SMT需要“軟硬兼施”

如何縮短編程和新產(chǎn)品導(dǎo)入的時間、怎樣使生產(chǎn)線優(yōu)化、如何縮短生產(chǎn)周期、怎樣進(jìn)行物料的追蹤、如何實(shí)施實(shí)時監(jiān)控、以及怎樣建立起質(zhì)量系統(tǒng)和條碼系統(tǒng)...解決這些SMT生產(chǎn)中的問題，需要整合的SMT電子制造軟件的支持。本刊在NEPCON Shenzhen期間邀請了Valor、Technomatix、Motorola、IBM和中興公司的專家，組織了“今日SMT軟件”座談會，就此問題展開了討論，本文根據(jù)此次座談會編輯整理。

　從PCB的設(shè)計、SMT組裝、到整機(jī)裝配，電子產(chǎn)品的制造過程涉及大量的設(shè)計數(shù)據(jù)、機(jī)器參數(shù)、物料追蹤號碼，并不斷產(chǎn)生制造控制和管理的實(shí)時數(shù)據(jù)流。解決實(shí)際生產(chǎn)中可能遇到的各種問題，不僅需要設(shè)備、材料等硬件，還需要那些利用這些數(shù)據(jù)的軟件的支持。為SMT設(shè)備制造商和組裝生產(chǎn)線提供軟件解決方案正變得越來越重要。

　集成的軟件解決方案是用戶的首選

　如何縮短編程和新產(chǎn)品導(dǎo)入的時間、怎樣使生產(chǎn)線優(yōu)化、如何縮短生產(chǎn)周期、怎樣進(jìn)行物料的追蹤、如何實(shí)施實(shí)時監(jiān)控、以及怎樣建立起質(zhì)量系統(tǒng)和條碼系統(tǒng)，都是客戶在電子制造生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問題。為解決生產(chǎn)中的一個問題，常見的做法是，很多廠商作單點(diǎn)的解決方案，使用其它公司的特定產(chǎn)品，或由公司的IT部門自行開發(fā)。但是，稍后需要將系統(tǒng)集成起來時，就會碰到接口問題，如何集成的問題，以及軟件系統(tǒng)的專業(yè)維護(hù)問題。甚至整個系統(tǒng)需要重新構(gòu)架。Tecnomatix（www.tecnomatix.com）、Valor(www.valor.com)等電子制造軟件公司為此提出了整合解決方案的概念（total solution）。由于各自產(chǎn)品具有的模塊化的可延展性，使其解決方案均具有了可以不斷擴(kuò)大的解決不同問題的能力。Tecnomatix通過模塊整合，提出并形成的制造流程管理（MPM）概念，是包含一系列功能模塊的整體解決方案。MPM系統(tǒng)能夠通過開放平臺與應(yīng)用程序的結(jié)合，在整個企業(yè)范圍內(nèi)進(jìn)行制造工藝的定義、模擬、管理與執(zhí)行。Tecnomatix深圳公司的南中國區(qū)總經(jīng)理周亻桀介紹說，用于電子制造的eMPower MPM解決方案，由三大功能塊組成（圖一），即PCB組裝與測試、整機(jī)總裝（Box Build）和生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（FES）。

　eMPower MPM的三個功能塊覆蓋了從標(biāo)準(zhǔn)的SMT到電子產(chǎn)品整機(jī)制造廠的整體流程，也就是從PCBA的設(shè)計，到SMT組裝和測試，最后是整體的總裝和測試。周亻桀表示，Tecno -matix希望MPM能夠成為一個與ERP、MRP、SCM等齊名的概念，使產(chǎn)品制造成為產(chǎn)品周期管理（PLM）中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。

　MPM的各個功能塊可以進(jìn)一步細(xì)分，用戶可以單獨(dú)使用每一個細(xì)分的功能化的模組。不同模組有機(jī)的配合使用，又可以實(shí)現(xiàn)更高一層的功能。因此，用戶的實(shí)施過程，不一定要從大系統(tǒng)開始，而是可以從小的模塊發(fā)展上去，最終可以集成在一起。周亻桀舉例說，NPI是一個很大的過程，其中更小的一個模塊就是作程序，小廠可以只用到其中作程序的模塊；又比如，如需對料系統(tǒng)，可以上FES的一個模塊，再往后如有需求，可以一步一步集成為PCB追蹤系統(tǒng)。

　Valor解決方案的最大的特點(diǎn)在于，其技術(shù)平臺都基于Valor自行開發(fā)的ODB++智能開放式資料格式，從而形成了從上至下的整體解決方案。Valor Computerized Systems Far East的總裁Uri介紹說，ODB++格式已被選為新的IPC-2581標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，提供了標(biāo)準(zhǔn)CAD/CAM資料交換機(jī)制，確保最優(yōu)化的生產(chǎn)資料能迅速地從設(shè)計階段傳送到生產(chǎn)線使用。

　Valor的軟件解決方案覆蓋了PCB生產(chǎn)的主要三個方面，即PCB制造、PCB設(shè)計和PCB組裝，具有連接CAD到生產(chǎn)設(shè)備的整套解決方案。Uri介紹，除了ODB++數(shù)據(jù)格式，組成Valor技術(shù)平臺的還包括獨(dú)有的Valor 元件庫（此元件庫現(xiàn)己含三千萬個電子元件實(shí)體模型資料）；最優(yōu)化的SMT程序數(shù)據(jù)的生成，通過生產(chǎn)工藝仿真技術(shù)MPS，達(dá)到最佳的線平衡和優(yōu)化效果；以及PCB設(shè)計的可制造性設(shè)計技術(shù)DFM，和用于進(jìn)行自動DFM檢查的ERF Manager（Engineering Rule Files），后者可以將用戶的產(chǎn)品和設(shè)計規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸入到DFM系統(tǒng)供自動的DFM分析使用?！?/P>

Valor建立在這個技術(shù)平臺之上的產(chǎn)品包括提供PCB設(shè)計虛擬原型驗證的Enterprise 3000 DFM系統(tǒng)，以及DFM、組裝和測試工程適用的Trilogy 5000。Valor的方案中還包括了文件的生成、印刷模板的設(shè)計、AOI和AXI的接口和編程等功能?！?/P>

　由于建立在統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的基礎(chǔ)上，Valor可以不斷開發(fā)新的產(chǎn)品，一步一步延伸應(yīng)用范圍，自上而下地為PCB的設(shè)計、PCB的制造和組裝提供整合的解決方案。Uri表示，Valor的技術(shù)平臺明年將擴(kuò)展到測試編程領(lǐng)域，兩年內(nèi)Valor還將拓展到下游的工廠管理和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。而這些新功能的開發(fā)，將直接受益于ODB數(shù)據(jù)格式和已有的技術(shù)平臺。

　誰需要SMT軟件系統(tǒng)？

　目前，人們提到SMT，首先想到的還是Panasonic、Siemens或者Fuji，是硬件而非軟件。但是，大的EMS廠商來到中國，帶來了新的技術(shù)和新的觀念，SMT軟件市場就是一例。據(jù)Tecnomatix的周亻桀稱，國內(nèi)市場現(xiàn)在已經(jīng)對新產(chǎn)品導(dǎo)入（NPI）和DFx（包括可制造性設(shè)計DFM、可測試性設(shè)計DFT等）非常重視，對生產(chǎn)線的實(shí)時監(jiān)控、物料系統(tǒng)開始有越來越大的需求。如果人們將SMT制造軟件定位為ERP、SCM之類一樣的軟件群類，認(rèn)識到它可以給客戶帶來很大的價值，國內(nèi)的SMT軟件技術(shù)和市場的巨大潛力就將被釋放出來。

　新產(chǎn)品導(dǎo)入（NPI）和DFx

　PCB組裝和測試的新產(chǎn)品導(dǎo)入的主要功能模塊，包括了從設(shè)計拿到數(shù)據(jù)（CAD和ERP的BOM），生成程序，然后通過DFT和DFM分析進(jìn)行優(yōu)化，隨后生成各種報表和各種作業(yè)指導(dǎo)書的整個過程。

　利用第三方的SMT軟件進(jìn)行貼裝程式生成和優(yōu)化很重要嗎？據(jù)IBM的鄒長安介紹，在IBM一個一年半的貼片流程項目中，Valor和Texnomatix軟件優(yōu)化功能的介入，都輕而易舉地將產(chǎn)能自動提高了七個百分點(diǎn)。EMS廠始終面臨如何維持利潤的問題，比如，客戶可能會堅持認(rèn)為，貼80個元件的費(fèi)用比100個元件來得低（雖然實(shí)際情況可能并不如此）。這種情況下，如果通過軟件優(yōu)化，節(jié)省7％的生產(chǎn)周期時間，效果是很可觀的。

用戶同樣可以從ICT測試程序生成的功能中受益。鄒長安解釋，如果用戶有三家設(shè)備商的ICT平臺，一個CAD輸入會產(chǎn)生不同的輸出，生產(chǎn)廠就必須培養(yǎng)三組人來使用這三個測試平臺。使用諸如Tecnomatix的eMPower MPM中測試程序生成這樣的產(chǎn)品，則可以作到一組人，使用一個共用平臺，輸出多種測試程序。DFM和NPI的重要性，還表現(xiàn)在以往的原型設(shè)計的方案（prototyping）已經(jīng)過時，只有通過DFM，使用集成的、從設(shè)計到制造的實(shí)時分析，才能減少反復(fù)設(shè)計的次數(shù)。據(jù)Uri介紹，有的Valor的客戶甚至使用ODB++平臺，將它們的研發(fā)機(jī)構(gòu)，整合到制造系統(tǒng)中。研發(fā)機(jī)構(gòu)在設(shè)計之后使用Enterprise3000對設(shè)計進(jìn)行可制造性驗證。生成的設(shè)計作業(yè)（CAD數(shù)據(jù)，如Mentor，Cadence等等）被轉(zhuǎn)到ODB++數(shù)據(jù)格式，并在整個驗證和修改階段使用此數(shù)據(jù)格式。經(jīng)過驗證的數(shù)據(jù)將直接進(jìn)入到制造工藝工程階段，即使用Trilogy 5000進(jìn)行SMT編程、設(shè)備優(yōu)化、生產(chǎn)線平衡、或文檔生成等。這個整合的過程，大大縮短產(chǎn)品的設(shè)計和制造周期，加快產(chǎn)品上市的時間，并保證了更好的產(chǎn)品質(zhì)量和整個流程的完整性。

　實(shí)際上現(xiàn)在許多公司已經(jīng)離不開DFM，DFM已經(jīng)成為整個PCB設(shè)計制造過程中不可缺少的部分。中興通訊的馬慶魁總經(jīng)理顧問解釋說，SMT對設(shè)計的要求越來越重要，對高速、大容量的布板工作，需要盡快過渡到自動布板。使用DFM，進(jìn)行自動設(shè)計、自動檢查和功能仿真過程，優(yōu)化過程減少了人的參與，從而減少新產(chǎn)品設(shè)計的反復(fù)周期。據(jù)介紹，中興通訊已經(jīng)與Valor合作近兩年，使用多套Valor的DFM系統(tǒng)，推廣到所有的硬件設(shè)計部門，實(shí)現(xiàn)布板的自動設(shè)計和自動設(shè)計檢查，平均設(shè)計反復(fù)周期從5次減到2到3次，大大節(jié)省了新產(chǎn)品研發(fā)的費(fèi)用和時間，并提高產(chǎn)品的質(zhì)量。馬慶魁指出：“IC設(shè)計的一套方法值得SMT借鑒和利用。”

整機(jī)總裝整機(jī)總裝的管理，對于手機(jī)等裝配部件不多的產(chǎn)品也許并不顯得非常重要。但是，如果是電腦、空調(diào)、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、機(jī)站等部件很多、總裝涉及到不同的配置的產(chǎn)品，象Tecnomatix方案中的整機(jī)總裝模塊就可以顯示出很強(qiáng)的作用。

　無論最終產(chǎn)品是什么，在整機(jī)組裝之前，首先需要將組裝的數(shù)據(jù)（如UG、ProE的設(shè)計數(shù)據(jù)）提取出來，進(jìn)行干擾分析，以及二位和三維的組裝過程模擬。周亻桀說：“eMPower MPM可以預(yù)測出組裝時可能出現(xiàn)的動態(tài)和靜態(tài)的問題。這就是整機(jī)總裝的功能之一?！?/P>

　整機(jī)總裝功能還可以進(jìn)行廠房、生產(chǎn)線和各工序的規(guī)劃。周亻桀介紹，通過為每項工序建立標(biāo)準(zhǔn)的時間庫，將每個工序的動作和資源（人、物料）結(jié)合起來，進(jìn)行分析，整機(jī)總裝功能可以為總裝中的每個動作估計出效率、產(chǎn)出、費(fèi)用，在工廠進(jìn)行大批量成產(chǎn)之前，預(yù)知結(jié)果，發(fā)現(xiàn)方案（廠房、生產(chǎn)線的規(guī)劃）是否合理。

物料系統(tǒng)和條碼SMT中原材料的成本通常占產(chǎn)品較大的份額（80~90％），許多用戶很在意生產(chǎn)效率的提高，但實(shí)際上，在物料中節(jié)省零點(diǎn)幾個點(diǎn)，也可以帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。ERP系統(tǒng)可以在物料在進(jìn)車間之前對物料進(jìn)行很好的管理，但是生產(chǎn)車間內(nèi)，很難知道實(shí)時的物料管理狀態(tài)，比如原材料剩多少？在哪里？還需要多少料？生產(chǎn)車間常常猶如一個物料的黑洞，使得采購部門要么庫存越積越多，要么物料不足影響交貨?！?/P>

　工廠執(zhí)行系統(tǒng)的物料追蹤和生產(chǎn)排程模塊，可以使用戶在拿到訂單的同時就知道，庫里和生產(chǎn)車間的原材料還剩多少，用了多少，需要采購多少，成本如何，可出貨時間；系統(tǒng)對原材料和每個卷帶進(jìn)行很明確的定位，甚至還可以知道原材料的明確位置。這些系統(tǒng)的建立，也將協(xié)助實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量追蹤。據(jù)周亻桀介紹，Dell、Intel等公司部分外包產(chǎn)品對EMS公司都要求有這樣的完整的追蹤系統(tǒng)。

　當(dāng)然，用戶更關(guān)心整體的信息收集系統(tǒng)的可靠性以及投資回報率。由于ERP只到倉庫一級，ERP的信息傳到機(jī)器和工廠執(zhí)行系統(tǒng)，需要通過條碼系統(tǒng)。中興通訊的賈變芬高級工程師表示，如何防止上錯料，仍然困惑著SMT組裝生產(chǎn)線。即使上了條碼系統(tǒng)，怎樣防止掃錯也是生產(chǎn)中存在的實(shí)際問題。希望供應(yīng)商從硬件和軟件方面能不斷推出改進(jìn)方案。另外，鄒長安表示，是否投資復(fù)雜的防錯系統(tǒng)（比如是否將條碼掃描系統(tǒng)放在機(jī)器上），應(yīng)該考慮投資回報率，特別是在人力資源為優(yōu)勢的中國市場。

6 Sigma與實(shí)時的流程和生產(chǎn)管理

　實(shí)現(xiàn)零缺陷率組裝或6 Sigma，是SMT生產(chǎn)的完美境界，但需要企業(yè)非常大的投資和投入。為了達(dá)到6 Sigma，整個制造系統(tǒng)需要使用準(zhǔn)確和可靠的方法來測定生產(chǎn)活動，SMT控制和管理軟件，是實(shí)現(xiàn)6 Sigma不可缺少的手段。Motorola是全球6 Sigma的積極倡導(dǎo)者，實(shí)施6 Sigma管理方法的要素，可以從Motorola用于電子制造的Manufacturing Pulse制造軟件系統(tǒng)的功能看出來，比如其生產(chǎn)過程管理、生產(chǎn)設(shè)備測控、零件核實(shí)等功能模塊。據(jù)Motorola全球軟件集團(tuán)的制造業(yè)軟件產(chǎn)品（www.manufacturingpulse.com）的產(chǎn)品經(jīng)理Hersh Kohli、以及代理公司Celevic Systems的商業(yè)開發(fā)經(jīng)理Bernard Yuen和工程技術(shù)經(jīng)理吳禮明介紹，Manufacturing Pulse制造軟件系統(tǒng)的一個主要特點(diǎn)就是，整套生產(chǎn)線監(jiān)控管理系統(tǒng)直接從車間實(shí)時收集的數(shù)據(jù)、生成的圖表、產(chǎn)生的實(shí)時反饋，所有這些功能，都配合了6 Sigma的要求。系統(tǒng)不僅反饋實(shí)時的設(shè)備利用情況，還具有SPC質(zhì)量模塊，以及與SPC相聯(lián)系的過程失控報警管理系統(tǒng)。　

　Tecnomatix的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)軟件具有相近的功能。據(jù)周亻桀介紹，F(xiàn)ES模塊實(shí)現(xiàn)SMT產(chǎn)品生產(chǎn)線的實(shí)時監(jiān)控，可以具體到生產(chǎn)線產(chǎn)出情況，使用效率，哪臺機(jī)器出現(xiàn)問題，掉片的情況，供料器或貼片頭出現(xiàn)的問題等。另外，質(zhì)量系統(tǒng)對質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時跟蹤，可以與ICT、AOI、以及人工采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接。反饋系統(tǒng)可以預(yù)設(shè)各種臨界值，通過提供警告、短信、電子郵件等形式，發(fā)給不同層次地管理人員和工程師，及時檢查和發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)時地讓管理層了解，及時采取措施，而非滯后地反應(yīng)。

　6 Sigma的實(shí)現(xiàn)需要具有主動的實(shí)時閉環(huán)控制過程。鄒長安解釋說，實(shí)現(xiàn)6 Sigma的工廠，除了少數(shù)特殊工藝步驟以及嚴(yán)格的材料來源控制使用人工以外，生產(chǎn)線處于‘無人工廠’狀態(tài)。但是，如何利用國內(nèi)的人力成本和物力資源優(yōu)勢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比“無人工廠”重要。實(shí)際上，6 Sigma的必要性一直是業(yè)內(nèi)爭論的話題。　

　可以肯定的是，并不是僅僅因為6 Sigma，才需要在SMT生產(chǎn)過程中實(shí)施廠房管理、物料追蹤和防錯料、以及實(shí)時的生產(chǎn)和質(zhì)量管理。中興通訊的馬慶魁表示，AOI與其他SMT設(shè)備的連線以及實(shí)時閉環(huán)控制，目前就比較迫切，這類管理工具的投資，在中興每年的設(shè)備購入中已經(jīng)是必不可少的部分。6 Sigma不僅僅是一個目標(biāo)，而是一個管理方法，重要的是如何使用這種方法，不停地從結(jié)果去檢查距離目標(biāo)有多遠(yuǎn)，并采取相關(guān)措施。SMT軟件是這種管理理念實(shí)施中必不可少的工具?！?/P>

　電子制造軟件的實(shí)施涉及的環(huán)節(jié)非常多，例如SMT工藝、測試、物料跟蹤、品質(zhì)控制等，良好的售后技術(shù)支持，是SMT軟件應(yīng)用和解決客戶實(shí)際問題的關(guān)鍵。