实现真正的SMT柔性

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关键词:摘要:在当今激烈的竞争环境下,贴片机所贴装的元器件种类日益丰富,需要处理的单板千差万别,加工批次的数量各异;所以,大多数电子产品制造厂商都有一个共同的目标,即在不牺牲高质量的前提下,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...
  • 关键词:
  • 摘要:在当今激烈的竞争环境下 ,贴片机所贴装的元器件种类日益丰富,需要处理的单板千差万别,加工批次的数量各异;所以 ,大多数电子产品制造厂商都有一个共同的目标,即在不牺牲高质量的前提下,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

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