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更具競爭力的測試優勢概述
降低生產成本

【作者: Duane Lowenstein】   2005年07月05日 星期二

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若要瞭解測試的價值及其對降低生產成本的助益,必須先瞭解產品生命週期的動態變化,如(圖一)。從行銷概念的形成到研發、產品開發、物料供應、生產製造、配送、顧客購買,甚至到顧客退貨的整個流程,對判定測試的價值皆很重要。結果往往會發現當顧客退貨的時候,最能看出測試的價值,因它可以提供產品到了顧客手上以後發生了什麼事,以及顧客何以不滿意的豐富資訊。有了這些顧客反應的資訊,並且能夠找出問題的根本原因以後,才可以提供有用的資訊給研發或生產製造單位來解決這些問題。更重要的是,不論從財務面或顧客滿意度方面來看,顧客退貨對任何企業來說都是最要緊的事情,如果對這兩方面不重視的話,那就根本就不需要進行測試了!


《圖一 產品生命週期》
《圖一 產品生命週期》

之所以要進行測試,就是為了確保產品可以按照設計以及符合顧客期望的方式正常運作。在目前外包普遍的環境中,為了確保對供應鏈的掌握度,也需要進行測試。在圖一中,將生產製造的供應鏈切分成幾個部份:物料、較低階的組裝、最終的組裝以及出貨配送等。從一家CM/EMS負責部分的組裝工作,完成之後轉給另一家CM/EMS進行最後的組裝,最後再將成品交給經銷商銷售給顧客,這中間包含了相當多的過程。因此,當顧客打開包裝後發現產品不會動的時候,除了印在產品上面的品牌名稱之外,他完全不知道背後真正做出產品的到底是誰。


《圖二 不同的篩檢測試方法》
《圖二 不同的篩檢測試方法》

以最簡單的形式來說,測試可以讓正常的產品通過檢驗,進入供應鏈的下一個階段,並且篩檢出有瑕疵的產品。(圖二)展示的是不同的篩檢測試方法,篩檢的目的是要挑出不良的產品,並且讓良品順利通過。圖二中所示的箭號代表每個製程所產生的瑕疵,透過篩檢的機制可以避免瑕疵品流入下一個階段。如果將測試看成是一組篩網的話,這些篩網可以用兩個參數來描述:一個是錯誤的分佈(fault spectrum),它說明的是測試應該要能抓出的錯誤類型,以及測試應該要擋住不讓它繼續往下跑的類型;另一個是有效性,也就是可以在定義的錯誤分佈範圍內成功抓出錯誤的機率。


如果一個製程中的每項測試都能用這種方式來描述的話,就可以發展出一個可判定整體測試有效性的模型,如圖二右下方所示的一樣。這樣一來,就可以決定出測試策略中的洞距(間隙)和重疊(重複性)為何,其間,一個測試小組可能不知道另一組在測的是什麼。這裡存在的問題是無法得知產品出問題的根本原因,而只會得到問題的症狀。因此既無法取得根本原因的資料,也沒有能力改善測試策略或修正製程。


《圖三 最佳化的測試策略》
《圖三 最佳化的測試策略》

(圖三)是一個經過最佳化的測試策略,在決定要使用哪一種類型的測試之前,需要先看一下每個製程所產生的瑕疵類型。在完全清楚要採用哪一種流程(ICT、X光、功能測試等)、要使用哪一種設備以及讓測試人員瞭解想找出來的瑕疵類型為何之前,絕不能貿然著手開發測試。當對這些資訊有所掌握之後,才能決定要設計什麼樣的測試來涵蓋什麼類型的錯誤分佈,自此,才可以就每一種錯誤分佈使用最有效的測試方法。


圖三右下角的地方,可以看到測試的重疊性很低,而且此測試流程能夠非常有效地涵蓋各種錯誤的分佈,如此一來就可以將測試的重複程度降到最低,而且錯誤檢出效果是可以預測的,能夠在放入系統的位置上適時地抓出錯誤。因此,可以更快速地找出問題的根本原因、快速地修正問題、並且實際將資訊提供給研發和其它單位參考,以便修正問題和/或根本消除錯誤的發生。所以,從整體的角度來看待測試的策略可以達到更有效的測試檢出成果,以及更有效率的測試使用率,從而降低測試的運作成本。


若要瞭解「測試成本」包含哪些部份,需要稍加剖析產品的成本,以瞭解測試對產品的影響。對大部分的電子產品而言,原物料就佔了產品成本的8085%,間接成本佔710%,也就是包含管理、工程、物料處理、採購以及其它基礎建設等等的成本。另外58%為人工、維護以及與所要製造的產品直接相關的成本,剩下來與測試成本有關的比例只有23%。這一點之所以很重要、需要特別提出的原因是,各家廠商都同樣承受了降低生產製造成本的壓力,但每當想到降低成本時,測試往往是大家第一個會看的項目。但即使將測試的成本縮減2025%,對整體產品成本的影響也只有1%而已,事實上,如果完全不做測試的話,最多也只能省下23%的整體成本而已。因此需要瞭解的重點其實是如何藉由善用測試來降低一些成本,特別是與物料報廢相關的測試成本。


測試的重要性在於整個生產製造的過程中,測試是唯一可以得知產品與製程是否健全完善的方法。雖然測試常淪為被省略的目標,但事實上它應該要受到更多的重視和強調才對,蒐集資訊、分析資訊、然後在生產製造與物料篩選上善用該資訊,將可協助廠商瞭解如何降低成本與消除效率不彰的問題。


《圖四 生產製造受測試所影響的成本》
《圖四 生產製造受測試所影響的成本》

(圖四)是一個生產製程的簡化版,圖中說明了在生產製造的過程中,會受到測試及其相關因素(如物料、間接成本和人工等)所影響的成本。不論在進行測試之前或之後,排隊等候似乎都是常見的方法,但是將排隊的件數減少或完全消除不僅可以省下可觀的成本,而且消除排隊還可以更快速地取得測試結果和進行根本原因分析,然後迅速將資訊提供給生產製程的其它部份參考。如果在前一個組裝流程中有人工作業或物料造成的問題,因排隊機制而使得測試無法即時找出來的話,這些瑕疵會繼續產生,一直到第一個瑕疵品進入下一個步驟,被發現錯誤為止。這樣一來可能會形成滾雪球的效應,因為即使在找到瑕疵之後,還是需要對所有排隊中的產品進行檢修,而不光是只要診斷和修復一個產品而已。


測試是一種資產,因此不僅需要瞭解這項資產的成本,也需要掌握決定其有效性和效率的相關成本。一般而言,測試成本最主要的來源包括執行測試的人工、維護費以及廠房空間等成本。因此,如果可以確保測試的效率及有效性的話,就可以減少所需進行的測試、牽涉的人工以及相關的成本。一大部分的人工成本是因為良率不高所造成的,當產品無法通過診斷測試的時候,其重工的成本是非常高的。事實上,許多的研究顯示,平均的診斷和修復循環的效率只有50%而已,也就是說,每兩個測試不合格的產品經過修復之後,只有一個會被修好,另一個又會被測試刷掉。據估計在某些情況下,測試和修復一個不合格的產品所花的成本比起測試一個合格產品的費用最多會高出10倍(不包括報廢棄置掉的成本在內),因此,測試一個良率為80%之產品的成本,比起測試一個良率為90%之產品的成本可能會高出一倍!


《圖五 典型生產製程的狀況》
《圖五 典型生產製程的狀況》

接著將介紹一個透過改良測試來降低生產成本的實際例子。(圖五)摘要列出了一個典型生產製程的狀況,該產品原始的整體良率為74%,原始良率的定義為通過整個測試流程而完全未經重工(rework)或觸修(touch up)的產品比率,這是很重要的,因為它會影響前面所列舉出來的總測試成本。


《圖六 低階組裝過程易遭遇之問題》
《圖六 低階組裝過程易遭遇之問題》
《圖七 針對最後組裝所做的相同分析》
《圖七 針對最後組裝所做的相同分析》

如果將生產製程細分為較低階的組裝和最後的組裝兩階段來看的話,(圖六)列出了較低階的組裝過程中可能遭遇的幾個問題,以及可以採取的相對應解決方式,(圖七)則是針對最後的組裝所做的相同分析。


《圖八 透過測試在財務上可見的成果》
《圖八 透過測試在財務上可見的成果》

這一切最重要的部份是對財務的影響,(圖八)顯示了透過在製程中實施上述的解決方法來消除問題之後,在財務上可以看到的成果。這種解決方式會影響生產成本的許多部份,如物料、產能及良率等。其中並未計算即時的根本原因分析結果回饋到生產製程和未來的產品研發上所能產生的深遠影響,從這些地方所省下來的成本很容易可以再加倍上去。


因此必須要謹記的是測試不是負面的,若能正確地實行,測試對生產製造週期的助益極大,可提供寶貴的資訊以超越競爭者,同時更快速地將品質更佳且成本較低的產品推出上市,完全看設計人員能不能做明智的運用。


(作者任職於Agilent安捷倫科技)


延 伸 閱 讀

量測領域中的革新一方面是電腦在測試自動化的應用使得量測不斷向模組化方向發展的過程,另一方面則是網絡技術為基於電腦的量測自動化系統結構帶來的變革,這種變革是在電腦技術上的進一步延伸。 相關介紹請見「 網路量測成為當今量測系統的主流」一文。

虛擬儀器是利用最新的電腦技術來實現和擴展傳統儀器的功能。它可以利用互聯網傳輸資料實現遠距離測量計算分析,利用互聯網的強大功能和無線技術的發展實現遠距離控制儀器設備。你可在「 虛擬儀器的前景及未來」一文中得到進一步的介紹。

量測是產品製造上市的重要環節,提升量測效率更是縮短上市時程的關鍵之一。透過軟體與PC的及結合,可建構出低成本、高彈性的儀控系統,工程師可進行無需撰寫程式互動式測量,並能進階應用強有力的程式以及廣泛的嵌入應用物件,有效率地完成測試、測量、設計與控制系統的開發。在「 自動化量測技術專欄」一文為你做了相關的評析。

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