AQL、LTPD以及“零缺陷”三種抽樣檢驗(yàn)的比較

AQL、LTPD以及“零缺陷”三種抽樣檢驗(yàn)的比較凌勇;涂繼云【摘要】Samplinginspectioncanbedividedintoinspectionbyvariablesandinspectionbyattributesaccordingtothetestvalueofsample,whichincludesingle,doubleandmultiplesamplinginspection.Thispapermainlyintroducesbasicconcept,theoryofsampling,characterizationparameters,OCfunction,OCcurveandsamlingdisciminabilityindex.Onthisbasis,theauthordescribesthestructureandprocedureofAQL,LTPDandzerodefectsamplingforinspection.Throughtheconstrastanalysisofthethreesamplingplans,zerodefectsamplingplanhasbecometobegraduallyandwidelyusedbymodernenterprisesforitssimplesamplingmethod,low-costsamplingschemeandadvandcedconceptofquality.% 抽樣檢驗(yàn)按照檢驗(yàn)值的屬性可以劃分為計量抽樣檢驗(yàn)和計數(shù)抽樣檢驗(yàn)，而計數(shù)抽樣檢驗(yàn)又包括一次、二次以及多次抽樣方案。文章主要介紹了計數(shù)型抽樣檢驗(yàn)中一次抽樣方案的基本概念、抽樣原理、表征參數(shù)、OC函數(shù)、OC曲線以及抽樣方案辨別力指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了AQL抽樣、LDPT抽樣以及"零缺陷"抽樣三種抽樣檢驗(yàn)方法的基本構(gòu)架和檢驗(yàn)流程。通過對三種抽樣檢驗(yàn)方法的分析對比，零缺陷抽樣憑借其抽樣方法簡便、抽樣方案經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量理念先進(jìn)的特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代企業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)管理的潮流所向。【期刊名稱】《電子與封裝》【年(卷)，期】2013(000)004【總頁數(shù)】5頁(P41-45)【關(guān)鍵詞】計數(shù)抽樣檢驗(yàn);OC函數(shù);AQL;LTPD;零缺陷【作者】凌勇;涂繼云【作者單位】中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇無錫214035;中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇無錫214035【正文語種】中文【中圖分類】TN3071引言抽樣檢驗(yàn)又叫統(tǒng)計抽檢檢驗(yàn)，是指從交驗(yàn)的一批產(chǎn)品中，隨機(jī)抽取若干單位產(chǎn)品組成樣本進(jìn)行檢驗(yàn)，通過對樣本的檢驗(yàn)結(jié)果對整批產(chǎn)品做出質(zhì)量判定的過程。抽樣檢驗(yàn)按照檢驗(yàn)特性值的屬性可劃分為計量抽樣檢驗(yàn)和計數(shù)抽樣檢驗(yàn)。兩種抽樣檢驗(yàn)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，計量抽樣檢驗(yàn)抽樣量小但計算復(fù)雜，而計數(shù)抽樣檢驗(yàn)抽樣量大但使用較為方便，因此在抽樣檢驗(yàn)的實(shí)踐中，更廣泛地采用計數(shù)抽樣檢驗(yàn)。在計數(shù)抽樣檢驗(yàn)中，根據(jù)抽樣方案不同，又分為一次抽樣方案、二次抽樣方案和多次抽樣方案［1］。本文僅對一次抽樣方案進(jìn)行討論。一次抽樣方案包括三個表征參數(shù)：樣本量n、接收數(shù)Ac和拒收數(shù)Re，簡記為（n|Ac,Re）。典型的一次抽樣檢驗(yàn)方案如圖1所示。圖1一次抽樣方案示意圖假設(shè)產(chǎn)品批量為N，采用抽樣方案（n|Ac,Re）進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，隨機(jī)變量X表示樣本中包含不合格品數(shù)，Pa（p）表示當(dāng)批不合格率為p時抽樣方案的接收概率，則有：通常稱公式（1）所給定的函數(shù)Pa（p）為抽樣方案（n|Ac,Re）的抽樣特性函數(shù)，簡稱OC函數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，OC函數(shù)可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。當(dāng)N<10n時，Pa（p）服從超幾何分布：當(dāng)N>10n,且n<Np時，Pa（p）服從二項(xiàng)分布：當(dāng)N>10n,且n>Np時，Pa（p）服從泊松分布：根據(jù)公式（1）~（4）繪制的曲線稱為OC函數(shù)曲線。典型的OC函數(shù)曲線如圖2所示。圖2典型OC函數(shù)曲線示意圖如果生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)已經(jīng)達(dá)到生產(chǎn)方要求的允收質(zhì)量水平（即p<AQL）時，生產(chǎn)方以高概率（通常為95%）接收；如果產(chǎn)品的不良率超過使用方最低允收水平（即p>LTPD）時，用戶方以低概率（通常為10%）接收。由于任何統(tǒng)計抽樣都有一定的風(fēng)險，通常使用辨別率OR指標(biāo)定量衡量抽樣方案的辨別力：公式（5）中P0.1是接收概率為0.1時對應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量水平，P0.95是接收概率為0.95時對應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量水平。OR數(shù)值越小，越有利于保護(hù)生產(chǎn)方；OR數(shù)值越大，越有利于保護(hù)用戶方。2AQL抽樣檢驗(yàn)AQL抽樣檢驗(yàn)規(guī)定了以可接收質(zhì)量水平（AcceptableQualityLevel）為質(zhì)量指標(biāo)的抽樣方案和實(shí)施程序。在GJB179A《計數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序及表》（該標(biāo)準(zhǔn)等效采用美軍標(biāo)MIL-STD-105E）中將產(chǎn)品批量劃分為15檔，將檢驗(yàn)水平（IL）劃分為7個等級，并規(guī)定了不同檢驗(yàn)水平和入。1條件下產(chǎn)品批量N與樣本n的對應(yīng)關(guān)系表。AQL抽樣方案類型可分為一次抽樣、二次抽樣以及多次抽樣［2］。GJB197A規(guī)定：在對一系列連續(xù)提交批的抽樣檢驗(yàn)中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的變化情況，按照轉(zhuǎn)移規(guī)則（如圖3）進(jìn)行抽樣方案調(diào)整。圖3AQL抽樣檢驗(yàn)轉(zhuǎn)移規(guī)則圖例1：假設(shè)某型號半導(dǎo)體集成電路陶瓷外殼批量N=150，AQL=1，IL=II，采用GJB179A，查表得：（1） 一次正常檢驗(yàn)n=13，Ac=0，Re=1；（2） 一次加嚴(yán)檢驗(yàn)n=20，Ac=0，Re=1；（3） —次放寬檢驗(yàn)n=5，Ac=0，Re=1。依據(jù)公式（2）~（4）分別繪制OC函數(shù)曲線，如圖4所示。從圖4可以看出，隨著抽樣方案逐步加嚴(yán)，OC函數(shù)曲線逐漸向左移動，這意味著當(dāng)產(chǎn)品不合格品率固定時，一次加嚴(yán)檢驗(yàn)的產(chǎn)品接收概率較低，一次放寬檢驗(yàn)的產(chǎn)品接收概率較高。另從圖中得知，OR—次放寬檢驗(yàn)必35.96、OR—次正常檢驗(yàn)必41.12、OR一次加嚴(yán)檢驗(yàn)必53.37，也就是說一次加嚴(yán)檢驗(yàn)抽樣方案鑒別力較低，一次放寬檢驗(yàn)抽樣方案鑒別力較高。圖4一次正常/加嚴(yán)/放寬檢驗(yàn)OC函數(shù)曲線3LTPD抽樣檢驗(yàn)LTPD抽樣檢驗(yàn)規(guī)定了以批允許不合格品率（LotTolerancePercentDefective）為質(zhì)量目標(biāo)的抽樣方案和實(shí)施程序。GJB597A《半導(dǎo)體集成電路總規(guī)范》附錄B提供了兩張LTPD抽樣方案表，一張是N>200的LTPD抽樣表，另一張是N<200的LTPD抽樣表。兩張表格規(guī)定了不同LTPD條件下產(chǎn)品批量N與樣本n的對應(yīng)關(guān)系［3］。LTPD抽樣流程可理解為圖5所示。例2:假設(shè)某型號半導(dǎo)體集成電路批量N>200,LTPD=15，采用GJB597A，查表得：（1）初始檢驗(yàn)LTPD=15,Ac=0,Re=1,n=15;（2）追加檢驗(yàn)LTPD=15,Ac=2,Re=3,n=34;（3） 加嚴(yán)檢驗(yàn)（方案A）LTPD=10，Ac=0，Re=1，n=22；（4） 加嚴(yán)檢驗(yàn)（方案B）LTPD=10，Ac=2，Re=3，n=52。依據(jù)公式（2）-（4）分別繪制OC函數(shù)曲線，如圖6所示。從圖6得知，OR初始檢驗(yàn)必45.14、OR追加檢驗(yàn)必6.52、OR加嚴(yán)檢驗(yàn)（方案A）必45.47,OR加嚴(yán)檢驗(yàn)（方案B片6.52。也就是說初始檢驗(yàn)和加嚴(yán)檢驗(yàn)（方案A）的抽樣方案鑒別力基本相同并且鑒別力較低，而追加檢驗(yàn)和加嚴(yán)檢驗(yàn)（方案B）的抽樣方案鑒別力基本相同且鑒別力較高。4零缺陷抽樣檢驗(yàn)〃零缺陷”抽樣標(biāo)準(zhǔn)（即美軍標(biāo)MILSTD-1916）的判定準(zhǔn)則為“0收1退”，即只要某批在檢產(chǎn)品出現(xiàn)一個不合格品，不論批量大小、樣本多少，都可以判該批產(chǎn)品整批不合格?！傲闳毕荨背闃訖z驗(yàn)不再像其他抽樣檢驗(yàn)?zāi)菢訌?qiáng)調(diào)抽樣的技術(shù)，而是轉(zhuǎn)為強(qiáng)調(diào)以事先的預(yù)防代替事后的檢驗(yàn)，并要求供應(yīng)商建立預(yù)防性的質(zhì)量體系和有效的過程質(zhì)量控制系統(tǒng)。圖5LTPD抽樣程序流程圖圖6初始/追加/加嚴(yán)檢驗(yàn)（方案月/加嚴(yán)檢驗(yàn)（方案B）OC函數(shù)曲線MIL-STD-1916將產(chǎn)品批量分成11檔，將驗(yàn)證水平（VL）劃分為9個等級，并規(guī)定了不同驗(yàn)證水平下產(chǎn)品批量N與樣本n的對應(yīng)關(guān)系表［4］?！傲闳毕荨鞭D(zhuǎn)移規(guī)則可理解為圖7所示。例3:假設(shè)某型號半導(dǎo)體集成電路柯伐鍍金蓋板批量N=500，采用MIL-STD-1916，查表得如表1的抽樣方案。圖7“零缺陷”抽樣檢驗(yàn)轉(zhuǎn)移規(guī)則圖表1抽樣檢驗(yàn)方案VLTVIIVIVIVIIIIIIRn全檢全檢全檢19280321683依據(jù)公式(2)~(4)分別繪制OC函數(shù)曲線，如圖8所示。圖8不同VL條件OC函數(shù)曲線從圖8得知，ORV必60、ORIV必52、ORI%43、OR%41、ORI必39、OR%31。也就是說隨著VL驗(yàn)證水平的不斷提高，對應(yīng)抽樣方案的鑒別力也在不斷下降。5三種類型抽樣比較AQL、LTPD以及〃零缺陷”三種類型抽樣檢驗(yàn)的特點(diǎn)詳見表2所示。表2三種類型抽樣標(biāo)準(zhǔn)比較抽樣類型轉(zhuǎn)移規(guī)則抽樣方式操作性經(jīng)濟(jì)性關(guān)注點(diǎn)AQL抽樣有一次/兩次/多次復(fù)雜一般抽樣技術(shù)LTPD抽樣無正常/追加/重新提交較復(fù)雜差抽樣技術(shù)〃零缺陷”抽樣有一次簡便好過程質(zhì)量控制從表2可以看出，AQL抽樣由于設(shè)有轉(zhuǎn)移規(guī)則，因此抽樣方案隨產(chǎn)品批次質(zhì)量水平變化而相應(yīng)動態(tài)改變。當(dāng)產(chǎn)品批次質(zhì)量水平提高時，作為對生產(chǎn)方的鼓勵，后續(xù)批次產(chǎn)品檢驗(yàn)嚴(yán)格度將逐漸放寬；當(dāng)產(chǎn)品批次質(zhì)量水平降低時，作為對生產(chǎn)方的警戒，后續(xù)批次產(chǎn)品檢驗(yàn)嚴(yán)格度將逐漸加嚴(yán)。但AQL抽樣方案過于復(fù)雜，通常AQL抽樣僅僅規(guī)定AQL和IL值，但檢驗(yàn)人員在實(shí)際檢驗(yàn)時就會面臨一次抽樣、二次抽樣還是多次抽樣的選擇。一次抽樣對生產(chǎn)方心理上的影響最差，且所需總檢驗(yàn)費(fèi)用最多，而多次抽樣對每批產(chǎn)品質(zhì)量估計準(zhǔn)確性最差，且檢驗(yàn)人員以及設(shè)備利用率最低，因此檢驗(yàn)人員要綜合考慮各類因素再決定采用何種抽樣方案?？傮w來說，AQL抽樣過于強(qiáng)調(diào)抽樣技術(shù)，操作較復(fù)雜。LTPD抽樣也存在類似AQL抽樣的問題，仍以例2為例，檢驗(yàn)人員在重新提交試驗(yàn)就會面臨方案A還是方案B的選擇。從保護(hù)用戶方角度考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇方案A進(jìn)行抽樣；從保護(hù)生產(chǎn)方角度考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇方案B進(jìn)行抽樣。因此檢驗(yàn)人員必須綜合考慮生產(chǎn)方和用戶雙方質(zhì)量損失和經(jīng)濟(jì)性的平衡，再確定合理的抽樣方案。另外由于LTPD抽樣檢驗(yàn)嚴(yán)格度只包含正常和加嚴(yán)兩類，因此LTPD抽樣偏向于保護(hù)用戶方。零缺陷抽樣兼具了AQL和LTPD兩類抽樣的優(yōu)點(diǎn)：（1） 抽樣方法簡單只有一次抽樣方式，檢驗(yàn)人員不必為可能存在的多重抽樣方案而困擾。生產(chǎn)方和用戶方均執(zhí)行同一判別標(biāo)準(zhǔn)“0收1退”，不必為可能存在的多重判據(jù)而出現(xiàn)爭議或糾紛。（2） 抽樣方案經(jīng)濟(jì)在選取相同AQL值的情況下，零缺陷抽樣方案的抽樣風(fēng)險概率與GJB179類似，同時抽檢量大大減少。（3） 質(zhì)量理念先進(jìn)零缺陷抽樣強(qiáng)調(diào)一種新型的質(zhì)量理念：如果產(chǎn)品的質(zhì)量相當(dāng)差，大于0的允收數(shù)沒有太多幫助；如果產(chǎn)品的質(zhì)量相當(dāng)好，過多的檢驗(yàn)反而導(dǎo)致成本的浪費(fèi)；應(yīng)對缺陷保持零容忍的態(tài)度，并強(qiáng)制對不合格采取有效控制。零缺陷抽樣保留轉(zhuǎn)移規(guī)則，當(dāng)產(chǎn)品批次質(zhì)量水平提高時，后續(xù)抽樣會降低驗(yàn)證水平，鼓勵生產(chǎn)方持續(xù)改進(jìn)；當(dāng)產(chǎn)品批次質(zhì)量水平降低時，后續(xù)抽樣會提高驗(yàn)證水平，并要求生產(chǎn)方加強(qiáng)質(zhì)量過程控制，采用CPK、SPC、MSA、DOE等多種質(zhì)量控制技術(shù)，從而保證產(chǎn)品具有較高的內(nèi)在質(zhì)量。1994年，美國三大汽車廠商（通用、福特、克萊斯勒）發(fā)布的QS9000質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)就明確要求：接收準(zhǔn)則必須是零缺陷。1996年美國軍方推出MILSTD-1916，判定準(zhǔn)則也是“0收1退”。而我國由于抽樣檢驗(yàn)技術(shù)起步較晚，雖然MIL-STD-105E標(biāo)準(zhǔn)在美國已被廢止，但在我國仍有許多企業(yè)在使用，甚至還有少數(shù)企業(yè)還在使用早期版本MIL-STD-105D。令人欣喜的是，近年來零缺陷抽樣方案已經(jīng)在我國眾多汽車行業(yè)企業(yè)中得到較為廣泛的應(yīng)用。我國部分軍用抽樣標(biāo)準(zhǔn)也逐漸引入了零缺陷抽樣的理念，例如在05版的《微電子器件試驗(yàn)方法和程序》GJB548方法5005鑒定和質(zhì)量一致性檢驗(yàn)程序中，就取消了96版GJB548標(biāo)準(zhǔn)的LTPD抽樣方法，而替代采用“Ac=0”的固定樣本抽樣方法。隨著時間的推移以及零缺陷質(zhì)量意識的不斷深入人心，會有越來越多的企事業(yè)單位理解、接受和使用零缺陷抽樣檢驗(yàn)方法。6總結(jié)隨著科技水平的不斷發(fā)展以及檢驗(yàn)實(shí)踐的不斷深入，人們逐步意識到通過篩選和試驗(yàn)只能剔除早期失效的產(chǎn)品[5]，并不能提高產(chǎn)品固有可靠性，而只有提高設(shè)計和工藝水平才是保證和評價產(chǎn)品可靠性的根本途徑。同時，人們也逐步意識到過于強(qiáng)調(diào)抽樣技術(shù)不僅會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且不符合現(xiàn)代企業(yè)所倡導(dǎo)的〃精確、高效、務(wù)實(shí)、簡單”的經(jīng)營理念。零缺陷抽樣檢驗(yàn)