AQL、LTPD以及“零缺陷”三种抽样检验的比较

AQL、LTPD以及“零缺陷”三种抽样检验的比较凌勇;涂继云【摘要】Samplinginspectioncanbedividedintoinspectionbyvariablesandinspectionbyattributesaccordingtothetestvalueofsample,whichincludesingle,doubleandmultiplesamplinginspection.Thispapermainlyintroducesbasicconcept,theoryofsampling,characterizationparameters,OCfunction,OCcurveandsamlingdisciminabilityindex.Onthisbasis,theauthordescribesthestructureandprocedureofAQL,LTPDandzerodefectsamplingforinspection.Throughtheconstrastanalysisofthethreesamplingplans,zerodefectsamplingplanhasbecometobegraduallyandwidelyusedbymodernenterprisesforitssimplesamplingmethod,low-costsamplingschemeandadvandcedconceptofquality.% 抽样检验按照检验值的属性可以划分为计量抽样检验和计数抽样检验，而计数抽样检验又包括一次、二次以及多次抽样方案。文章主要介绍了计数型抽样检验中一次抽样方案的基本概念、抽样原理、表征参数、OC函数、OC曲线以及抽样方案辨别力指标。在此基础上，重点介绍了AQL抽样、LDPT抽样以及"零缺陷"抽样三种抽样检验方法的基本构架和检验流程。通过对三种抽样检验方法的分析对比，零缺陷抽样凭借其抽样方法简便、抽样方案经济、质量理念先进的特点，已经逐渐成为现代企业质量检验管理的潮流所向。【期刊名称】《电子与封装》【年(卷)，期】2013(000)004【总页数】5页(P41-45)【关键词】计数抽样检验;OC函数;AQL;LTPD;零缺陷【作者】凌勇;涂继云【作者单位】中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡214035;中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】TN3071引言抽样检验又叫统计抽检检验，是指从交验的一批产品中，随机抽取若干单位产品组成样本进行检验，通过对样本的检验结果对整批产品做出质量判定的过程。抽样检验按照检验特性值的属性可划分为计量抽样检验和计数抽样检验。两种抽样检验方法各有优缺点，计量抽样检验抽样量小但计算复杂，而计数抽样检验抽样量大但使用较为方便，因此在抽样检验的实践中，更广泛地采用计数抽样检验。在计数抽样检验中，根据抽样方案不同，又分为一次抽样方案、二次抽样方案和多次抽样方案［1］。本文仅对一次抽样方案进行讨论。一次抽样方案包括三个表征参数：样本量n、接收数Ac和拒收数Re，简记为（n|Ac,Re）。典型的一次抽样检验方案如图1所示。图1一次抽样方案示意图假设产品批量为N，采用抽样方案（n|Ac,Re）进行抽样检验，随机变量X表示样本中包含不合格品数，Pa（p）表示当批不合格率为p时抽样方案的接收概率，则有：通常称公式（1）所给定的函数Pa（p）为抽样方案（n|Ac,Re）的抽样特性函数，简称OC函数。在实际应用中，OC函数可进一步转化。当N<10n时，Pa（p）服从超几何分布：当N>10n,且n<Np时，Pa（p）服从二项分布：当N>10n,且n>Np时，Pa（p）服从泊松分布：根据公式（1）~（4）绘制的曲线称为OC函数曲线。典型的OC函数曲线如图2所示。图2典型OC函数曲线示意图如果生产的产品品质已经达到生产方要求的允收质量水平（即p<AQL）时，生产方以高概率（通常为95%）接收；如果产品的不良率超过使用方最低允收水平（即p>LTPD）时，用户方以低概率（通常为10%）接收。由于任何统计抽样都有一定的风险，通常使用辨别率OR指标定量衡量抽样方案的辨别力：公式（5）中P0.1是接收概率为0.1时对应的产品质量水平，P0.95是接收概率为0.95时对应的产品质量水平。OR数值越小，越有利于保护生产方；OR数值越大，越有利于保护用户方。2AQL抽样检验AQL抽样检验规定了以可接收质量水平（AcceptableQualityLevel）为质量指标的抽样方案和实施程序。在GJB179A《计数抽样检验程序及表》（该标准等效采用美军标MIL-STD-105E）中将产品批量划分为15档，将检验水平（IL）划分为7个等级，并规定了不同检验水平和入。1条件下产品批量N与样本n的对应关系表。AQL抽样方案类型可分为一次抽样、二次抽样以及多次抽样［2］。GJB197A规定：在对一系列连续提交批的抽样检验中，应根据产品质量的变化情况，按照转移规则（如图3）进行抽样方案调整。图3AQL抽样检验转移规则图例1：假设某型号半导体集成电路陶瓷外壳批量N=150，AQL=1，IL=II，采用GJB179A，查表得：（1） 一次正常检验n=13，Ac=0，Re=1；（2） 一次加严检验n=20，Ac=0，Re=1；（3） —次放宽检验n=5，Ac=0，Re=1。依据公式（2）~（4）分别绘制OC函数曲线，如图4所示。从图4可以看出，随着抽样方案逐步加严，OC函数曲线逐渐向左移动，这意味着当产品不合格品率固定时，一次加严检验的产品接收概率较低，一次放宽检验的产品接收概率较高。另从图中得知，OR—次放宽检验必35.96、OR—次正常检验必41.12、OR一次加严检验必53.37，也就是说一次加严检验抽样方案鉴别力较低，一次放宽检验抽样方案鉴别力较高。图4一次正常/加严/放宽检验OC函数曲线3LTPD抽样检验LTPD抽样检验规定了以批允许不合格品率（LotTolerancePercentDefective）为质量目标的抽样方案和实施程序。GJB597A《半导体集成电路总规范》附录B提供了两张LTPD抽样方案表，一张是N>200的LTPD抽样表，另一张是N<200的LTPD抽样表。两张表格规定了不同LTPD条件下产品批量N与样本n的对应关系［3］。LTPD抽样流程可理解为图5所示。例2:假设某型号半导体集成电路批量N>200,LTPD=15，采用GJB597A，查表得：（1）初始检验LTPD=15,Ac=0,Re=1,n=15;（2）追加检验LTPD=15,Ac=2,Re=3,n=34;（3） 加严检验（方案A）LTPD=10，Ac=0，Re=1，n=22；（4） 加严检验（方案B）LTPD=10，Ac=2，Re=3，n=52。依据公式（2）-（4）分别绘制OC函数曲线，如图6所示。从图6得知，OR初始检验必45.14、OR追加检验必6.52、OR加严检验（方案A）必45.47,OR加严检验（方案B片6.52。也就是说初始检验和加严检验（方案A）的抽样方案鉴别力基本相同并且鉴别力较低，而追加检验和加严检验（方案B）的抽样方案鉴别力基本相同且鉴别力较高。4零缺陷抽样检验〃零缺陷”抽样标准（即美军标MILSTD-1916）的判定准则为“0收1退”，即只要某批在检产品出现一个不合格品，不论批量大小、样本多少，都可以判该批产品整批不合格。“零缺陷”抽样检验不再像其他抽样检验那样强调抽样的技术，而是转为强调以事先的预防代替事后的检验，并要求供应商建立预防性的质量体系和有效的过程质量控制系统。图5LTPD抽样程序流程图图6初始/追加/加严检验（方案月/加严检验（方案B）OC函数曲线MIL-STD-1916将产品批量分成11档，将验证水平（VL）划分为9个等级，并规定了不同验证水平下产品批量N与样本n的对应关系表［4］。“零缺陷”转移规则可理解为图7所示。例3:假设某型号半导体集成电路柯伐镀金盖板批量N=500，采用MIL-STD-1916，查表得如表1的抽样方案。图7“零缺陷”抽样检验转移规则图表1抽样检验方案VLTVIIVIVIVIIIIIIRn全检全检全检19280321683依据公式(2)~(4)分别绘制OC函数曲线，如图8所示。图8不同VL条件OC函数曲线从图8得知，ORV必60、ORIV必52、ORI%43、OR%41、ORI必39、OR%31。也就是说随着VL验证水平的不断提高，对应抽样方案的鉴别力也在不断下降。5三种类型抽样比较AQL、LTPD以及〃零缺陷”三种类型抽样检验的特点详见表2所示。表2三种类型抽样标准比较抽样类型转移规则抽样方式操作性经济性关注点AQL抽样有一次/两次/多次复杂一般抽样技术LTPD抽样无正常/追加/重新提交较复杂差抽样技术〃零缺陷”抽样有一次简便好过程质量控制从表2可以看出，AQL抽样由于设有转移规则，因此抽样方案随产品批次质量水平变化而相应动态改变。当产品批次质量水平提高时，作为对生产方的鼓励，后续批次产品检验严格度将逐渐放宽；当产品批次质量水平降低时，作为对生产方的警戒，后续批次产品检验严格度将逐渐加严。但AQL抽样方案过于复杂，通常AQL抽样仅仅规定AQL和IL值，但检验人员在实际检验时就会面临一次抽样、二次抽样还是多次抽样的选择。一次抽样对生产方心理上的影响最差，且所需总检验费用最多，而多次抽样对每批产品质量估计准确性最差，且检验人员以及设备利用率最低，因此检验人员要综合考虑各类因素再决定采用何种抽样方案。总体来说，AQL抽样过于强调抽样技术，操作较复杂。LTPD抽样也存在类似AQL抽样的问题，仍以例2为例，检验人员在重新提交试验就会面临方案A还是方案B的选择。从保护用户方角度考虑，应优先选择方案A进行抽样；从保护生产方角度考虑，应优先选择方案B进行抽样。因此检验人员必须综合考虑生产方和用户双方质量损失和经济性的平衡，再确定合理的抽样方案。另外由于LTPD抽样检验严格度只包含正常和加严两类，因此LTPD抽样偏向于保护用户方。零缺陷抽样兼具了AQL和LTPD两类抽样的优点：（1） 抽样方法简单只有一次抽样方式，检验人员不必为可能存在的多重抽样方案而困扰。生产方和用户方均执行同一判别标准“0收1退”，不必为可能存在的多重判据而出现争议或纠纷。（2） 抽样方案经济在选取相同AQL值的情况下，零缺陷抽样方案的抽样风险概率与GJB179类似，同时抽检量大大减少。（3） 质量理念先进零缺陷抽样强调一种新型的质量理念：如果产品的质量相当差，大于0的允收数没有太多帮助；如果产品的质量相当好，过多的检验反而导致成本的浪费；应对缺陷保持零容忍的态度，并强制对不合格采取有效控制。零缺陷抽样保留转移规则，当产品批次质量水平提高时，后续抽样会降低验证水平，鼓励生产方持续改进；当产品批次质量水平降低时，后续抽样会提高验证水平，并要求生产方加强质量过程控制，采用CPK、SPC、MSA、DOE等多种质量控制技术，从而保证产品具有较高的内在质量。1994年，美国三大汽车厂商（通用、福特、克莱斯勒）发布的QS9000质量体系标准就明确要求：接收准则必须是零缺陷。1996年美国军方推出MILSTD-1916，判定准则也是“0收1退”。而我国由于抽样检验技术起步较晚，虽然MIL-STD-105E标准在美国已被废止，但在我国仍有许多企业在使用，甚至还有少数企业还在使用早期版本MIL-STD-105D。令人欣喜的是，近年来零缺陷抽样方案已经在我国众多汽车行业企业中得到较为广泛的应用。我国部分军用抽样标准也逐渐引入了零缺陷抽样的理念，例如在05版的《微电子器件试验方法和程序》GJB548方法5005鉴定和质量一致性检验程序中，就取消了96版GJB548标准的LTPD抽样方法，而替代采用“Ac=0”的固定样本抽样方法。随着时间的推移以及零缺陷质量意识的不断深入人心，会有越来越多的企事业单位理解、接受和使用零缺陷抽样检验方法。6总结随着科技水平的不断发展以及检验实践的不断深入，人们逐步意识到通过筛选和试验只能剔除早期失效的产品[5]，并不能提高产品固有可靠性，而只有提高设计和工艺水平才是保证和评价产品可靠性的根本途径。同时，人们也逐步意识到过于强调抽样技术不仅会增加企业的生产成本，而且不符合现代企业所倡导的〃精确、高效、务实、简单”的经营理念。零缺陷抽样检验