【正文】 制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)軟件為更好的作出決定提供實(shí)時(shí)信息，可針對主要的裝配運(yùn)作問題。由于在PCB工業(yè)中的巨大的競爭性和市場時(shí)間(timetomarket)的問題，制造執(zhí)行系統(tǒng)已經(jīng)變成全球競爭的能手。有了實(shí)時(shí)信息將加快確認(rèn)失去過程情況和顯示出持續(xù)改進(jìn)的機(jī)會(huì)。通常，在PCB裝配工廠車間的操作員在紙上或手工地收集品質(zhì)信息，這樣延誤實(shí)時(shí)信息的訪問，從這個(gè)實(shí)時(shí)信息可以作出決定。品質(zhì)系統(tǒng)應(yīng)該防止，而不是查找缺陷。去現(xiàn)場的服務(wù)工程師要額外的費(fèi)用。保修板的修理通常是在與生產(chǎn)過程流水線分開的地區(qū)，使用昂貴的資源和不同的人力。漏網(wǎng)對總的生產(chǎn)成本有類似的影響。另外，一個(gè)單元或設(shè)備的一部分可能需要關(guān)閉，以更正故障。內(nèi)部捕捉的失效可能由于有故障的設(shè)備、丟失和歪斜的元件、彎曲的引腳、不當(dāng)?shù)幕亓骱附?、或無效的工藝過程。許多這些方法針對產(chǎn)品與過程質(zhì)量的結(jié)合。質(zhì)量差的問題質(zhì)量的評定是通過內(nèi)部捕捉到的失效數(shù)量和你的顧客發(fā)現(xiàn)的“漏網(wǎng)之魚”的數(shù)量。生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)可以改進(jìn)，ISO9000的遵守可得到支持。設(shè)備在這個(gè)期間可以閑置，但是由于能力利用、交貨時(shí)間減少、質(zhì)量改進(jìn)和報(bào)廢返工減少所帶來的回報(bào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過閑置設(shè)備的成本負(fù)擔(dān)。使用MCT作制造表現(xiàn)的計(jì)量方法可能要求管理思維與商業(yè)文化的改變。平均的美國制造商的MCT是三個(gè)月。在三班制基礎(chǔ)上，一天的MCT是世界級的。例如，如果總的價(jià)值增值是一小時(shí)，那么真正世界級的周期時(shí)間是3~4小時(shí)。否則，固定資產(chǎn)制約在不能發(fā)貨的產(chǎn)品上面。一個(gè)較真的效率計(jì)量方法是產(chǎn)出效率，在一個(gè)固定時(shí)期內(nèi)設(shè)備可用來制造好品、可發(fā)貨得到收益的時(shí)間百分率。整體設(shè)備效率(OEE)計(jì)量設(shè)備可以其規(guī)定能力制造好零件的時(shí)間百分率。設(shè)備效率的另一種計(jì)量方法是，整體設(shè)備效率(OEE, overall equipment efficiency)。其次，WIP需要存儲(chǔ)，因此，在實(shí)際上用作受益之前必須可能要處理或移動(dòng)幾次。 WIP庫存也是有代價(jià)的。雖然這個(gè)方法允許200塊板一次設(shè)定，同時(shí)運(yùn)行，但只有50塊板可以發(fā)貨收錢，其它150塊板變成行進(jìn)中的工作(WIP)。為了使設(shè)備效率最大，和減少對一個(gè)數(shù)量例如為50的正常批量的設(shè)定時(shí)間，要把未來計(jì)劃好的生產(chǎn)計(jì)劃與成組訂單一起看。基于產(chǎn)出效率的計(jì)量表現(xiàn)可能實(shí)際上偏離設(shè)備效率，因?yàn)殡S著產(chǎn)品混合度上升和越多的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換發(fā)生，總的設(shè)備效率降低。產(chǎn)出效率是以天數(shù)的制造周期時(shí)間函數(shù)來計(jì)量的。 表一, 計(jì)量制造效率 計(jì)量方法 描述 設(shè)備效率 設(shè)備以規(guī)定生產(chǎn)能力生產(chǎn)零件的時(shí)間百分率 整體設(shè)備 設(shè)備以規(guī)定生產(chǎn)能力生產(chǎn)好零件的時(shí)間百分率 產(chǎn)出效率 生產(chǎn)線生產(chǎn)好零件的時(shí)間百分率,這些零件可以在固定時(shí)間時(shí)期內(nèi) 制造周期時(shí)間(MCT)問題的原因許多工廠問題是由于不適當(dāng)?shù)貜?qiáng)調(diào)增加人員或設(shè)備效率而不是產(chǎn)量所導(dǎo)致的。 計(jì)劃上出現(xiàn)失控 當(dāng)工作開始而不能完成時(shí)，計(jì)劃的改變變得更頻繁。 沉重的日常工作 人員與設(shè)施越多，等于更大的制造負(fù)擔(dān)。 過多的制造周期時(shí)間(MCT)的癥狀當(dāng)周期時(shí)間長時(shí)，會(huì)發(fā)生如下事情：過多的WIP庫存 工作開始，不能有效地完成，造成更多的行進(jìn)中的工作。如果預(yù)備時(shí)間長，預(yù)備的錯(cuò)誤高得多，因?yàn)椴牧闲枰谏a(chǎn)之前購買。制造周期時(shí)間(MCT)也影響材料和預(yù)報(bào)。行進(jìn)中的工作(WIP, work in process)庫存減少，因?yàn)椴牧显诘较乱粋€(gè)操作之前停留的時(shí)間更短?？紤]周期時(shí)間怎樣影響一個(gè)運(yùn)作的其它方面。預(yù)備時(shí)間越短，制造商的庫存越少，當(dāng)市場需要變化時(shí)報(bào)廢的材料越少，調(diào)整適應(yīng)變化的靈活性越大。它提供行進(jìn)中的工作(WIP)跟蹤，和審查目的的批號可跟蹤性。PCB裝配制造商可減少行進(jìn)中的工作(WIP)的庫存和制造周期時(shí)間、節(jié)省成本、和改進(jìn)品質(zhì)。它電子監(jiān)控制造過程和提供實(shí)時(shí)信息給車間的雇員。材料操作員將得到電子通知，所要求的材料、要執(zhí)撿的材料或套料的類型、派發(fā)到哪里。當(dāng)轉(zhuǎn)換臨近時(shí)，電子分派單可告訴操作員下一個(gè)計(jì)劃運(yùn)行的產(chǎn)品。所有與生產(chǎn)有關(guān)的和在建的信息將可用于進(jìn)一步的報(bào)告和分析。在包裝后，更新產(chǎn)品計(jì)數(shù)的條形碼讀取器可掃描紙箱。操作員將說明停機(jī)的理由，將機(jī)器重新投入生產(chǎn)。統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)點(diǎn)可以在表面貼裝、回流焊接、波峰焊接、和在線測試(incircuit test)之后開始，其結(jié)果按照一個(gè)范圍的產(chǎn)品序列號來評估。如果一個(gè)機(jī)器操作員、質(zhì)量控制技術(shù)員或者主管觀察到一個(gè)生產(chǎn)偏差，那么整個(gè)生產(chǎn)過程可以暫時(shí)停止，發(fā)送出電子通知，要求援助?？梢允沟糜幸粋€(gè)圖形觀察站，始終顯示生產(chǎn)線的狀態(tài)。在生產(chǎn)期間，與設(shè)定或產(chǎn)品轉(zhuǎn)換有關(guān)的人力將自動(dòng)地存儲(chǔ)和可用于連續(xù)生產(chǎn)過程或質(zhì)量改善機(jī)會(huì)的分析。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)將監(jiān)測機(jī)器的生產(chǎn)，操作員將實(shí)時(shí)地了解在一個(gè)單元或整條生產(chǎn)線中的所有機(jī)器的生產(chǎn)狀態(tài)。元件批號信息按照客戶對某一產(chǎn)品的訂單來記錄，然后附著在生產(chǎn)的每個(gè)有序列標(biāo)號的電路板上。當(dāng)它最后定下計(jì)劃時(shí)，生產(chǎn)控制將電子地將工作分派給每個(gè)生產(chǎn)單元/生產(chǎn)線來完成。這個(gè)計(jì)劃模塊管理動(dòng)態(tài)變化，諸如發(fā)生在車間內(nèi)的丟失材料和操作員和停機(jī)的設(shè)備，并在預(yù)先定義的操作限制的基礎(chǔ)上提供對生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)時(shí)更新。生產(chǎn)控制或工廠主管將查閱計(jì)劃和最后調(diào)整人員、材料和機(jī)器的可利用性。在這個(gè)過程期間，制造工程部或品質(zhì)部將準(zhǔn)備一份電子流動(dòng)文件，內(nèi)容為在哪條生產(chǎn)線運(yùn)行該產(chǎn)品、工具與送料器的設(shè)定指示和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)圖紙、以及使用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)程序和材料(元件)清單。給予適當(dāng)?shù)某皶r(shí)間，采購部門將訂購源材料和元件，發(fā)貨到工廠，在這里檢查和入倉。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)：改進(jìn)裝配如果一個(gè)組織有一個(gè)商業(yè)計(jì)劃或材料資源計(jì)劃/企業(yè)資源計(jì)劃(MRP/ERP, materials resource planning/enterprise resource planning)系統(tǒng)，所有顧客訂單都將輸入該系統(tǒng)。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是一個(gè)實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，通過把商業(yè)計(jì)劃 訂單入口、材料管理、采購與記帳 連接到工廠設(shè)備的控制，來改進(jìn)工廠車間運(yùn)轉(zhuǎn)的表現(xiàn)。質(zhì)量改善了，因?yàn)樵N裝與在線測試(ICT, incircuit test)之間經(jīng)過的時(shí)間更少了。當(dāng)制造周期時(shí)間(MCT, manufacturing cycle time)減少，交貨計(jì)劃改善了，因?yàn)殡娐钒遢斔透臁y量本身只能解答問題的某方面；適當(dāng)?shù)亟忉尯蛻?yīng)用結(jié)果可達(dá)到完全的理解制造執(zhí)行系統(tǒng)：改進(jìn)周期時(shí)間和品質(zhì) 本文介紹，一個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES, Manufacturing Execution System) 為更好地作出決定提供實(shí)時(shí)的信息。由于過程的復(fù)雜性增加，和元件類型的范圍變廣，貼片機(jī)性能必須在所有方面越來越精密。事實(shí)上，這些為機(jī)器性能和設(shè)備制造商的內(nèi)部測量過程提供了一個(gè)長期的跟蹤過程。這個(gè)信息可以用以計(jì)算失效之間的、中斷之間的、停機(jī)之間的平均時(shí)間，作為一個(gè)延續(xù)的平均。除這些信息之外，操作、中斷、失效和總計(jì)修理時(shí)間加上總計(jì)貼片數(shù)量、貼片錯(cuò)誤數(shù)量、內(nèi)在可用性、內(nèi)在生產(chǎn)量和在各PPM水平下的貼片性能、完整的技術(shù)術(shù)語解釋和統(tǒng)計(jì)關(guān)系的定義等也在機(jī)器性能文件包中。為了滿足知情的需求，應(yīng)該在發(fā)貨時(shí)提供完整的機(jī)器性能說明文件，應(yīng)該包括含有所有在QAC測試期間收集的機(jī)器規(guī)格數(shù)據(jù)的表格，以及解釋術(shù)語和收集信息類型的文件。Cpk是重要的，因?yàn)樗鼈鬟_(dá)了給定貼裝精度上的規(guī)定的缺陷率(圖三)。這些數(shù)據(jù)和一個(gè)詳細(xì)的試驗(yàn)方法說明一起提供，通過該試驗(yàn)方法收集數(shù)據(jù)，以保證機(jī)器性能滿足所規(guī)定的性能要求。即，當(dāng)焊盤上引腳貼放位置超出+X(規(guī)定上限)或X(規(guī)定下限)方向上的規(guī)定限值，則板被不接受。例如，考慮以下情況，元件引腳貼放在板的焊盤上(圖二)：基于其幾何形狀，貼裝過程(只在X方向)的參數(shù)限定是焊盤上準(zhǔn)確中心定位的引腳的 177。最后一個(gè)貼裝系列，要求用140引腳的QFP玻璃心元件、攝像機(jī)和貼片頭來貼裝兩塊板，用測量系統(tǒng)掃描所有貼裝位置，記錄數(shù)據(jù)，作出圖表。在這個(gè)階段，機(jī)器的內(nèi)在可用性不能低于98%。完成預(yù)定的QAC步驟后，機(jī)器必須經(jīng)歷3000個(gè)元件貼裝的最后運(yùn)行，只允許僅僅一個(gè)錯(cuò)誤。(貼片板的數(shù)量由頭和相機(jī)的組合總數(shù)決定。評估過程的下一步是另一個(gè)12小時(shí)的不停止干循環(huán)。是生產(chǎn)準(zhǔn)備運(yùn)行，沒有通過/失效的標(biāo)準(zhǔn)，它允許任何送料器或其它機(jī)械部分的重置。累積完成后，單個(gè)的性能資料用來計(jì)算板上貼裝的所有元件的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏移，再?zèng)Q定Cpk。通常，或大約每十億之2個(gè)缺陷(6s性能)。 ，Cpk(過程能力指數(shù)process capability index) 。 ，其平均偏移量小于177。另外，X和Y偏移的平均值不能超過177。 “或177。 ，機(jī)器對每個(gè)元件貼裝都必須保持。這個(gè)預(yù)定的參數(shù)在X和Y方向?yàn)?77。 “，用于計(jì)算X、Y和q旋轉(zhuǎn)的偏移。跟著這個(gè)步驟，用測量系統(tǒng)掃描每個(gè)板，可得出任何偏移的完整列表。 , 270176。 , 90176。這包括了貼片頭和攝像機(jī)的所有可能的組合。主板上有6個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)，用作機(jī)器貼裝前和視覺測量系統(tǒng)檢驗(yàn)元件貼裝精度的參照。八個(gè)階段的QAC步驟中的第一步是，最初的24小時(shí)的干循環(huán)，期間機(jī)器必須連續(xù)無誤地工作。在完成預(yù)先的干循環(huán)和設(shè)定步驟之后，包括變換和校準(zhǔn)，品質(zhì)接收規(guī)范(QAC, Quality Acceptance Criteria)步驟開始了。通過貼裝一個(gè)理想的元件，這里是140引腳、“腳距的QFP，攝像機(jī)和貼裝芯軸兩者的精度都可被一致地測量到。測量必須量化和驗(yàn)證X軸、Y軸和q旋轉(zhuǎn)偏移理想貼裝位置的偏移量。這個(gè)工程也證明了，“人員素質(zhì)”哲學(xué)是可行的。的確，這是制造商使用的最節(jié)省成本的方法。補(bǔ)焊是一個(gè)昂貴的過程，并損害焊接點(diǎn)。當(dāng)由于設(shè)計(jì)的約束而發(fā)生挑戰(zhàn)元件的布置時(shí)，這個(gè)可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)夾具幫助消除板上的錫橋和焊接遺漏缺陷，結(jié)論克服波峰焊接的復(fù)雜性是復(fù)雜的，似乎沒有象一次性解決方案這樣的東西，來保證可重復(fù)的結(jié)果。通孔元件安裝在SMT第二和三類型裝配的主面。圖六所示的通用旋轉(zhuǎn)可調(diào)節(jié)波峰夾具是設(shè)計(jì)用于SMT第三類板 – 只有被動(dòng)元件安裝在板的第二面。不管板的哪條邊通過波峰，另一邊的連接器拖尾引腳都將遭受錫橋。一個(gè)非常挑戰(zhàn)性的板面設(shè)計(jì)是，讓不同類型的連接器以90176。選擇性和通用波峰焊接夾具。另外，八種不同的虛設(shè)吸錫焊盤設(shè)計(jì)加入到一個(gè)微型SCSI連接器焊盤，由于它通常在生產(chǎn)期間在拖尾行上產(chǎn)生錫橋。測試板包括不同的0603, 0805, 1206的焊盤設(shè)計(jì)和不同的元件間隙。如果空余不夠，可能發(fā)生焊接遺漏和錫橋。對一些交錯(cuò)的高引腳數(shù)連接器，增加虛設(shè)的吸錫焊盤給托尾引膠，也可以幫助防止錫橋。為了使一些表面貼裝元件(SMD)的成功波峰焊接，可以修改正常的焊盤來改進(jìn)合格率。適當(dāng)?shù)臑椴ǚ搴附釉O(shè)計(jì)PCB，應(yīng)該包括正確的元件分布、波峰焊接焊盤設(shè)計(jì)，和在選擇性波峰夾具開口與鄰近元件之間有足夠的空余。小組考慮的另一個(gè)重要得事情是適當(dāng)?shù)腜CB設(shè)計(jì)。最優(yōu)的浸錫深度和駐留時(shí)間是在產(chǎn)生最低缺陷率的時(shí)間基礎(chǔ)上決定的。因?yàn)閭魉蛶俣仁腔赑CB預(yù)熱要求決定的，它在調(diào)節(jié)焊錫接觸駐留時(shí)間和浸錫高度時(shí)是保持不變的。板與波的交互參數(shù)是使用一個(gè)波峰焊接優(yōu)化器來測量和控制的。在上助焊劑過程優(yōu)化和最優(yōu)的加熱器和傳送帶速度設(shè)定決定后，實(shí)施用來控制上錫過程的系統(tǒng)。表二和三列出了兩個(gè)試驗(yàn)的所有變量、響應(yīng)和變量范圍。用于第一個(gè)試驗(yàn)的響應(yīng)是頂部溫度，而用于第二個(gè)試驗(yàn)的響應(yīng)是焊料屈從。為了將用于決定預(yù)熱器設(shè)定而所需要運(yùn)行的次數(shù)減到最少，使用了兩個(gè)241的部分工廠試驗(yàn)。預(yù)熱過程中，加熱PCB的最佳目標(biāo)是將板頂面的溫度升到200~210176。最后，根據(jù)特征建立了六個(gè)不同的PCB類族。因?yàn)榈玫綔?zhǔn)確溫度曲線的最直接的方法是從經(jīng)過波峰焊機(jī)的裝配板上獲得數(shù)據(jù)，所以重要的是為每塊PCB建立各自的溫度曲線。波峰焊助焊劑處理器設(shè)定和助焊劑選擇完成后，下一個(gè)改進(jìn)區(qū)域是控制波峰焊變量和建立電路板產(chǎn)品的溫度曲線。包括五個(gè)中點(diǎn)的試驗(yàn)作來收集其它有關(guān)主要影響和交互作用的信息。為了決定這些因素的設(shè)定，另外做了一個(gè)級別改變的241的部分工廠試驗(yàn)。助焊劑覆蓋區(qū)域是隨著助焊劑的速度和量的增加以及空氣刀壓力的減少而增加的。紙上改變顏色的百分比計(jì)算和記錄為每個(gè)板的助焊劑覆蓋百分比。用來決定助焊劑覆蓋的方法是，將一張化學(xué)敏感的傳真紙附著在一塊無細(xì)孔的板上。一個(gè)有四個(gè)因素的兩級工廠試驗(yàn)用來決定助焊劑覆蓋和它們之間的交互作用的主要影響。使用的波峰焊機(jī)裝備有內(nèi)部噴霧助焊劑處理器，通過一個(gè)外部獨(dú)立的氣電柜來控制。施于PCB的助焊劑數(shù)量和沉積物的均勻度是良好焊點(diǎn)的關(guān)鍵。選擇了一種只有三個(gè)缺陷的、乙醇基、%固體含量的助焊劑。產(chǎn)生的缺陷是錫橋、錫量過多、不熔濕、焊錫遺漏和錫球。選擇一塊由頭、連接器、和許多底部片狀電容和電阻組成的板，來測試剩下的三種助焊劑。四種助焊劑中，一種實(shí)際上沒通過離子色譜分離法測試，因?yàn)榘迕嫔?，其離子污染水平高于每平方英寸1m g的氯化物、溴化物和硫酸鹽。SIR測試按照ANSI/JSTD001A標(biāo)準(zhǔn)，在85176。五種助焊劑被排除，因?yàn)樗鼈冊谶^程后產(chǎn)生要不更多的助焊劑殘留，要不更多的污染在板上。開始，選擇用于評估來自不同助焊劑供應(yīng)商的九種助焊劑 – 六種乙醇基和三種水基。為了改進(jìn)波峰焊接質(zhì)量，第一步是找到一種可替換的助焊劑，它將提高焊錫的可熔濕性，和適合于免清洗過程。它除去氧化物，清潔金屬表面，以幫助熔濕。助焊劑選擇。波峰焊接的優(yōu)化基本上，波峰焊接由三個(gè)子過程組成：過助焊劑、預(yù)熱和焊接。在Deming循環(huán)的研究階段，焊接性能被測量和繪成一種統(tǒng)計(jì)控制圖，以監(jiān)測改進(jìn)和發(fā)現(xiàn)過程的變化?；诓ǚ搴附颖O(jiān)測的結(jié)果和焊接缺陷的因果分析，小組訂立一個(gè)由各種子計(jì)劃組成的全面計(jì)劃。Pareto圖表用于以圖形表示波峰焊接缺陷和原因的影響，幫助小組區(qū)分優(yōu)先次序，指引問題解決的努力因果圖(魚骨圖Fishbone)也大量地使用，在集體討論的氣氛中建立。不管改進(jìn)采用或放棄，Deming循環(huán)要從新開始，