SPC的认识与应用.docx

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。

1-1 SPC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。
1-2 SPC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（Ｑ）还是制程参数（Ｐ）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（Process Parameter）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
P1
P2
P3
P4
（温度）Ａ　
P1A
P2A

P4A
（压力）Ｂ

P2B
P3B

（温度）Ｃ
P1C

P3C
P4C
（速度）Ｄ

P2D

P4D
（pH值）Ｆ
P1F

P4F
（能量）Ｇ

P2G
P3G

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（Process Parameter)对产品品质(Product Quality)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14 lb/in2，下限为10 lb/in2，那么代入上述回归方程式，则P2B之管制上限为：
14=-2+4x→ XU=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3.5± 0.5(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3.5± 0.5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５。

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3.5± 0.5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（3.5± 0.5），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12± 2之内），那么，P2B继续控制在3.5± 0.5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Out Spec），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。

5-1 SPC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。
5-2 SPC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。
5-3 SPC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。
5-4 SPC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Pink Ring的缺点在传统的品管方式中（列：甲厂）常在黑化处理的４天之后才可能发现；而一旦Pink Ring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Pink Ring，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250 ft2板子而言，所以甲厂（未推行SPC）与乙厂（推行SPC）在Pink Ring损失上最大的差异，可能就是24,000 ft2(250×24×4)与500 ft2(250×2)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？
6-4 WIP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。