印制電路組件質(zhì)量管理的信息化與術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

1、    印制電路組件質(zhì)量管理的信息化與術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展    曹易摘 要：以術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)中的分類為基礎(chǔ)建立模型，是實現(xiàn)質(zhì)量管理信息化系統(tǒng)通用化模型的一種思路。文章在術(shù)語國際標(biāo)準(zhǔn)提供的術(shù)語分類體系基礎(chǔ)上，提出了一個印制電路組件制造質(zhì)量控制系統(tǒng)模型的總體框架，并在分析國際術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)業(yè)界信息化發(fā)展反應(yīng)的同時，針對質(zhì)量管理實例評估了標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語的應(yīng)用情況。關(guān)鍵詞：印制電路組件;術(shù)語;質(zhì)量管理;信息化;國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)：n04;h059 ：a doi：10.3969/j.issn.1673-8578.2020.06.003abstract：

2、 due to facts of cost reduction from application of automatic systems， there is a possible to expectation of optimizing in terms of quality and cost under helping to information technology. this paper provides a framework of a model for quality management information systems based on classification

3、system given from the iec printed circuit board assembly （pcba） terminology standard， and also reports changes of terminology standard related to application of information technology in the field .keywords： pcba; terminology; quality management; informatization; iec引 言從航空飛行控制系統(tǒng)到手持智能產(chǎn)品，越是先進的電子系

4、統(tǒng)，越是由復(fù)雜、昂貴的印制電路組件（printed circuit board assembly，pcba）構(gòu)成。隨著終端產(chǎn)品價格的持續(xù)下降，印制電路組件制造商正在不斷引入自動化的手段，試圖在提升生產(chǎn)效率的同時，獲得更高的成品率。但是，如何分析、處理和應(yīng)用先進制造、測試設(shè)備所累積的大量數(shù)據(jù)，在業(yè)內(nèi)依然難以形成共識。鑒于目前質(zhì)量管理的方案基本建立在數(shù)理統(tǒng)計和分析的基礎(chǔ)上，業(yè)界的很多企業(yè)開始嘗試對標(biāo)準(zhǔn)化的場景進行建模和分析，并探索各要素間的相關(guān)性，來提升數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。這一技術(shù)趨勢已在術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)逐步得到了反映。2000年前的印制電路組件術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)多是補充說明實踐中的新技術(shù)、新應(yīng)用、新現(xiàn)象。200

5、0年之后，國際上開始嘗試尋找某種更適合與計算機系統(tǒng)對接的術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)分類結(jié)構(gòu)，并逐步發(fā)展成國際術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)iec 601492006。與傳統(tǒng)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)偏重向使用者解釋現(xiàn)象或規(guī)律不同，新的術(shù)語國際標(biāo)準(zhǔn)傾向于依據(jù)知識樹或分類來引導(dǎo)、補全相應(yīng)概念的術(shù)語。雖然目前這些術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)尚無法在語法構(gòu)成上獲得統(tǒng)計學(xué)意義的相關(guān)關(guān)系，但其涵蓋的術(shù)語已基本可以滿足廠商在特定生產(chǎn)環(huán)節(jié)中建立基本的定性模型的最低需求。隨著對數(shù)據(jù)的積累和場景的補充，這些模型產(chǎn)生決策輔助信息的準(zhǔn)確度會隨之逐步提高。本文分析了建立質(zhì)量管理信息系統(tǒng)對術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的需求，并按iec 601492006提供的術(shù)語分類體系，構(gòu)建了一個印制電路組件制造中最基本的質(zhì)量控制

6、系統(tǒng)模型的總體框架，總結(jié)了信息化發(fā)展對印制板組裝件術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的影響，評估了標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語的應(yīng)用情況。一 建立質(zhì)量管理信息系統(tǒng)需要以標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語為基礎(chǔ)在智能倉儲1、自動檢測2-3、資源管理4等信息化手段可以有效降低人力成本的背景下，印制電路組件制造業(yè)已經(jīng)普遍地采用自動化手段來改造舊產(chǎn)線或建設(shè)新廠。企業(yè)期望通過信息化手段來提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，但目前僅有極少數(shù)的業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)能自行開發(fā)信息化的質(zhì)量管理軟硬件系統(tǒng)并取得較好的效果，借助外部力量開發(fā)系統(tǒng)的企業(yè)則很少取得滿意的成果。導(dǎo)致這一狀況的一個重要因素在于印制電路組件制造和信息化兩個領(lǐng)域間知識的通用性較低，這也體現(xiàn)在術(shù)語上。1. 術(shù)語影響信息系統(tǒng)模型

7、的真實性智能信息系統(tǒng)的本質(zhì)是將人對物理世界的觀察、認(rèn)知和經(jīng)驗轉(zhuǎn)移到計算機系統(tǒng)中，而被轉(zhuǎn)移的知識的真實性，則依賴于對現(xiàn)象描述的準(zhǔn)確性。標(biāo)準(zhǔn)化的術(shù)語能夠?qū)μ囟I(lǐng)域內(nèi)的概念進行沒有歧義的描述。具體而言，系統(tǒng)軟件編寫者首先需要準(zhǔn)確理解物理現(xiàn)象，準(zhǔn)確選用描述現(xiàn)象的術(shù)語，合理選用屬性定義術(shù)語，最后通過屬性識別多個術(shù)語（被描述的現(xiàn)象）之間的邏輯語義關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語是實現(xiàn)準(zhǔn)確性最有效的工具，可界定出被描述對象的屬性以及與其他現(xiàn)象間的外延關(guān)系，幾乎不會產(chǎn)生歧義。例如，橋接和網(wǎng)狀焊錫球兩個術(shù)語描述的現(xiàn)象有近似之處，在被焊接部位周圍都有焊料，危害都是短路或虛焊，但兩個概念的外延截然不同，橋接的產(chǎn)生與印刷網(wǎng)板厚度、印刷

8、間隙和次數(shù)等印刷工序參數(shù)相關(guān)，而網(wǎng)狀焊錫球則與焊料質(zhì)量、焊接工藝、基板可焊性等焊接工序參數(shù)相關(guān)。2.術(shù)語可消除信息系統(tǒng)編者和用者間的障礙脫離使用者的質(zhì)量管理信息化系統(tǒng)是沒有價值的，因此編寫系統(tǒng)者的思想必須能被印制電路組件制造工程人員理解。但編寫者和制造工程師之間的專業(yè)語言通常并不一致。一方面，編寫者擅長程序語言的編寫和各種智能化算法;另一方面，制造工程師不知道計算機的建模需要他提供什么信息。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)化術(shù)語，雙方可能都采用自己習(xí)慣的詞匯描述現(xiàn)象，將無法理解對方的真實意見，極易造成混亂。如，非印制電路組件制造業(yè)者會習(xí)慣使用“間距”描述元器件兩個引出端之間的距離，而“間距”這個詞對業(yè)者而言是指印

9、制板上兩條導(dǎo)線之間的距離，引出端之間的距離業(yè)內(nèi)則使用“節(jié)距”描述。3.術(shù)語有助于信息系統(tǒng)與生產(chǎn)實踐情況的貼合印制電路組件制造過程涉及的物料繁多、工藝復(fù)雜度高，造成所收集的數(shù)據(jù)中蘊含著大量不確定性。系統(tǒng)的編寫者通常傾向于采用業(yè)內(nèi)人員難以理解的專業(yè)統(tǒng)計學(xué)模型、復(fù)雜的數(shù)學(xué)方式處理采集到的數(shù)據(jù)，這使得被挖掘出的信息常不能被印制電路組件制造人員理解，也因此無法在業(yè)界推廣使用。術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)計方面詞匯的狀態(tài)，不但是向軟件編寫者提供業(yè)內(nèi)統(tǒng)計工具應(yīng)用水平的一面鏡子，而且也為新技術(shù)在業(yè)內(nèi)不同廠家間推廣提供了一種途徑。4.標(biāo)準(zhǔn)化術(shù)語有助于歸納新現(xiàn)象依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語包含的屬性進行分類，能夠快速準(zhǔn)確地對新現(xiàn)象進行歸類，進而

10、對其進行處理。如，焊盤起翹常見于導(dǎo)通的外層電路焊盤，但在實際生產(chǎn)中也會遇到罕見的包覆電鍍層下的焊盤的翹起。雖然少見，但其符合焊盤起翹的定義，因此被歸于一類，統(tǒng)一處理。二 依據(jù)iec術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)建立的基本信息模型框架為了滿足業(yè)界對術(shù)語的新要求，iec 60149以索引的方式，按照各種概念的相互關(guān)系，對術(shù)語進行了編碼和分類。整個印制電路組件制造領(lǐng)域術(shù)語被分為9大類和71小類（參見iec 60149附錄a.2代碼門類表）。代碼門類表的第9大類就是“電子封裝、制作和組裝的質(zhì)量和可靠性”類，其中包含了質(zhì)量通用、工藝過程控制（spc）、元器件評定、基板評定、印制電路組件評定、測試與檢驗和數(shù)據(jù)分析等7

11、小類。這7小類中的術(shù)語可用于支撐質(zhì)量管理信息系統(tǒng)的構(gòu)建。根據(jù)iec 60149的7個分類以及目前業(yè)內(nèi)常見的質(zhì)量管理信息系統(tǒng)，本文提出一個企業(yè)質(zhì)量控制系統(tǒng)的總體框架（見圖1）。iec 60149分類的初衷是服務(wù)于質(zhì)量管理系統(tǒng)的各組成部分，其術(shù)語包括不同的檢測階段、不同質(zhì)量動作和不同目標(biāo)所涉及的內(nèi)容。這些術(shù)語可以依照圖1直接被用于計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理和存儲部分，形成相關(guān)關(guān)系。例如，“橋接”“表面焊接器件”“焊料厚度”“印刷網(wǎng)間隙”這4個術(shù)語構(gòu)成了一個缺陷處理的邏輯鏈。當(dāng)發(fā)掘出產(chǎn)品出現(xiàn)“橋接”（缺陷）的信息后，可以通過元器件信息“表面焊接器件”獲得缺陷發(fā)生的時間和位置信息，通過失效模型對比

12、以及工藝監(jiān)控的參數(shù)信息（如“焊料厚度”）是否有異常變化，最終由工藝工程師調(diào)節(jié)印刷機的“印刷網(wǎng)間隙”，達到消除缺陷的目標(biāo)。三 產(chǎn)業(yè)的信息化發(fā)展已對術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生新影響1. 質(zhì)量控制相關(guān)的術(shù)語數(shù)量大幅增加與2000年之前的術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)相比，iec 601492006的“電子封裝、制作和組裝的質(zhì)量和可靠性”類術(shù)語的內(nèi)容已經(jīng)發(fā)生了比較大的變化。在總體數(shù)量上，iec 601492006有389條質(zhì)量和可靠性術(shù)語，而20世紀(jì)90年代術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)僅有58條，增加了約6倍。90年代術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞進廠檢驗、最終產(chǎn)品檢驗和測試試驗過程等三個階段編制，沒有考慮對最終產(chǎn)品十分重要的元器件質(zhì)量的評定、生產(chǎn)過程的監(jiān)控以

13、及最終質(zhì)量信息的分析內(nèi)容。這是由于當(dāng)時行業(yè)應(yīng)用主要針對原材料、最終產(chǎn)品中的缺陷現(xiàn)象以及確定缺陷的相應(yīng)測試方法，較少考慮到生產(chǎn)與質(zhì)量的問題。如表1所示，iec 601492006在進廠檢驗、最終產(chǎn)品檢驗和測試方法等階段更加注重可靠性的要求，而90年代術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)則側(cè)重于功能的實現(xiàn)。2.新標(biāo)準(zhǔn)全面覆蓋產(chǎn)品質(zhì)量控制系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)為了適應(yīng)印制電路組件產(chǎn)品質(zhì)量控制的高要求，如圖1所示，進入生產(chǎn)的每一批原輔料（如基板、元器件等）的質(zhì)量狀態(tài)都需要評估，產(chǎn)線上每一臺印刷機、貼片機、回流焊機、波峰焊機、外觀檢測機的參數(shù)及半成品質(zhì)量信息都需要監(jiān)控，最終組件產(chǎn)品的質(zhì)量也必須評估。生產(chǎn)過程的監(jiān)控數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品缺陷的診斷，需要

14、通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)和知識挖掘技術(shù)進行信息的提煉并提出修改的建議。iec 601492006的質(zhì)量和可靠性術(shù)語基本覆蓋了圖1所述各環(huán)節(jié)。如表2所示，除18個通用術(shù)語外，其他的371條（超過95%）術(shù)語支撐了質(zhì)量控制系統(tǒng)的進廠檢驗（基板質(zhì)量評定和元器件質(zhì)量評定術(shù)語約占總數(shù)的18.77%）、工藝過程控制（約21.08%）、最終產(chǎn)品檢驗（組件質(zhì)量評定約10.3%）、測試與檢驗方法（約35.5%）以及數(shù)據(jù)分析（約9.77%）等各主要環(huán)節(jié)。3.新標(biāo)準(zhǔn)強化了數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方面的術(shù)語為了彌合系統(tǒng)軟件開發(fā)與實際生產(chǎn)人員溝通的間隙，iec 601492006有意識地搜集了業(yè)內(nèi)常用的統(tǒng)計分析工具相關(guān)術(shù)語，從而使生

15、產(chǎn)人員清晰了解已存在的重要技術(shù)工具的概念。當(dāng)質(zhì)量數(shù)據(jù)通過生產(chǎn)監(jiān)控和檢測系統(tǒng)匯集到數(shù)據(jù)庫后，業(yè)界通常會采用工藝過程控制監(jiān)控與分析、產(chǎn)品缺陷診斷和統(tǒng)計的方式進行質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析。針對印制電路組件生產(chǎn)小批量、多品種的特點，iec 601492006重點引入了q控制圖、累積控制圖、柏拉圖分析、魚骨圖、正交回歸分析等相關(guān)術(shù)語，合計120條（工藝過程控制82條，質(zhì)量數(shù)據(jù)分析38條）。4.新標(biāo)準(zhǔn)強化不同概念之間的延伸關(guān)系術(shù)語是某一領(lǐng)域概念體系的一部分，因此術(shù)語可以部分反映該領(lǐng)域概念的邏輯關(guān)系。對于iec 601492006而言，其英文版本中的介詞形式（如in、for、by等）常會表征著這種邏輯形式。對應(yīng)的中文

16、的某些詞（通過、位于、導(dǎo)致等）也起著類似作用。此類邏輯關(guān)系，構(gòu)成了質(zhì)量管理系統(tǒng)需要設(shè)定的屬性維度的一個部分。例如，表3是按照變量、測試方法和設(shè)備、對象、來源、條件、位置（時間、空間）、應(yīng)用等屬性劃分了iec 601492006中的259條術(shù)語?？梢?，基板和元器件評定的術(shù)語集中于對現(xiàn)象時間和空間位置的確定;工藝過程控制的術(shù)語則注重對缺陷來源的檢測和追溯;組裝件評定的術(shù)語則著重于最終產(chǎn)品性能變量的控制;測試環(huán)節(jié)則提供了變量測試、測試對象和測試條件的相關(guān)術(shù)語。四 質(zhì)量管理系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語的使用情況所有質(zhì)量管理系統(tǒng)的問題和措施均被記錄在文檔管理系統(tǒng)之中。通過對相關(guān)文件的分析，可以了解到新術(shù)語標(biāo)

17、準(zhǔn)中涉及的入廠檢驗、工藝過程控制、最終檢驗、測試方法、數(shù)據(jù)分析等各階段的術(shù)語均在實際案例中頻繁出現(xiàn)。例1. 對a工廠產(chǎn)線一個批次產(chǎn)品狀態(tài)的跟蹤a工廠某類產(chǎn)品所有記錄在案的重要缺陷一共為30種（外觀方面缺陷7種，安裝工序?qū)е氯毕?種，焊接工序?qū)е氯毕?種，電性能參數(shù)不合格4種，顯示或其他功能不良5種）。合并、整理后，30種缺陷可歸類采用13條術(shù)語描述。其中，該廠最常見的缺陷為：橋接、開路、虛焊、立碑和錫球。針對某一批次產(chǎn)品，該廠質(zhì)量部門隨機抽取了30個產(chǎn)品（共計超過6000個焊點）進行最終檢驗。結(jié)果顯示，共出現(xiàn)了2處短路點和1處虛焊焊點。通過檢驗確定缺陷出現(xiàn)的位置和工序次序，并參比相關(guān)工藝過程控

18、制工藝監(jiān)控參數(shù)的變化情況，確定了8個工藝過程控制參數(shù)項目對應(yīng)的術(shù)語。同時，文檔中還反復(fù)出現(xiàn)了可焊性測試方法、cpk值（過程能力指數(shù)值）、關(guān)鍵操作、一類錯誤、能力特性上限等檢測和統(tǒng)計分析方面的術(shù)語。例2. 對b工廠某超長連接器的橋接缺陷的分析記錄b工廠在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)6個設(shè)計圖號共30個安裝有超長尺寸連接器的產(chǎn)品，出現(xiàn)了橋接缺陷頻率增高的異常現(xiàn)象。常見的橋接缺陷相關(guān)的來源術(shù)語是“焊盤尺寸”“引線尺寸”“引線直徑”“焊料污染”等。然而記錄顯示，該廠在制造過程中上述術(shù)語的監(jiān)控數(shù)據(jù)均符合該廠工藝規(guī)范的一般要求。因其他同期產(chǎn)品未產(chǎn)生橋接缺陷異常，所以將原因查找的重點放在與新設(shè)計相關(guān)的因素上。記錄顯示，該類產(chǎn)品上安裝了超長的連接器，且試驗設(shè)計結(jié)果顯示連接器長度是影響焊接質(zhì)量的重要因素。最終，在進一步剪短引線長度后，橋接缺陷的水平恢復(fù)正常?？梢?，在質(zhì)量分析過程中，術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定術(shù)語的對象與措施之間存在隱含的相關(guān)關(guān)系。五 結(jié) 論本文初步總結(jié)了印制電路組件制造的質(zhì)量管理信息化過程對術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的新要求，并針對當(dāng)前業(yè)界部署質(zhì)量管理信息系統(tǒng)遇到的問題，提出了一個依據(jù)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)分類關(guān)系而建立的基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)模型。通過對新舊術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的對比，分析總結(jié)了術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)對行業(yè)中質(zhì)量管理信息化過程的反