張潤(rùn)澤 張儀宗 李 享 胡容剛

（惠州市金百澤電路科技有限公司，廣東 惠州 516083）

（深圳市金百澤電子科技股份有限公司，廣東 深圳 518049）

0 引言

CAM（Computer-Aided Manufacturing）即計(jì)算機(jī)輔助制造，它是發(fā)揮計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快，計(jì)算準(zhǔn)確，可以按照事先設(shè)定的程序執(zhí)行任務(wù)的特點(diǎn)，代替我們做一些自動(dòng)化的工作。印制電路板（PCB）行業(yè)的迅猛發(fā)展，更是離不開CAM在各個(gè)工序的廣泛運(yùn)用。如：工程資料制作、光繪照相底片、數(shù)控鉆孔、自動(dòng)檢測(cè)等。

作為PCB制造前的工程資料處理是比較早使用CAM的工序之一。但是隨著PCB發(fā)展不斷朝著高密度、高精密、高速度、多層化及市場(chǎng)對(duì)新產(chǎn)品從開發(fā)到上市周期的要求不斷縮短，更是要求每一個(gè)PCB制造廠商能夠迅速地按照客戶要求準(zhǔn)確、優(yōu)質(zhì)、制造出其所需的PCB。

因?yàn)镃AM處理客戶提供的資料種類多，設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)風(fēng)格各不相同，再加之各CAM工程師的經(jīng)驗(yàn)不一，就很難保證處理出的工程資料統(tǒng)一性和正確性。那么怎么樣讓所有的CAM工程師按步驟正確地完成其工作呢！我們考慮的思路是，選擇最優(yōu)的作業(yè)方法。

最優(yōu)的方法就是將此具體步驟，通過程序來代替，這樣完成一個(gè)料號(hào)的處理就由計(jì)算機(jī)來控制，其次就是需要用流程來指引CAM工程師的操作；所有的CAM工程師必須嚴(yán)格按照事先設(shè)定的最優(yōu)方法完成工作。

1 傳統(tǒng)工程

多年以來，對(duì)工程部門進(jìn)行管理采用了許多復(fù)雜的手工方法。工程部門必須在開發(fā)方面不斷花費(fèi)大量的精力，以面對(duì)不停變化的PCB生產(chǎn)需求。但即使這樣，他們也依然存在大量無法克服的復(fù)雜問題和無法應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)。如：品質(zhì)陷阱；產(chǎn)量保持者；缺乏對(duì)生產(chǎn)成本的敏感度；昂貴的人員替換。

1.1 手工流程和/或?qū)Ｓ械挠?jì)算機(jī)化流程

目前已經(jīng)有許多通過手工過程開發(fā)的工程系統(tǒng)，這些系統(tǒng)完全依賴于工程人員的技能以確保提交給生產(chǎn)部門和CAM部門的信息是準(zhǔn)確的。這會(huì)帶來幾個(gè)問題。如：不夠精確、耗費(fèi)時(shí)間的數(shù)據(jù)輸入和計(jì)算；取決于工程人員經(jīng)驗(yàn)的手工設(shè)計(jì)；沒有標(biāo)準(zhǔn)化；無法有效的共享信息；低效的版本管理；無法處理所有復(fù)雜演算；大部分系統(tǒng)無法與其他部門之間實(shí)現(xiàn)無縫整合。

1.2 與CAM和生產(chǎn)系統(tǒng)手工連接

不具備與CAM部門的自動(dòng)連接，意味著經(jīng)常需要通過書面方式將信息提交到CAM部門。此過程耗費(fèi)時(shí)間且很容易出現(xiàn)問題，接收到的信息隨后被重新輸入到工程文件中，然后又將這些工程文件提交給生產(chǎn)部門，然后再重新將這些信息輸入到生產(chǎn)系統(tǒng)中。

1.3 培訓(xùn)周期長(zhǎng)，無法快速更換人員

培訓(xùn)一位從事傳統(tǒng)CAM作業(yè)的熟練人員需要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。需要對(duì)他進(jìn)行必要的培訓(xùn)讓其具備一定的相關(guān)知識(shí)。因此招募一位新的CAM工程師確實(shí)是一件讓人頭疼的事情，尤其在PCB的傳統(tǒng)旺季時(shí)間。

2 現(xiàn)代智能工程

2.1 一套為PCB智能制造量身打造的自動(dòng)解決方案“成品”

PCB制造的復(fù)雜性主要集中在前端設(shè)計(jì)。PCB制造與其他標(biāo)準(zhǔn)制造業(yè)不同，因?yàn)槲覀兩a(chǎn)的每個(gè)產(chǎn)品都和以前的產(chǎn)品不一樣，因此，PCB的前端設(shè)計(jì)已成為最為重要的決策部分。通過選擇一套能夠自動(dòng)提供決策的系統(tǒng)（見圖1所示），可以將前置工程方法標(biāo)準(zhǔn)化，全面提高品質(zhì)、一致性和產(chǎn)量。

圖1 PCB - CAM 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

2.2 使用在信息系統(tǒng)之間無縫整合的自動(dòng)化系統(tǒng)

（1）縮短周期；（2）減少手工輸入，避免重復(fù)輸入；（3）降低決策要求，因此減少了差錯(cuò)； （4）全公司范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)規(guī)則；（5）工程部門和不同工廠之間知識(shí)共享；（6）引入了電子變動(dòng)管理；（7）降低成本。

2.3 使用功能強(qiáng)大的程序

由于要面對(duì)高新技術(shù)生產(chǎn)所帶來的挑戰(zhàn)，同時(shí)準(zhǔn)確、準(zhǔn)時(shí)完成前制程的壓力也與日俱增， 這就需要采用各種能夠提供快速、一致和精確解決方案的成熟軟件工具。

如將工程資料的CAM處理按照：資料輸入、前處理、鉆孔處理、線路制作、阻焊制作、字符制作、后期處理等步驟。在程序中，我們可以將以上步驟編寫成程序并排好處理流程，在實(shí)際操作時(shí)嚴(yán)格按照流程操作。這樣就可以避免人為疏漏處理或未處理完帶來的品質(zhì)事故的發(fā)生。一系列相關(guān)圖示見圖2～圖4所示。

圖2 PCB - CAM 系統(tǒng)邏輯圖

圖3 PCB - CAM 系統(tǒng)功能模塊圖

圖4 PCB - CAM 系統(tǒng)操作菜單圖

3 程序的效率和預(yù)防功能

程序的最大特點(diǎn)就是運(yùn)行速度快，特別是在處理重復(fù)性的工作時(shí)，程序更是得心應(yīng)手。工程資料的處理具體操作中有許多步驟是屬于重復(fù)性的操作：如鉆孔優(yōu)化，線路優(yōu)化和SMD（阻焊膜隔離）優(yōu)化等一系列操作。如果這些重復(fù)性的工作能夠?qū)懸粋€(gè)程序，然后讓計(jì)算機(jī)按照程序規(guī)定的操作自動(dòng)完成任務(wù)。不但大大降低工作量和時(shí)間，還減少人為的操作失誤，更重要的是縮短了處理時(shí)間，在當(dāng)前客戶交期要求越來越短，CAM工序自動(dòng)化更是節(jié)約了寶貴的制前工程資料準(zhǔn)備時(shí)間，提高了公司在準(zhǔn)時(shí)交貨率方面的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.1 指令集和規(guī)則

帶有規(guī)則引擎，為非編程人員設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，用編程語言代替規(guī)則引擎的系統(tǒng)。

3.2 API（應(yīng)用編程接口）

任何提供完全開發(fā)API的產(chǎn)品都是允許用戶開發(fā)專門的實(shí)用程序，從而進(jìn)一步改進(jìn)工程系統(tǒng)并使其實(shí)現(xiàn)個(gè)性化。

3.3 與CAM整合

可以使工程部門能夠及時(shí)，準(zhǔn)確的利用CAM信息，系統(tǒng)可以讓CAM工程師查看所有CAM信息，執(zhí)行功能，以及查看CAM操作添加任何說明，整合CAM還可以自動(dòng)向工程系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使制造規(guī)則的實(shí)施建立在實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確的資料基礎(chǔ)上。

4 現(xiàn)代智能工程優(yōu)點(diǎn)

通過對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析與調(diào)研（見圖5所示），采用現(xiàn)代智能工程可以解決問題如下。

圖5 傳統(tǒng)工程和現(xiàn)代智能工程的效率數(shù)據(jù)分析圖

（1）提高效率；（2）品質(zhì)得到顯著提高；（3）控制一致性；（4）在全局范圍內(nèi)糾正品質(zhì)問題；（5）提高客戶滿意度；（6）高效率和節(jié)約成本；（7）降低了因工程問題產(chǎn)生的廢料；（8）引入產(chǎn)品成本計(jì)算方法讓用戶選擇更經(jīng)濟(jì)方案；（9）減少了因手工輸入或重復(fù)輸入產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能。

5 結(jié)語

針對(duì)PCB工程部CAM文件制作及制造，量身打造了一套適用于工程部的PCB-CAM系統(tǒng)，本系統(tǒng)總體框架的設(shè)計(jì)理念遵循一站式、輕量級(jí)、低耦合、高內(nèi)聚等特點(diǎn)。使用了java語言開發(fā)，可以屏蔽平臺(tái)差異性，最大限度發(fā)揮PCB-CAM系統(tǒng)的性能。PCB-CAM系統(tǒng)從提出到設(shè)計(jì)研究與開發(fā)和調(diào)試，都離不開所有同事的努力與配合。系統(tǒng)的智能化，引入了計(jì)算，判斷等人性化特征：根據(jù)我公司工藝標(biāo)準(zhǔn)書及制造能力，設(shè)計(jì)規(guī)則參數(shù)的校驗(yàn)功能，基本算法邏輯功能，信息化管理功能，利用數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)我公司所有客戶文件優(yōu)化要求信息，快速為客戶的需求做出響應(yīng)，同時(shí)提高客戶的滿意度與產(chǎn)品品質(zhì)。本系統(tǒng)會(huì)根據(jù)客戶需求和市場(chǎng)變化不斷地更新和完善，這樣才能在當(dāng)今殘酷激烈的PCB市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中永遠(yuǎn)處于巔峰。