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市场动态
东莞SbSTC火星撞地球:信息化智慧工厂与传统SMT工艺的对决
材料来源:SMT CHINA           录入时间:2016/6/6 11:50:46

SMTC网编Mizyhe独家报道:2016年6月3日,SbSTC一步步新技术研讨会在东莞会展国际大酒店3楼宏图厅及如意厅顺利召开,约450名SMT业内人士前来参会。大多数听众是来自SMT企业的工程师、技术管理层,代表企业包括华为、中兴、法雷奥、共进、技研新阳、天马微、大亚湾光宏、TCL移动通信、比亚迪、广东凯宝、东莞康佳、艾默生网络电源等。此外,本次会议共邀请到了八位业内专家和企业负责人参与演讲及圆桌论坛,并在会议室外设置了小型产品展示区。现场人头攒动,商务会谈,呼朋唤友;会议期间听众通过微信刷屏,往来频繁,热闹非凡。东莞SMT行业一角,一派欣欣向荣!


分会场
I - 大话智慧工厂

在宏图厅,往届进展得悄无声息的“智慧工厂和工业自动化”,人气指数随着一场场不同主题的圆桌讨论铺陈下来其效果犹如晕染的繁花层层铺垫,气氛升华,往来互动人气渐长!这是SBSTC组委会在总结了往届会议组织经验以及成败的基础上,进行大胆的改革,拿出大半天的时间来组织三场圆桌会议,会前通过微信、电话进行市场调查,挑选出最受读者/听众关注的主题。围绕这三个主题,包括“信息化工厂的实现”、“智慧工厂的硬件配置”以及“先进智慧工厂案例分享”,大致囊括了智慧工厂整体解决方案、软硬件配置以及案例分析。

为此,组委会对SMT业内先行者广发“英雄帖”,八家企业分别派出代表前来“华山论剑”。此次圆桌会议作为SBSTC系列研讨会之首创,取到良好的会场效果,受读者关注程度首次超越传统的PCBA技术探讨,让“深陷PCBA泥潭”但乐此不疲的工程师以及技术管理人员,暂时从术业专攻的领域抽身出来,换换脑子,对正在或准备导入的智慧工厂整体解决方案有所认知、有所感悟!

1
、圆桌论坛之信息工厂的实现
      ASM、Mentor、Pangus盘古


ASM产品经理张伯江,Mentor Graphics亚太区高级销售经理江涛,盘古副总经理张剑。图片来源:SMT China

关于这个话题,就我手中现有的资料,都能成就一篇长篇大论了。这个以“信息工厂的实现”为主题的第一轮讨论,汇集了国内外顶尖的信息化工厂整体解决方案供应商。三家各有其特色,ASM采用的是西门子系统,全球名气最响亮,醉心于西门子设备之间的无缝对接。Mentor推广Valor解决方案,这是积累了15年服务于电子制造业的丰富经验,行业号召力强,专业度高,受惠品牌多。而盘古是本土企业异军突起,实战能力强、了解中国制造业内需。然而,他们目前正在或准备干的一件大事儿,就是利用各自的行业影响力打造大数据关联平台!

ASM张总看来,在工业4.0大框架下,需要与很多软件生产环境相结合,包括MES、SFC、大数据、ERP,智慧工厂就是在这些这些软件/硬件环境的帮助下建立起来的,而自动化就是构成智慧工厂的其中一块重要的基石。作为工业4.0和智慧工厂的倡导者和先行者,ASM一直致力于着手解决智慧工厂的困扰,包括设备通讯协议、物料管控条码、ERP对接、市场数据对接、SFC系统兼容,等等。具体来说,ASM给智慧工厂勾画了四大基石,他们分别是先进生产设备能力、自动化、工艺集成和物料物流,这是构成智慧工厂缺一不可的四大环节。设备自不必说,可以提供从Printer到SPM系统到SMT Placement机器的全线解决方案;在自动化环节ASM提出“智慧操作员”,类似于远程终端控制;Process Engine和SPM系统是ASM工艺集成的代表,Process Engine基于大数据的经验集成,系统可以最快地给操作员/设备提供当前生产最合适的最佳工艺设定;而物料管家Material Manager即是ASM推出的物料物流解决方案,搭配ASM智能供料器,机器可以根据物料ID实时记录其信息而不需浪费大量时间去盘点。

Mentor Graphics江总认为,其面向互联网制造的专业信息互联平台“Valor IoT Manufacturing (IoM)”是专为电子装配制造业独家打造的,隶属工业4.0核心环节。他们在数据获取与提供标准化解决方案方面有着丰富的经验,可实现各种设备硬件与软件的无缝连接,使得所有设备与各生产流程的信息互联,在IoM与所有信息交换主体之间实现了标准化的数据格式对接,为智能制造的电子产业模式提供了高效可靠的数据流和信息流。目前,可支持的SMT设备:FUJI、ASM、PANASONIC、K&S、YAMAHA、SAMSUNG以及十二个检验与测试品牌。

最近力推的开放式制造语言(OML),即是互联网制造中信息互联的数据通讯标准协议,可完全支持PCB 电子装配生产中各流程的信息互联,从而彻底解决SMT产业链中没有信息互联的数据标准协议这个个核心障碍。

盘古张总认为工业4.0的核心就是大数据,解决大数据先要解决数据采集问题;然而现在半导体业界数据交流相对封闭,未来将通过5年至10年逐步开放。因此日后亟需着手干的事情就是说服业已建立采购标准的企业,将具有规范接口设备或系统纳入其采购标准当中。

为此,盘古打造了IMS体系,其设计重要理念就是“MES升级版”(未来CPS重要组成部分),讲究过程优化和流程再造。IMS的产品分为WMS、SMT、SFI三部分,为客户提供了全闭环的智慧化工厂解决方法,全面应用了Reel id、ERP的无缝对接、PLM/APS等系统无缝对接、供应商管理门户、SMT/SPI/AOI/ Reflow等设备对接、测试设备对接、RFID等关键技术。

2
、圆桌论坛之智慧工厂的硬件配置
     装配自动化:优傲/ 代理商顿川电子;物料自动化/ 智能仓储:迈康尼和东械

东械副总经理李志华,MYCRONIC华南区销售经理赵凯,丹麦优傲机器人中国区商务总监杨镇伍。图片来源:SMT China

如果说全面实现信息化工厂、以信息化带动自动化、以自动化促进信息化是个发展目标,那么,最近发展迅猛的机器人/机械臂以及智能仓储则是实现目标的第一步。目前很多公司正在做这方面的改造:产线自动化,以及基于大数据决策的物资物流智能化。

丹麦优傲以专业推出高灵活度的六轴机器人在装配自动化领域所向披靡,利用一个“手臂”两个“腕关节”,可以替代许多熟练工人才能完成的工作,此外还可制造人机协作机器人;未来结合3D视觉技术使得设备真正实现智能化而不仅仅是自动化。优傲杨总认为,信息化工厂的投入建设需要代表未来方向,系统若要实现相应的功能,软件与硬件投入缺一不可。

智能仓储是一个热门话题,隶属物料自动化。此次组委会邀请到了代表性企业MYCRONIC和东械参与论坛。MYCRONIC致力于实现工厂的全智能化以及全自动化生产,推出MY600焊膏喷印机、MY200全自动智能型贴片机以及SMD智能物料塔,再配以MY系列软件有助于实施智能备料、智能喷印以及智能贴片。迈康尼赵总在演讲中,将SMD智能物料塔通过物料条码(唯一码)实现物料自动存入、自动取出视为未来智能工厂数字化管理的一部分。

图片来源:MYCRONIC

东械李总认为,物资物流智能化是智能制造的核心,智能制造理念下的智能仓储及物流是以实现生产需要为前提的。在选择智能仓储及物流时,不能单纯的从库房管理方面考虑仅满足“存”这个环节,更应从满足未来产线无人化需求去做选择,兼顾“配、送”两个环节,让信息流畅通;避免前期的投入浪费。

谈到业界对智能仓储的误区,李总的回答对大家很有启发。智能仓储不仅是在有限空间放置更多物料、实现物料的自动搬运节省劳力,更是代替人的脑力,通过接口ERP/MES等软件平台响应数据流,实现按生产要素管理物料。再者,智能仓库解决实物管控、工单配料、信息完整等全部问题,和自动化仓储有本质的区别;因此按照新建自动化设备的思路去引进智能仓库、动辄回报率、节省多少人力,这是存在偏颇的。

3
、圆桌论坛之信息化工厂案例分享
      技研新阳、共进电子

SMT China杂志技术顾问薛广辉老师,技研新阳总经理华伟,共进总经理任永强。图片来源:SMT China

技研新阳是国内首家导入某信息化智能模块的现代化工厂,耗时两年的时间,期间经历的艰辛非常人所知,算是第一家吃螃蟹的人。现在,这家公司正在与大家一起分享螃蟹的美味,投资回报据说上千万。技研新阳华总的坚韧不拔以及排除万难的决心与毅力赢得满堂喝彩!

共进电子任总认为通过在局部尝试智能化制造模式,已在效率、成本和品质方面取得较好的收益,减少了对人力的依赖程度;但从目前的形势来看智能化更多体现在生产过程中的某个点上,还远未形成点-线-面-网的系统化应用的局面。下一步重点在生产自动化、供应链集成方面的突破,以点带线,考虑竞争力和投资回报的情况下,扩大自动化、智能化的范围,提高整体的制造水平。天马微则将目标定位每年以节省80人力的进度大力开展自动化。

在具体的智慧工厂实施过程中,任总认为引进系统本身问题不大,难点是与周边上下游智能设备(软件与硬件接口)的对接出现了问题,智能制造标准不统一,智能制造尚未从全局系统化着手。而天马微则认为部分设备通用性差,能耗与辅料损耗大,对生产进度要求高,设备更新跟不上节奏。

关于建议,任总认为现在引入的自动化设备或智能硬件需要考虑未来5-8年的产品及业务变化趋势;根据企业的需求,制定明确的目标,充分评估风险,以期获得较好的投资回报。这点与天马微的一致,先确认需求、整体规划,然后分项实施,使之逐一标准化。

因此,作为导入智慧工厂的企业代表,技研新阳与共进电子最关注的问题还是“回报率”,这已经成为第三场圆桌论坛的“空谷余音”。在现场,薛广辉代表SMT China杂志为两位颁发了智能制造优秀示范企业的奖牌。

分会场
IIPCBA工艺的深度探讨

 “对PCBA工艺的深度探讨”是如意厅的研讨主题,同时这个分会有关传统SMT工艺,也是历届SBSTC会议的热点,研讨内容关于焊接工艺设备、焊接材料、点胶、AOI检测,X-Ray检测,等等。本次东莞研讨会为分会II引入三个崭新话题,比如:空气产品用于提升焊接工艺的NitroFAS™应用技术;KOH Young最新的3D量测技术;以及薛广辉老师关于印刷制程的解析及应用。

相对三月深圳SbSTC上ERSA亚太区总经理陈伟发表有关波峰焊的科普式演讲,ERSA亚太区副总谢健浩为大家带来更深入的选择焊知识,这些内容在陈总的提问环节略有涉足,但在这里作为知识要点重点突出。比如,波峰高度的精确控制及原理分析、顶部与底部预热原理、顶面焊锡填充,等等。此外,美国善思、深圳腾盛、亿铖达、东莞凯格这四家公司也分别展开了精彩演讲,在此就不再一一赘述了。

1
PCBANitroFAS™气体应用技术
    
Air Products

摆在电子组装行业面前的困难是,高密度微电子封装越来越频繁、RoHS禁令、降低生产成本、提高生产效率、提升产品可靠性等等,这些驱动整个SMT行业的技术革新/工艺改进。在半导体制造业Air Products的特气和普气已得到广泛应用,现在电子组装业对精益制造提出上述诸多要求,这家美国气体公司也开始布局,为SMT焊接工艺提供NitroFAS™系列氮气服务,深入波峰焊、回流焊应用以及无助焊剂焊接科研领域。

相比空气氛围下回流焊的效果,氮气氛围有助于改善高温下无铅焊料的润湿性能,减少助焊剂残留,避免新的氧化物/锡渣产生,将焊接热熔降至一半也能保证良好的焊接直通率。从下图可以看出,回流炉氮气氛围下的焊锡的润湿速度更快、助焊剂流动性更好,最终产品可靠性更高。

左图:空气氛围下焊接前后对照;右图:氮气氛围下焊接前后对照。图片来源:
Air Products

对于波峰焊,无铅焊接带来的最大变化就是因焊接温度上升三、四十度而被氧化形成更多的锡渣,氮气氛围可有效减少70-90%的锡渣形成;缩减无铅焊料的投入、节省80%的波峰焊炉保养时间意味着大大降低生产成本;尤其是传统的波峰焊技术更是如此。再者氮气氛围下波峰焊的焊接缺陷和助焊剂残留得到很大的改善。为此Air Products展示了空气与氮气环境下,针对锡条日耗量、助焊剂日耗量、锡锅保养时间与产品缺陷分别作了数据对照表

图解:空气与氮气环境下焊接数据比较。图片来源:Air Products

2
PCBA3D量测技术
       KOH Young(高迎)

韩国KOH Young致力于提供完整的3D检测解决方案,包括印刷后3D SPI(量测及检查锡膏高度、提及、X/Y偏置、锡形变异等)、炉前3D AOI(检测贴片机中元器件的坐标、表面平整度、极性方向以及锡膏检测),以及炉后3D AOI(检测整个生产过程产生的所有缺陷);这三方面的量测数据汇总到集中化制程管理,可以实现设备之间的互动、工艺追溯与远程控制,并最终达到降低焊接不良率及预防元器件缺陷的产生。

图解:累积的量测数据会被储存且通过中央数据库系统管理。图片来源:KOH Young Technology

顾名思义,相对于2D检测手段更多依赖于富有经验的工程师的分析,3D的检测则更加直观,所获取的数据更多,包括长宽高、引脚高度、焊锡体积、焊锡高度、被遮蔽/阴影部分等等,根据3D图像更易发现缺陷并追溯其产生缘由;加之在图片设定测试参数及公差界限过程中并不需要专家级的经验,这些更有利于系统进行科学的分析。

相对于传统产线上独立的AOI设备,KOH整套3D检测系统最大优势在于,实现了相邻设备之间的交互,有点物联网(IoT)的意思,印刷机与3D SPI形成闭环控制利于追溯原因,3D SPI将检测结果导入贴片机使其提前规避某些问题,炉前3D AOI反馈数据至贴片机以及时监控其生产过程,炉后3D AOI将所有形式的缺陷检测出来,尤其是前面提及的集中化制程管理,更显示出这套系统的高度联动性。

当下创新产品层出不穷,复杂的极小元件(微间距)被用于各种产品设计当中;而返修成本大于生产成本,我们有必要优化生产制程,减小生产成本的同时加快新产品的面市时间。这就是SMT产业创新的源动力!

3PCBA之印刷制程分析
       SMT China杂志,SBSTC系列研讨会

之所以重点介绍薛广辉老师的报告,主要原因在于,他是唯一一个站在SMT设备或原材料使用者的角度,综合其数十年的SMT从业经验以及凭借他对打造匠人成长环境的无限执着,为与会者分享其工艺经验与坦诚其困惑的演讲者,反思与分享并存。此次薛老师将炮口转向我们熟悉的印刷工艺,为我们归纳与分析其中的盲区与误区。(艾玛,终于换主题了!)

针对印刷工艺过程中出现的钢板塞孔现象,薛老师对此逐一进行分析,是钢板开孔设置不佳导致孔壁不光滑、锡膏添加时未能把握良机,擦拭纸品质不佳,锡膏品质评定标准不够规范实用,还是印刷制程出现严重误区?这些都在讨论之列。此外还引申出很多新的话题供大家探讨:该如何设计钢板网孔、如何更有效地添加锡膏以避免漏印,如何规避渗锡预防锡泳,如何选择和评定印刷机;最后展望智慧工厂如何通过提高3D检测技术来追溯印刷不良,等等。

短短的9页PPT中,薛老师抛出很多印刷工艺中出现的问题,而具体答案或存有争议的独家见解却在篇幅之外。小编很遗憾未能亲赴现场,来不及听讲的读者,与我一起期待7月28日的苏州SbSTC吧! (SMTC@ACT) 


附录:
东莞SBSTC会议议程


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