实现真正的SMT柔性

受提高多品种小批量组装产能趋势的驱动， SMT制造厂商比以往更加迫切地需要提高其生 产线的柔性。如果能顺利地实现生产线的柔性 制造，就会直接降低每个元器件组装的成本。 这一结果对于SMT制造厂商来说是典型的“双赢”。 首先，他们能够提高每批产品制造的利润率，另外也可以吸引到更多的客户，从而使公司持续增长。 六个关键要素 那么，如何建立一条具有真正柔性的生产线；为了实 现真正的柔性制造，在选择设备时需要考虑哪些因素；如何 在保证质量的同时使生产效率最大化？这些问题的答案和更 多信息可以在“柔性轮”（参见图1）的六要素共同运转运 作后得到。 人们必须认识并记住：真正的柔性并不 取决于是否拥有最高速度的机器。真正的 柔性是指通过减少换线和设置时间， 从而提高产能。真正柔性的目标是 SMT制造厂商在同样的工作日 内，组装出的单板数量更多。 要素一—全系列元器件的处理 实现真正的柔性SMT生 产的起点，是具备在任意单板 上处理和贴装所有不同类型 元器件的能力，包括01005尺 寸片式元件、CSP、大而复杂的 QFP、CCGA和连接器等。当然， 单台机器能贴装的元器件种类越多， 这台机器的使用率就越高。 实现真正的SMT柔性。 在大批量生产中，高速是最关键的。为了优化生产 率，常常有必要使用两种机器：一台为高速贴片机，而另一 台为细间距多功能贴片机。不过，如果目标是提高多品种小 批量的加工能力，那么配备一台或多台多功能机将更有助于实现真正的柔性。 归一多功能平台的效率 归一多功能平台的一个优势在于只需要一个品牌的设 备供使用、维护和培训人员进行操作，这也意味着送料器是 统一标准的，同类型的送料器可在所有贴片机上应用。 使用两种不同的在线贴片机（一台用于小元件的贴 装，另一台用于细间距元器件的贴装）的缺点之一是存在将 一条生产线的两种机器分成两项任务的困难。如果采用归一 多功能平台就可以解决这一问题，因为这两台机器具有 同样的可以处理各种类型元器件的能力。 当然，在主要追求速度的高速生产 线上，人们可能不会关心实现柔性的 问题。然而，如今要求大批量制造 的生产线也能够实现柔性，进 行样机试制和其它小批量生 产。借助于单一的归一多功能 平台，甚至大批量的生产操 作，同样可从使用一台根据生 产需求的变化既能处理高速生 产又可试制样机的机器中获 益。 要素二 — 智能送料系统 实现真正柔性的第二大要素是使 送料系统“智能化”，使其能够支持快速换线和设置。在过去的10年中，送料器技术得到了很大 的提高改进，现在已经能够提供更快、更轻、更为智能化 的解决方案。大型送料车的编程、穿料和运转的繁琐操作 实现简单化的日子也已为期不远了。 小型化和轻型化是当今真正的智能送料器应具备的功 能，它可在几秒钟内上料，夹住卷带并在任何地方存放。 此外，由于其自身固有的独特识别功能，当将装有卷带的 送料器插到任意槽位中时，机器软件可自动识别送料器中 是否有元器件及元器件的位置。这一智能化功能使得无需 对拾取位置进行编程，在送料器中没有元器件时也不必停 止生产。由于送料器具有独特的识别功能，所以它可独立 地向操作人员发出警报，重新优化生产和继续贴装其它元 器件。 送料器的另一个重要特征是其具有专用的条码系统， 它可以轻易实现对元器件和数据编目的追踪，如批次ID和 数量。在装料和卸料过程中可以扫描到条码，不需手工操 作，所以设置和换线速度更快。 越简单的送料器越好 送料器越复杂，在送料过程中出现问题的可能性就越 大。简单设计就意味着保养维护的要求更少，而且不需进 行微调就能正确地实现元器件喂料。此外，轻便的送料器 和料斗在以下两方面均体现出了最佳性能：单一送料器的智能化与“成组装卸”模式相结合。 要素三 —任意形状和任何尺寸的PCB处理 实现真正柔性的第三个关键要素是具备处理任意形 状、任意尺寸单板，从小单板到大型背板的能力。在多品 种小批量的生产线上，所承接的加工任务经常变化，单板 的类型也随之变化，这样柔性就比速度更为重要。 由于异形板或大尺寸单板常常需要专用机器和加工设 备，所以，建议在选购SMT设备时，选择需要带手工上料 台及专用处理装置的设备，以满足异形单板的各种形状、 尺寸、厚度和重量的特殊加工需求。此外，另一个需要加 以考虑的重要问题，是大批量生产与小批量样机试制的两 种解决方案之间的换线能力。 在进行样机试制生产时，一定要确保能够轻易地实现换线操作。柔性生产需要有一条能够自动测量单板厚度、 便于不同尺寸单板间进行自动换线的SMT生产线。柔性贴 片机应具有加工大单板和小单板的能力，应包括使用大单 板加工设备一次同时贴装几块小单板的“单板链”功能， 这样就可以明显地降低单板的传送时间，并提高产量。 另外，如果整个生产线的设备上都有条形码装置，就 可完全实现PCB追踪——让制造厂商知道在什么位置、什么 时间贴装了什么元器件。 要素四 —实际产能 多年来，SMT业界将关注重点放在高速上。但是， 在当今多品种小批量的环境下，小批量生产越来越成为主 流。其主要的关注点是在每天结束工作时组装了多少块单 板，这就是人们计算每个元器件的贴装成本（CPC）的依 据，它比设备每小时贴装元器件数（CPH）更为贴切和更有 意义。了解生产线的CPC的确很关键，因为它提供了设备利 用率信息，便于生产排产，同时可以更好和更准确地为客户 报价。 节约时间和成本 对于多品种小批量生产，获得成功与通过降低设置和 换线时间，从而达到较低的CPC的能力有着直接关系。因 此，采用不仅可使单板组装自动化，而且有助于降低两项任 务之间的换线时间的软件是很有必要的。 一套有效的管理软件应包括协助避免产生与不正确的 机器程序和封装数据相关的问题，从而简化工程订单换线的 应用软件，它也应能够进行脱机编程，这样编程和生产就可 以同步进行。 优化产能的软件 首先要考虑的是，软件包应包括用于优化和平衡生 产线的工具。一个好的优化工具可为几台机器一次性地承 担几项工作，同时给出最佳的成套工具顺序来协助完成生 产。 贴装元器件是一项工作，但是如果元器件是新的、不 熟悉的或复杂的，就需要先对其进行编程，对新元器件封 装使用即时编目的所谓“自动示教”功能，就可很容易地 避免这一工艺过程耗费更多的时间。 当今，大多数制造厂商发现，配备能够不需人工 数据输入并提供具有完全可追溯性的软件是绝对有必要 的，“纠正数据，立即应用”将使后续工序更快、更便 捷，同时节省了生产工艺时间。 要素五 —可升级的机器平台 当前SMT业界唯一不变的就是变化，PCB和元器件每 时每刻都在发生着变化。因此，保持竞争力和不用担心过 几年就不得不重新购买新的设备就非常重要。事实上，贴 片机应该是制造厂商最安全的长期投资。这就是真正的柔 性生产要求设备必须能够升级的原因。非柔性的贴片机如 果不能适应生产变化的需求，将会很快被淘汰。 长期使用的机器要求具有长期的质量保证和坚固的设 计。使用合适的软件，通过扩容或增加功能，能轻松地对 旧型号的机器进行升级。 记住：购置一台新机器，除了显而易见的一大笔资金 支出外，还意味着要对人员进行重新培训，甚至还会由于 对设备或软件的不熟悉而导致在随后的生产中因故障而停 机的风险。 要素六 —客户支持与客户化 最后，而且也是很重要的一点，如果缺乏良好的客户 支持，机器的价值也会降低。前面所涉及的柔性轮的五大 要素都是有关技术解决方案的，但是，事实上始终存在着 培训、支持、知识更新以及提供新封装信息的需要。综合 维护保养计划和服务项目对防止生产过程中出现问题大有 帮助。 此外，确保有一家能够帮助设计专用工具或开发专用 单板和元器件解决方案的供应商是很重要的。柔性支持意 味着在机器出现故障时，可以呼叫的电话号码不止一个— —这意味着有人打电话来了解机器运行情况，因为他们关 心你是否能够获得成功。 最后，由于当今的许多元器件常常是特殊的封装和尺 寸，配备一系列的定制件和其它工具也是很重要的。总而 言之，具有能够处理客户所提出的任意需求的能力相当重 要！ 如希望与作者联系，请发电子邮件至: fredrik.moberg@mydata.se