Тема 8.2. Статистические методы управления качеством продукции

В любой системе управления качеством продукции статистические методы контроля качества относятся к числу наиболее прогрессивных методов. В отличие от статистических методов регулирования техпроцессов, где по результатам контроля выборки принимается решение о состоянии процесса, при статистическом приемочном контроле по результатам контроля выборки принимается решение о судьбе всей партии продукции. При статистических методах выборочного контроля единицы продукции нужно сначала объединить в партию, а затем из этой партии отобрать выборку необходимого объема. Причем контроль проводится по каждой партии отдельно. Статистические методы контроля качества подразделяются на:

1) статистический приемочный контроль по альтернативному признаку;

2) выборочный приемочный контроль по варьирующим характеристикам

качества;

3) стандарты статистического приемочного контроля;

4) системы экономических планов;

5) планы непрерывного выборочного контроля.

Наиболее характерным примером статистического контроля качества является статистический приемочный контроль. При контроле по качественному признаку каждую проверяемую единицу продукции относят к определенной группе (годная или дефектная), а последующие решения принимаются в зависимости от соотношения количества изделий, оказавшихся в этих группах. Такой контроль называется альтернативным. При контроле по количественному признаку определяют значения одного или нескольких параметров единицы продукции, а последующие решения принимаются в зависимости от этих значений (среднее арифметическое параметра, среднеквадратическое отклонение).

Выборочный контроль осуществляется по плану, в основу которого заложены не только экономические соображения, но и соответствующие статистические методы, обусловливающие объем выборки и критерии оценок. На многих российских предприятиях выборочный контроль, к сожалению, редко бывает подкреплен такого рода обоснованиями. Как правило, планы выборочного приемочного контроля проектируют таким образом, чтобы вероятность отбраковки годной продукции была мала. Эту ситуацию называют риском поставщика – вероятность ошибки, при которой годную партию изделий могут в результате колебаний выборочной оценки признать не соответствующей техническим требованиям.

Важно также, чтобы план приемочного выборочного контроля учитывал бы и интересы потребителя, чтобы вероятность при-

емки продукции низкого качества была также мала. Такая ситуация называется риском потребителя – вероятность ошибки, при которой негодную партию изделий в результате колебаний выборочной оценки ошибочно признать годной. При установленных величинах рисков вероятные издержки поставщики и потребителя примерно одинаковы.

Статистические методы управления качеством продукции обладают в сравнении со сплошным контролем продукции таким важным преимуществом, как возможность обнаружения отклонения от технологического процесса не тогда, когда вся партия деталей изготовлена, а в процессе. Основные области применения статистических методов управления качеством продукции:

1) Статистический анализ точности и стабильности технологического процесса - это установление статистическими методами значений показателей точности и стабильности технологического процесса и определение закономерностей его протекания во времени.

2) Статистическое регулирование технологического процесса - это корректирование значений параметров технологического процесса по результатам выборочного контроля контролируемых параметров, осуществляемое для технологического обеспечения требуемого уровня качества продукции.

3) Статистический приемочный контроль качества продукции - это контроль, основанный на применении методов математической статистики для проверки соответствия качества продукции установленным требованиям и принятия продукции.

4) Статистический метод оценки качества продукции - это метод, при котором значения качества показателей качества продукции определяют с использованием правил математической статистики.

Область применения статистических методов в задачах управления качеством продукции чрезвычайно широка и охватывает весь жизненный цикл продукции.

Вопросы для самопроверки

1. Какова сущность статистических методов управления качеством продукции?

2. Где и когда применяются статистические методы управления качеством продукции?

3. Основные цели статистических методов управления качеством продукции?

4. Какие преимущества статистического приемочного контроля качества продукции?

Раздел 9. Планирование проектирования, изготовления и монтажа печатных плат.

Тема 1. Планирование проектирования.

Развитие технологий межсоединения происходило как ответная реакция на эво­люцию корпусов для компонентов, электронной технологии и на всевозрастаю­щую сложность функций. Различные формы печат­ного монтажа остаются наиболее популярными и рентабельными методами межсое­динений. Была разработана новая функ­ция, которая позволяет прогнозировать и выбирать параметры проектирования и рабочих характеристик в зависимости от производственных затрат. Эта функция называется планированием проектирования, изготовления и монтажа. А сама эта деятельность получила название проектирование для изготовления и сборки. В основном она сводится к выбору эле­ментов проектирования и его вариантов, которые способствуют рентабельности изготовления, монтажа и методики испытаний. Уменьшение стоимости для сохранения конкурентоспособности является глав­ной задачей товарного планирования. В среднем 75% затрат на организацию про­изводства — это проектные чертежи и технические условия [9]. С помощью плани­рования топологии печатной платы весь процесс проектирования и создания прототипа может быть выполнен при минимальном числе перепроектирований (или повторных сборок).
Для электроники является проектирование в одном полушарии и производ­ство в другом. Также распространено изготовление одновременно в разных местах. Интегрированный подход следует использовать для рационального процесса про­изводства и сборки, являющихся частью целой производственной системы, а не выполнять их с помощью отдельных объектов, как показано на рис. 1. Такой подход следует учитывать при планировании проекта и процесса разработки то­пологии. Никогда конечная продукция не может быть лучше, чем ее исходная конструкция или материалы, из которых она сделана.

Главное в процессе планирования - компромиссы между потерями в рабочих ха­рактеристиках и выгодой для топологии, изготовления, сборки и тестирования в зависимости от затрат в каждой из этих областей.

Планирование конструкции, изготовления и сборки (ПКИС) относятся к факто­рам, которые могут оказать воздействие на продукцию и удовлетворить потреби­тельский спрос. В самом начале проектирования (ПКИС) основной целью является выбор проектных решений для оптимизации определенных областей, таких как технологичность, собираемость и тестируемость, а также возможность войти в специфическую среду, такую как автоматизированное производство. Планирова­ние происходит непрерывно в среде проектирования электроники. Во время проектирования, на первых его этапах, оп­ределяются 60% производственных затрат, когда на инженерное проектирование ушло 35% затрат. На рис.2 показана обычная зависимость затрат [9].

В настоящее время технологичность рассматривается как неотъемлемая характе­ристика современного проектирования. Технологичность должна закладываться проек­тированием. Ключ к превосходной технологичности при проектировании новой продукции может быть найден в процессе расширенного проектирования.

Этот процесс отличается от более традиционного процесса проектирования за счет включения четырех важных функций:

1) формального анализа компромиссов в технологии на этапе определения характеристик;

2) детального компромисса при выборе элементов для топологии, изготовле­ния и сборки;

3) рекомендации по проектированию во время размещения компонентов и трассировки;

4) проверки при изготовлении для оценки технологичности окончательной то­пологии, периода времени до выхода на рынок и конкурентоспособности.

Проверяемым проектированием называют такое проектирование, ко­торое было спрогнозировано с помощью моделей или средствами, использующи­ми корреляцию с прошлыми проектами. Это отличает его от традиционного подхо­да, который является «непроверяемым проектированием» или проектированием путем «проб и ошибок». Преимуществом проверяемого проектирова­ния может быть значительное уменьшение перепроектирований, которые требу­ются для достижения исходных целей разработки изделия.

Во всех случаях, когда обсуждается технологичность, предпочтительнее иметь дело с метриками. Но если метрики недоступны, тогда лучше использовать мнение экспертов, чем вообще не использовать чьи-либо оценки. Иногда процесс экспертного оценивания для нового проекта приме­няется с учетом анализа опытных производственных экспертов. Вот почему так популярен показатель добротности. При небольшом объе­ме выполняемой экспертами работы он создает процедуру оценивания, которая может быть использована и понята всеми. Метрики являются предпочтительными показателями для планирования проекта, но их пригодность для прогнозирования технологичности зачастую ограничена.

При необходимости использования большего количества деталей при сборке и при тенденции делать конструкции все меньше и меньше для портативности или увеличения быстродействия процесс проектирования становится проблематич­ным. Этот процесс относится к категории балансирования уравнения плотности с учетом определенных граничных условий, таких как электрические и тепловые характеристики. К сожалению, многие конструкторы не понимают, что существует математическая процедура для определения правил трассировки печатной пла­ты.

Между требуемой трассировкой и возможностями подложки могут быть че­тыре соотношения.

1) требуемая длина трассы больше возможностей подложки. Если вместимость подложки не совпадает с требуемой длиной трасс, то проект никогда не бу­дет закончен. Не хватает свободного пространства либо для трасс, либо для переходных отверстий. Чтобы исправить это, нужно либо использовать большую подложку, либо удалить какую-то часть компонентов.

2) требуемая длина трасс меньше возможностей подложки. Это условие должно быть вашей целью. Должно оставаться достаточно дополнительных возмож­ностей для завершения процедуры проектирования своевременно с мини­мальным превышением затрат и нормативов.

3) требуемая длина трасс намного меньше возможностей подложки. Преоблада­ет обычно именно это условие. При разработке топологии печатной платы график ее осуществления всегда достаточно плотный и своевременность ее выполнения имеет большое значение.

Возможность подложки для прокладки трасс определяется доступной длиной трасс, которые можно использовать для соединения компонентов. Она определя­ется двумя факторами.

Эти два фактора определяют максимально доступную длину трасс на подлож­ке. Для получения численного значения доступной длины трасс, удовлетворяю­щих требованиям по длине, умножьте максимально возможную длину трасс на эффективность топологии.

Эффективность топологии является долей возможности, предоставляемой про­ектными правилами и структурой, которую инженер-конструктор может реали­зовать на плате. Эффективность топологии является отношением фактической плотности трасс, которая потребовалась для того, чтобы собрать схему, к макси­мальной плотности трасс, или JVd, деленной на Wc. Эффективность топологии, для упрощения расчетов, обычно полагают равной 50%.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое проектирование производства?

2. Какие цели следует ставить перед функцией проектирования производства?

3. Как влияет изменение номенклатуры и объема производства на его проектирование?

4. Каковы принципы планирования и прогнозирования стоимости?

5. Каковы особенности проектирования новой продукции, применения материалов в нано- и микросистемной техники.

Тема 2 Планирование изготовления и монтажа.

Технологическая карта корпусирования представляет собой простой метод прогнозирования требуемой печатной пла­ты, монтажа бескорпусных интегральных схем или трассировки многокристально­го модуля и сложности его сборки. Путем нанесения числа компонентов на квадратном дюйме.

Сложность сборки = (комп.) х (выводы),

где комп. - число компонентов на единицу площади; выводы - среднее число выводов (соединений) в расчете на один компонент.

Используя эти уравнения, получим линии постоянной длины трасс, и сложности сборки которые можно нанести на диаграмму. Другой количественный показатель называется индексом плотности компоновки (DDI). Он является корреляцией действующих проектных правил для печатной платы, которая выявляется при сравнении с показателем DDI. Плотность эквивалентных печатных плат. EIC на единицу площади была традиционной мерой плотности с момента внедрения систем CAD в начале 1970-х годов. Простой показатель числа электрических соединений, требуемых на единицу площади платы, продолжали использовать с методиками поверхностного монтажа и обычно обозначали как плотность EIC. EIC является полным числом выводов компонентов, разделенным на 14 или 16, число выводов в прошлом, которое использовалось в корпусах с двухрядным расположением выводов (DIP).

Многие также используют в качестве делителя 20. Уравнение опреде­ляет плотность EIC математически, выражая ее в Е1С/дюйм²:

Плотность EIC = число соединений/16/площадь платы.

Количественные показатели для изготовления печатной платы и монтажа бес­корпусных интегральных схем (СОВ) включают в себя компромиссы между целе­выми рабочими характеристиками и стоимостью печатной платы. Для расчета затрат требуются характеристики печатной платы и доля выхода годной продук­ции производства. Для определения доли выхода годной продукции требуются оценки технологичности. Для расчета стоимости печатной платы нужны:

1. матрица сложности изготовления;

2. прогноз технологичности и выхода продукции, годной с первого предъявления;

3. расчет относительных затрат в зависимости от индекса цен.

Правда относительно печатных плат, многокристальных модулей и гибридных схем состоит в том, что факторы, воздействующие на конструкцию, подобные пере­численным ранее, могут иметь кумулятивное воздействие на выход годной про­дукции при их производстве. Все эти факторы оказывают влияние на технологич­ность. Можно выбрать технические характеристики, которые по отдельности не окажут неблагоприятного воздействия на выход годной продукции, но в совокуп­ности могут значительно уменьшить выход годных. Можно воспользоваться про­стым алгоритмом, который собирает эти факторы в единый показатель — индекса сложности (CI).

К количественным показателям компромиссов при сборке относятся показатели технологического процесса, отбор компонентов и затраты на испытание сборки. Выход годной продукции и переделка относятся к баллам из карты отчета по вы­полненной сборке. Итоговые показатели предоставляют оценку относительных затрат на сборку и тестирование.

Компания, занимающаяся сборкой печатных плат, предоставляет матрицу слож­ности ее сборки. Эта матрица относится к различным процессам сборки и выбора испытания, которые компания, занимающаяся сборкой, предоставляет наряду с размерами компонентов, их ориентацией, сложностью и другими известными величинами, определяющими затраты при выборе этого типа конструкции. Для того чтобы связать эти характеристики с затратами, матрица распределяет проек­тные значения. Типичные факторы, которые определяют затраты на сборку, сле­дующие:

1. Пайка расплавлением дозированного припоя с помощью ИК-излучения, выполняемая за один или два прохода;

2. Процесс пайки волной припоя;

3. Размещение деталей вручную или автоматически;

4. Компоненты неправильной формы;

5. Уровень качества компонентов;

6. Размещение разъемов;

7. Полнота проведения испытания;

8. Возможность проведения диагностического испытания;

9. Оценка напряжения, возникающего при сборке;

10. Совместимость с переналадкой оборудования;

Собрав все эти затраты, связанные со сборкой, испытанием и ремонтом, а затем нормируя их с помощью минимальной ненулевой величины, можно получить мат­рицу затрат.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы особенности планирования проектирования изготовления и монтажа печатных плат?

2. Что означает планирование проектирования и прогнозирование стоимости?

3. Какие используются принципы планирования конструкции изготовления и сборки?

4. Каковы стадии проектирования печатных плат?

5. Что означает технологичность производства?

6. Какие используются количественные показатели для прогноза и планирования технологичности?

7. Что означает планирование компромиссных топологий?

8. Какие модели используются в планировании выхода годных?

Библиографический список

а) основная

1. Гражданский кодекс Российской Федерации. В 2-х частях М.2003г.

2. Н.И. Новицкий, А.А. Горюшкин Организация производства. Учебное пособие – М.: КНОРУС 2010г. – 352с.

3. Организация производства. Учебник, 2-е издание. Под редакцией О.Г. Туровца. М.: Инфра - М, 2005г.

4. А.И. Кноль, Г.М. Лапшин. Организация и планирование радиотехнического производства. Управление предприятием радиопромышленности. Учебник. М.: Высшая школа, 2001г.

5. Ю.В. Вертакова, Е.С. Симоненко. Управление инновациями: теория и практика. Учебное пособие. М.: Эксмо, 2008г.

6. Е.В. Алексеева, В.М. Воронин. Практикум по организации и планированию машиностроительного производства. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 2004г.

7. Н.И. Новицкий, В.П. Пашуто. Организация, планирование и управление производством. Учебно-методическое пособие. М.: Финансы и статистика, 2006г. – 576 с.

8. Практикум по организации и планированию машиностроительного производства. Производственный менеджмент. Под. Ред. Ю.В. Скворцова. М.: Высш. Шк., 2004г. – 431 с.

б) дополнительная:

1. Справочник директора предприятия. Под редакцией М.Г. Лапуста. Изд. 3-е. М., ИНФРА-М, 2003г.

2. Трудовой кодекс Российской Федерации. М. 2004г.

3. Слак Найджел, Чеймберс Стюарт, Джонстон Роберт Организация, планирование и проектирование производства. М.: Инфра – М, 2009г. – 789с.

4. Введение в процессы интегральных микро- и нанотехнологий. Учеб. пособие для вузов: в 2 т. / под общ. Ред. Ю.Н. Коркишко. – М.: Бином. 2010 г. – 392 с.

5. Получение и исследование наноструктур. Лабораторный практикум по нанотехнологиям. / под ред. А.С. Сагитова. – М.: Бином. 2010 г. – 146 с.

6. Гальперин В.А. Процессы плазменного травления в микро- и нанотехнологиях: учебное пособие. - М.: Бином. 2010 г. – 283 с.

7. У. Моро Микролитография: принципы, методы и материалы ч1. пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 605 с.

8. У. Моро Микролитография: принципы, методы и материалы ч2. пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 632 с.

9. Печатные платы: Справочник/ под редакцией К.Ф. Кумбза в 2-х книгах. Москва: Техносфера 2011. – 1016 с.