楊勇

摘 要：連續(xù)流可以降低在制品數(shù)量、縮短制造周期、提升企業(yè)的生產(chǎn)和管理效率。根據(jù)PCB雙面貼片的生產(chǎn)方式，從產(chǎn)品零件分布特性、生產(chǎn)節(jié)拍計(jì)算、SMT布局設(shè)計(jì)和生產(chǎn)線持續(xù)優(yōu)化等方面論述了如何實(shí)現(xiàn)高效SMT連續(xù)流生產(chǎn)方式。

關(guān)鍵詞：SMT；連續(xù)流；編程效率；貼片機(jī)

中圖分類號：F273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.011

近年來，我國的SMT（Surface Mount Technology，表面貼裝技術(shù)）產(chǎn)業(yè)及相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅猛，SMT設(shè)備被廣泛運(yùn)用于通信、消費(fèi)電子、汽車電子和工業(yè)自動(dòng)化等電子信息產(chǎn)品制造行業(yè)。研究發(fā)現(xiàn)，電子行業(yè)SMT制造成本占產(chǎn)品總成本的60%以上，如何提升SMT設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低SMT制造成本已成為企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。沈新海從人、機(jī)、料、發(fā)、環(huán)等具體控制點(diǎn)闡述了微利時(shí)代SMT代工企業(yè)如何降本增效，贏得發(fā)展。多數(shù)企業(yè)SMT成本改善都是圍繞SMT設(shè)備開始的，投入大量資源以提高單個(gè)設(shè)備或生產(chǎn)線的稼動(dòng)率，忽視了SMT生產(chǎn)線整體成本的改善。

一個(gè)流（one-piece flow）生產(chǎn)方式可以簡化企業(yè)復(fù)雜的生產(chǎn)問題，減少浪費(fèi)，這種連續(xù)流生產(chǎn)主要圍繞工藝流、物流和信息流展開優(yōu)化工作。本文從產(chǎn)品、設(shè)備特性分析入手，運(yùn)用價(jià)值流工具建立適合電子產(chǎn)品發(fā)展的高效SMT連續(xù)流生產(chǎn)線，從而提高綜合運(yùn)營效率和產(chǎn)品競爭力。

1 SMT連續(xù)流定義

SMT線基本配置包含上板機(jī)、印刷機(jī)、錫膏檢測機(jī)、N臺貼片機(jī)（根據(jù)產(chǎn)品需求合理評估）、回焊爐、AOI和多個(gè)連接軌道。PCB從上板機(jī)流入，經(jīng)中間多個(gè)工作站后流出，完成第一面PCB板零件貼片加工，重復(fù)前一過程完成第二面零件貼片一加工過程。該過程可以在一條線或兩條不同線上完成。

2 SMT連續(xù)流創(chuàng)建影響因素

連續(xù)流生產(chǎn)線可縮短制造周期，導(dǎo)致現(xiàn)場浪費(fèi)更加嚴(yán)重，歸類分析影響SMT高效連續(xù)流的因素主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、C.T、Layout、物料、轉(zhuǎn)型、質(zhì)量、在制品和排程計(jì)劃等方面。

2.1 前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)

PCB正、反面零件數(shù)量分布、PCB拼板數(shù)影響SMT貼片時(shí)間。

2.2 生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間

設(shè)備生產(chǎn)線瓶頸工時(shí)，應(yīng)在貼片機(jī)站節(jié)拍時(shí)間能滿足客戶需求的前提下設(shè)置非貼片機(jī)瓶頸?？赏ㄟ^減少貼片機(jī)數(shù)量釋放設(shè)備產(chǎn)能。

2.3 布局設(shè)計(jì)

連續(xù)流布局設(shè)計(jì)需要考慮減少工人走動(dòng)和人工傳遞。

2.4 物料供應(yīng)

高、中頻率使用的物料優(yōu)先擺放靠近生產(chǎn)線，同時(shí)，以拉動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)物料供應(yīng)，使線邊物料庫存保持最小需求。

2.5 快速轉(zhuǎn)型

生產(chǎn)線進(jìn)行“一分鐘轉(zhuǎn)型”持續(xù)改善。

2.6 質(zhì)量控制

考慮生產(chǎn)線不良品控制或采取不良品自動(dòng)拒出，不良品不傳送至下一工站。

2.7 在制品管理

在SMT與后工藝之間設(shè)置一定數(shù)量的在制品，滿足后工藝生產(chǎn)不停線生產(chǎn)。

2.8 排程計(jì)劃

根據(jù)產(chǎn)能變化，定期召開會議檢討生產(chǎn)線安排產(chǎn)品種類和批量是否合理，對產(chǎn)能不平衡性較高的線體可提出產(chǎn)線重組需求。

3 SMT連續(xù)流創(chuàng)建過程

連續(xù)流實(shí)施需從產(chǎn)品整體價(jià)值流出發(fā)，信息流、物流控制要促使排程計(jì)劃指令通暢、有效，達(dá)到各工藝流程之間統(tǒng)一的生產(chǎn)節(jié)奏；針對零件分布特性相似的產(chǎn)品評估貼片機(jī)等設(shè)備數(shù)量的需求，根據(jù)現(xiàn)有工藝成流程實(shí)現(xiàn)連續(xù)流物理連接等布局規(guī)劃設(shè)計(jì)，同時(shí)，需要進(jìn)行持續(xù)線平衡優(yōu)化、生產(chǎn)批量優(yōu)化調(diào)整和快速轉(zhuǎn)型等保障連續(xù)流得以穩(wěn)定實(shí)施。因此，SMT連續(xù)流創(chuàng)建過程分為產(chǎn)品分類分析、節(jié)拍時(shí)間分析、布局設(shè)計(jì)和持續(xù)優(yōu)化四個(gè)步驟。

3.1 產(chǎn)品零件分布特性分析

連線設(shè)備配置思路由選擇產(chǎn)品決定與之匹配的設(shè)備型號、數(shù)量。為了充分發(fā)揮設(shè)備的產(chǎn)出效益，建議將零件分布相似的產(chǎn)品優(yōu)先放在同一條生產(chǎn)線上?；赑CB產(chǎn)品特點(diǎn)分析，影響貼片效率的主要參數(shù)有板寬、標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)、異型零件數(shù)、第一面與第二面零件比值等參數(shù)，產(chǎn)品特性分析如表1所示。

在表1中，板寬會影響轉(zhuǎn)型時(shí)間，每條生產(chǎn)線建議選擇唯一板寬，可縮短轉(zhuǎn)型設(shè)備的調(diào)整時(shí)間；標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量或異型件數(shù)量主要決定貼片時(shí)間，零件點(diǎn)數(shù)可評估貼片設(shè)備數(shù)量；異型件百分比值可反映產(chǎn)品對異型件貼片設(shè)備的數(shù)量要求；1st與2nd零件的比值可反映對連線設(shè)備不同面別之間的貼片設(shè)備產(chǎn)出能力配置比例。

3.2 生產(chǎn)節(jié)拍計(jì)算

瓶頸應(yīng)放在貼片機(jī)站，因此，SMT生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間由貼片機(jī)配置決定。貼片機(jī)配置有設(shè)備型號、數(shù)量的選擇。不同型號貼片機(jī)的貼片能力各不相同，貼片能力以CPH衡量（chips per hours，每小時(shí)貼片chip零件數(shù)）。松下貼片設(shè)備單機(jī)產(chǎn)能大，CM402-L型號理論CPH為60 000點(diǎn)，松下CM602型號設(shè)備理論CPH為100 000點(diǎn)；FUJI NXTII模組設(shè)備單機(jī)產(chǎn)能小，理論CPH為26 000點(diǎn)。實(shí)際CPH=每小時(shí)實(shí)際產(chǎn)出產(chǎn)品數(shù)量×單位產(chǎn)品零件數(shù)=3 600/C.T（標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)）×稼動(dòng)率×單位產(chǎn)品零件數(shù)=理論CPH×編程效率（程式完成后基于標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)計(jì)算的實(shí)際CPH與理論CPH（參考設(shè)備供應(yīng)商設(shè)備性能規(guī)格參數(shù)）的比值，該參數(shù)由設(shè)備特點(diǎn)、產(chǎn)品特點(diǎn)與編程人員的水平三者共同決定）×設(shè)備運(yùn)行效率。當(dāng)程式經(jīng)過長期優(yōu)化后，編程效率值趨向平穩(wěn)，因此，理論上編程效率可代替C.T評估產(chǎn)能。第一面或第二面貼片機(jī)需求數(shù)量≈∑（產(chǎn)品第一面或第二面零件數(shù)×單位小時(shí)FCST需求）/（理論CPH×編程效率×設(shè)備運(yùn)行效率），其中，設(shè)備運(yùn)行效率可參考?xì)v史平均值，編程效率預(yù)測有以下2種方法。

3.2.1 基于經(jīng)驗(yàn)值預(yù)測編程效率

通過對當(dāng)前產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析，按照生產(chǎn)線建立不同生產(chǎn)線的編程效率平均值。由于工廠程式會持續(xù)優(yōu)化，所以，產(chǎn)品與線體的選擇會逐步趨向合理，平均編程效率可作為新產(chǎn)品設(shè)備需求評估參考值。

3.2.2 基于歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測編程效率

基于工廠同類型產(chǎn)品，建立同類型貼片機(jī)設(shè)備的編程效率回歸方程，用來對不同零件點(diǎn)數(shù)計(jì)算出樣本范圍內(nèi)對應(yīng)的編程效率水平。比如，對Y公司100組同類產(chǎn)品編程效率進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立的產(chǎn)品母板零件數(shù)與編程效率的回歸方程為：編程效率=0.286+0.000 222母板零件（滿足條件R-S>85%，P<0.05，殘差值正態(tài)，適合母板零件的數(shù)據(jù)范圍為150～1 200點(diǎn)）。編程效率并非與零件數(shù)線性正相關(guān)，運(yùn)用回歸方程預(yù)測編程效率時(shí)要設(shè)定編程效率上限：編程效率最大值應(yīng)接近或低于當(dāng)前生產(chǎn)線的歷史最大編程效率。通過計(jì)算分別得出兩面Chip貼片的需求數(shù)量。完整的SMT貼片機(jī)配置還包含：異型貼片機(jī)（或貼片模組）能力配置，即異型件CPH能力在貼片機(jī)組中的比例要匹配80%以上產(chǎn)品異性件比例；第一面貼片機(jī)與第二面設(shè)備產(chǎn)能比例應(yīng)接近與1st/2nd零件比值。在組成生產(chǎn)線時(shí)需考慮非貼片機(jī)瓶頸問題，比如印刷機(jī)、AOI等工站有最快速度限制。零件數(shù)少的產(chǎn)品生產(chǎn)瓶頸站一般會出現(xiàn)在印刷站，要避免貴重貼片設(shè)備產(chǎn)能浪費(fèi)，應(yīng)考慮是否減少貼片機(jī)的投入量。

3.3 SMT布局設(shè)計(jì)

SMT連續(xù)流布局應(yīng)重點(diǎn)推廣U型線布局方式。直線型與U型生產(chǎn)線的優(yōu)、劣勢比較如表2所示。

工時(shí)平衡和提升操作效率的設(shè)備布局原則有以下6點(diǎn)：①應(yīng)就近布置必要的物料和工具，使產(chǎn)品流動(dòng)順暢、人員走動(dòng)距離最短；②上板機(jī)至印刷機(jī)前增加1段0.5 m的軌道，可降低上板機(jī)裝料停頓損失；③設(shè)備背面需要操作（選用單面貼片機(jī)則

無此問題），布局需考慮方便操作員通過的移動(dòng)軌道，比如可伸縮式軌道或可上掀式軌道；④為了降低小異常停線對瓶頸設(shè)備的產(chǎn)能損失影響，可在瓶頸設(shè)備前、后設(shè)置最小的在制品，參考數(shù)量為兩三片；⑤為了確保第2面印刷前PCB溫度達(dá)到常溫值，應(yīng)在第1面爐后至該設(shè)備前留有足夠傳板軌道；⑥為了避免完成貼片的PCB堆積在回焊爐內(nèi)造成高溫報(bào)廢，可在AOI設(shè)備后設(shè)置1臺buffer機(jī)，容量大小為20～30 min。

3.4 生產(chǎn)線持續(xù)優(yōu)化

3.4.1 生產(chǎn)批量設(shè)置

要想獲得較高的生產(chǎn)效率，需要減少轉(zhuǎn)型次數(shù)，每班可轉(zhuǎn)型次數(shù)應(yīng)遵循一定的原則，從而使生產(chǎn)線可達(dá)成85%～90%的生產(chǎn)效率目標(biāo)。縮短轉(zhuǎn)型時(shí)間時(shí)，可適當(dāng)增加轉(zhuǎn)型次數(shù)，比如轉(zhuǎn)型時(shí)間為10 min，每班最多轉(zhuǎn)型3次；考慮控制在制品總量，根據(jù)客戶需求將產(chǎn)品按照生產(chǎn)負(fù)荷分類為高頻、中頻和低頻三類。對于不同負(fù)荷分類的產(chǎn)品定義對應(yīng)不同的生產(chǎn)周期和在制品庫存量而言，高頻生產(chǎn)產(chǎn)品每日都有生產(chǎn)需求，轉(zhuǎn)型批量設(shè)置1 d的需求量；中頻生產(chǎn)產(chǎn)品為隔天生產(chǎn)，轉(zhuǎn)型批量設(shè)置2 d的需求量；低頻生產(chǎn)產(chǎn)品每周僅需生產(chǎn)一次，轉(zhuǎn)型批量大小設(shè)置5 d的需求量，客戶一周的生產(chǎn)需求量安排一次性生產(chǎn)完成。

3.4.2 生產(chǎn)線工時(shí)平衡優(yōu)化

SMT線瓶頸工站應(yīng)出現(xiàn)在貼片站，而印刷站、錫膏檢測站、回焊爐和AOI站工時(shí)均應(yīng)短于貼片工站工時(shí)。連線工時(shí)分析的主要任務(wù)是優(yōu)化貼片機(jī)工時(shí)，不斷打破當(dāng)前瓶頸，持續(xù)優(yōu)化直至達(dá)到生產(chǎn)線目標(biāo)工時(shí)。

3.4.3 快速換型改善

為了縮短產(chǎn)品換型時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，應(yīng)運(yùn)用SMED方法（Single Minute Exchange of Die，一分鐘換型），分析并將“內(nèi)部作業(yè)”轉(zhuǎn)化為“外部作業(yè)”的改善機(jī)會。

4 結(jié)束語

隨著SMT自動(dòng)化設(shè)備成本的下降，人力成本在逐年上升，同時(shí)，廠房面積資源逐步成為工廠的資源瓶頸，連續(xù)流生產(chǎn)方式成為解決這些問題的重要手段。連續(xù)流生產(chǎn)方式是對傳統(tǒng)單線生產(chǎn)模式的升級，其創(chuàng)建過程依托價(jià)值流改善為基礎(chǔ)，通過縮短制造周期，實(shí)現(xiàn)價(jià)值增值流動(dòng)。同時(shí)，連續(xù)流實(shí)施可帶來生產(chǎn)效率提升、在制品數(shù)量減少、人力投入減少和場地面積縮小等諸多好處，是我國制造企業(yè)推進(jìn)自動(dòng)化進(jìn)程中可大力推廣的先進(jìn)生產(chǎn)方式。

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〔編輯：張思楠〕