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(1.海軍駐合肥地區(qū)軍事代表室， 安徽合肥，230088；2.中國電子科技集團公司第四十研究所， 安徽蚌埠，233010)

1 引言

SPC:是STATISTICAL PROCESS CONRTOL的縮寫即:統(tǒng)計過程控制。SPC是以統(tǒng)計學原理為基礎，利用數(shù)據(jù)及圖表表達生產(chǎn)情況，從而判斷過程及走向是否出現(xiàn)問題，引導員工去做出適當?shù)臎Q定。SPC強調(diào)全過程監(jiān)控、全系統(tǒng)參與，實施全過程預防。從而降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性水平。

2 關鍵工序與SPC技術應用

SPC技術的核心是保證產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和可靠性，保證生產(chǎn)廠家工藝過程的統(tǒng)計狀態(tài)受控。同時SPC技術可以代替一部分篩選和可靠性試驗，作為表征產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的重要依據(jù)，越來越受到對可靠性要求更高的特種元器件生產(chǎn)廠家的重視。所謂特種元器件一般包括：化學與物理電源，敏感元件與傳感器，微特電機及組件，接插件、繼電器與電纜組件等。GJB546B-2011中4.10統(tǒng)計過程控制已明確“當產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定時，應當根據(jù)相關規(guī)范及GJB3014規(guī)定編制并執(zhí)行SPC體系文件”。

2.1 關鍵工序

特種元器件的設計開發(fā)輸出文件中，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量特性和技術指標要求一般會給出關重件、關鍵工序明細表。所謂關鍵件工序是指對產(chǎn)品的最終特性、質(zhì)量、可靠性有重要影響的過程。關鍵工藝參數(shù)是指能全面反映關鍵過程節(jié)點狀態(tài)，又適合采集的工藝參數(shù)。GJB9001B-2009質(zhì)量管理體系要求7.3.3設計開發(fā)輸出e)條款明確：“編制關鍵件(特性)、重要件(特性)項目明細表，并在產(chǎn)品設計文件和工藝文件作相應標識”。

2.2 SPC技術流程

特種元器件生產(chǎn)過程中，實施SPC首先要確定關鍵工序，進而確定關鍵工藝參數(shù)；然后進行實驗設計；繪分析用控制圖；判斷是否穩(wěn)定；如果穩(wěn)定，繪直方圖計算過程能力指數(shù)；不穩(wěn)定尋找異常原因，糾正問題；如果過程能力指數(shù)滿足要求，繪控制用控制圖；如果過程能力指數(shù)不滿足要求，尋找原因，糾正問題提升能力。

2.3 常規(guī)控制圖及應用條件

控制圖的技術核心有兩點，一是如何確定控制線，二是如何判定工藝過程處于受控狀態(tài)。應用常規(guī)控制圖要求工藝參數(shù)滿足一定條件，這些條件包括：(1)計量值常規(guī)控制圖要求數(shù)據(jù)滿足“正態(tài)、獨立、同分布”條件，即IIND條件。(2)計數(shù)值常規(guī)控制圖要滿足二項分布和泊松分布。(3)常規(guī)控制要求保證有限批次數(shù)據(jù)計算結果能夠代表母體的特征，在確定控制線時要求至少積累25批以上數(shù)據(jù)。(4)對計數(shù)值控制圖，要求每批次檢測的樣本量n足夠大，使用計件值p控制圖和pn控制圖中每批基本能夠包括1～5個不合格品。

3 適用于特種元器件關鍵工序的特 殊控制圖

特種元器件生產(chǎn)具有“多品種，小批量”的特點，相當多的工序不滿足常規(guī)控制圖要求的條件。因此，在實際的生產(chǎn)分析和控制過程中，必須根據(jù)工序參數(shù)特點，采用適宜的新型控制圖，否則將導致錯誤結論。

3.1 嵌套控制圖

在特種元器件關鍵工序中，如氧化、電鍍、塑壓工序，同一批數(shù)據(jù)是同時生成的，同時生成的數(shù)據(jù)內(nèi)部，各數(shù)據(jù)之間具有同時偏大或者同時偏小的趨勢，并不滿足相互獨立的條件。這種情況對于同一批數(shù)據(jù)內(nèi)部服從正態(tài)分布，不同批次數(shù)據(jù)的均值又服從另一種形式的正態(tài)分布；數(shù)學上成為“嵌套分布”。針對數(shù)據(jù)的嵌套特點，需要研究參數(shù)的條件分布規(guī)律，推導控制線公式，構建“嵌套控制圖”模型。

應用舉例：某特種元器件關鍵工序參數(shù)呈現(xiàn)一階嵌套特點，工藝參數(shù)如表1所示。該組數(shù)據(jù)的特點是，同一批5個數(shù)據(jù)來自同一器件，每批的標準差很小。而這組數(shù)據(jù)不同批之間數(shù)據(jù)離散型較大，即各批之間平均值差別較大。我們通過建立數(shù)學模型，可以推導出一階嵌套工藝參數(shù)均值控制圖的控制限，進而采用嵌套控制圖對數(shù)據(jù)進行分析，如圖1所示分析結果為工序狀態(tài)受控。如果不考慮上述工序參數(shù)的嵌套特點，采用常規(guī)控制圖進行分析，如圖2所示，將會出現(xiàn)多個點出界，違反規(guī)則一的情況，導致工序失控的錯誤結論。

表1 某元器件關鍵工序采集工藝參數(shù)

圖1 嵌套控制圖分析結果 圖2 采用常規(guī)控制圖分析結果

3.2 回歸控制圖

特種元器件產(chǎn)品的研制生產(chǎn)具有“多品種，小批量”特點，同一道工序往往要加工幾種工藝條件不同的產(chǎn)品。因此同一道工序的工藝條件并非一成不變，而是選取幾種不同的工藝條件，工藝參數(shù)值，當然不滿足獨立同分布條件。在此，我們需要建立滿足這種條件的“回歸控制圖”，實際工作中，特種元器件“多品種”的特點，就決定了相當多的工序?qū)嵤㏒PC都需要采用“回歸控制圖”。

連接器的插針加工有多套圖紙工藝規(guī)定的加工要求，鋁合金材料的氧化工序有數(shù)種固定的工藝條件…… 因此，我們必須根據(jù)工藝條件和工藝參數(shù)的變化，建立相應的模型，定量描述工藝輸出參數(shù)Y和工藝輸入?yún)?shù)系X之間的關系，Y=F(X，β)。實際應用中，可以采用多項式描述工藝模型，建立多項式回歸方程。一旦確定回歸系數(shù)，就可以定量表示工藝參數(shù)和工藝條件之間關系。根據(jù)工藝條件可以得到工藝參數(shù)的預測值，該工藝條件下的實測值與預測值之差，即為工藝參數(shù)的殘差值。根據(jù)回歸分析理論，在統(tǒng)計受控的條件下，這些殘差值相互獨立且基本符合正態(tài)分布。因此可以采用常規(guī)控制圖方法對殘差值繪制控制圖。采用常規(guī)計量值控制原理，可以得到確定殘差控制圖控制限計算公式，如公式1所示：其中n為批數(shù)，CL為中心線，UCL為上控制限，LCL為下控制限。

3.3 多變量控制圖

在實際的生產(chǎn)中，許多工序的工藝質(zhì)量需要用幾個工藝參數(shù)共同表征，而這幾個參數(shù)之間一般都存在相關性。對于這種多變量問題，應根據(jù)這幾個參數(shù)變化情況的綜合結果表征工藝的受控程度?！岸嘧兞俊笨刂茍D的基本思想是根據(jù)多元數(shù)理統(tǒng)計原理，建立一個多元均值向量以及協(xié)方差矩陣，通過計算得到一個代表這幾個參數(shù)測試數(shù)據(jù)的檢測統(tǒng)計量。再用控制圖分析檢測統(tǒng)計量的變化情況。繪制多變量控制圖首先是根據(jù)樣本測試數(shù)據(jù)計算代表每一批測試數(shù)據(jù)的測試統(tǒng)計量，然后通過查表或編程計算確定控制線。

3.4 缺陷成團控制圖

在微電路和零部件電鍍或氧化生產(chǎn)過程中，“缺陷”常常成明顯的成團效應，嚴重偏離泊松分布。因此，必須針對缺陷成團效應的特點，研究控制線的正確計算方法。首先，根據(jù)缺陷成團現(xiàn)象建立數(shù)學模型；其次，由數(shù)學模型確定控制圖的控制限UCL和LCL。需要指出的是缺陷成團控制圖控制限涉及比較復雜的算法，編程時要特別小心，以免產(chǎn)生較大誤差。

4 結論

SPC是特種元器件關鍵工序質(zhì)量控制的有效手段，對產(chǎn)品質(zhì)量可以起到有效監(jiān)測和預防作用。同時，由于特種元器件生產(chǎn)具有自身特點，在引入SPC的應用時，必須具體問題具體分析，根據(jù)生產(chǎn)實際情況，建立相應的數(shù)學模型，采用適宜的控制圖，才能得出正確結論。

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