本文介绍，与合格率相关的、正确地解释实时数据的质量检测工具，允许工艺工程师着手解决制造工艺中的持续存在的瓶颈问题。

　　在九十年代中期，在一些主要的高技术制造商中间，六西格码品质和零缺陷的开展如日中天。按照这个标准，制造商必须着眼于解决工序效率问题和质量控制的需要，它主要是转向于寻找那些可以是机器功能流畅的工艺监测工具。这个推动力是：制造商不能跟上市场的需求，而市场内的竞争通常不允许生产的延误。另外，不存在这种工具的第三方供应商，因此它迫使制造者开发内部的解决方案。例如，在一家公司*，目标是要开发一套软件解决方案，实时地跟踪和制作统计过程控制(SPC)的图表。

　　模块的结合
　　新的软件开发过程是通过将SPC模块于一个应用模块结合而开始的。这允许获取充分的过程信息来确认品质和改进使用，这些将转化为成本的节约。该工具为操作员、工程师和管理者提供对工厂表现的“视觉”，从而达到改进过程控制的目的。

　　SPC模块要求用来制作关键工艺变量的图表，在其中软件将提供各种方法和特性图表类型。另外，必需的是抽样和统计更新机制是可以按照特殊需要或客户喜好而可以配制的。简言之，该软件必须迅速确认失控条件，以便可以找到和消除根源。

　　在这个解决方案中的一个主要挑战是缺乏通用的通信协议来实现过程数据的获取。从所有机器获取SPC信息的唯一途径是使用一种通用的通信协议。

　　现有的协议问题
　　半导体设备通信标准/通用设备模型(SECS/GEM)协议被认为是从工具到主机通信的最佳方案(见图)。虽然在晶圆制造工业是常见的，SECS/GEM只是在印刷电路板装配业才开始进入视野。尽管如此，SECS/GEM把自己作为专门的通信问题解决方案，这马上给工程师负担了两个问题：

1.  软件供应商或计算机集成制造(CIM)供应商必须得到认可，能够提供具有PCB装配工业所要求的独特特性的SECS/GEM接口。
2. 后者在把SECS/GEM用作实际的通信协议时是比较慢的。

图、由晶圆制造业用于过程控制的SECS/GEM协议，被
用于PCB装配行业的工艺监测软件工具的开发基础。

　　有人接触了一些软件和CIM供应商，看其是否有兴趣来开发SECS/GEM接口来与设备监测软件一起使用。一家总部设在盐湖城的运动控制和通信软件供应商**同意开始这项工作，即，一种允许信息在表面贴装装配机器与主机级的系统之间流动的接口软件。终于，通过开发两个SECS/GEM通信接口完成这个任务：一个在GEM启动的设备上面，另一个结合在设备监测软件之中。

　　GEM主机管理器 - 一种即插即用的SECS/GEM设备界面 - 使这次合作努力的结果，提供了一个可以结合到过程监测软件工具中的完整的通信包。

　　单一的软件开发
　　人们很快清楚，一个单一的软件应用可以最好地服务于PCB工业，它使用SEMI标准E10，该标准定义了六个设备状态：生产、待机、工程、计划停机、非计划停机和无计划。这样一个单一的软件工具将使用现有的固定资产设备增加生产力。

　　监测软件开发开始于为那些允许实时覆盖的装配监测工具的特殊要求提供资料。最初的发现显示，许多工厂还在使用内部独立开发的应用软件，它提供一些监测的功能，但不满足合格率改善、生产线效率和报废降低的特定目标。Kempner-Tregoe的决策-分析法最终被选择用来解释收集到的信息。

　　一旦数据收集和评估，那么即可定下有四个关键的模块结合在这个新的软件中：SPC、报警管理、应用和网络启用。下面以单独考虑来说明每一个模块在软件工具的整个好处中所产生的价值。

• SPC模块通过提供实时的统计信息解决品质差的成本问题，该信息是一种容易看懂的图表形式，它提供基于时间、事件和单位的抽样，作为标准特性。另外，使用者可以按照需要来设定图表，以提供维持持续的产品品质所要求的各种分析。通过维持一个已经确立的品质水平，比如六个西格玛，工厂可以将与缺陷单元的诊断、修理和重测试有关的成本降到最低。
  
  在SPC模块内，西方电气规则定义SPC违反或失控事件。重要的是给使用者设定某些SPC参数的能力，包括实际值与标准化的“正常值”，短期运行与长期运行，抽样大小和频率，以及控制极限的计算。通过建立适合于工厂需求的参数和以容易读懂和解释的格式设定控制图表，工厂就有了要求用于维持品质标准的工具。
• 在SPC图表中，事件在其发生时都受到监测，都是基于已设定的控制极限(或者由使用者手工设定或者由系统自动设定)。它将实时地通知操作员、工程师和其他指定的人员失控事件。这是报警管理模块的一部分。
  
  通过客户机、传呼机和电子邮件通知报警事件，允许即时的反应和问题纠正。该系统模块提供在线的失控行动计划(OCAP)，它指引设备操作员自动通过关键的步骤来解决问题。OCAP自动地集成在操作员图表视野中；在失控的情况中，其程序在客户机屏幕上显示给操作员。操作员然后必须登陆，从OCAP列表中选择纠正行动来清除报警。同时，过程监测软件记录报警、时间、机器、操作员名字和OCAP行动，所有这些简化了失控事件解决的跟踪和强制执行。
•  过程监测的第三个方面，使用率，为每一台机器的性能提供实际的纯数据。数据是实时收集的，显示在客户机屏幕上，显示多个度量标准和确认哪里可以平衡损失机会以改进固定资产的使用。该模块可以找出瓶颈、决定最佳的生产速度、计算平均周期时间和进行生产线平衡分析。
• 最后的模块是网络启用，或使用者通过公司局域网访问到历史数据。它允许整个组织分享数据，使得多个工厂可以得到硬过程的数据。该软件实现平行协作工具的功能，工厂管理者们使用它可以看到在其他设施内机器与生产线的表现如何。

　　到这时，一个教育系统开始起作用。如果一个工厂为其品质或生产问题找到解决方案，这样的信息可以分享给其他有同样或类似问题的工厂。技术可以进行传递，使每个生产设施都受益，从而受益于整个企业。

　　一个“真实的”试验
　　一旦将应用要求、软件开发和GEM主机许可结合到一个包内，就有必要决定如何测试和确定软件的准确性。在四个工厂进行了初步的试验，两家国内和两家境外，同时工程师们致力于检验收集的数据和应用结果来提高生产率、减少报废和提高过程控制。试验阶段也提供时间来实施新的特征和用户界面改进。

　　该软件的第一次“真实的”试验是在一条制造新的手机的生产线上进行的。该工厂必须增加生产而不需要购买另外的固定资产设备。这个新的设备监测软件安装在生产线上，、实时地收集机器性能数据。在分析之后，找到了改进的机遇，结果生产能力提高12%。

　　然后，第二个研究是用来试验送料器/吸嘴误置的实时监测能力，以及完成贴装设备的过程控制的品质系统评估(QSR, quality system review)要求。建立控制图表来突出失控的情况和补充详细的勃拉图(Pareto)。使用该监测软件，该工厂降低了30%的误吸率和50%的过程变量。由于这样的结果，该软件通过了QSR过程控制要求的ISO9000合格审查。

　　实施过程监测软件的一个主要挑战是(以后继续是)使工程师相信该工具的可行性。这是因为传统上过程数据是手工收集的。但是随着过程监测软件的进入，所有数据收集都是自动的。因此，消除了在报告的数据中维持某个安全水平的必要，收集的数据是纯粹的，可以在工厂之间进行比较。虽然有文化上的改变，这些类型的数据对于制造企业是非常珍贵的。现在，实际的过程控制数据在整个企业内部都可以得到，而不必通过估算与假设来冒品质缺陷的风险。

　　验证可行性
　　为了证明该过程监测软件的可行性，决定必须有2%的使用改善。可是实施和利用的结果将生产能力从2.2%提高到8.7%。这个结果是在一个工厂证明的，该工厂基于从这个新的监测软件得到的数据和反馈实现了38%的能力提高。

　　软件所提供的反馈允许那些设计贝它(beta)研究的工厂监测设备的性能。由于对每台设备作密切监视，可以确认到瓶颈、吸嘴真空下降和送料器缺料的情况。为了进一步证明该新工具的可行性，有一家工厂原先基本接受每周在每台机器上的平均工件报废损失为2270美元。通过监测生产线、找到品质改进机会和实施效率变化，将每周每台机器的工件报废损失降低到490美元。

　　结论
　　随着高科技制造向前发展，装配工艺继续在效率和品质上取得长足进步，以维持成本的竞争性。通过使用工艺监测软件，工厂可以实时地找到效率低下和品质变化的地方 - 它促使工艺工程师做出必要的改变，以最大发挥机器功能，提高合格率和降低成本。

* Motorola Inc.
** Cimetrix Inc. GEM Host Manager is trademarked to Cimetrix Inc.

Dan Kauss is lead applications engineer at Motorola Inc., Global Software Group, 50 Northwest Point Rd., Elk Grove Village, IL 60007; (847) 907-8662; Fax: (847) 907-7774; E-mail: www.dankauss@motorola.com; Web site: www.motorola.com/manufacturing-software.com. 

(Presented by Aaron 09/16/2002)