智能電裝建設(shè)方案概述

熊宇

摘 要 電路板裝配技術(shù)日益成熟，形成了以表面貼裝技術(shù)（SMT）為主的自動(dòng)化加工方式，為智能制造的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。本文對(duì)智能電裝的總體框架進(jìn)行了介紹，說(shuō)明了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)，并分析了智能電裝系統(tǒng)軟件的要素，具有一定的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞 SMT;PCBA;智能電裝

概述

智能電裝是基于新一代信息技術(shù)，貫穿電路板設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過(guò)程、系統(tǒng)與模式的總稱。具有以智慧工廠為載體，以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為支撐等特征，可有效降低運(yùn)營(yíng)成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗。

目前在與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)相關(guān)的軟件方面已有CAD＼CAM＼CAPP＼PDM＼MES＼MPM等多種軟件系統(tǒng)，電路板焊接、裝配技術(shù)也日益成熟，SMT成為電路板裝配的主流技術(shù)，但是，多數(shù)的生產(chǎn)制造系統(tǒng)尚不具備直接獲取生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的能力，無(wú)法實(shí)時(shí)獲取設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，導(dǎo)致當(dāng)前系統(tǒng)功能的發(fā)揮受到限制。主要問(wèn)題如下。

（1）生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)無(wú)法自動(dòng)獲取，只能人工記錄部分?jǐn)?shù)據(jù)，效率低下，導(dǎo)致產(chǎn)品數(shù)據(jù)包信息不完整。

（2）設(shè)備及工序狀態(tài)數(shù)據(jù)無(wú)法自動(dòng)獲取，不能有效預(yù)測(cè)設(shè)備及工具工作壽命，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)能狀態(tài)、車間排程受到限制。

（3）裝配過(guò)程數(shù)據(jù)散落在各設(shè)備中，無(wú)法將生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)及時(shí)有效的反饋至工藝、質(zhì)量控制等行為，導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制等行為對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)響應(yīng)速度慢，一定程度上影響了產(chǎn)品生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

智能電裝是將自動(dòng)化加工技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度融合集成，通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化和透明化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量追溯、生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)計(jì)劃排程和工藝改進(jìn)的科學(xué)化管理。

1業(yè)務(wù)總體框架

智能電裝車間要求將先進(jìn)制造技術(shù)、智能傳感技術(shù)、信息技術(shù)和科學(xué)管理工具等融合到裝配加工業(yè)務(wù)流程中，形成以自動(dòng)化加工設(shè)備為資源基礎(chǔ)、以網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)為手段、以精益管理為核心的新型生產(chǎn)模式[1]。

2生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)智能管理的基礎(chǔ)，以自動(dòng)化的工藝設(shè)備為資源，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加工參數(shù)的采集，應(yīng)當(dāng)涵蓋加工數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、物料存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，覆蓋整個(gè)電裝生產(chǎn)生態(tài)圈，實(shí)現(xiàn)電路板加工裝配全過(guò)程的追溯。典型電路板裝配信息采集項(xiàng)如下。

（1）自動(dòng)化加工設(shè)備主要包括印刷機(jī)、貼片機(jī)、回流焊、選擇焊、波峰焊、清洗機(jī)、涂敷機(jī)等 ，應(yīng)當(dāng)采集的過(guò)程數(shù)據(jù)包括設(shè)備狀態(tài)（設(shè)備ID、開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、運(yùn)行、報(bào)警等 ）、加工參數(shù)（壓力、速度、溫度、循環(huán)次數(shù)等）、物料信息（PCBA產(chǎn)品編號(hào)、輔料批次、元器件批次、器件數(shù)量等）、加工時(shí)間。

（2）自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備主要包括SPI、AOI、潔凈度測(cè)試、X-RAY/AXI等 ，應(yīng)當(dāng)采集的過(guò)程數(shù)據(jù)包括設(shè)備狀態(tài)（設(shè)備ID、開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、運(yùn)行、報(bào)警等 ）、檢測(cè)參數(shù)（檢測(cè)位置、檢測(cè)項(xiàng)目、合格門限等）、檢測(cè)結(jié)果（PCBA產(chǎn)品編號(hào)、實(shí)測(cè)值）、檢測(cè)時(shí)間。

（3）存儲(chǔ)設(shè)備主要包括低濕柜、烘箱、低溫柜/冰箱等，應(yīng)當(dāng)采集的過(guò)程數(shù)據(jù)包括設(shè)備狀態(tài)（設(shè)備ID、開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、運(yùn)行、報(bào)警等 ）、存儲(chǔ)參數(shù)（溫度、濕度）、存儲(chǔ)物參數(shù)（物料型號(hào)、物料批次、出入時(shí)間）。

（4）手工操作工位包括物料清點(diǎn)、手工插件、手工焊接等，應(yīng)當(dāng)采集的過(guò)程數(shù)據(jù)包括人員信息、物料參數(shù)（物料型號(hào)、物料批次）、操作時(shí)間。

（5）環(huán)境數(shù)據(jù)采集主要包括車間的溫濕度環(huán)境和ESD（靜電防護(hù)）數(shù)據(jù)，ESD數(shù)據(jù)采集重點(diǎn)是對(duì)手工操作工位的腕帶接地電阻、各加工及檢測(cè)設(shè)備的接地電阻、高風(fēng)險(xiǎn)部位的離子風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄。

3軟件功能要素

系統(tǒng)管理軟件是制造過(guò)程智能化的核心，軟件編制策略的優(yōu)劣直接決定了項(xiàng)目建設(shè)的成敗，系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)注意以下要素。

進(jìn)度管理：在實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)設(shè)備狀態(tài)、工單情況、物料準(zhǔn)備情況動(dòng)態(tài)監(jiān)控的基礎(chǔ)上，為車間管理人員提供合理排產(chǎn)的輔助決策，盡可能減少生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程的重復(fù)動(dòng)作，提高生產(chǎn)效率。

物料管控：系統(tǒng)在關(guān)鍵工位上進(jìn)行掃碼識(shí)別，進(jìn)行物料控制，系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)設(shè)置老化敏感材料控制規(guī)則、濕度敏感材料控制規(guī)則、靜電敏感材料控制規(guī)則，為各工位的操作人員提供預(yù)警、提示等功能。

過(guò)程控制：系統(tǒng)通過(guò)掃碼識(shí)別各設(shè)備當(dāng)前加工工單信息，對(duì)加工程序版本進(jìn)行自動(dòng)下發(fā)或核查，實(shí)現(xiàn)加工程序的輔助管理;系統(tǒng)對(duì)于有時(shí)間間隔要求的工序設(shè)置控制規(guī)則，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工單加工情況進(jìn)行預(yù)警提醒。

質(zhì)量監(jiān)控：系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄分析，對(duì)關(guān)鍵檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，設(shè)置合理控制門限，當(dāng)出現(xiàn)不良波動(dòng)時(shí)，提示車間管理或技術(shù)人員進(jìn)行人工干預(yù)，及時(shí)調(diào)整加工參數(shù)，降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

過(guò)程追溯：系統(tǒng)應(yīng)具備強(qiáng)大的過(guò)程追溯功能，支持工單、批次號(hào)、加工時(shí)間、人員信息等字段的單獨(dú)查詢和組合查詢功能，能夠遍歷產(chǎn)品的所有工序加工信息及物料信息，為質(zhì)量分析和改進(jìn)提供便利手段。

參考文獻(xiàn)

[1] 王羚薇，王威，張偉.小批量電子設(shè)備電裝生產(chǎn)組織管理策略[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（5）：117-119.