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理想的MPPS必須能夠支持從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的整個(gè)組裝制造過程。這種系統(tǒng)的關(guān)鍵要素包括:開放的架構(gòu);接受多端輸入(例如BOM和CAD數(shù)據(jù))的能力;匯總報(bào)告與文檔記錄;應(yīng)用于DFX的制造工藝模擬(MPS);固定設(shè)備的輸出/模板生成;以及組裝設(shè)備編程和優(yōu)化(見圖1)。
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促成工廠內(nèi)各部門的協(xié)作足減少管理費(fèi)用、理順制造工藝過程,并由此消除工藝瓶頸、人為錯(cuò)誤和無效勞動(dòng)的關(guān)鍵。一旦資料按照智能化的格式集中并儲(chǔ)存起來,就很容易輸入企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)和制造資源計(jì)劃(MRP) 系統(tǒng)中,供采購與計(jì)劃部門,以及制造或產(chǎn)品制造工藝部門使用。工廠各部門可以通過設(shè)計(jì)良好的網(wǎng)絡(luò)或PDM軟件獲得這些數(shù)據(jù),憑借這類網(wǎng)絡(luò)和軟件,制造工藝和物流數(shù)據(jù)就可輕松輸入不同硬件廠商的軟件之中。這類網(wǎng)絡(luò)也可把不同部門的設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)和知識(shí)傳輸連成一個(gè)整體(見圖2)。
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實(shí)際上,許多組裝制造商希望通過采用一種具有所有制造工藝性能的集成系統(tǒng)來把各種操作連成一個(gè)整體。比如,制造/產(chǎn)品工程師愿意迅速地采用DFX分析和仿真技術(shù)來評(píng)估新設(shè)計(jì)的可制造性,在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)確定可能影響產(chǎn)出率和返工性能的任何可能發(fā)生的工藝瓶頸或設(shè)計(jì)問題,從而不僅產(chǎn)生可以減少組裝生產(chǎn)時(shí)間的優(yōu)化程序,而且憑借這同一套系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)、精確地記錄,減少錯(cuò)誤和返工的發(fā)生,F(xiàn)在大多數(shù)制造商都采用“單點(diǎn)解決方案”,試圖解決不同的工藝瓶頸和滿足特定的功能需求。這樣一來造成的結(jié)果是,依賴于多家廠商,產(chǎn)生導(dǎo)致數(shù)據(jù)一致性問題的接口方面的問題,工廠的軟件過時(shí),不可升級(jí)的軟件包必須靠購買新軟件來替代,必須雇用了解這些不同工具的工程師,同時(shí)對(duì)工程師進(jìn)行再培訓(xùn),每年增加對(duì)每個(gè)廠商的維護(hù)成本。
另外,合約制造商可以從BOM數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化中獲益不淺,因?yàn)樗麄兊目蛻艨偸翘峁┎煌腂OM格式,而大多數(shù)ERP/MRP系統(tǒng)在輸入這些非正式的、不一致的數(shù)據(jù)集時(shí),往往力不從心。
CAD/CAM/CPL轉(zhuǎn)換
對(duì)所需設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輕松處理,關(guān)鍵在于能夠自動(dòng)輸入不同的EDA/CAD系統(tǒng),并支持如Gerber、IPC-D-356和Excellon Drill一類CAM低級(jí)格式。除了這些格式之外,系統(tǒng)還必須具有基于模板的界面“教會(huì)”系統(tǒng)如何辨識(shí)任何格式的元件貼裝清單(CPL)。憑借這一數(shù)據(jù)集,系統(tǒng)將CPL、EDA/CAD數(shù)據(jù)的信息與Gerber/Excellon結(jié)合成一個(gè)數(shù)據(jù)庫,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路板的真正模擬。
BOM/AVL/AML管理
能夠從新產(chǎn)品中自動(dòng)輸入、清除并組織BOM文件,對(duì)于MPPS十分重要。需要采用電子數(shù)據(jù)表樣式的圖形用戶界面(GUI)的基于模板的強(qiáng)大的BOM管理模塊,來處理設(shè)計(jì)中心提供的幾乎有著無窮可能性的BOM文件。大多數(shù)“單點(diǎn)解決方案”有一系列固定的BOM模板,不能加以修改或增強(qiáng)。有些方案則只接受一到兩種固定格式,用戶在引入任何組裝CAM系統(tǒng)之前必須對(duì)輸入的BOM進(jìn)行人工編輯。系統(tǒng)應(yīng)該具有能夠提供處理不同的輸入格式的柔性的BOM管理模塊,保證用戶可以編輯模板,或者為新客戶創(chuàng)立新模板。
生產(chǎn)制造工藝
在這一階段,生產(chǎn)/產(chǎn)品工程師應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行檢查,確定組裝在工廠現(xiàn)場(chǎng)的路線,決定采用何種工藝和化學(xué)類型,試圖明確工藝瓶頸之所在,并評(píng)估可能影響組裝生產(chǎn)的成本/產(chǎn)出率因素。
MPPS必須推進(jìn)以上活動(dòng)的進(jìn)展。全面的DFX為生產(chǎn)工程師提供了對(duì)電路板的真實(shí)模擬,從而能夠自動(dòng)確定有問題的區(qū)域、工藝瓶頸以及改善產(chǎn)出率的機(jī)會(huì)所在(見圖3)。
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在這一階段可以實(shí)施的DFM分析涉及范圍一般包括:
·確認(rèn)與元件引腳和焊接約束條件相關(guān)的焊盤覆蓋面、焊接掩模及焊膏。
·分析與元件、鄰近形狀特征和焊接掩模開口相關(guān)的貼裝基準(zhǔn)目標(biāo)。
·分析元件測(cè)試點(diǎn)密度以及測(cè)試點(diǎn)周圍的密度。
·為保證最優(yōu)化的焊膏用量和覆蓋面進(jìn)行模板設(shè)計(jì),從而不必?fù)?dān)心如墓碑現(xiàn)象和橋接這類問題引起的后果,它們會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的工藝瓶頸,大大影響產(chǎn)出率。
·確定引腳接觸區(qū)域、元件間距、引腳的數(shù)量與類型,以及它們與焊接覆蓋面相互關(guān)系如何,對(duì)于確定時(shí)間延遲和返工以避免下游發(fā)生問題足至關(guān)重要的。
組裝管理
在MPPS中,關(guān)于生產(chǎn)線制造工藝和元件組裝管理有幾個(gè)關(guān)鍵方面,包括:
·采用以規(guī)則為基礎(chǔ)的方法,把元器件分配到適當(dāng)?shù)墓に嚮驒C(jī)器上的全面的綜合性工具。
·以次序和元件進(jìn)料器設(shè)置為基礎(chǔ)的,用于生產(chǎn)線平衡和優(yōu)化的復(fù)雜算法,可以減少組裝線上的生產(chǎn)時(shí)間。
·建立單一的、集中的零部件庫,即使組裝線混合了多家廠商產(chǎn)品,也不例外。
·輕松有效地管理技術(shù)參數(shù)的能力,如CAD-NC轉(zhuǎn)換的元件旋轉(zhuǎn)值及元件偏移量,以保證在保持生產(chǎn)條件的情況下產(chǎn)量最高。
每百萬次機(jī)會(huì)缺陷(DPMO),可用于在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上做決策,DPMO=(缺陷數(shù)/機(jī)會(huì)數(shù))×106。它憑借歷史數(shù)據(jù)為工程師提供了機(jī)器和工藝的局限何在。
盡管市場(chǎng)上有各種各樣的“單點(diǎn)解決方案”,但真正的MPPS應(yīng)該采用BOM管理、DFX分析、模板設(shè)計(jì)以及整個(gè)制造工藝過程中所用的相同的一致的數(shù)據(jù)集,以盡量減少錯(cuò)誤發(fā)生,確保數(shù)據(jù)不致丟失,不增加多余的制造工藝任務(wù),特別是在涉及設(shè)計(jì)中心需要變化制造工藝的情況下。支持多家廠商產(chǎn)品的混合生產(chǎn)線對(duì)于真實(shí)的生產(chǎn)線模擬和生產(chǎn)結(jié)果的最優(yōu)化至關(guān)重要。只有在系統(tǒng)能夠模擬生產(chǎn)線,機(jī)器的每個(gè)真實(shí)運(yùn)動(dòng)過程都在軟件中建立模型時(shí),產(chǎn)量的增加才可能真正實(shí)現(xiàn)。模擬應(yīng)該可以離線實(shí)現(xiàn),這樣在整個(gè)工藝優(yōu)化過程中生產(chǎn)工作就不致受到干擾。真正的MPPS還應(yīng)該支持輸出到各種不同的測(cè)試設(shè)備上,包括AOI、X-射線和在線測(cè)試(ICT)設(shè)備。
記錄文件生成
組裝與檢測(cè)記錄文件(SOP)足用來指導(dǎo)工廠現(xiàn)場(chǎng)操作人員的。MPPS必須能夠自動(dòng)生成并提供進(jìn)料器設(shè)置信息、檢測(cè)點(diǎn)指令和元器件預(yù)備等詳細(xì)情況,它們是以貫穿制造工藝全過程中所用的相同的中心數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。整個(gè)工藝流程應(yīng)該通過單一的文件表現(xiàn)出來,這樣就免卻了管理紛亂文件的麻煩。
操作人員在無紙化的工廠環(huán)境中,通過文件觀察器可以獲得全智能化的產(chǎn)品和設(shè)置信息。這些觀察器應(yīng)該包括元器件搜索、部件信息檢視和色彩編碼等功能。文件中經(jīng)色彩編碼的頁碼也可打印出來,以適應(yīng)非無紙化環(huán)境(見圖4)。
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中小型組裝制造商可能認(rèn)為MPPS只適用于大型制造商。事實(shí)上,MES的一大關(guān)鍵特點(diǎn)就是可伸縮性。選擇低端的單點(diǎn)解決方案,也許可以短期內(nèi)滿足組織的需要,但以中長(zhǎng)期的眼光看可能意味著要額外增加成本、工藝過程效率不高,以及當(dāng)前投資的浪費(fèi),因?yàn)殡S著公司的發(fā)展,就需要用更多的投資來購買額外的、更現(xiàn)代化的工具。解決的辦法就是,中小企業(yè)制造商起始采用更小配置的MPPS,然后根據(jù)需要增加更多的性能。
結(jié)論
MPPS通過釋放工廠現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的使用時(shí)間,同時(shí)減少人員的使用,可以直接改善收益率。加快推出新產(chǎn)品、制造工藝和實(shí)施新工藝的速度,可以釋放制造和工藝過程的時(shí)間,可用于生產(chǎn)更多的組件,不需相應(yīng)增加人員或投資更多設(shè)備,就能增加收益。要有用同樣多的機(jī)器制造出更多組件的能力,相應(yīng)地要求更快、更高質(zhì)量的記錄文件的創(chuàng)立,同時(shí)減少錯(cuò)誤的發(fā)生機(jī)率,而采用更精確的BOM管理,將減少返工的潛在可能性并增加產(chǎn)出率,對(duì)收益率發(fā)生積極影響。
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