徐曉敏， 李 秋

(上海電機學院 商學院, 上海 201306)

加工制造企業(yè)是利用自己購買的原材料或委托方提供的材料進行大批量、標準化、流水線加工的加工企業(yè)。與裝備制造業(yè)相比，加工制造業(yè)最基本的競爭方式是成本價格競爭[1]。隨著全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展，僅靠降低人力成本是無法抵御巨大的沖擊的，采取先進的技術與設備也是必須要考慮的因素。本文的研究對象是一家從事真空鍍膜工藝的新能源科技公司，公司將真空鍍膜技術應用于半導體芯片的制造與封裝、刀具的保護、高精密模具、塑料壓鑄模的增硬、IT硬盤磁頭及介質(zhì)模等。目前，加工制造的產(chǎn)品多次被客戶投訴，陷入瓶頸。通過對此產(chǎn)品質(zhì)量進行分析，以期找到改進不合格率的途徑。

1 不合格率及真空鍍膜相關研究

質(zhì)量管理已成為企業(yè)管理的重要課題之一[2]，日本專家筱田修[3]在其著作中闡述了不良品以及如何分類，并指出提高產(chǎn)品質(zhì)量的第一步就是在不良品的定義上有統(tǒng)一的認識。張世宇等[4-5]對不良品的控制方面進行了有益的嘗試，宋華等[6-8]結(jié)合其工作經(jīng)驗，提出質(zhì)量改進方法在企業(yè)實施持續(xù)質(zhì)量改進中的應用模式，為制造企業(yè)進行質(zhì)量改進工作提供了參考。林孟華[9]指出逐漸貫徹ISO9000族質(zhì)量管理體系標準，在一定程度上提升了企業(yè)的管理水平和質(zhì)量水平，但企業(yè)需要針對實際情況選擇具體的改進工具和方法。陳東琛等[10-16]使用質(zhì)量改進項目小組、實驗設計、方差分析、假設檢驗方法、回歸分析方法、失效模式和效應分析方法、DMAIC等方法對項目質(zhì)量實施改進。

真空鍍膜是真空應用領域的一個重要方面，它通過離子束刻蝕預清洗，交叉電磁場過濾，沉積形成非晶態(tài)四面體碳鉆石薄膜或其他金屬膜，氧化物膜。真空鍍膜技術適用于金屬，陶瓷，玻璃等材料表面的鍍膜處理?？梢詮V泛應用于半導體芯片的制造與封裝、各種材質(zhì)工具的保護鍍膜、高精密模具的鍍膜等。它使產(chǎn)品質(zhì)量提高，制造成本降低，工具使用壽命大大延長，應用領域十分廣泛。在真空鍍膜加工工藝方面，當前已經(jīng)有許多人從多個角度進行了深入的研究。

陳偉[17]通過對真空鍍膜工序的分析，選擇臟污和麻點兩項缺陷，創(chuàng)新地采取了九步法進行質(zhì)量改進。劉斌等[18]針對真空鍍膜在生產(chǎn)過程中典型的質(zhì)量缺陷進行了分析，并總結(jié)了一些解決這些質(zhì)量缺陷的應對措施。陳平貴[19]著重研究了PVD涂層的性能指標與其對應的檢測方法、涂層的輔助工藝對涂層性能的影響。仲凱音[20]通過對控制單一變量下磁控濺射鍍膜實驗數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)影響磁控濺射鍍膜結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的主要因素是氣壓、電流和基片溫度。這些研究結(jié)果對本研究具有很好的借鑒意義。

2 鍍膜質(zhì)量分析

本文以該公司生產(chǎn)的型號為“EMI-X691”的產(chǎn)品為改進對象，這款產(chǎn)品產(chǎn)量大，客戶要求也高。從客戶投訴來看，幾乎所有的投訴都是與外觀不良相關，沒有因為性能不合格產(chǎn)生的客訴。

2.1 運用排列圖進行鍍膜不合格分析

選取置信度為95%，調(diào)查誤差為±2進行抽取樣本，得到樣本量為2 401，經(jīng)測試得到合格品2 258個，占比94.04%；不合格143個，占比5.96%，不合格原因排列圖如圖1所示。最主要的不良原因是“傷”不良，進一步調(diào)查了各個工序的“傷”情況，從圖2可以看出，造成產(chǎn)品“傷”不良的主要工序為上夾、鍍后清洗、素材清洗3個工序。

圖1 外觀不合格原因排列圖

圖2 不合格工序排列圖

2.2 運用假設檢驗找出影響因子

小組對上夾、鍍后清洗、素材清洗3個工序進行分析探討，針對工序中的“傷”不合格進行分析，找出根本原因。最終確定了3個關鍵因子：素材清洗的清洗方式；壓合過程中的輔助模具倒角；鍍后清洗氣槍吹水的壓強。

假設檢驗對以上3個因子進行顯著性檢驗，顯著性水平α=0.05，H0：π1=π2，H1：π1≠π2。

使用2種不同的清洗方式對3 600件合格素材進行清洗，第1種是掛洗：保持原有方法三盤一籃依次放入不同水槽進行清洗；第2種方法是串洗：把素材使用絲線串成串后依次轉(zhuǎn)移至不同水槽進行清洗。清洗后產(chǎn)生不合格品數(shù)量分別是25件和11件，計算可得Fisher精確檢驗值P=0.028，小于給定的α=0.05，因此，拒絕原假設，表明素材清洗方式對產(chǎn)品良率有顯著影響。

使用倒角為1.0 mm和1.5 mm的壓合板壓合50中板共2 700件已清洗的合格產(chǎn)品，壓合后產(chǎn)生傷的不合格品數(shù)量分別是34件和12件。計算可得Fisher精確檢驗值P=0.002，小于給定的α=0.05，因此，拒絕原假設，表明壓合板倒角大小對產(chǎn)品良率有顯著影響。

使用壓強為0.7 MPa和0.4 MPa的氣槍對鍍膜后的3 600件產(chǎn)品進行切水，產(chǎn)生不合格品數(shù)量分別是27件和13件。計算可得Fisher精確檢驗值P=0.038，小于給定的α=0.05，因此，拒絕原假設，表明氣槍吹水壓強大小對產(chǎn)品良率有顯著影響。

3 制定并實施改進措施

上述3項因子對產(chǎn)品不合格率有顯著影響，并從工藝加工的角度分析：素材清洗需要采取更少碰撞的方式，輔助壓合板需要擴大倒角，鍍后清洗環(huán)節(jié)中氣槍壓強需要變小，下面針對這3項制定并實施改進措施。

3.1 小組討論確定素材清洗方式

在之前使用2種不同清洗方式對合格素材進行清洗的測試中，改進小組發(fā)現(xiàn)第2種方法的不合格品明顯比原來的方法少，測試也證實了2種素材清洗方法具有明顯的差異。因此，改進小組決定修改素材清洗方式：把素材使用耐酸堿處理過的絲線串成多串掛在清洗籃上，依次轉(zhuǎn)移至不同水槽進行清洗。由車間質(zhì)量組長修改素材清洗流程，向采購部門提交新工具采購申請。

3.2 單因素方差分析確定壓合板倒角

由于壓合板和產(chǎn)品都相對不大，倒角的可控范圍也比較小，從操作的方便性和實用性選擇了3個規(guī)格的壓合板進行測試：R=1.0 mm、R=1.2 mm、R=1.5 mm。

分析之前首先需要對方差分析的基本假定進行檢驗。3個樣本數(shù)據(jù)的正態(tài)概率圖如圖3所示，可以看到基本上滿足正態(tài)性假定。表1是方差齊性檢驗表，表中的顯著性為0.68，在0.05的顯著性水平上得出數(shù)據(jù)滿足方差齊性。

圖3 正態(tài)概率圖

表1 方差齊性檢驗表

從表2可以看出，檢驗壓合板倒角對合格率的顯著性水平接近于0，拒絕原假設，意味著壓合板倒角的影響效應顯著。確定倒角效應顯著后，為找到哪一個水平效果更好進行了事后多重檢驗。

表2 方差分析表

表3是使用最小顯著差異(LSD)進行的多重比較，可以看出3個水平彼此之間均有顯著的差異。因此，從工藝的角度，R=1.5 mm的倒角水平的不合格率最低。

表3 LSD多重比較表

3.3 回歸分析確定氣槍壓強大小

鍍后清洗室是潔凈室，是為了保證鍍膜完成的產(chǎn)品不受到外界污染，為保證剛鍍膜完成的產(chǎn)品不會在清洗時膜層脫落，烘烤前吹水的強度需要選擇恰當，選擇5個水平的氣槍壓強進行測試，通過回歸分析找到最優(yōu)壓強參數(shù)。

表4、圖4所示分別為SPSS的曲線估算和擬合結(jié)果，曲線擬合選擇了線性、二次、三次3種情況。從表中的判定系數(shù)R2可以看出，變量的非線性關系明顯比線性擬合程度更高。由于二次與三次回歸擬合程度近似相等，考慮到實際情況和計算便捷，決定使用一元二次回歸方程來找到最優(yōu)壓強參數(shù)。

表4 SPSS曲線估算

圖4 SPSS曲線擬合

表5所示為一元二次回歸分析的方差分析。從表中的顯著性水平可見，一元二次回歸模型是顯著的。

表5 一元二次回歸的方差分析

表6所示回歸模型的參數(shù)估計。從表中可以得到氣槍壓強和合格率的估計方程為

根據(jù)所得的擬合方程可以計算出最優(yōu)的氣槍壓強是0.5 MPa，因此，需要修改氣槍壓強設置，鍍后清洗后吹水氣槍壓強由原先的0.8 MPa改為0.5 MPa。

表6 一元二次回歸參數(shù)估計

3.4 改進效果驗證

為了確保改進措施對產(chǎn)品的性能沒有產(chǎn)生影響，改進小組進行一個月的改進試行。根據(jù)客戶要求，鍍膜產(chǎn)品需要保證4項產(chǎn)品性能良好：膜厚、附著力、電阻、存儲。從性能測試結(jié)果中得知產(chǎn)品性能并沒有受到影響。

為驗證改進的效果，對改進后的產(chǎn)品收集數(shù)據(jù)，從圖5可以看到不合格率有明顯的下降，且基本實現(xiàn)了改進的預期目標。同時，可以看到“傷”已經(jīng)不是最大的不合格項。

圖5 不合格項對比排列圖

4 結(jié) 論

本文以從事真空鍍膜工藝的新能源科技公司為研究對象，針對公司產(chǎn)品不合格率高這一現(xiàn)象，尋找原因。首先，運用排列圖，找到了造成產(chǎn)品不合格率高的主要原因為“傷”；其次，運用假設檢驗對造成工序中的“傷”不合格的3個關鍵因子：素材清洗的清洗方式、壓合過程中的輔助模具倒角、鍍后清洗氣槍吹水的壓強進行顯著性檢驗，在顯著性水平α=0.05的情況下，得到3個因子對產(chǎn)品不合格率存在顯著影響；最后，針對這3個因子，運用方差分析法和回歸分析法對實施改進措施后收集的數(shù)據(jù)進行了驗證，降低了產(chǎn)品的不合格率，達到了改進效果。