SMT連續(xù)流創(chuàng)建研究

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)拍計算、SMT布局設計和生產(chǎn)線持續(xù)優(yōu)化等方面論述了如何實現(xiàn)高效SMT連續(xù)流生產(chǎn)方式。

關鍵詞：SMT；連續(xù)流；編程效率；貼片機

中圖分類號：F273 文獻標識碼：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）產(chǎn)業(yè)及相關技術發(fā)展迅猛，SMT設備被廣泛運用于通信、消費電子、汽車電子和工業(yè)自動化等電子信息產(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設備的生產(chǎn)效率，降低SMT制造成本已成為企業(yè)重點關注的問題。沈新海從人、機、料、發(fā)、環(huán)等具體控制點闡述了微利時代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設備開始的，投入大量資源以提高單個設備或生產(chǎn)線的稼動率，忽視了SMT生產(chǎn)線整體成本的改善。

一個流（one-piece flow）生產(chǎn)方式可以簡化企業(yè)復雜的生產(chǎn)問題，減少浪費，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、設備特性分析入手，運用價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、印刷機、錫膏檢測機、N臺貼片機（根據(jù)產(chǎn)品需求合理評估）、回焊爐、AOI和多個連接軌道。PCB從上板機流入，經(jīng)中間多個工作站后流出，完成第一面PCB板零件貼片加工，重復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，導致現(xiàn)場浪費更加嚴重，歸類分析影響SMT高效連續(xù)流的因素主要表現(xiàn)在設計、C.T、Layout、物料、轉型、質量、在制品和排程計劃等方面。

2.1 前期產(chǎn)品設計

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

2.2 生產(chǎn)節(jié)拍時間

設備生產(chǎn)線瓶頸工時，應在貼片機站節(jié)拍時間能滿足客戶需求的前提下設置非貼片機瓶頸?？赏ㄟ^減少貼片機數(shù)量釋放設備產(chǎn)能。

2.3 布局設計

連續(xù)流布局設計需要考慮減少工人走動和人工傳遞。

2.4 物料供應

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

2.5 快速轉型

生產(chǎn)線進行“一分鐘轉型”持續(xù)改善。

2.6 質量控制

考慮生產(chǎn)線不良品控制或采取不良品自動拒出，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)流實施需從產(chǎn)品整體價值流出發(fā)，信息流、物流控制要促使排程計劃指令通暢、有效，達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)品評估貼片機等設備數(shù)量的需求，根據(jù)現(xiàn)有工藝成流程實現(xiàn)連續(xù)流物理連接等布局規(guī)劃設計，同時，需要進行持續(xù)線平衡優(yōu)化、生產(chǎn)批量優(yōu)化調整和快速轉型等保障連續(xù)流得以穩(wěn)定實施。因此，SMT連續(xù)流創(chuàng)建過程分為產(chǎn)品分類分析、節(jié)拍時間分析、布局設計和持續(xù)優(yōu)化四個步驟。

3.1 產(chǎn)品零件分布特性分析

連線設備配置思路由選擇產(chǎn)品決定與之匹配的設備型號、數(shù)量。為了充分發(fā)揮設備的產(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)品特點分析，影響貼片效率的主要參數(shù)有板寬、標準零件數(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，板寬會影響轉型時間，每條生產(chǎn)線建議選擇唯一板寬，可縮短轉型設備的調整時間；標準件數(shù)量或異型件數(shù)量主要決定貼片時間，零件點數(shù)可評估貼片設備數(shù)量；異型件百分比值可反映產(chǎn)品對異型件貼片設備的數(shù)量要求；1st與2nd零件的比值可反映對連線設備不同面別之間的貼片設備產(chǎn)出能力配置比例。

3.2 生產(chǎn)節(jié)拍計算

瓶頸應放在貼片機站，因此，SMT生產(chǎn)節(jié)拍時間由貼片機配置決定。貼片機配置有設備型號、數(shù)量的選擇。不同型號貼片機的貼片能力各不相同，貼片能力以CPH衡量（chips per hours，每小時貼片chip零件數(shù)）。松下貼片設備單機產(chǎn)能大，CM402-L型號理論CPH為60 000點，松下CM602型號設備理論CPH為100 000點；FUJI NXTII模組設備單機產(chǎn)能小，理論CPH為26 000點。實際CPH=每小時實際產(chǎn)出產(chǎn)品數(shù)量×單位產(chǎn)品零件數(shù)=3 600/C.T（標準工時）×稼動率×單位產(chǎn)品零件數(shù)=理論CPH×編程效率（程式完成后基于標準工時計算的實際CPH與理論CPH（參考設備供應商設備性能規(guī)格參數(shù)）的比值，該參數(shù)由設備特點、產(chǎn)品特點與編程人員的水平三者共同決定）×設備運行效率。當程式經(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需求數(shù)量≈∑（產(chǎn)品第一面或第二面零件數(shù)×單位小時FCST需求）/（理論CPH×編程效率×設備運行效率），其中，設備運行效率可參考歷史平均值，編程效率預測有以下2種方法。

3.2.1 基于經(jīng)驗值預測編程效率

通過對當前產(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)品設備需求評估參考值。

3.2.2 基于歷史數(shù)據(jù)的預測編程效率

基于工廠同類型產(chǎn)品，建立同類型貼片機設備的編程效率回歸方程，用來對不同零件點數(shù)計算出樣本范圍內對應的編程效率水平。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）。編程效率并非與零件數(shù)線性正相關，運用回歸方程預測編程效率時要設定編程效率上限：編程效率最大值應接近或低于當前生產(chǎn)線的歷史最大編程效率。通過計算分別得出兩面Chip貼片的需求數(shù)量。完整的SMT貼片機配置還包含：異型貼片機（或貼片模組）能力配置，即異型件CPH能力在貼片機組中的比例要匹配80%以上產(chǎn)品異性件比例；第一面貼片機與第二面設備產(chǎn)能比例應接近與1st/2nd零件比值。在組成生產(chǎn)線時需考慮非貼片機瓶頸問題，比如印刷機、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，要避免貴重貼片設備產(chǎn)能浪費，應考慮是否減少貼片機的投入量。

3.3 SMT布局設計

SMT連續(xù)流布局應重點推廣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。

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

無此問題），布局需考慮方便操作員通過的移動軌道，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備的產(chǎn)能損失影響，可在瓶頸設備前、后設置最小的在制品，參考數(shù)量為兩三片；⑤為了確保第2面印刷前PCB溫度達到常溫值，應在第1面爐后至該設備前留有足夠傳板軌道；⑥為了避免完成貼片的PCB堆積在回焊爐內造成高溫報廢，可在AOI設備后設置1臺buffer機，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)批量設置

要想獲得較高的生產(chǎn)效率，需要減少轉型次數(shù)，每班可轉型次數(shù)應遵循一定的原則，從而使生產(chǎn)線可達成85%～90%的生產(chǎn)效率目標?？s短轉型時間時，可適當增加轉型次數(shù)，比如轉型時間為10 min，每班最多轉型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)負荷分類為高頻、中頻和低頻三類。對于不同負荷分類的產(chǎn)品定義對應不同的生產(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，轉型批量設置1 d的需求量；中頻生產(chǎn)產(chǎn)品為隔天生產(chǎn)，轉型批量設置2 d的需求量；低頻生產(chǎn)產(chǎn)品每周僅需生產(chǎn)一次，轉型批量大小設置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)線工時平衡優(yōu)化

SMT線瓶頸工站應出現(xiàn)在貼片站，而印刷站、錫膏檢測站、回焊爐和AOI站工時均應短于貼片工站工時。連線工時分析的主要任務是優(yōu)化貼片機工時，不斷打破當前瓶頸，持續(xù)優(yōu)化直至達到生產(chǎn)線目標工時。

3.4.3 快速換型改善

為了縮短產(chǎn)品換型時間、提高生產(chǎn)效率，應運用SMED方法（Single Minute Exchange of Die，一分鐘換型），分析并將“內部作業(yè)”轉化為“外部作業(yè)”的改善機會。

4 結束語

隨著SMT自動化設備成本的下降，人力成本在逐年上升，同時，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)建過程依托價值流改善為基礎，通過縮短制造周期，實現(xiàn)價值增值流動。同時，連續(xù)流實施可帶來生產(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)推進自動化進程中可大力推廣的先進生產(chǎn)方式。

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〔編輯：張思楠〕