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更具竞争力的测试优势概述
降低生产成本

【作者: Duane Lowenstein】2005年07月05日 星期二

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若要了解测试的价值及其对降低生产成本的助益,必须先了解产品生命周期的动态变化,如(图一)。从行销概念的形成到研发、产品开发、物料供应、生产制造、配送、顾客购买,甚至到顾客退货的整个流程,对判定测试的价值皆很重要。结果往往会发现当顾客退货的时候,最能看出测试的价值,因它可以提供产品到了顾客手上以后发生了什么事,以及顾客何以不满意的丰富资讯。有了这些顾客反应的资讯,并且能够找出问题的根本原因以后,才可以提供有用的资讯给研发或生产制造单位来解决这些问题。更重要的是,不论从财务面或顾客满意度方面来看,顾客退货对任何企业来说都是最要紧的事情,如果对这两方面不重视的话,那就根本就不需要进行测试了!


《图一 产品生命周期》
《图一 产品生命周期》

之所以要进行测试,就是为了确保产品可以按照设计以及符合顾客期望的方式正常运作。在目前外包普遍的环境中,为了确保对供应链的掌握度,也需要进行测试。在图一中,将生产制造的供应链切分成几个部份:物料、较低阶的组装、最终的组装以及出货配送等。从一家CM/EMS负责部分的组装工作,完成之后转给另一家CM/EMS进行最后的组装,最后再将成品交给经销商销售给顾客,这中间包含了相当多的过程。因此,当顾客打开包装后发现产品不会动的时候,除了印在产品上面的品牌名称之外,他完全不知道背后真正做出产品的到底是谁。


《图二 不同的筛检测试方法》
《图二 不同的筛检测试方法》

以最简单的形式来说,测试可以让正常的产品通过检验,进入供应链的下一个阶段,并且筛检出有瑕疵的产品。 (图二)展示的是不同的筛检测试方法,筛检的目的是要挑出不良的产品,并且让良品顺利通过。图二中所示的箭号代表每个制程所产生的瑕疵,透过筛检的机制可以避免瑕疵品流入下一个阶段。如果将测试看成是一组筛网的话,这些筛网可以用两个参数来描述:一个是错误的分布(fault spectrum),它说明的是测试应该要能抓出的错误类型,以及测试应该要挡住不让它继续往下跑的类型;另一个是有效性,也就是可以在定义的错误分布范围内成功抓出错误的机率。


如果一个制程中的每项测试都能用这种方式来描述的话,就可以发展出一个可判定整体测试有效性的模型,如图二右下方所示的一样。这样一来,就可以决定出测试策略中的洞距(间隙)和重叠(重复性)为何,其间,一个测试小组可能不知道另一组在测的是什么。这里存在的问题是无法得知产品出问题的根本原因,而只会得到问题的症状。因此既无法取得根本原因的资料,也没有能力改善测试策略或修正制程。


《图三 优化的测试策略》
《图三 优化的测试策略》

(图三)是一个经过最佳化的测试策略,在决定要使用哪一种类型的测试之前,需要先看一下每个制程所产生的瑕疵类型。在完全清楚要采用哪一种流程(ICT、X光、功能测试等)、要使用哪一种设备以及让测试人员了解想找出来的瑕疵类型为何之前,绝不能贸然着手开发测试。当对这些资讯有所掌握之后,才能决定要设计什么样的测试来涵盖什么类型的错误分布,自此,才可以就每一种错误分布使用最有效的测试方法。


图三右下角的地方,可以看到测试的重叠性很低,而且此测试流程能够非常有效地涵盖各种错误的分布,如此一来就可以将测试的重复程度降到最低,而且错误检出效果是可以预测的,能够在放入系统的位置上适时地抓出错误。因此,可以更快速地找出问题的根本原因、快速地修正问题、并且实际将资讯提供给研发和其它单位参考,以便修正问题和/或根本消除错误的发生。所以,从整体的角度来看待测试的策略可以达到更有效的测试检出成果,以及更有效率的测试使用率,从而降低测试的运作成本。


若要了解「测试成本」包含哪些部份,需要稍加剖析产品的成本,以了解测试对产品的影响。对大部分的电子产品而言,原物料就占了产品成本的8085%,间接成本占710%,也就是包含管理、工程、物料处理、采购以及其它基础建设等等的成本。另外58%为人工、维护以及与所要制造的产品直接相关的成本,剩下来与测试成本有关的比例只有23%。这一点之所以很重要、需要特别提出的原因是,各家厂商都同样承受了降低生产制造成本的压力,但每当想到降低成本时,测试往往是大家第一个会看的项目。但即使将测试的成本缩减2025%,对整体产品成本的影响也只有1%而已,事实上,如果完全不做测试的话,最多也只能省下23%的整体成本而已。因此需要了解的重点其实是如何藉由善用测试来降低一些成本,特别是与物料报废相关的测试成本。


测试的重要性在于整个生产制造的过程中,测试是唯一可以得知产品与制程是否健全完善的方法。虽然测试常沦为被省略的目标,但事实上它应该要受到更多的重视和强调才对,搜集资讯、分析资讯、然后在生产制造与物料筛选上善用该资讯,将可协助厂商了解如何降低成本与消除效率不彰的问题。


《图四 生产制造受测试所影响的成本》
《图四 生产制造受测试所影响的成本》

(图四)是一个生产制程的简化版,图中说明​​了在生产制造的过程中,会受到测试及其相关因素(如物料、间接成本和人工等)所影响的成本。不论在进行测试之前或之后,排队等候似乎都是常见的方法,但是将排队的件数减少或完全消除不仅可以省下可观的成本,而且消除排队还可以更快速地取得测试结果和进行根本原因分析,然后迅速将资讯提供给生产制程的其它部份参考。如果在前一个组装流程中有人工作业或物料造成的问题,因排队机制而使得测试无法即时找出来的话,这些瑕疵会继续产生,一直到第一个瑕疵品进入下一个步骤,被发现错误为止。这样一来可能会形成滚雪球的效应,因为即使在找到瑕疵之后,还是需要对所有排队中的产品进行检修,而不光是只要诊断和修复一个产品而已。


测试是一种资产,因此不仅需要了解这项资产的成本,也需要掌握决定其有效性和效率的相关成本。一般而言,测试成本最主要的来源包括执行测试的人工、维护费以及厂房空间等成本。因此,如果可以确保测试的效率及有效性的话,就可以减少所需进行的测试、牵涉的人工以及相关的成本。一大部分的人工成本是因为良率不高所造成的,当产品无法通过诊断测试的时候,其重工的成本是非常高的。事实上,许多的研究显示,平均的诊断和修复循环的效率只有50%而已,也就是说,每两个测试不合格的产品经过修复之后,只有一个会被修好,另一个又会被测试刷掉。据估计在某些情况下,测试和修复一个不合格的产品所花的成本比起测试一个合格产品的费用最多会高出10倍(不包括报废弃置掉的成本在内),因此,测试一个良率为80%之产品的成本,比起测试一个良率为90%之产品的成本可能会高出一倍!


《图五 典型生产制程的状况》
《图五 典型生产制程的状况》

接着将介绍一个透过改良测试来降低生产成本的实际例子。 (图五)摘要列出了一个典型生产制程的状况,该产品原始的整体良率为74%,原始良率的定义为通过整个测试流程而完全未经重工(rework)或触修(touch up )的产品比率,这是很重要的,因为它会影响前面所列举出来的总测试成本。


《图六 低阶组装过程易遭遇之问题》
《图六 低阶组装过程易遭遇之问题》
《图七 针对最后组装所做的相同分析》
《图七 针对最后组装所做的相同分析》

如果将生产制程细分为较低阶的组装和最后的组装两阶段来看的话,(图六)列出了较低阶的组装过程中可能遭遇的几个问题,以及可以采取的相对应解决方式,(图七)则是针对最后的组装所做的相同分析。


《图八 透过测试在财务上可见的成果》
《图八 透过测试在财务上可见的成果》

这一切最重要的部份是对财务的影响,(图八)显示了透过在制程中实施上述的解决方法来消除问题之后,在财务上可以看到的成果。这种解决方式会影响生产成本的许多部份,如物料、产能及良率等。其中并未计算即时的根本原因分析结果回馈到生产制程和未来的产品研发上所能产生的深远影响,从这些地方所省下来的成本很容易可以再加倍上去。


因此必须要谨记的是测试不是负面的,若能正确地实行,测试对生产制造周期的助益极大,可提供宝贵的资讯以超越竞争者,同时更快速地将品质更佳且成本较低的产品推出上市,完全看设计人员能不能做明智的运用。


(作者任职于Agilent安捷伦科技)


延 伸 阅 读

量测领域中的革新一方面是电脑在测试自动化的应用使得量测不断向模组化方向发展的过程,另一方面则是网络技术为基于电脑的量测自动化系统结构带来的变革,这种变革是在电脑技术上的进一步延伸。 相关介绍请见「 网路量测成为当今量测系统的主流」一文。

虚拟仪器是利用最新的电脑技术来实现和扩展传统仪器的功能。它可以利用互联网传输资料实现远距离测量计算分析,利用互联网的强大功能和无线技术的发展实现远距离控制仪器设备。你可在「 虚拟仪器的前景及未来」一文中得到进一步的介绍。

量测是产品制造上市的重要环节,提升量测效率更是缩短上市时程的关键之一。透过软体与PC的及结合,可建构出低成本、高弹性​​的仪控系统,工程师可进行无需撰写程式互动式测量,并能进阶应用强有力的程式以及广泛的嵌入应用物件,有效率地完成测试、测量、设计与控制系统的开发。在「 自动化量测技术专栏」一文为你做了相关的评析。

市场动态
依海关进出口统计显示,我国2001年上半年仪器产业之进口值较去年同期相比减少167亿台币,出口却较去年同期增加16亿台币。其中电子量测仪器之进口值较去年同期大幅灭少135亿美元,出口金额增加2亿7仟万台币。你可参考 「电子量测仪器产业回顾与市场展望」一文。
全球半导体测试设备领导厂商─安捷伦科技,庆祝全球第二千台半导体参数量测仪器销售予其长久合作伙伴─联华电子。在公元二千年销售全球第二千台参数量测仪器,除了肯定安捷伦科技在半导体参数量测上的贡献, 更进一步确立其为工业标准的领导地位。你可在「 安捷伦科技庆祝在台销售全球第二千台半导体参数量测仪器」一文中得到进一步的介绍。
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