探討制造中差異變量的概念和重要性

摘要/前言

制造高端電子產(chǎn)品是非常復(fù)雜精密的過(guò)程。制作用于演示或原型的一次性樣品可能具有挑戰(zhàn)性，但真正的挑戰(zhàn)在于如何以盈利的方式持續(xù)生產(chǎn)。

這就是Samtec風(fēng)險(xiǎn)投資研發(fā)工程總監(jiān)Aaron Tucker在一次關(guān)于生產(chǎn)高密度微小型連接器的挑戰(zhàn)的演講中所強(qiáng)調(diào)的觀點(diǎn)。他的大部分討論都集中在如何在量產(chǎn)中減少制造差異性上。

他的觀點(diǎn)在一定程度上也代表了Samtec的技術(shù)理念，讓我們分兩期，仔細(xì)地一探究竟！

什么是差異變量？

Aaron Tucker：

差異變量是一種材料、部件或工藝變化的自然趨勢(shì)。不幸的是，沒(méi)有任何兩樣?xùn)|西是一樣的，因此總會(huì)有變化。影響事物變化的變量無(wú)窮無(wú)盡，例如制造者、制造時(shí)間、材料或合金的成分、溫度、大氣壓力、濕度等等，不勝枚舉。

作為工程師，我們深知這一點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到可允許或預(yù)先確定的變化，我們稱之為公差。公差有一個(gè)目標(biāo)值，通常伴隨著公差上限/下限（有時(shí)上/下規(guī)格限可互換使用）。在工程設(shè)計(jì)中，我們不僅需要了解我們的變化，還需要能夠預(yù)測(cè)我們的產(chǎn)品和流程隨著時(shí)間的推移將如何表現(xiàn)（變化）。

我們需要做的第一件事就是了解我們的部件將如何或不如何裝配在一起；我們通過(guò)公差分析來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。公差分析通常在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行，使用基本數(shù)學(xué)方法確定單個(gè)零件公差如何 "疊加 "并影響整個(gè)裝配。有時(shí)，我們的裝配非常復(fù)雜，需要使用復(fù)雜的公差分析軟件來(lái)跟蹤 "公差循環(huán)"。這有助于我們及時(shí)/高效地找到解決方案。

設(shè)計(jì)完成后，我們會(huì)制造并測(cè)量零件，以了解我們的生產(chǎn)效率如何。我們確定哪些可行，哪些不可行，并決定是否可以放寬公差要求或找出解決 "超出規(guī)格公差 "的方法。一旦設(shè)計(jì)達(dá)到我們的要求，我們就會(huì)完成一些小批量生產(chǎn)/制造并收集數(shù)據(jù)。

從這些數(shù)據(jù)中，我們不僅可以量化我們的變化，還可以使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)個(gè)生產(chǎn)部件的變化情況。我們常用 "標(biāo)準(zhǔn)偏差"（σ）和 "制程能力指數(shù)"（Cpk）來(lái)幫助我們理解這些數(shù)據(jù)，如下圖所示。

上述等式可以幫助我們量化和直觀地了解我們的變化情況，它們可以簡(jiǎn)單地告訴我們是準(zhǔn)確、精確還是兩者兼而有之。從制造變化的角度來(lái)看，我們希望既準(zhǔn)確又精確。上圖分布曲線下的綠色區(qū)域表明，我們的流程以目標(biāo)為中心（準(zhǔn)確），數(shù)據(jù)分組較窄（精確）。上圖分布曲線下的紅色區(qū)域不是以目標(biāo)為中心，分布范圍更廣。更簡(jiǎn)單的方法如下。

精準(zhǔn)無(wú)誤是我們始終的追求。

為什么這很重要？

Aaron Tucker：

我們必須滿足客戶對(duì)性能和成本的期望。如果我們的產(chǎn)品差別太大，就無(wú)法滿足客戶對(duì)性能的期望。顯然，如果我們不能滿足客戶的期望，他們就不會(huì)購(gòu)買(mǎi)我們的產(chǎn)品。比利潤(rùn)、成本更重要的是制造差異造成的 "現(xiàn)場(chǎng)故障 "的實(shí)際影響。我們的產(chǎn)品用于精密的電子解決方案，包括超級(jí)計(jì)算機(jī)和醫(yī)療設(shè)備等。如果我們的產(chǎn)品在這些應(yīng)用中出現(xiàn)故障，后果可能是災(zāi)難性的。

除了性能，還有成本。我們的產(chǎn)品差異越大，報(bào)廢的產(chǎn)品就越多，從而增加了我們的生產(chǎn)成本。顯然，這對(duì)我們的客戶和Samtec都不利。我們的目標(biāo)是以盡可能低的成本生產(chǎn)出最好的產(chǎn)品，并在整個(gè)行業(yè)中保持競(jìng)爭(zhēng)力。

除了成本之外，不得不報(bào)廢或重建我們的產(chǎn)品也會(huì)降低我們的客戶服務(wù)質(zhì)量和速度。Samtec 始終秉承 "Sudden Service"的理念，如果我們不得不重新制作訂單，這就違背了我們的核心價(jià)值觀。

審核編輯：劉清