制造智能的智能工廠

丁海驁

無論是VR設備、智能手表，還是應用最廣泛的智能手機，智能硬件正在以一種全所未有的速度改變著人類的生活。這一切，都源自電子領域近年來在技術(shù)方面飛速的發(fā)展——作為全球最大的半導體和發(fā)光二極管行業(yè)和封裝設備供貨商 ，ASM太平洋科技有限公司（以下簡稱ASM）為芯片制造商、IC制配工廠和消費電子產(chǎn)品制造商提供半導管制配設備。換句話說，ASM正是那個加速我們智能化進程，為智能設備的生產(chǎn)提供加工設備的一家企業(yè)。

隨著電子工業(yè)技術(shù)進步的不斷加速，對于芯片、IP和電子產(chǎn)品企業(yè)來講，其產(chǎn)品的更新速度更快，結(jié)構(gòu)越來越復雜，響應市場時間縮短，銷售服務周期更短……這就使得居于上游的加工設備提供商也要跟上這種進步的頻率：需要在更短的周期內(nèi)，為這些企業(yè)提供復雜度更高的設備。

幾年前，ASM面臨同樣的問題。

作為行業(yè)當之無愧的領導者，ASM對產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)都投入了相當大的關(guān)注——ASM每年投入產(chǎn)品研發(fā)的資金達到銷售額的10%，分布在包括香港、成都、新加坡、德國和英國等多個國家和地區(qū)產(chǎn)品研發(fā)中心擁有超過1300名員工。相對地：ASM的6個大型生產(chǎn)加工工廠則分布在中國、馬來西亞、德國等地——研發(fā)中心和生產(chǎn)加工工廠之間所存在的來自系統(tǒng)、地域的阻隔，使得當時的ASM在設計開發(fā)和生產(chǎn)加工之間也存在難以逾越的鴻溝。

ASM當面面對的挑戰(zhàn)是：

首先，雖然一直采用三維設計方式，但是三維模型中缺乏完整的生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)（如幾何公差），因此雖然采用了較為先進的設計方法，但是產(chǎn)品三維模型難以直接被應用到生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)。

其次，當時在生產(chǎn)加工工廠所采用的加工方式對設計意圖和設計內(nèi)容無法在系統(tǒng)中抓取，事實上就使得產(chǎn)品數(shù)據(jù)幾乎無法在CAD與CAM之間流動，導致設計與加工始終處在脫節(jié)狀態(tài)。

因此每次來自產(chǎn)品研發(fā)中心的產(chǎn)品設計變革，都需要較長的時間才能傳遞到生產(chǎn)加工端——這也促使ASM意識到：需要從CAD/CAM一體化入手，才能徹底解決設計和生產(chǎn)自動化和效率的問題，進而升級為一家在業(yè)務和流程方面更具智能特征的企業(yè)。

“產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)是ASM的核心命脈，ASM每年投入產(chǎn)品研發(fā)的資金達到行銷額的10%，我們在全球多地擁有多個產(chǎn)品研發(fā)中心和生產(chǎn)加工工廠。為了徹底解決設計和生產(chǎn)連接的問題，我們決定在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)部署信息化系統(tǒng)，從而將打通設計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)?！标惲⒅?，ASM公司MIS 資訊及通訊科技總監(jiān)在接受采訪時強調(diào)：“從2000年開始，ASM開始在自己企業(yè)的生產(chǎn)加工工廠當中采用Siemens PLM software的NX CAM，到現(xiàn)在為止，已經(jīng)在包括中國深圳、新加坡和馬來西亞的工廠當中，已經(jīng)部署了100多套軟件?！?/p>

應用NX帶來的最直觀的效益，表現(xiàn)在其FBM特征能夠打通了設計與制造之間的數(shù)據(jù)壁壘：所謂FBM（Feature Based Machining）即基于特征的加工，是指NX CAM能夠自動讀取和識別附著在產(chǎn)品三維模型上的產(chǎn)品和制造信息（PMI，例如公差和表面精加工），并將其作為選擇加工方法、加工流程和工具的依據(jù)，直接驅(qū)動NC編程和加工。

很顯然，與以往對每個特征逐步、逐一手工編程相比，F(xiàn)BM使得與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)能夠在CAD和CAM之間自動傳遞，自動實現(xiàn)特征識別并編程，從而實現(xiàn)加工編程流程化、加工特征識別智能化、加工工藝規(guī)則標準化、加工刀路創(chuàng)建自動化——最大程度減少了程序設計員的人為誤差，最大程度提高了效率和準確度。

同時，基于NX CAM的加工仿真和驗證（ISV）功能，ASM公司的工程師不再需要在現(xiàn)實的機床上進行試制，而只需要在計算機的虛擬環(huán)境中就可以檢查刀具路徑的數(shù)控編程的正確性、準確性和可靠性：通過在三維的環(huán)境下觀察刀路以及材料去除的過程，G代碼驅(qū)動的機床仿真驅(qū)動了機床3D模型（包括夾具和刀具）的真實移動，從而確保了真實加工過程當中一次加工成功率。

“NX CAM的FBM功能，讓我們真正體驗到了從CAD到CAM的無縫連接，使得制造端對設計端修改的反應時間更及時，從而大大提高了對用戶需求的響應時間，以及新產(chǎn)品研發(fā)上市的周期。從我們的統(tǒng)計結(jié)果顯示：FBM 和 PMI為ASM提高了70%的生產(chǎn)效率和質(zhì)量 （KPI） ?！焙挛?，ASM的CAD/CAM高級制造經(jīng)理，在接受采訪時強調(diào)，NX CAM讓ASM的制造端對設計端修改的響應更及時，從而極大提高了對用戶需求的響應時間，以及新產(chǎn)品研發(fā)上市的周期，為企業(yè)贏得了寶貴的市場機會。

通過應用更先進的加工生產(chǎn)技術(shù)，ASM這個一直以來為智能產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提供加工設備的企業(yè)，也正在向著智能化邁進。