检验与抽样知识介绍
这是一个全球竞争的时代,唯有经常保持领先才能持续成长!但知识是所有竞争的原点,传统文章论述无法满足企业急需的养份,曾有一些企业主表示相同期望,即企业所需知识能否生活化、工作化的表达且可实时执行,[但里面隐藏许多理论道理,可暂不必理会!]者,对事业经营定有极大帮助,在此前提下,特别规划本「企业职场专栏」,希能活用质量知识,协助企业提升效率和竞争能力。
本专栏大致包括下列范围:样验与抽样、生产良率、质量观念、质量推行方法、厂商调查与评估、零件暨外包质量、统计应用、设计质量、产品可靠度、工程技术能力、质量和经管之联结、质量与公司文化等,以上从二个角度出发,一为企业常见的误用、盲点和问题(负面列举),另为企业要如何做才能超越领先(正面列举),每期文章皆以企业曾发生的事实为基础,用简单、明确说明〝负面〞和〝正面〞角度,我们认知什么及该如何做,本专栏所有观点和建议,均为作者实战结晶,参考价值高,欢迎赐教!
二、企业常见误用、盲点和问题:
1.批退率(Lot Rejective Ratio)做为管理指标的误用
若我们执行抽样检验共有100 批,结果有15 批判退,则批退率为15%,此容易让我们误解为不好的比率有15%[不良率和不良批的意义是不同的!],其实若工程不良率(即产品质量水平)为0.4%且我们用AQL0.4%抽样,其批退率仍有5%(此乃为误判之机率)是正常的,而我们的感觉却是不良有5%(实际上不良率是0.4%)而感到不安!除此之外于判退过程经常易受人为因素干扰而更形失真!更有甚者用批退率来点绘趋势推移图为管理参考指标,此为无意义及无效行为!所以不能用批退率做为质量管理指针的主要原因有二:一为〝统计的误判5%〞,另为〝实务的干扰失真〞!
2.不管产品质量水平为何,为抽样而抽样的盲点
企业于执行抽样检验前,通常不去了解制程不良率(即产品质量水平)为何,就予执行批抽样是不适当的!因抽样的前提必须〝制程不良率〞和AQL 值接近,才来判断此批质量水平是否合格可接受,例如AQL0.25%,而制程不良率(称Px)为2%左右,明显得知不用抽样即可退货,因为其水平和期望可接受质量水平(AQL)相差太大,不要为抽样而抽样,此时应先假设为退货状态,再度实施100%全检才对!此执行盲点是因不了解抽样检验的本质,是〝用来判定批质量水平〞,当此批接近允收水平,而我们不是很确定时,才来执行抽样检验!若不管Px 即抽检,不但无法正确判断好的批,而且将付出大量无效的检验工时人力,请三思!
3.使用较严的AQL 值来提升产品质量观念有误
于企业质量事务中,经常可以听到使用较严的AQL 值来提高产品质量,例如客户同意AQL1.0%(意即客户期望产品质量在不良率1%及以下可以接受),卖方为保证交更好的产品给客户,自动将AQL 值修正为0.4%来抽样长期执行!此观念是不对的!把产品质量做好前提是如何把〝工程不良率〞(即Px)下降,而抽样是用来〝批判定好与坏〞,而不是用来〝提升产品质量〞的!较严的AQL 值充其量只是增加退货机率后加上全检的效果,对整体质量水平提升效果极为有限,因为增加退货机率不高(低于10%)再加上误判及人为干扰,效果微不足道!用检验(全检)来提升产品品质已是下下之策(即不适当),因质量不是靠检验出来的!更何况用抽样的方法来提升产品质量更是不智!浪费公司大量资源,质量还是做不好!
4.最终成品采多次全检的效果有限
若最终产品质量水平不好(Px高)是事实,客户的东西要交也是必须,长期对策远水救不了近火,先救急可出货前题下,只有安排下下之策的全检,若再不满意则实施第二次、第三次等的全检,此种〝不得已〞对策的有效性值得探讨!根据实验及世界级公司内部报告,若检验靠人的感官且训练合格的检验员,其第1 次全检效果(即可挑出不良品的能力)为70%,对同一批再予第二次全检效果只有20%上下,若同批再予第三次全检,则几乎再也挑不出问题来,若同批再予第四次全检,则不但挑不出问,反而产生新的问题(以外观和包装问题为主),例如原质量水平不良率Px=10%,第1 次全检则为Px1=3%,第2 次全检Px2=2.4%,第3 次全检Px3约2.4%上下,第3 次在3%上下,因此最终成品采多次全检的效果有限,最多2 次为宜!品质是没办法靠检验出来的,最终还是需要每个环节的源头做好和做对,产品质量是设计进去和制造做出来的!
5.品保单位的工作是〝抽检、检测和拒收〞为等而下之的层次
看到大部份公司(尤其传统产业)的品保单位只做〝抽验、检测、退货〞的基本工作,且长期下来产品质量一点改善也没有;曾有一位科技公司品保处长,告诉我目前质量已大有进步,主因是品保大量抓问题,长期批退所致,这种似是而非的代价是使用大量的检验员,且品保单位人员比率已超过同业二倍以上,这种处长真是可悲,连自己错在那里都不知道!既然〝产品质量是设计进去和制造出来〞,自然质量和〝设计单位、制造单位〞有直接关系,那么质量单位要做什么?角色定位为何?如果身为品保单位经副理以上管理者都不知,真是枉然白活了!要知道检测工作只是了解真像和收集情报数据基本工作,重要的是后续〝如何影响设计和制造单位能自动自发把自己工作做好〞才是上策、省资源/成本,因此质量单位真正要做的是〝联络、沟通和整合〞,人的因素比专业因素还重要,要外圆内方,以〝短期解决问题,长期创造价值〞的自我定位,对内可降低营运成本,对外可带来客户(质量满意,客户自然来),宏观言,质量可塑造正面的企业文化而持续获益,此乃质量等而上的最高境界。
6.误解零缺点的〝只要抓到1 个问题即拒收〞之缪论
其实零缺点的精神就是〝追求完美〞,在有限的时间、知识、能力、设备下,追求最完美的演出,是一种精神和工作态度,而不是〝追求完美〞不能容许瑕疵,时下有买方工程师把零缺点解读为〝不管样本数多少,只要抓到1 个问题全批即予拒收〞,这是半桶水的人对零缺点的误解,要知道所有抽样理论皆来自操作曲线(OC Curve),样本数(n)及允收合格判定个数(c)确定则OC 曲线才固定,若不管样本数(n 大小)多少,即表示有无数条的OC 曲线,抽样即无一定标准可循,强以抽样再予判定,就是〝霸王硬上弓〞,要批退很容易,只要样本数越大,退货机率就越高,对卖方是不公平的!这种合约是不能签的,假使验收合约只说明零缺点精神,未载明允收水平(AQL) 或出货质量水平(SPQL),就请买方进一步解读,若有说明样本数(n)及判定个数(C),或提出SPQL 值即表示验收有一定标准(是对的),若买方解读为不管样本数大小且C =0(不允许有1 个问题),卖方可据理力争,若真的讲不通又没有其它路径解决,且经营者一定要接单,则卖方可采小批量分批出货因应。
7.其它抽样计划的误用
于工作中有时候听到或看到误用抽样计划情形,例如A:采用计量值之抽样计划(MIL-STD-414),不去注意数据分布是否常态,就予使用导致误判机率大增,其实现在统计软件很方便,数据分布容易图标,再考虑计量值抽样;例如B:使用连续生产型抽样计划(MIL-STD-1235B) 的前提必须制程稳定且是连续性生产,于自动化设备制程较易稳定且持续产出,但大量人工的系统装配业,制程较不易稳定,因人多、零件多的变性高,若遇缺料就不是连续性生产,因而不宜使用连续生产型之抽样计划!最近(2003 年)居然听到有韩国世界大厂交面板给国内某系统厂,要求客户(此国内系统厂)使用连续生产型抽样,理由是此韩国大厂都是这样被验收的,自己错了也要求别人一起犯错!要知道交货给客户(尤其国外)是以批量为单位非连续性供货此其一,面板产品是靠技术性人工组装的,制程充满不确定性何来稳定此其二也,故韩国大厂误用抽样计划。
8.没有不良率管制图,只有不良率趋势图
管制图的前提必须制程稳定,其变异是自然随机呈常态分布,故依统计原理订定管制上限及下限,即中心线加/减3 倍标准差,假如制程受到不正常干扰(正面或负面),其分布自然就不是常态就不可使用管制图;于系统组装厂通常用不良率或良率表达质量绩效程度,系统厂因人多、零件多制程较不易稳定,加上管理者要求和介入降低不良率(即为正面干扰,使分布不为常态),所以不良率是不能使用管制图的,要用趋势图(Trend Chart)取代,除了去了解推移趋势外,尚要加入管理的目标线,不断要求设法解决问题达成目标,此从管理角度才有意义,不要抱着死统计不消化!因此我说〝没有不良率管制图,只有不良率趋势图〞!
三、企业要如何做才能领先同业:
1.经常质疑或检讨抽样、检测的价值为何
如果有执行抽样、检测和没有执行的效果是一样的话(从客户角度),那么前述的抽样和检测就没有价值,可以免除!例如A:SMT 外包进到我方采AQL0.4%验收,然外包厂的质量水平为2%(从AQL 及Px 值比较,应采全检),当然批退率很高,双方花很多资源去处理,但从我方制程能力角度,若此外包不良2%可以在制程中完全剔除,从最终客户角度,有做SMT 抽检和免检是一样的,故此情况安排的抽样或全检是无价值的,可以免除;例如B:当卖方强势,其零组件市场极缺,我方验收不可能去判〝批退〞,因东西都进不来(不好买)怎么可以〝退回〞呢,若其零组件不良会造成我方较大损失,则安排先收货再行上线前全检,若零组件不良并不会造成制程额外损失,则不用验收检验,直接上线使用,若有不良再行和卖方交换新品即可,要能活用,不要死板验收和退货,要能衡量何价值高或损失小;例如C:制程中有100% 全检站或抽样精密测试,从未发生问题,若有问题也不会影响客户购买意愿,那我们干嘛还持续安排检测,浪费资源与人力;以上从结果角度来反推抽样、检测的价值,决定续执行或免除,其实上上之策是去〝创造价值〞于事前(做未来的事,未雨绸缪)
做对和做好,后续的一些工作就可以免了!
2.如何订定允收水平(AQL 值)及配套措施,使资源使用效益最大允收水平AQL 值和工程不良率Px(即产品本身既有的不良率、质量水平)有相互关系和影响,其结果和允收机率Pa 有关,而AQL 订定有二大方向:
2.1 客户要求指定值:如客户已指明AQL0.4%,意即客户希望产品不良率在0.4%及以下可以接受,接下来要看我们通常的Px 为多少,若为0.4%上下即表示我们可以接此订单的质量要求水平,出货要实施抽样判定好批才出货,若Px 经常在0.1% 以下,则显然不用出货抽检,直接交货给客户即可;若Px 经常在1%-3%之间,则建议于制程最终检查(100%)后再安排1 道全检,且经实验证明全检后的水平接近AQL 值时再安排抽检判定是否好批,若Px 经常在3%以上,则买卖双方有门不当户不对之问题,客户迟早要离开。
2.2 自我品牌自定AQL 值:首先考虑在产品定位下,市场可以接受的不良率为何,加上参考同业间的质量水平为何,来订定自己认为可接受的质量水平AQL 值,再来查看自已Px 为多少,决定免抽检或抽检等之内部例行作业。至于Px 如何计算得知,有二种方式任取其一皆可,从推理法则言,收集出货抽检最近1-3 个月数据,计算总平均不良率即为Px(发现总不良数/执行总样本数),若有全批性、集中性问题为异常不应列入计算(含不良数及样本数);从经验法则言,壹减去制程直接通过率(Direct Pass Ratio)即为Px,许多实际个案都非常接近,可信度高。
3.如何利用AQL 及Px 数据关系,决定免检、抽检、全检之调整作业,从参数Ax=Px/AQL 来调整,不同Ax 值有不同的作业修正,建议于下:
3.1 Ax≦1/5 采免检可直接出货给客户或经销商
3.2 1/5<Ax≦3/5,采跳批抽检,稽核观察是否会恶化,可采f=2~4
3.3 3/5<Ax≦2,采任何型式之批抽样检验,用较小样本数(AQL 值不变)
3.4 2<Ax≦4,采批抽样检验,但要加大样本数(AQL 值不变)
3.5 Ax>4,采全检之短期对策,并要求治本、长期之改善措施及时程
(以上可参考拙著,「质量经营实战」乙书,第196 页,质量学会出版)
4.100%全检是否有100%剔除效果探讨
各种检测皆存有侦测能力限制[Detectability],较主流的看法是,用人的感官检查且合格的检验员只有0.7,靠人加设备、仪器、检测者约0.8-.0.9,若用自动化设备、仪器检测,可达0.9-0.99;除了侦测能力外尚有测试涵盖率问题(Test Coverage),即此种测试可以测出多少零件比率是否正常,这和原先制程各测试站规划有关,是设计进去的(Design for Test, DFT),若以整个制程角度言,测试涵盖率为0.8 全都用人的感官检测,则整体测试有效性(Test Effectiveness)为0.8×0.7=0.56,因此不要相信全检可以剔除所有问题,产品质量确是设计进去和制造出来,从源头做对、做好才是治本之道。
5.抽检、检测的最终目的是免检且客户满意,才是上上之策
若制程不是很复杂,通常执行抽样(或全检)工作在进料验收及成品出货抽检站,于进料部份就必须和采购订定且建立一种自然优生劣败的竞争环境,让持续交货的供应厂商保持最佳状态,来源好了自然就可以推行进料免检作业,当然也要订定必要的免检办法,程序及管理指针、目标(如免检率、各料号质量年度目标等);至于成品出货免检的前提在Px 水平,其和制程直接通过率有直接关系,故应建立一个内部品质改善机制,持续不断提升直通率,若客户能满意则出货抽检可予免除,很多例子这都可以做到,此才是质量推行的上上之策。
6.若使用不良率为管理指标时,执行上有否限制或该注意事项否
不良率即发现的不良数除以检验数,除了全批设计问题(应另行追踪改善)不列入计算外,全检的不良率可直接参考做为管理指标,但抽检就必须考虑总样本数要够大才有参考价值,当制程不稳或小样本的不良率是没有参考价值的!所谓〝样本数够大〞要多大?主流看法是以前产品质量水平不良率导数的3 倍,若前品质不良率为0.4%,则抽检总样本数至少为[(1/0.4%)×3=750]才有参考价值;这是从统计正确判断机率角度考虑。
7.于执行抽样过程中,发现批质量水平有逐渐变好和变差情况下,抽样可否调整当批质量有趋势性变化时(变好或变差),于AQL 值不变的前提下,若批有变好趋势则采较小的样本数,例如原使用105E 表GⅡ,改用GⅠ方式抽样有较小的样本数,理由是比较能看出问题,因为允收机率Pa 较低,反之若批有变差趋势则采较大的样本数(同前AQL 值不变),理由同前比较能看出问题。
以上生活化道理也很好理解,〝变好时少看,变差时要多看〞!
8.当零组件不良率小于0.1%,即三位数及以下PPM 时(500PPM,即三位数PPM),有
否PPM 抽样
抽样检验必须同时考虑二件事,即〝批的正确判定机率及检验成本〞,若待验批不良率很低(少于0.1%)以500 PPM 计之,为了有正确的允收机率(Pa=95%),样本数会很多(如n=750,c=1),自然检验成本就很高,所以不建议实施抽样检验,以免检入库在线直接使用,于制程中发现该零件问题经收集累计计算后,将信息交该零件供货商并要求改善,并要求符合方针管理的目标(各零件料号质量年度目标)。
四、结论和建议
检验与抽样看似简单的主题,但业界几乎都误解、错用,知其然不知其所以然,以为了解各种〝抽样计划表〞就可以上手,该验未验、该省未省、不管来管、乱用资源、缪论误导者到处皆是,其结果最终质量不见改善,只见公司投入许多资源(人员+设备),客户却没有感觉有变好,这些都是没有正确质量观念和方法,本文所列正负面共16 项,为笔者工作上常碰到问题,也是企业工作者疑惑所在,于此特予整理说明,希对企业同业有所帮助,欢迎来电指教有关问题。
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