度上取決于所使用的數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)的取得則需要測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們通常會(huì)通過(guò)測(cè)量手段來(lái)評(píng)估一個(gè)過(guò)程或者結(jié)果。

測(cè)量數(shù)據(jù)在質(zhì)量管理活動(dòng)中的作用著重體現(xiàn)在三方面：一是判斷產(chǎn)品是否合格;二是判斷生產(chǎn)過(guò)程是否處于統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定狀態(tài);三是確定兩個(gè)或者多個(gè)變量之間是否有顯著性關(guān)系。由此不難看出，分析結(jié)果的準(zhǔn)確與否將依賴于測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。因此，為了獲得優(yōu)質(zhì)的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的分析評(píng)價(jià)不可或缺。通常我們用MSA（Measurement System Analysis，MSA）來(lái)評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量，是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法分析研究測(cè)量系統(tǒng)中的各個(gè)變差源，以及它們對(duì)測(cè)量結(jié)果的貢獻(xiàn)，并根據(jù)可接受的判斷方法判斷測(cè)量系統(tǒng)的符合性。

3 ?當(dāng)前過(guò)程質(zhì)量管理存在的問(wèn)題

隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，科技產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)層出不窮，作為電子科技行業(yè)領(lǐng)頭軍，A公司擁有一系列完整的產(chǎn)品線并具備一套完整的生態(tài)系統(tǒng)，該公司從整體戰(zhàn)略層面在中國(guó)投入了大量的代工生產(chǎn)，并派出了大量的駐廠工程師團(tuán)隊(duì)去監(jiān)督管理各級(jí)供應(yīng)商，但仍然存在對(duì)各工廠之間參差不齊的制造水平的擔(dān)憂。

從以往的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，目前A公司在F工廠的代工產(chǎn)品在其數(shù)控車銑階段，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正的過(guò)程控制，過(guò)程品質(zhì)量容易出現(xiàn)波動(dòng)，出現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)主要有幾方面的原因。

3.1 ?人員流動(dòng)性大

生產(chǎn)第一線的員工流失率大，一直是制造工廠的軟肋。尤其對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控人員而言，對(duì)產(chǎn)品的熟悉程度及質(zhì)檢的掌握程度都是至關(guān)重要的，直接影響到后端工序。人員的快速更替導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)的培訓(xùn)不能及時(shí)到位，工作職責(zé)不夠明晰，容易成為過(guò)程管理控制的瓶頸。

3.2 ?質(zhì)檢工具落后

在此新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，F(xiàn)工廠仍然使用大量的手動(dòng)檢具（如塞規(guī)、高度規(guī)、通過(guò)/不通過(guò)檢具）進(jìn)行抽樣檢測(cè)，這就要求針對(duì)數(shù)百個(gè)尺寸都需要單獨(dú)設(shè)計(jì)相應(yīng)的檢具，形狀樣式各不相同，數(shù)量會(huì)非常多，并且需要配備大量的在線檢測(cè)操作工，效率低下，容易出錯(cuò)。所生成的數(shù)據(jù)都是離散型數(shù)據(jù)，無(wú)法以此來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估分析測(cè)量手段的合理性。

3.3 ?檢測(cè)周期不穩(wěn)定

目前F工廠在過(guò)程管理控制中仍大量采用人工的方式進(jìn)行抽樣檢測(cè)。人工檢測(cè)依賴于操作者對(duì)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的熟練程度，對(duì)于不同的尺寸檢測(cè)需求，需要不斷替換相應(yīng)的檢具進(jìn)行操作，一旦作業(yè)流程出現(xiàn)錯(cuò)誤，如拿錯(cuò)檢具、操作不當(dāng)?shù)龋蜁?huì)變成瓶頸，極易造成抽檢作業(yè)線的呆滯，導(dǎo)致測(cè)量的周期無(wú)法準(zhǔn)確估量。

3.4 ?解決問(wèn)題滯后性嚴(yán)重

人工抽檢不能根據(jù)判定結(jié)果及時(shí)反饋并解決問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，檢驗(yàn)結(jié)果判定后，不合格的產(chǎn)品將被放在隔離區(qū)，由現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理人員定點(diǎn)來(lái)領(lǐng)取，根據(jù)檢驗(yàn)單或產(chǎn)品上的不合格標(biāo)記重新去機(jī)臺(tái)取樣復(fù)測(cè)，如果是機(jī)臺(tái)造成的產(chǎn)品超差，在此時(shí)再檢查調(diào)整機(jī)臺(tái)，已經(jīng)嚴(yán)重滯后，會(huì)造成該工位的不良在制品流入后端工序，導(dǎo)致大量的重新加工或直接報(bào)廢。

3.5 ?沒(méi)有形成完整的測(cè)量系統(tǒng)

利用人工檢具的方式抽樣檢測(cè)，只是采取了測(cè)量工具，并沒(méi)有形成閉環(huán)的測(cè)量系統(tǒng)。F工廠過(guò)程管控輸出的數(shù)據(jù)大部分都是離散型數(shù)據(jù)（通過(guò)/不通過(guò)），以及少部分連續(xù)性數(shù)據(jù)，比如由高度規(guī)測(cè)出的相對(duì)尺寸。離散型數(shù)據(jù)難以體現(xiàn)出產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)和趨勢(shì)，并且這些數(shù)據(jù)均由現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員手動(dòng)錄入，未進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，容易出現(xiàn)漏錄或丟失。對(duì)于分析測(cè)量系統(tǒng)能力以及短期、長(zhǎng)期制程能力等，沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)支持。

4 ?測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)搭建

該課題的研究依托于A公司正在研發(fā)的一款新型便攜式筆記本電腦。F工廠負(fù)責(zé)該產(chǎn)品的主體件——金屬外殼部分的制造生產(chǎn)，主要利用CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控）銑床，經(jīng)過(guò)數(shù)十道復(fù)雜工序的加工，生產(chǎn)出一個(gè)筆記本電腦外殼，可以容納全鍵盤、觸摸板，及各類端口等。其主要特征表現(xiàn)在以下方面。

4.1 ?產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

相較于前代產(chǎn)品，新產(chǎn)品更注重用戶體驗(yàn)，在產(chǎn)品尺寸、結(jié)構(gòu)重量、功能設(shè)計(jì)上都更具備前瞻性和創(chuàng)新性。

4.2 ?產(chǎn)品加工工藝流程復(fù)雜

由于設(shè)計(jì)研發(fā)的復(fù)雜性，成型工藝經(jīng)過(guò)數(shù)月的反復(fù)檢討和研究，目前仍有數(shù)十站之多，為歷年來(lái)最為復(fù)雜的產(chǎn)品工藝之一。

4.3 ?檢測(cè)尺寸公差要求嚴(yán)格

A公司的產(chǎn)品一向注重用戶體驗(yàn)，質(zhì)量至上，尺寸要求格外重要，是產(chǎn)品更是藝術(shù)品，不允許任何可目視的瑕疵。

復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、繁多的工藝流程、嚴(yán)格的尺寸要求等全方位的加深了該產(chǎn)品的質(zhì)量控制和管理的難度。

根據(jù)上述對(duì)A公司新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要特征，以及對(duì)目前過(guò)程管控的問(wèn)題分析，筆者所在的團(tuán)隊(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)出了一套全新的測(cè)量系統(tǒng)，以滿足A公司的產(chǎn)品質(zhì)量要求，并能提高F工廠的過(guò)程質(zhì)量控制：

①針對(duì)數(shù)控銑床的第二道工序至第四道工序，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)每一站后都需要抽樣檢測(cè)。針對(duì)數(shù)控機(jī)床的第五道工序，產(chǎn)品在本工位結(jié)束加工后，需要進(jìn)行100%的全檢。總計(jì)四個(gè)工序的尺寸共計(jì)110個(gè)SPC尺寸需要測(cè)量。

②主要涉及的尺寸類型涵蓋輪廓度、平面度、肉厚及軸向（X/Y/Z向）的相對(duì)尺寸等。

③測(cè)量系統(tǒng)可以滿足其產(chǎn)能的需求，在緊急訂單和需求波動(dòng)下，能靈活分配可用設(shè)備數(shù)量，匹配對(duì)應(yīng)的量測(cè)產(chǎn)能。

④能及時(shí)反饋不良產(chǎn)品信息，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，追溯到對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)臺(tái)進(jìn)行返修及復(fù)測(cè)。

⑤電子看板管理，實(shí)時(shí)更新測(cè)量數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)量，使現(xiàn)場(chǎng)及辦公室質(zhì)量相關(guān)負(fù)責(zé)人能實(shí)時(shí)掌握動(dòng)態(tài)信息。

5 ?測(cè)量系統(tǒng)的分析

按上述需求搭建完成測(cè)量系統(tǒng)后，需對(duì)其可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，方可投入使用。測(cè)量系統(tǒng)分析一般可以分為兩個(gè)階段：

第一階段，新系統(tǒng)可靠性驗(yàn)證。一般是針對(duì)新開(kāi)發(fā)的測(cè)量系統(tǒng)而言。在測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)驗(yàn)證階段或即將投入量產(chǎn)使用前進(jìn)行，主要目的是為了充分了解測(cè)量系統(tǒng)的性能，并確定新的測(cè)量系統(tǒng)是否能夠滿足相關(guān)需求。

第二階段，老系統(tǒng)穩(wěn)定性驗(yàn)證。一般針對(duì)已經(jīng)量產(chǎn)使用的測(cè)量系統(tǒng)而言，是在測(cè)量系統(tǒng)的正常使用過(guò)程中進(jìn)行持續(xù)分析，目的是為了驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)有沒(méi)有發(fā)生偏移或其他變化，是否能夠持續(xù)的滿足相關(guān)需求;或者是有關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的技術(shù)要求、客戶標(biāo)準(zhǔn)等發(fā)生變化，需要重新進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析。

目前，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)來(lái)定義和控制這兩個(gè)階段之間的間隔，一般是根據(jù)測(cè)量設(shè)備本身的固有特性、使用頻率以及客戶需求來(lái)確定。通常根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的使用目的和客戶需求來(lái)確定需要分析研究的特性、評(píng)價(jià)判定的周期以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選取。

對(duì)于本課題而言，這是一套全新的測(cè)量系統(tǒng)，并且是自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，因此要求其要有較高的穩(wěn)定性和重復(fù)性，所以主要分析其測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和重復(fù)性特性等。

結(jié)合A公司的實(shí)際情況，參考一般的測(cè)量分析流程，本課題的測(cè)量系統(tǒng)分析的流程包括以下幾部分內(nèi)容：研究前的準(zhǔn)備;評(píng)估穩(wěn)定性;評(píng)價(jià)偏移;檢定/校準(zhǔn);評(píng)估線性;評(píng)價(jià)重復(fù)性和再現(xiàn)性;評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)臺(tái)（三坐標(biāo)自動(dòng)量測(cè)機(jī)）的一致性;得出結(jié)論并改進(jìn)。

6 ?結(jié) ?語(yǔ)

本課題根據(jù)A公司新產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程管理的需求，搭建了一套全新的自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)理論模型分別分析了測(cè)量系統(tǒng)分析的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)特性，對(duì)連續(xù)型測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究，并結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行案例剖析，通過(guò)整個(gè)研究過(guò)程可以得出以下結(jié)論：

①一套測(cè)量系統(tǒng)的搭建，必須因地制宜，綜合考慮產(chǎn)品的實(shí)際需求、可行性及成本等。

②測(cè)量系統(tǒng)是過(guò)程質(zhì)量管理必不可少的環(huán)節(jié)之一。只有穩(wěn)定可靠的測(cè)量系統(tǒng)才能為持續(xù)改進(jìn)過(guò)程質(zhì)量管理貢獻(xiàn)價(jià)值。

③測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量將直接影響分析的準(zhǔn)確性。如果測(cè)量數(shù)據(jù)本身存在問(wèn)題，那么基于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析決策將毫無(wú)價(jià)值意義，甚至?xí)驗(yàn)榈贸龅腻e(cuò)誤結(jié)論導(dǎo)致戰(zhàn)略失策。因此，一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性將直接影響到對(duì)產(chǎn)品和過(guò)程質(zhì)量的判斷。所以在質(zhì)量改進(jìn)工作中，必須要進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析。

④本文的主要研究?jī)?nèi)容可以作為公司的技術(shù)資料及指導(dǎo)案例推廣到其他產(chǎn)品線及制造供應(yīng)商，對(duì)其他測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)參考。

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