SMT防錯件系統(tǒng)的發(fā)展及其未來展望
2012-12-31 00:00:00姚啟恒
【摘要】SMT防錯料系統(tǒng)，又稱為SMT防呆系統(tǒng)，SMT防錯系統(tǒng)，是一種運用電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、條形碼或RFID技術(shù)來解決SMT生產(chǎn)過程中上料錯誤問題的一種軟件解決方案。
【關(guān)鍵詞】SMT；防錯料；系統(tǒng)
在SMT設(shè)備貼片之前，需要作業(yè)人員將料盤放在正確的Feeder上，再把Feeder放在合適的SMT設(shè)備的站位上，在實際操作過程中，經(jīng)常發(fā)生用錯物料或用錯Feeder的情況，由于SMT設(shè)備是高速連續(xù)運行，如果不能事先避免這種錯誤，將造成返工或報廢從而給企業(yè)帶來巨大損失。
SMT 即表面貼裝技術(shù)（Surface Mounted Technology），是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術(shù)和工藝。一般工藝包括：印刷（紅膠/錫膏 -->貼裝（先貼小器件后貼大器件：分高速貼片及集成電路貼裝）-->回焊爐（采用熱風(fēng)回流焊進行焊接）-->檢測（可分AOI 光學(xué)檢測外觀及功能性測試檢測）-->維修（使用工具：焊臺及熱風(fēng)拆焊臺等）。
因貼片零件種類繁多，體積小且外觀相似，且人為操作疏忽，最終導(dǎo)致錯料發(fā)生。目前錯料的檢測方法包括 ICT自動檢測機，人工放大鏡檢測等，但如果要最大程度避免錯料的發(fā)生，則需分析整個流程，找出任何一種發(fā)生錯料的可能性，并實施相關(guān)改善措施。
SMT元器件的流通過程如下，①根據(jù)工單的需求，將相應(yīng)的元器件分配至生產(chǎn)線；②根據(jù)料表挑選Feeder，并把料盤裝配至Feeder上；③根據(jù)料表，把Feeder裝配至SMT設(shè)備的站位上，生產(chǎn)開始。造成嚴重后果的錯誤發(fā)生在第3個階段，如果錯誤的元器件被SMT設(shè)備貼裝到PCB板上以后，要修復(fù)就必須花費巨大的人力。
在沒有SMT防錯料系統(tǒng)前，傳統(tǒng)的操作方法是只能是以人工的方式反復(fù)核對，在上料以前，生產(chǎn)中分別對SMT料站料號與料表上相應(yīng)料站的料號進行比對，會存在一定的錯件概率，因為SMT機板的零件多，復(fù)雜機板單面可以達到1000顆零件以上，由此SMT設(shè)備的料站數(shù)要在300站左右，人工核對難免疏忽，由此，發(fā)展開出SMT防錯料系統(tǒng)，將比對的工作交由系統(tǒng)來實現(xiàn)，避開人工核對，由此降低錯件概率。
第一代的防錯件系統(tǒng)的防錯原理如下：
（1）料號信息與Feeder信息綁定。
在防錯件系統(tǒng)中有一張表，保存所有料號與Feeder綁定的記錄，F(xiàn)eeder的編碼遵循一定的規(guī)則，且每一把Feeder都有一個唯一的編碼，這樣根據(jù)這張報表，從Feeder編碼就能找到這把Feeder上的元器件的料號。
（2）SMT設(shè)備貼片程序與料表。
SMT設(shè)備貼片程序生成后，哪些料站需要使用，需要使用的那些料站需要使用什么料，就完全定下一來了，由此可以生成一張報表，就是料表，料表上定義了設(shè)備站點需要使用什么料件，需要使用什么類型的Feeder。料表需要維護至防錯件系統(tǒng)中。
（3）SMT設(shè)備識別Feeder。
開始生產(chǎn)前，F(xiàn)eeder需要裝配到相應(yīng)的設(shè)備料站上，這時SMT設(shè)備需要識別料站上的Feeder的編碼，防錯件系統(tǒng)設(shè)置一個Barcode Reader來讀取Feeder編碼，并根據(jù)第1步中的料號信息與Feeder信息綁定的報表中獲得這個料站上的元器件的料號。
（4）SMT防錯料系統(tǒng)進行比對。
SMT防錯料系統(tǒng)通過第3步獲取的料號與第2步中錄入系統(tǒng)中的料表進行比對，如果相應(yīng)資料匹配，正常進行生產(chǎn)，如果不匹配，系統(tǒng)報警并阻止SMT機器生產(chǎn)，由此達到防錯件的目的。
隨著SMT技術(shù)的發(fā)展，機械式Feeder的缺點越來越明顯，因為Feeder而造成的機板缺陷成為主要缺陷，這時電氣化Feeder應(yīng)運而生了，精度更高，能大幅降低缺陷率。電器化Feeder內(nèi)含芯片，能記錄Feeder的基本信息，在與機器連接時，可以傳遞信息，由此引出第二代防錯件系統(tǒng)，第二代系統(tǒng)的第1步與第2步與前一代系統(tǒng)類似，第3步的信息獲取不是由防錯件系統(tǒng)的Barcode Reader取得，而是SMT機器會讀取料站上Feeder的編碼，防錯件系統(tǒng)直接從SMT機器系統(tǒng)中讀取料站上的Feeder編碼，再由第1步生成的報表中獲取料站上的元器件料號，然后進行最后一步的比對。
第二代系統(tǒng)與前一代系統(tǒng)比較，避開了Barcode Reader讀取Feeder編碼這個環(huán)節(jié)，而是由機器與Feeder之間電氣連接直接讀取Feeder芯片中的資料，降低了誤讀概率，提升了準確性。
隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，對機器效率的要求越來越高，F(xiàn)eeder的更換會造成機器停機，即便工人非常熟練，也會有時間上的損失，且SMT機器料站很多，累積起來就是一個不小的數(shù)字，因此，更換Feeder這種換料方式不能被允許。由此，發(fā)展出不停機換料的模式，即不更換Feeder，在元器件快使用完畢的時間，使用專用的接料設(shè)備，把下一個料卷接在將前一個料卷上，上一個料卷上的元器件使用完成后，下一個料卷直接進入生產(chǎn)，避免機器停機。這對防錯件系統(tǒng)提出了新的要求，原先的Feeder與料卷的關(guān)系是一一對應(yīng)的關(guān)系，通過Feeder就可以得知Feeder上料卷的料號，且這個料號是唯一的，但是新的換料方式不能達到這個要求，也就是說同一個Feeder上可以綁定不同的料卷，料卷上的料號可以相同，也可以不同，這時候系統(tǒng)就不能完全判斷是用錯料件，原有的防錯系統(tǒng)在新的換料模式下是失效的。
伴隨著SMT設(shè)備的進步，新的系統(tǒng)也應(yīng)運而生了。新系統(tǒng)必須解決同一個Feeder綁定多個料卷的問題。解開這個問題的關(guān)鍵是防錯件系統(tǒng)如何判斷料卷被切換了，且新料卷何時投入使用。
SMT機器程序編制完成后，機器的動作即被完全定義了，每一個動作都會依程序一步步執(zhí)行，稱為sequence， 每一個動作都會被SMT機器詳細記錄，某一個吸嘴吸取了某一個料站的元器件，正確貼片到了PCB板上，還是這個過程中發(fā)生了異常，這顆元器件被拋至拋料盒中，由這個記錄就可以知道所有料站的元器件被使用了多少。這樣Feeder上料卷的元器件數(shù)量就可以計算出來。而這個又要求所有料卷的元器件的原始數(shù)量需要記錄在防錯件系統(tǒng)中。新系統(tǒng)的執(zhí)行步驟如下：
（1）防錯件系統(tǒng)中有一張報表，記錄與Feeder綁定的第一個料卷的信息，其中包含F(xiàn)eeder編碼，料卷上元器件料號及元器件數(shù)量。
（2）SMT貼片程序料表維護至防錯件系統(tǒng)中。
（3）Feeder裝配至SMT機器料站后，機器即可直接讀取料站上Feeder的編碼，再由上一步的報表即可得出料站上使用何種料號的元器件及其數(shù)量。在機器未開始生產(chǎn)前，防錯件系統(tǒng)即可從SMT機器中直接讀取料站料號與料表中的料號比對，確保Feeder上第一個料卷上的元器件沒有使用錯。
（4）某個料站上的元器件快使用完成時，工人挑選與前一卷料相同料號的料卷，使用接料設(shè)備將這2個料卷的料帶接在一起，并確保2個料卷之間接續(xù)無誤。接續(xù)之后在防錯件系統(tǒng)中記錄接料事件，記錄Feeder編碼，新料卷料號，新料卷元器件數(shù)量。接料事件完成后，防錯件系統(tǒng)會進行第一輪判斷，系統(tǒng)已經(jīng)知道這個Feeder對應(yīng)的料站需要使用何種料號的元器件，會比較新料卷料號與應(yīng)該使用的料號進行比對，不相符時系統(tǒng)會報警，但SMT機器并不會停機，因為上一個料卷的料件并未使用完，機器還在使用正確的元器件，這時工人需要更換錯誤料卷并再次在系統(tǒng)中記錄接料事件。
（5）SMT機器使用到新料卷元器件的時候，防錯件系統(tǒng)已經(jīng)通過SMT機器的sequence記錄，得知這個料站將要使用新料卷，這個會有以下2種情況：
①工人接料了，卻沒有在系統(tǒng)中記錄接料事件。
系統(tǒng)會認為并沒有接料，報警，作料無料處理，SMT機器會停機。
②工人接料了，并在系統(tǒng)中正確記錄接料事件。
系統(tǒng)會認為前一卷料使用完成，進入下一卷料使用，SMT機器正常生產(chǎn)。
目前防錯件系統(tǒng)都是在最后生產(chǎn)的環(huán)節(jié)防錯，并未拓展到元器件運轉(zhuǎn)的過程中，期待未來的防錯件系統(tǒng)能夠詳細記錄元器件的運轉(zhuǎn)過程，依據(jù)JIT方法，依需求小量多批次領(lǐng)用元器件，最大程度的減少人為犯錯誤的機率，更好的完成防錯件的任務(wù)。
【參考文獻】
[1]齊二石，宋立夫.工業(yè)工程與制造業(yè)信息化--IE+IT[M].機械工業(yè)出版社，2011-08-01.
[2]肖志軍.精益生產(chǎn)方式—JIT[M].海天出版社，2002-08-01.
