Характеризующих качество изготовления изделий

Задача выбора информативных параметров изделий возникает как при подготовке к проведению пассивных экспериментов, так и при контроле их в ходе технологического процесса, а также при проведении мероприятий по управлению качеством продукции. Например, в производстве полупроводниковых приборов трудоемкость контрольно – измерительных операций составляет 30…50% общей трудоемкости. Одной из причин этого является необоснованно большое количество измеряемых параметров и режимов.

Аналогичная проблема возникает при построении статистических моделей объектов и техпроцессов. Обычно исследователю достаточно хорошо известен набор технологических факторов и интервалы их изменения. Однако такая ситуация изменяется при освоении новых изделий и технологических процессов.

Как уже было указано ранее, первичные факторы могут быть количественные и качественные. В последнем случае обычно используют метод экспертных оценок, базирующийся на математической обработке опыта и интуиции экспертов в данной области.

Данная задача относится к проблемам многомерного статистического анализа, который представляет собой раздел, посвященный систематизации и обработке многомерных данных, направленных на выявление характера и структуры взаимосвязей между компонентами исследуемого многомерного признака для получения научных и практических результатов.

многомерный анализ содержит следующие основные процедуры:

метод главных компонент; факторный анализ; кластерный анализ; дискриминантный анализ; канонический корреляционный анализ.

Пример 4.3. Экспериментально определены параметры микродвигателей. Поставлена задача сгруппировать параметры, выделить наиболее важные с точки зрения производства, определяющие качество выпускаемых изделий.

Пусковой ток	Вр.разгона	Ток 1 фаза	Ток 2 фазы	Ток 3 фазы	Скольжение	Потр.мощность	Врем.выбега
1,187	0,97	0,219	0,219	0,238	0,373	9,47
1,143	0,34	0,217	0,226	0,242	0,375	8,887
1,144	0,96	0,226	0,232	0,256	0,373	10,11
1,137	0,99	0,22	0,225	0,25	0,375	9,55
1,121	1,24	0,225	0,227	0,256	0,372	11,33
0,849	1,04	0,193	0,151	0,189	0,373	10,28
1,11	1,57	0,236	0,231	0,245	0,373	9,29
1,086	1,09	0,233	0,233	0,357	0,348	16,29
1,121	1,51	0,228	0,236	0,259	0,372	10,14
1,164	1,76	0,378	0,322	0,387	0,362	15,84
1,192	0,82	0,243	0,206	0,262	0,374	11,21
1,102	0,53	0,222	0,216	0,235	0,373	8,65
1,016	0,76	0,019	0,261	0,263	0,056	24,8
1,168	1,06	0,264	0,253	0,279	0,37	11,89
1,13	0,92	0,24	0,23	0,267	0,372	10,61
0,84	0,95	0,213	0,193	0,208	0,374	9,32
1,134	1,57	0,241	0,245	0,253	0,373	8,48
1,126	0,93	0,252	0,229	0,259	0,373	9,51
1,13	1,01	0,244	0,238	0,254	0,373	9,12

Ниже представлены результаты расчета в виде двух распечаток и графика.

Использован один из инструментов факторного анализа – метод главных компонент. Полученные результаты позволяют сделать вывод о сведению информации к трем главным компонентам (83,5% изменчивости факторов). В первой доминируют токи трех фаз. Во второй потребляемая мощность и скольжение. В третьей пусковой ток, время разгона и выбега. Такое группирование факторов может быть использовано при разработке мероприятий по управлению качеством.

Использование диаграммы Парето.

Диаграмма Парето названа по имени итальянского экономиста Парето (1845 — 1923). Она широко применяется как один из семи основных методов контроля качества [8,20].

В повседневной деятельности по контролю и управлению каче­ством постоянно возникают всевозможные проблемы, связанные, например, с появлением брака, неполадками оборудования, увели­чением времени от выпуска партии изделий до ее сбыта, наличием на складе нереализованной продукции, поступлением рекламаций.

Диаграмма Парето позволяет распределить усилия для разреше­ния возникающих проблем и установить основные факторы, с кото­рых нужно начинать действовать с целью преодоления возника­ющих проблем. Построение диаграммы Парето начинают с клас­сификации возникающих проблем по отдельным факторам (напри­мер, проблемы, относящиеся к браку; проблемы, относящиеся к ра­боте оборудования или исполнителей, и т. д.). Затем производят сбор и анализ статистического материала по каждому фактору, чтобы выяснить, какие из этих факторов являются превалирующи­ми при решении проблем.

В прямоугольной системе координат по оси абсцисс откладыва­ют равные отрезки, соответствующие рассматриваемым факторам, а по оси ординат — величину их вклада в решаемую проблему. При этом порядок расположения факторов таков, что влияние каждого последующего фактора, расположенного по оси абсцисс, уменьшается по сравнению с предыдущим фактором (или группой факторов). В результате получается диаграмма в виде столбчатого графика, столбики которого соответствуют отдельным факторам, являющимся причинами возникновения проблемы, и высота сто­лбиков уменьшается слева направо, как показано ниже, на рис. в примере.

Суммируя последовательно высоту всех столбиков гистограммы, строим ломаную кумулятивную кривую, которая называется кривой Парето или диаграммой Парето. Использование диаграммы Парето показано в разделе 4.6. Ниже приведена диаграмма Парето, построенная для примера [20], где даны причины брака микросхем (в таблице перечислены в кодированном виде различные причины брака). Использованы следующие обозначения дефектов: 1- герметизация, 2- диффузия, 3 – металлизация, 4 – припайка, 5 – осаждение диэлектрика, 6 – разварка выводов, 7 – фотолитография.

В результате анализа данных с помощью диаграммы Парето получено следующее распределение дефектов по величине их вклада в общий объем брака: 4 – припайка (26%), 1- герметизация (22%), 6 – разварка выводов (19%), 7 – фотолитография (18%), 5 – осаждение диэлектрика (7%), 2- диффузия (5%), 3 – металлизация (3%).

Рис. 4.3. Диаграмма Парето для анализа причин брака при производстве микросхем (brakMS).

Причинно-следственная диаграмма.

Как уже ранее отмечалось, качество изделий обеспечивается в процессе их изготовления и является результатом действия систе­мы факторов и причин, составляющих процесс. Все многообразие факторов и причин, составляющих технологический процесс, можно расслаивать с помощью метода 4М (см. 3.1). Поэтому процесс изготовле­ния изделий, влияющий на качество изделия, можно рассматривать как взаимодействие 4М. Зависимость между процессом 4М, пред­ставляющим собой систему причинных факторов, и качеством, представляющим собой результат действия этих причинных фак­торов, можно выразить графически, как показано на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Причинно-следственная диаграмма:

7 — система причинных факторов; 2 — основные факторы производства.; 3 — материалы; 4 — оператор; 5 — оборудование, включая инструменты; 6 — методы операций; 7 — процесс 4М; 8 — следствие; 9 — параметры качества; 10 — показатели качества; 11 — процесс контроля качества.

Если в результате процесса качество изделия оказалось неудовлетворительным, значит в системе причин, т. е. в какой-то точке процесса, произошло отклонение от заданных условий. Если эта причина может быть обнаружена и устранена, то будут произ­водиться изделия только высокого качества. Более того, если посто­янно поддерживать заданные условия хода процесса, то можно обеспечить формирование высокого качества выпускаемых изделий. Важно также, что полученный результат — показатели качества (точность размеров, степень чистоты, значение электрических вели­чин и т. д.) — выражается конкретными данными (поз. 10 на рис. 4.4). Используя эти данные, с помощью статистических методов осуществляют контроль процесса, т. е. проверяют систему причинных факторов. Таким образом, процесс контролируется по фактору качества (поз. 11 на. рис. 4.4).

Для производства качественных изделий необходимо наиболее важным показателям качества (являющимся следствием) поставить в соответствие различные факторы производства (составляющие систему причинных факторов). Затем через воздействие на отрица­тельные факторы правильно подобранными мерами процесс вводят в стабильное состояние. Для этого важно хорошо понимать и конт­ролировать зависимость между характеристиками качества (следствием) и параметрами процесса (системой причинныx факторов). При этом удобно использовать причинно-следственную диаграмму, приведенную на рис.4.5, которую из-за своего внешнего вида часто

называют «рыбьей костью» или «рыбьим скелетом». Как показано на рис. 4.5, показатели качества, являющиеся «хребтом» этого скелета и в то же время следствием (результатом) различных причин (факторов),— причины 1, причины 2 и т. д. На рис. 4.5 они обозначены стрелками, которые называют большими костями». Эти причины являются, в свою очередь, следствием других причин: A₁ A₂,... (для следствия А); В₁,В₂,... (для следствия В) и т. д. («средние кости»). Все они также обозначе­ны стрелками, направленными к соответствующим следствиям. Вторичным причинам могут соответствовать третичные причи­ны и т. д. («малые кости»).

Рис. 4.5. Причинно – следственная диаграмма (рыбья кость).

При поиске причин важно помнить, что показатели качества, являющиеся следствием процесса, обязательно испытывают раз­брос. Поиск факторов, оказывающих особенно большое влияние на разброс показателей качества изделия (т. е. на результат), называют исследованием причин.

Таким образом, причинно-следственная диаграмма позволяет выявить и систематизировать различные факторы и условия (напри­мер, исходные материалы, условия операций, станки и оборудова­ние, операторы), оказывающие влияние на рассматриваемую про­блему (на показатели качества). Информация о показателях качест­ва для построения диаграммы собирается из всех доступных источ­ников: используются журнал регистрации операций, журнал регистрации данных текущего контроля, сообщения рабочих производст­венного участка и т. д. При построении диаграммы выбираются наиболее важные с технической точки зрения факторы. Для этой цели широко используется экспертная оценка. Очень важно просле­дить корреляционную зависимость между причинными факторами, (параметрами процесса) и показателями качества. В этом случае параметры легко поддаются корреляции. Для этого при анализе дефектов изделий их следует разделить на случайные и систематические, обратив особое внимание на возможность выявления и по­следующего устранения в первую очередь причины систематических дефектов.

Сложная причинно-следственная диаграмма анализируется с по­мощью расслоения по обязательным факторам, таким, как материалы, исполнители, время проведения операций и др. При выявленной заметной разнице в разбросе принимают соответствующие меры для ликвидации причины ее появления. В результате должны остаться только случайные дефекты, уменьшить число которых значительно сложнее, но также возможно с помо­щью причинно-следственной диаграммы. Рекомендуют такую последовательность ее построения [23]:

1. За заданный срок собрать данные, которые могут иметь отношение к браку, выявить количество видов дефектов и подсчитать сумму потерь, соответствующую каждому из видов.

2. С помощью диаграммы Парето оцепить вклад каждого вида, в первую очередь систематических дефектов, в суммарный брак изделий.

3. Выявить этапы возникновения дефектов.

4. Построить причинно-следственную диаграмму выбранных групп дефектов.

5. Рассортировать причины на устранимые, трудно устранимые и неустранимые.

6. Подготовить и реализовать план мероприятий по исключе­нию устранимых и уменьшению влияния трудно устранимых при­чин.

7. Собрать данные (за определенный срок после выполнения плана мероприятия), имеющие отношение к браку изделий; подс­читать сумму потерь, соответствующую каждому из этих, видов де­фектов.

8. Построить вновь диаграмму Парето и проверить эффектив­ность проведенных улучшений.