在PCB组装中应用MES技术

无论是整机还是PCB组装制造商,除了应保证其产品质量外,还应较好地保留有关该产品的生产线信息。为此,需要采用一种称为制造实施系统(MES)的新技术,以协助取得更好的生产效果。

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Stephen K. Holford

GR软件部总裁

GenRad Inc.

对电子产品制造商而言,新产品投产是非常重要的一件事,尤其是对于PCB组装制造商,因为在产品短暂的市场生命周期中,他能从产品试产到量产阶段赚取的利润常常直接与产品的销售利润成比例关系。整机组装的速度一般可以分钟计算,而PCB组装的速度至少是它的十倍。不过。它们面临的许多挑战都是一样的,比如在降低成本的同时如何保证质量、在维持高成品率的前提下如何提高产量、以及在不降低生产线吞吐量的情况下如何确保生产信息的精度。

一种已在整机制造中使用多年的工具正在PCB组装生产中获得越来越广泛的应用,它就是制造实施系统(MES)技术。尽管不是一种专门针对PCB组装的技术,但它在PCB生产管理中得到了日益广泛的应用并取得非常好的效果。MES可用于PCB生产中的新产品投产、工程指令更改(ECO)管理、材料管理、投资回报以及市场分析等领域,并都能带来良好的效益。

MES由于其可靠的工作流程跟踪与可追溯性能而在整机制造业获得高度肯定。其增强功能还包括:整个产品生命周期档案管理、返修系统管理、以及与ERP和有限约束调度系统的紧密集成。在PCB组装中,PCB板从SMT生产线上流下来的速度是以秒来计算的,因此传统的WIP跟踪系统就算能用也会有很多问题。而车间生产线管理(SFLM)控制技术正日益成为生产线设备(从丝网印刷机到贴片机再到回流焊炉)的一个组成部分,该技术可自动产生与每块PCB板相关的大量点状数据。这些数据大部分高度分散,不过相比而言,MES数据更为粗略,不过在某种程度上两者都有很高的利用价值。

许多PCB板组装车间都仅采用目前MRP/ERP系统中有限的几种车间管理技术,但是有些制造商,通常是既做PCB组装又做整机组装的工厂,已经开始将MES技术应用到SMT生产线的管理上。为支持MES而创建的各种例行规范增强了对生产线的管理。由于MES并不对每一块PCB进行跟踪管理,而且根据一定间隔抽样跟踪管理,这就使工厂管理层能够更好地控制整个工艺流程。管理人员可随时在系统监视器上查阅各种生产信息,这有助于他们了解生产线状况并更准确预计出何时可以用于进行另一新产品生产(图1)

图1:缩短量产周期会大大提高产品市场占有率并延长产品生命周期

对每块板进行更详细的数据采集要依靠SFLM系统技术,它可以在SMT生产线的每个工位上对每块板采集数据。MES还可以用于对PCB生产线上关键工位操作员的鉴定。

PCB组装生产线的ECO管理在范围和步骤上与整机组装管理有很大区别。刚起步的小型公司在新产品生产支持方面,由于产品还必须跨越不成熟阶段,因此ECO的次数会比较多。

现在,又有一些制造商开始采用MES技术来帮助他们在PCB生产中实施ECO管理,道理非常简单:PCB板上一个元件的改变也会牵涉到大量的资金费用,而此时即便是昂贵元件也变得普通了。MES从ERP系统中获取材料清单(BOM)以便在线核实和跟踪材料的使用状况。在PCB组装生产中,它的功能还可以调整到包括PCB设计,这样管理人员就能对各使用阶段和库存阶段的元器件状况更加清楚。由于对材料和工作进展都很清楚,管理人员可向客户提供非常重要的增值服务,建议他们采用最具成本效益的ECO管理,而客户也可以对多个参数进行评估,同时调整经营方向以获取最大经济效益。

MES对库存发货管理的支持可带来巨额回报。发货管理就是根据具体的客户订单来保持库存而不是根据自己的计划来定,这样做可以转移大量费用成本,并大大缩小库存量,因为存货必须根据正式“收到”的客户订单才能进行。

产能是影响电子生产的最主要因素之一,所以产能管理非常重要。通常可以收到超过实际生产能力的订单,也可以确定多过实际需要的船期,但生产能力却绝不可能超过所能够达到的极限。生产能力与整个工厂的工作流程管理密切相关,因此管理者如果对生产能力特别关注将能够在短时间内取得很大回报。另外投资回收(ROI)也与产能管理密切相关,而MES就是对吞吐量实行监控的工具。正因为此,在PCB组装中MES非常有用。

质量问题

由关键的MES组成的企业生产管理系统(EPMS)技术,并不是一开始就成为公司市场运作计划的关键因子。可以说,最初它只是作为一种补充技术,而现在一家PCB组装制造商声称,在他购买最新的工厂信息管理系统时,他将MES视为“一种最先进的市场运作管理工具”。

外包加工作为供应链管理的延伸,是过去五年里影响电子工业的几个重要变革之一；另外一个就是速度,可用以下几种计量方法,从量产周期、上市周期、获利周期到交货期(图2)

图2:SFLM和SFDM可使数据采集与分析更为集中,并可立即向管理人员和客户提供以下信息:生产成品率、库存周转及利润,同时有助于作出更精确的生产计划

在电子工业中关于外包的最敏感问题之一便是质量问题。这主要是一个对OEM制造商的信任度问题,即我怎样才能相信供应商执行的标准是我所要求的？更关键的是,我如何才能知道？

制造商商正在越来越多地依赖其供应商的表现,来确保其自身流水线的性能与质量以及自有品牌整机产品的完整性。问题是供应商能够达到他们所宣称可以达到的标准吗？更为关键的是,他们能满足我的最低标准要求吗？

产品的完整性与其相关资料密不可分,互相印证,并且与上述问题直接相关。鉴于全球电子制造商高度分散的制造环境特点,OEM制造商以及主要的二级供应商都非常关注他们供应商内部的工作情况。对整个供应链而言,有一个放之四海而皆准的原则,即整条链的强度取决于其中最弱的一环,这在电子业中尤为明显。供应链上层一个关键的元件会引起整个链路连锁反应；一个坏元件会导致生产线停顿,影响价值数百万美元产品的生产。如果有某个上家供应商应为整个供应链中断承担责任,那么作为长期供应商,其生存很快就会出现问题。

因此,是否可以说MES适合于PCB组装制造商并且物有所值呢？答案当然而且绝对是肯定的。所以如果你要是有MES系统,那么花上几分钟为客户作一下功能演示,他们肯定会感谢你所做的工作,而最后的结果也必定能让你满意。

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