控制图系统的实现及应用

第　＿Ｊ签第｝期　山东理工大学学报（自然科学版）　Ｖｏ１．２Ｏ　Ｎｏ．４　！ｎｆ）６　月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈ）　Ｊｕ１．２００６　文章编号：１６７２—６１９７（２００６）０４—００３９—０４　控制图系统的实现及应用　张　丹　（山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博２５５０４９）　摘　要：将控制图理论与计算机技术相结合，开发了质量控制图系统．介绍了该系统的设计方　案壬口关键技术问题，以电子产品制造中监控ＳＭＴ机的焊膏厚度为例，说明了系统的应用．本　系统对电子企业中数据采集和统计过程控制有一定的参考意义．　关键词：控制图；统计过程控制；电子产品制造　中图分类号：ＴＰ３９１．７７　文献标识码：Ａ　Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｈａｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ＺＨＡＮＧ　Ｄａｎ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ　２５５０４９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｈａｒｔ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｒｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｈａｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅ—　ｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ａｎｄ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ　ｐａｓｔｅ　ｆｏｒ　ＳＭＴ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｗａｓ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｔｏ　ｉｌ—　ｌｕｓｔ　ｒａｔｅ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｖｅ　ｔｏ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａ—　ｔｉｓｔｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ｉｎ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｅｘｔｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｈａｒｔ；ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　当今很多微电子企业还在以工艺检测和产品　据库开发了质量控制图系统．运用该系统，可对电　检验为主要手段进行产品的质量监控，这种采用事　子产品制造过程的偶然波动与异常波动进行区　后检查方式的质量控制，忽视了对制造过程本身的　分，帮助用户及时采取措施，恢复过程的稳定，达　控制和改进．虽然现在有很多企业开始认识到统计　到改进与保证质量的目的，提高产品的竞争力．　过程控制（ＳＰＣ）在保证产品质量中的重要作用，但　是由于受生产工艺水平、计算机软件等因素的影　１系统原理与方案　响．使得这项质量管理技术未得到有效应用．　控制图是统计过程控制的核心工具，所以，应　１．１控制圈原理　用控制图进行产品质量控制和过程监控非常重　控制图是对生产过程中产品质量状况进行实　要．我们在ＳＰＣ和控制图理论的基础上，基于数　时控制的统计工具，是质量控制中最重要的方　收稿日期：２００５一ｌｌ一２ｊ　作者简介：张丹（１９７７一）．女．硕士　维普资讯 http://www.cqvip.com

４０　山东理工大学学报（自然科学版）　法…．控制图主要用于分析判断生产过程的稳定性，　及时发现生产过程中的异常现象，查明生产设备和　工艺装备的实际精度，为评定产品质量提供依据．　ＧｔＭ０９１．１为我国制定的有关控制图的国家标准．　控制图的基本样式如图１所示Ｌ２　．实线ＣＬ　为中心线，虚线ＵＣＬ为上控制界限线，虚线ＬＣＬ　为下控制界限线．在生产过程中，定时抽取样本，　编程实现绘制控制图中有以下３个关键问题．　２．１控制限与控制图系数　图的控制界限计算公式为：　ＵＣＬ：　＋Ａ３＝　　一　ｓ，　ＣＬ一　，一　ＬＣＬ—　—Ａ　Ｓ．＝　一　　图的控制界限计算公式为：　ＵＣＬ：Ｂ．　．　ＣＬ—　，ＬＣＬ—Ｂ。　．　其中，ＵＣＬ为上控制限，（　Ｌ为中线，ＬＣＬ为　下控制限　．Ａ。，Ｂ　，Ｂ　均是与样本大小有关的　把测得的数据点一一描在控制图中．如果数据点　落在两条控制界限之间，且排列无缺陷，则表明生　产过程正常，过程处于控制状态；否则表明生产条　件发生异常，需要对过程采取措施，加强管理，使　生产过程恢复正常．　质　量　特　性　Ｉ　５　１０、　样本序号　：　。　图１控制图基本样式　１．２系统流程与方案　质量控制图系统的工作流程如下：首先通过　读取检测的质量数据，对数据进行处理，绘制出用　户指定类型的控制图，然后根据规则对控制图进　行判断分析，如果有异常，则报警．分析结果可以　保存在数据中形成历史记录，或者以报表的形式　输出给其他部门．系统总体方案如图２所示．　Ｉ苎竺竺区困　三　ｌ　ｌ控制图分析Ｉ区　　图２系统总体方案　２软件设计中的核心问题　控制图的种类很多，这里仅以均值一标准偏　差控制图为例进行说明，其它控制图的原理相同．　系数．由于每次抽样检测的样本大小不固定，因　此，系数也不是固定值．为此，在数据库中建立一　个控制图系数表，在软件运行过程中，根据样本大　小自动检索适当的控制图系数．程序中采用了　ＳＱＬ语句进行数据库查询，具体的检索代码为：　‘‘ｓｅｌｅｃｔ＊ｆｒｏｍ　ｐａｒａｔａｂｌｅ　ｗｈｅｒｅ　ｓａｍｐｌｅｎｕｍ＝”　＆ＳａｍｐｌｅＮｕｍ”．　２．２控制图的自动绘制　控制图上有３个要素：坐标、控制界限、数据　点．经过计算可以求出控制界限，数据点信息来源　于数据库中的实际检测数据表．这样控制图的绘　制工作主要体现在访问数据库读取检测数据信　息、按照数据绘制坐标、绘制点和３条控制线．　控制图绘制中的一个关键问题是如何使　ＵＣＬ，ＣＬ和ＬＣＬ在控制图中的显示合乎比例．　也就是说，无论ＵＣＬ，ＣＬ和ＬＣＬ的具体数据如　何，ＣＬ都要位于图的中部，ＵＣＬ位于图的上部．　设计原理如下：在实际检测数据和控制图坐标系　统之间建立一个映射关系．控制图坐标系统随检　测数据动态改变，控制图的大小不变．举例来说，　如果ＵＣＬ一１００，ＬＣＬ一３０，那么控制图的高度就　近似等于１００—３０—７０．　２．３控制图的判断和分析［‘。　控制图是用于分析和判断工序是否处于稳定　状态所使用的，并带有控制界限的图形．当生产过　程只有偶然性波动存在时，质量特性值将形成某　种典型分布，在控制图上表现为大多数样本点在　控制界限内且排列随机．若同时还存在异常性波　动时，此时将偏离原来的典型分布，在控制图上表　现为有一定数量的样本点在控制界限外或在界内　排列非随机，这些均可由控制图检出，控制图的控　制界限就是区分偶然性波动与异常性波动的科学　界限．　运用控制图的目的在于分析过程是否处于统　计控制状态，即是否处于“受控”状态．如果处于统　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４　张丹：控制图系统的实现及应用　４１　计控制状态，说明过程稳定，接下来再判断过程能　低于中心线２倍标准偏差之外，连续７点中有３　力是否满足要求．如果处于统计失控状态，则说明　过程失控．应该针对异常找出原因．根据参考资　料．将判断是否失控的规则分为以下４组．　准则１：点出限，即点超出控制限．　点超出或低于中心线２倍标准偏差之外．　准则３：单调链，即７点或多于７点单调上升　或单调下降，其流程图如图３所示．　准则４：同侧链，即连续１１点中至少１Ｏ点在　准则２：接近限，即连续３点中有２点超出或　中心线同一侧等．　田３准则３漉程田　界面如图４所示．　３应用实例　ＳＭＴ（ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏｕｎｔｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）即表面　组装技术，是目前电子组装行业里最流行的一种　技术和工艺．焊膏厚度是工艺中一个非常重要的　参数．如果厚度太薄会造成元件虚焊、少焊，厚度　太厚又会产生造成电路印刷精度差，错位严重．我　们以焊膏厚度为例，说明质量控制图的使用．　每隔２ｈ选取连续印刷的２Ｏ块ＰＣＢ块，每块　板上取相同的５个点，然后测量厚度，焊膏的厚度　控制在１５Ｏ４－５Ｏ　ｍ．将数据输入软件后，选择控　圈４均值一标准偏差控制圈　制图类型为均值一标准偏差，软件自动绘制出控　制图，如果数据有异常，系统自动报警．程序运行　维普资讯 http://www.cqvip.com

４２　山东理工大学学报（自然科学版）　量的目的．随着国内电子组装制造业对统计过程　４结束语　控制重要性认识，实时控制图技术会被越来越广　泛地应用于企业生产中，从而推动电子产品制造　计算机技术不断发展和普及，为微电子企业　工艺技术和管理技术的进步．　质量管理技术和方法的应用提供了崭新的数据分　析和处理的手段．计算机辅助控制图的应用，使控　参考文献：　制图的设计、描点和准则判断准确、方便、直观和　［１］孙静．张公绪．常规控制图标准及其应用［Ｍ］．北京：中国　快捷．质量控制图系统建立在ＳＰＣ和控制图理论　标准出版社．２００１．　的基础上，并运用计算机软件技术实现．电子产品　Ｅ２３张根保．现代质量工程［Ｍ３．北京：机械工业出版社．２０００．　Ｅ３］黄晓兰．统计过程控制技术在半导体生产中的应用［Ｊ］．电子　制造中运用质量控制图系统，可以根据对检测数　标准化与质量．１９９９．（３）：１５—１８．　据自动绘制控制图，分析加工过程的异常，以达到　［４］徐　哲．段晓江．计算机辅助质量控制图的应用［Ｊ］．北京航　降低不良率、减少返工和浪费、改进与保证产品质　空航天大学学报．１９９９．２５（２）：２１２－２１５．　、　、　—　、　—　、　—　、　—　、　、　—　、　—　、　—　、　—　、　、　—　、　—　、　—　、　—　、　、　—　、　—　、　—　、　—　、　—　、　—　、　—　、　—　、　—‘、　—　、　—　、　—　、　—‘、　、　、　、　—　、　—‘、　—‘　、　—‘、　—‘、　、　、　—‘、　—‘、　、　—－、　、　、　—‘　（上接第３８页）　｛一１．０ｆ，一１．０ｆ，一１．Ｏｆ，０．Ｏｆ，０．Ｏｆ，０．Ｏｆ，　Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ—ｃｏｌｏｒ，０．Ｏｆ，１．０ｆ｝，　５　结束语　／／其它５个面的绘制与此类似．　ｒｅｔｕｒｎ　ＴＲＵＥ；／／程序运行正确　以上阐述了ＯｐｅｎＧＬ的工作流程及其在　｝　ＶＣ＋＋环境下的编程实现步骤，并通过实例展示　／／程序设计者可以在ｇｌＬｏａｄＩｄｅｎｔｉｔｙ（）之下　了其仿真功能．利用这个强大的开放式图形库可　并且在ＴＲＵＥ值之前增加创建基本形体的　以开发出绚烂的三维图形世界及逼真的三维动　ＯｐｅｎＧＬ代码．　画．　／／在ＯｐｅｎＧＬ程序结束之前关闭ＯｐｅｎＧＬ，　代码如下：　参考文献：　ｖｏｉｄ　ＤｉｓａｂｌｅＯｐｅｎＧＬ（）　［１］廖朵朵．张华军．ＯｐｅｎＧＬ三维图形程序设计［Ｍ３．北京；星　｛　球地图出版社．２００４．　ｗｇｌＭａｋｅＣｕｒｒｅｎｔ（ＮＵＬＬ，ＮＵＬＬ）：　Ｅ２３李文强．华祖耀．基于ＯｐｅｎＧＬ的仿真可视化技术研究［Ｊ］．　计算机仿真．２００５．６：１５８—１６１．　ｗｇｌＤｅｌｅｔｅＣｏｎｔｅｘ（ｈＲＣ）；　Ｅ３３李长春．戴国洪．基于Ｖ【’＋＋与ＯｐｅｎＧＬ的三维图形环境　图形开发软件包．ＲｅｌｅａｓｅＤＣ（ｈＷｎｄ，　的构建ＥＪ］．电脑开发与应用．２００，ｔ、１　７（６）：１Ｏ一１３．　ｈＤＣ）：　Ｅ４３万斌．Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋ＯｐｅｎＧＬ　ＤｉｒｅｃｔＸ三维动画编程宝典　｝　［Ｍ］．北京；北京希望电子出版社．２００３．　透明处理后的效果图与原图对比如图３所示．　◆◆　处理前　处理后　圈３立方体透明处理前后的对比圈