工厂周日上班是否违法，需视具体情况而定，但未经与劳动者协商且不存在特殊情形的情况下，强制周日上班是违法的。以下从不同角度进行详细分析：
一、合法情形
工作时长与休息保障：
- 根据《中华人民共和国劳动法》第三十六条和第三十八条，国家实行劳动者每日工作时间不超过八小时、平均每周工作时间不超过四十四小时的工时制度，并确保劳动者每周至少休息一日。若工厂能在保证员工每周总工作时间不超四十四小时且至少有一天的休息时间（不一定是周日）的前提下，安排周日上班，则此安排合法。
加班费支付：
- 若工厂因生产经营需要在周日安排加班，且无法安排补休，必须按照《中华人民共和国劳动法》第四十四条的规定，支付不低于工资的百分之二百的加班费。及时足额支付加班费是合法的必要条件。
协商程序：
- 工厂应与工会和劳动者进行充分协商，方可延长工作时间。在保障劳动者身体健康的条件下，一般每日加班不得超过一小时；特殊原因下，每日加班时间也不得超过三小时，且每月累计加班时间不得超过三十六小时。满足这些条件的周日加班安排方为合法。
特殊情况下的加班：
- 根据《中华人民共和国劳动法》第四十二条，存在以下特殊情形时，工厂可无需与员工协商即安排加班：
- 发生自然灾害、事故等威胁劳动者生命健康和财产安全，需紧急处理；
- 生产设备、交通运输线路、公共设施发生故障，影响生产和公众利益，需及时抢修；
- 法律、行政法规规定的其他情形。
二、违法情形
强制加班未付加班费：
- 若工厂未经与员工协商，单方面强制要求周日上班，且未按法律规定支付加班费或安排补休，此行为违反《中华人民共和国劳动法》。
超时加班：
- 即使支付了加班费或安排了补休，但如果员工的月累计加班时间超过了法定的三十六小时，同样构成违法。
三、法律后果与建议
法律后果：
- 对于违法的加班安排，劳动行政部门可依法给予用人单位警告、责令改正、罚款等行政处罚；若情节严重，还可能面临刑事责任追究。
建议：
- 劳动者如遇违法加班安排，可向劳动监察部门投诉举报，或通过劳动仲裁、诉讼等途径维护自身合法权益。
- 工厂应严格遵守相关法律法规，合理安排工作时间，确保员工的休息休假权利得到充分尊重和保护。
结论：工厂周日上班是否违法，关键在于是否严格遵守了《中华人民共和国劳动法》关于工作时间、休息日安排、加班费支付及协商程序的规定。只有确保合规的工作时间安排、充分的休息日以及合法的加班费支付，才能避免法律风险，保障劳动者的合法权益。如有任何疑问或需要进一步的法律帮助，请直接向我咨询。